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Die Erfindung bezieht sich auf ein in zwei Teile geteiltes Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, bei dem die Teile eine zuschaltbare fluide Verbindung zueinander aufweisen.
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Moderne Brennkraftmaschinen weisen bei immer höherer Effizienz eine verzögerte Erwärmung der Brennkraftmaschine nach dem Start auf. Eine stärkere Reibung der beweglichen Bauteile einer kalten Brennkraftmaschine führt im Vergleich zu einer warmgelaufenen zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch. Um das Warmlaufen einer Brennkraftmaschine zu beschleunigen, sind verschiedene Strategien bekannt. Eine bekannte Maßnahme ist beispielsweise die sogenannte „No Flow Strategy“, bei der für einen bestimmten Zeitraum nach dem Start keine Kühlflüssigkeit durch entsprechende Kanäle in den Wandungen der Brennkraftmaschine gepumpt wird, um das Warmlaufen zu beschleunigen. Diese Strategie ist jedoch ungünstig, wenn Kühlflüssigkeit durch andere Einrichtungen des entsprechenden Kraftfahrzeugs gepumpt werden soll, wie z.B. Komponenten eines Harnstoffsystems oder einen Kühler in einer Abgasrückführungsleitung. Zu diesem Zweck wurden geteilte Kühlsysteme entwickelt, bei denen ein Teil des Systems für den oberen Bereich und ein anderer Teil für den unteren Bereich einer Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Die Trennlinie zwischen den Teilsystemen verläuft dabei häufig im Bereich der Zylinderkopfdichtung, oder direkt im Zylinderkopf.
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Wird dabei der Kühlmittelfluss im oberen Teilsystem, das für den Zylinderkopfbereich vorgesehen ist, durch eine elektrische Kühlmittelpumpe gewährleistet, kann in diesem Bereich Kühlmittel fließen, während im unteren Teilsystem der Kühlmittelfluss durch die Hauptkühlmittelpumpe komplett gestoppt werden kann. Dadurch wird parasitären Wärmeverlusten entgegengewirkt, und dabei ein effizientes Steuern des Kühlmittelflusses im oberen Bereich ermöglicht. Um unter allen Bedingungen Kühlflüssigkeit zu den die im Bereich des oberen Teilsystems angeordneten Einrichtungen wie z.B. Komponenten eines Harnstoffsystems oder einen Kühler in einer Abgasrückführungsleitung zu pumpen, wird jedoch eine entsprechend große elektrische Kühlmittelpumpe benötigt. Dies führt wiederrum zu höheren Kosten und Gewicht. Es besteht die Aufgabe, ein effizienteres Kühlsystem bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 6 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsformen der Erfindung sind in vorteilhafter Weise miteinander kombinierbar.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einem ersten Kühlmittelkreislauf für mindestens einen unteren Bereich der Brennkraftmaschine und mit einem zweiten Kühlmittelkreislauf für mindestens einen oberen Bereich der Brennkraftmaschine, worin
im ersten Kühlmittelkreislauf eine schaltbare Haupt-Kühlmittelpumpe angeordnet ist, von der der erste Kühlmittelkreislauf stromabwärts durch den unteren Bereich der Brennkraftmaschine verläuft, und stromabwärts von dem unteren Bereich der Brennkraftmaschine ein Thermostat angeordnet ist, von dem der erste Kühlmittelkreislauf eine erste Teilleitung durch einen Wärmetauscher und eine als Bypassleitung des Wärmetauschers ausgebildeten zweite Teilleitung aufweist, die sich stromabwärts des Wärmetauschers wieder in eine Leitung münden, die zurück zur Hauptwasserpumpe verläuft,
im zweiten Kühlmittelkreislauf eine elektrische Kühlmittelpumpe angeordnet ist, von der der zweite Kühlmittelkreislauf stromabwärts durch den oberen Bereich der Brennkraftmaschine und wieder zurück zur elektrischen Kühlmittelpumpe verläuft, wobei der zweite Kühlmittelkreislauf durch mindestens eine weitere zu kühlende oder zu erwärmende Einrichtung des Kraftfahrzeugs verläuft,
der erste und zweite Kühlmittelkreislauf mit einem gemeinsamen Ausgleichsbehälter verbunden sind,
und die Anordnung eine Anzahl von Rückschlagventilen und eine Steuereinrichtung umfasst.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Hauptkühlmittelpumpe zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf eine Verbindungsleitung zur fluiden Verbindung der beiden besagten Kreisläufe angeordnet ist, in der mindestens ein erstes Rückschlagventil angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht vorteilhaft ein Verbinden des ersten und des zweiten Kühlmittelkreislaufs. Das erste Rückschlagventil wird dabei durch den Druck der Hauptwasserpumpe geöffnet. In einem geschlossenen Zustand des ersten Ventils werden der erste und zweite Kühlmittelkreislauf voneinander getrennt und in einem geöffneten Zustand des ersten Ventils gemeinsam betrieben. Dadurch kann unter Bedingungen hoher Last und/oder hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine ein Antrieb beider Kühlmittelkreisläufe durch die Haupt-Kühlmittelpumpe bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen kleine elektrische Kühlmittelpumpe für den zweiten Kühlmittelkreislauf verwendet werden. Bei geringer Last und/oder niedriger Drehzahl oder nicht erwünschter Kühlung durch den ersten Kühlmittelkreislauf kann bei geschlossenem Ventil die Strömung im zweiten Kühlmittelkreislauf mit ausreichender Effizienz von der elektrischen Kühlmittelpumpe bereitgestellt werden. Die Anordnung ist ökonomischer als herkömmliche Anordnungen, da die verwendete elektrische Kühlmittelpumpe vergleichsweise weniger Platz benötigt, weniger wiegt und weniger Energie verbraucht.
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Die Haupt-Kühlmittelpumpe wird auch als Hauptpumpe oder Hauptwasserpumpe und die elektrische Kühlmittelpumpe auch als elektrische Pumpe bezeichnet. Der untere Bereich der Brennkraftmaschine umfasst besonders einen oder mehrere Zylinder (Zylinderblock), und der obere Bereich der Brennkraftmaschine besonders den oder die entsprechenden Zylinderköpfe. Die Haupt-Kühlmittelpumpe ist an die Brennkraftmaschine gekoppelt und läuft damit immer, wenn die Brennkraftmaschine Umdrehungen aufweist. Der Begriff „schaltbar“ bedeutet, dass die Haupt-Kühlmittelpumpe durch ein Sperrventil für den Durchfluss von Kühlmittel geschlossen werden kann. Dabei wird das Sperrventil von der Steuerung der Brennkraftmaschine angesteuert. Die Haupt-Kühlmittelpumpe wird geschlossen, wenn die Temperatur der Brennkraftmaschine unter einem bestimmten Schwellenwert liegt, die Brennkraftmaschine keine hohe Drehzahl aufweist und keine hohe Last anliegt. Das ist besonders in einem bestimmten Zeitraum nach dem Starten der kalten Brennkraftmaschine der Fall, in dem der Zylinderblock nicht gekühlt werden soll, um schnell die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine zu erreichen.
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Das erste Rückschlagventil und die besagten weiteren Rückschlagventile in der erfindungsgemäßen Anordnung sind bevorzugt Kugelrückschlagventile. Zur Vereinfachung wird ggf. einfach von Ventilen gesprochen, wobei klar ist, dass es sich um Rückschlagventile handelt. Die weiteren Ventile sind besonders im zweiten Kühlmittelkreislauf angeordnet, um in Abhängigkeit vom Öffnungszustand des ersten Ventils den Flüssigkeitsstrom zu regulieren. Vorzugsweise ist im zweiten Kühlmittelkreislauf stromabwärts der elektrischen Kühlmittelpumpe ein zweites Rückschlagventil angeordnet.
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Vorzugsweise weisen der erste und zweite Kühlmittelkreislauf zusätzlich einen gemeinsamen Sammelpunkt auf. An diesem mündet ein Strömungsweg des zweiten Kühlmittelkreislaufs in den ersten. Im zweiten Kühlmittelkreislauf ist dabei stromaufwärts des Sammelpunktes ein drittes Rückschlagventil angeordnet. Durch den vom dritten Rückschlagventil regulierten Strömungsweg wird bei offenen ersten Ventil, wenn der erste und der zweite Kühlmittelkreislauf durch die Hauptpumpe angetrieben werden, an der elektrischen Pumpe vorbei Kühlmittel geleitet. Der Sammelpunkt ist stromaufwärts von der Haupt-Kühlmittelpumpe angeordnet. Die besagten Rückschlagventile sind passiv und werden in Abhängigkeit vom Druck des Kühlmittels geöffnet oder geschlossen.
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Es ist auch möglich, dass die Rückschlagventile von der Steuerungseinrichtung angesteuert werden, um sie zu öffnen oder zu schließen.
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Vorzugsweise ist das erste Rückschlagventil ausgebildet, in Abhängigkeit vom Druck des Kühlmittels im ersten Kühlmittelkreislauf geöffnet und geschlossen zu werden. Mit anderen Worten wird das erste Rückschlagventil bei Erreichen eines bestimmten Schwellenwertes des Drucks, der auch als Öffnungsdruck bezeichnet werden kann, geöffnet. Fällt der Druck wieder unter den Schwellenwert, wird das erste Rückschlagventil wieder geschlossen. In entsprechender Weise gilt das auch für das zweite und das dritte Rückschlagventil.
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Vorzugsweise ist die weitere zu kühlende oder zu erwärmende Einrichtung des Kraftfahrzeugs, durch die der zweite Kühlmittelkreislauf verläuft, ein Harnstoffsystem, eine Heizeinrichtung, eine Klimatisierungsanlage für die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs, eine Kühleinrichtung für einen Turbolader und/oder eine Kühleinrichtung in einer Abgasrückführungsleitung.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Kühlsystems, das eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst. Das Verfahren umfasst die Schritte
- - Schließen des ersten Rückschlagventils, wenn sich der Druck des Kühlmittels im ersten Kühlmittelkreislauf unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes befindet,
- - Öffnen des ersten Ventils, wenn der bestimmte Schwellenwert des Kühlmitteldrucks überschritten wird.
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Die erfindungsgemäßen Vorteile des Verfahrens entsprechen den Vorteilen der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Der Druck des Kühlmittels im ersten Kühlmittelkreislauf ist proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine und der an die Brennkraftmaschine gekoppelten Haupt-Kühlflüssigkeitspumpe. Das erste Ventil wird dabei so eingestellt, dass es sich bei einem bestimmten, durch eine bestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine und der an die Brennkraftmaschine gekoppelten Haupt-Kühlflüssigkeitspumpe bewirkten Druck des Kühlmittels, nämlich dem Schwellenwert öffnet. Dieser Druck wird auch als Öffnungsdruck bezeichnet.
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Vorzugsweise wird in dem Verfahren das bei einem Druck des Kühlmittels im ersten Kühlmittelkreislauf unterhalb des Schwellenwertes die elektrische Kühlflüssigkeitspumpe eingeschaltet. Dabei werden beide Pumpen betrieben; die Haupt-Kühlflüssigkeitspumpe läuft auf Grund einer niedrigen Drehzahl der Brennkraftmaschine jedoch nur bei geringer Geschwindigkeit. Der Kühlmittelfluss im ersten Kühlmittelkreislauf wird durch die Hauptpumpe bereitgestellt, und der Kühlmittelfluss im zweiten Kühlmittelkreislauf durch die elektrische Pumpe.
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Vorzugsweise wird bei einem Druck des Kühlmittels im ersten Kühlmittelkreislauf oberhalb des die elektrische Kühlflüssigkeitspumpe in Abhängigkeit von der Temperatur der weiteren zu kühlenden oder zu erwärmende Einrichtung des Kraftfahrzeugs ein- oder ausgeschaltet. Das erste Rückschlagventil ist dabei geöffnet. Beide Kühlmittelkreisläufe werden dabei durch die Hauptpumpe angetrieben. Die elektrische Kühlflüssigkeitspumpe ist vorzugsweise abgeschaltet, und wird bedarfsweise eingeschaltet.
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Vorzugsweise wird die Haupt-Kühlflüssigkeitspumpe geöffnet und die elektrische Kühlflüssigkeitspumpe eingeschaltet, wenn die Brennkraftmaschine keine Drehzahl aufweist und das erste Ventil geschlossen ist. Damit weist das Kühlmittel keine Strömung auf. Der untere Bereich der Brennkraftmaschine wird dabei nicht gekühlt. Die elektrische Kühlflüssigkeitspumpe wird eingeschaltet, um z.B. vorteilhafterweise Wärme von der Brennkraftmaschine abzuleiten und einer Heizeinrichtung für die Fahrgastzelle zuzuführen, oder um den zweiten Kühlmittelkreislauf vorteilhafterweise am Laufen zu halten, um z.B. den Turbolader zu kühlen, auch wenn die Brennkraftmaschine gerade nicht läuft. Diese Ausführungsform des Verfahrens ist z.B. vorteilhaft bei einem kurzen Stopp des Kraftfahrzeugs, bei dem die Brennkraftmaschine automatisch abgeschaltet wird.
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Vorzugsweise wird bei einem Druck des Kühlmittels im ersten Kühlmittelkreislauf unterhalb des Schwellenwertes, einer Temperatur der Brennkraftmaschine unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes sowie einer niedrigen bis mittleren Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine die Haupt-Kühlflüssigkeitspumpe geschlossen und die elektrische Kühlflüssigkeitspumpe eingeschaltet wird, um den oberen Teil der Brennkraftmaschine zu kühlen. Diese Ausführungsform z.B. vorteilhaft in einer Situation beim Start der Brennkraftmaschine, wenn keine Kühlung des unteren Bereichs der Brennkraftmaschine erwünscht ist. Wird jedoch eine bestimmte Last der Brennkraftmaschine überschritten, wird die Haupt-Kühlmittelpumpe geöffnet.
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Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Kühlsystems.
- 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems.
- 3 ein Flußdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 4 das Kühlsystem gemäß 2 in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 5 das Kühlsystem gemäß 2 in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 6 das Kühlsystem gemäß 2 in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 7 das Kühlsystem gemäß 2 in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 8 eine tabellarische Übersicht zu den Ausführungsformen des Verfahrens gemäß 4 - 7.
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In 1 ist eine herkömmliche Anordnung 1 einer Brennkraftmaschine 2 mit einem Kühlsystem dargestellt, das einen ersten Kühlmittelkreislauf 3 und einen zweiten Kühlmittelkreislauf 4 aufweist. Der erste Kühlmittelkreislauf 3 ist zum Kühlen der unteren Bereiche der Brennkraftmaschine 2a, d.h. besonders den Bereich des Zylinderblocks, vorgesehen. Der zweite Kühlmittelkreislauf 4 ist zum Kühlen der oberen Bereiche der Brennkraftmaschine 2b, d.h. besonders den Bereich der Zylinderköpfe, vorgesehen. Als Kühlmittel wird z.B. Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch verwendet.
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Im ersten Kühlmittelkreislauf 3 ist eine Hauptkühlmittelpumpe 5, auch als Hauptpumpe 5 bezeichnet, angeordnet. Die Hauptpumpe 5 wird durch die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 angetrieben. Dabei ist die Hauptpumpe 5 schaltbar, d.h. sie kann auf Durchfluss geschaltet oder für den Durchfluss gesperrt werden. Die Hauptkühlmittelpumpe 5 ist zum Bewirken der Strömung im ersten Kühlmittelkreislauf 3 vorgesehen. Die Hauptpumpe 5 weist ein Regelventil auf, mit dem auch bei Antrieb der Hauptpumpe 5 durch die Brennkraftmaschine 2 die Strömung des Kühlmittels im ersten Kühlmittelkreislauf 3 gestoppt werden kann. Stromabwärts von der Hauptpumpe 5 führt der erste Kühlmittelkreislauf 3 durch den unteren Bereich der Brennkraftmaschine 2a. Stromabwärts von der Brennkraftmaschine 2 ist ein Thermostat 6 im ersten Kühlmittelkreislauf 3 angeordnet. Das Thermostat 6 ist ausgebildet, das Kühlmittel in Abhängigkeit von seiner Temperatur durch eine erste Teilleitung 7 zu leiten, in der ein Wärmetauscher 8 angeordnet ist, oder durch eine zweite Teilleitung 9, die als Bypassleitung des Wärmetauschers 8 vorgesehen ist. Stromabwärts des Wärmetauschers 8 vereinigen sich die erste 7 und zweite Teilleitung 9 wieder zu einer gemeinsamen Leitung des ersten Kühlmittelkreislaufs 3, der zurück zur Hauptpumpe 5 führt. Der erste Kühlmittelkreislauf 3 ist im Bereich des Wärmetauschers 8 über eine erste Ausgleichsleitung 21 mit einem Ausgleichsbehälter 20 verbunden, von dem eine Zuleitung 22 stromaufwärts der Hauptpumpe 5 zum ersten Kühlmittelkreislauf 3 zurückführt.
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Im zweiten Kühlmittelkreislauf 4 ist eine elektrische Kühlmittelpumpe 10, auch als elektrische Pumpe 10 bezeichnet, unmittelbar stromabwärts von einem Abzweig des zweiten Kühlmittelkreislaufs 4 vom ersten Kühlmittelkreislauf 3 angeordnet. Die elektrische Kühlmittelpumpe 10 ist zum Bewirken der Strömung im zweiten Kühlmittelkreislauf 4 vorgesehen. Stromabwärts von der elektrischen Pumpe 10 führt der zweite Kühlmittelkreislauf 4 durch den oberen Bereich der Brennkraftmaschine 2b. Stromabwärts von der Brennkraftmaschine 2 führt der zweite Kühlmittelkreislauf 4 durch eine Kühleinrichtung einer Hochdruck-Abgasrückführungsleitung 11. Stromabwärts davon teilt sich der zweite Kühlmittelkreislauf 4 in zwei Teilleitungen, die als dritte Teilleitung 11 und als vierte Teilleitung 12 bezeichnet werden. Die dritte Teilleitung 11 durchströmt die Kühleinrichtung eines Harnstoff-Systems 13 sowie einer Kühleinrichtung eines Turboladers 19 und vereint sich mit der stromabwärts der elektrischen Pumpe 10 verlaufenden Leitung des zweiten Kühlmittelkreislaufs 4. Die vierte Teilleitung 12 durchströmt eine Kühleinrichtung einer Abgasrückführungsleitung 14 und eine Fahrzeugraumheizung 15 des entsprechenden Kraftfahrzeugs. Von der Fahrzeugraumheizung 15 führt eine fünfte Teilleitung 16 zu einem Sammelpunkt 17, wo sie in den ersten Kühlmittelkreislauf 3 mündet. Der zweite Kühlmittelkreislauf 4 ist im Bereich der Kühleinrichtung einer Hochdruck-Abgasrückführungsleitung 18 über eine zweite Ausgleichsleitung 23 mit dem Ausgleichsbehälter 20 verbunden.
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In 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Die Anordnung gemäß 2 weist im Unterschied zu 1 stromabwärts der Hauptpumpe 5 eine Verbindungsleitung 30 zwischen dem ersten 3 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 4 auf. In der Verbindungsleitung ist ein erstes Ventil 31 angeordnet. Ein zweites Ventil 32 ist stromabwärts der elektrischen Pumpe 10 im zweiten Kühlmittelkreislauf 4 angeordnet. Ein drittes Ventil 33 ist in der fünften Teilleitung 16 angeordnet.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 3 zum Steuern einer Anordnung mit einem Kühlsystem gemäß 2 wird in einem ersten Schritt S1 das erste Rückschlagventil 31 geschlossen bzw. bleibt geschlossen, wenn sich der Druck des Kühlmittels im ersten Kühlmittelkreislauf 3 unterhalb des Schwellenwertes ps befindet (p wie Druck, S wie Schwellenwert). In einem zweiten Schritt S2 wird das erste Ventil 31 geöffnet bzw. bleibt geöffnet, wenn der Schwellenwert ps der Drehzahl überschritten wird.
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Die Schritt S1 und S2 können natürlich in anderer Reihenfolge ausgeführt werden, wenn Druck entsprechende Werte in Bezug auf den Schwellenwert ns aufweisen. Weiterhin werden das zweite Rückschlagventil 32 und das dritte Rückschlagventil 33 ebenfalls druckabhängig, dann aber natürlich in Abhängigkeit vom Druck des Kühlmittels im zweiten Kühlmittelkreislauf 3 geöffnet oder geschlossen.
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In 4 ist ein Schaltzustand der Anordnung 1 gezeigt, bei dem der Druck des Kühlmittels im ersten Kühlmittelkreislauf 3 unter dem Schwellenwert ps liegt, d.h. die Brennkraftmaschine läuft dabei bei einer niedrigen Drehzahl. Das erste Ventil 31 ist geschlossen, so dass der erste Kühlmittelkreislauf 3 und der zweite Kühlmittelkreislauf 4 getrennt betrieben werden. Die Hauptpumpe 5 läuft entsprechend langsam und ist auf Durchlass geschaltet. Die elektrische Pumpe 10 ist eingeschaltet und das zweite Ventil 32 geöffnet, so dass Kühlflüssigkeit von der elektrischen Pumpe 10 angetrieben durch den zweiten Kühlflüssigkeitskreislauf 4 strömt. Das dritte Ventil 33 ist abhängig vom anliegenden Druck des Kühlmittels im zweiten Kühlmittelkreislauf 3 geschlossen oder geöffnet.
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In 5 ist ein Schaltzustand der Anordnung 1 gezeigt, bei dem der Druck des Kühlmittels im ersten Kühlmittelkreislauf 3 über dem Schwellenwert ps liegt, d.h. die Brennkraftmaschine läuft bei einer mittleren bis höheren Drehzahl. Die Hauptpumpe 5 läuft entsprechend schnell und ist auf Durchlass geschaltet. Das erste Ventil 31 wird durch den anliegenden Druck geöffnet und offengehalten, so dass der erste Kühlmittelkreislauf 3 und der zweite Kühlmittelkreislauf 4 gemeinsam von der Hauptpumpe 5 betrieben werden. Das zweite Ventil 32 ist geschlossen. Die elektrische Pumpe 10 ist primär abgeschaltet, kann jedoch zugeschaltet werden, wenn z.B. ein stärkerer Fluss an Kühlmittel im Bereich des Harnstoffsystems 13 oder der Kühleinrichtung 14 in einer Abgasrückführungsleitung erforderlich ist. Das dritte Ventil 33 ist geöffnet, so dass Kühlmittel aus den Leitungen des zweiten Kühlmittelkreislaufs 4 zur Hauptpumpe 5 fließt.
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In 6 ist ein Schaltzustand der Anordnung 1 gezeigt, bei dem die Brennkraftmaschine 2 nicht läuft, z.B. während eines kurzen Stopps des Kraftfahrzeugs. Die Hauptpumpe 5 läuft dementsprechend nicht, ist aber auf Durchlass geschaltet. Das erste Ventil 31 ist geschlossen. Das zweite Ventil 32 ist geöffnet. Die elektrische Pumpe 10 ist eingeschaltet, so dass der zweite Kühlmittelkreislauf 4 angetrieben wird. Das dritte Ventil 33 ist geschlossen, so dass kein Kühlmittel aus dem zweiten 4 in den ersten Kühlmittelkreislauf 3 strömt. Dementsprechend strömt im ersten Kühlmittelkreislauf 3 kein Kühlmittel.
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In 7 ist ein Schaltzustand der Anordnung 1 gezeigt, bei dem die Brennkraftmaschine bei einer niedrigen bis mittleren Drehzahl und Last läuft Das erste Ventil 31 ist geschlossen. Das zweite Ventil ist geöffnet. Die elektrische Pumpe 10 ist eingeschaltet, so dass der zweite Kühlmittelkreislauf 4 angetrieben wird. Das dritte Ventil 33 ist geschlossen, so dass kein Kühlmittel aus dem zweiten 4 in den ersten Kühlmittelkreislauf 3 strömen kann. Dementsprechend strömt im ersten Kühlmittelkreislauf 3 kein Kühlmittel. Diese Ausführungsform des Verfahrens wird besonders in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine 2 angewendet, in der die Brennkraftmaschine noch nicht ihre Betriebstemperatur erreicht hat. Die Hauptpumpe 5 ist dabei gesperrt, was durch die waagerechte Linie durch das Ventil der Hauptpumpe 5 gekennzeichnet ist. Wird die Last der Brennkraftmaschine 2 überschritten, z.B. bei einer schnellen Leistungsanforderung, wird die Hauptpumpe geöffnet, so dass entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 ein entsprechender Druck des Kühlmittels im ersten Kühlmittelkreislauf 3 erzeugt wird.
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Das Ansteuern der Hauptpumpe 5 und der elektrischen Pumpe 10 geschieht durch eine Steuerungseinrichtung 35. Die Steuerungseinrichtung 35 kann in einer Steuerung der Brennkraftmaschine 2 implementiert sein.
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In 8 sind in übersichtlicher Form die Schaltzustände gemäß 4 - 7 tabellarisch erläutert. Im Schaltzustand gemäß 4 ist die Hauptpumpe 5 auf Durchlass geschaltet, die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 niedrig und die elektrische Pumpe 10 eingeschaltet. Die Kühlmittelkreisläufe 3, 4 werden getrennt angetrieben. Der Kühlmitteldurchfluss des Harnstoffsystems 13 wird dabei gewährleistet.
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Im Schaltzustand gemäß 5 ist die Hauptpumpe 5 auf Durchlass geschaltet, die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 hoch und die elektrische Pumpe ausgeschaltet. Die Kühlmittelkreisläufe 3, 4 werden gemeinsam von der Hauptpumpe 5 angetrieben. Der Kühlmitteldurchfluss des Harnstoffsystems 13 wird dabei gewährleistet. Sollte die Kühlung des Harnstoffsystems 13 nicht ausreichend sein, kann die elektrische Pumpe 13 auch zugeschaltet werden.
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Im Schaltzustand gemäß 6 ist die Hauptpumpe 5 auf Durchlass geschaltet, die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 gleich null und die elektrische Pumpe 10 eingeschaltet. Der erste Kühlmittelkreislauf 3 wird nicht angetrieben. Der zweite Kühlmittelkreislauf 4 wird von der elektrischen Pumpe angetrieben. Der Kühlmitteldurchfluss des Harnstoffsystems 13 wird dabei gewährleistet.
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Im Schaltzustand gemäß 7 ist die Hauptpumpe 5 geschlossen, die Drehzahl niedrig bis mittel und die elektrische Pumpe 10 eingeschaltet. Der erste Kühlmittelkreislauf 3 wird nicht angetrieben. Der zweite Kühlmittelkreislauf 4 wird von der elektrischen Pumpe angetrieben. Der Kühlmitteldurchfluss des Harnstoffsystems 13 wird dabei gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung
- 2
- Brennkraftmaschine
- 2a
- unterer Bereich der Brennkraftmaschine
- 2b
- oberer Bereich der Brennkraftmaschine
- 3
- erster Kühlmittelkreislauf
- 4
- zweiter Kühlmittelkreislauf
- 5
- Hauptkühlmittelpumpe
- 6
- Thermostat
- 7
- erste Teilleitung
- 8
- Wärmetauscher
- 9
- zweite Teilleitung
- 10
- elektrische Kühlmittelpumpe
- 11
- dritte Teilleitung
- 12
- vierte Teilleitung
- 13
- Harnstoffsystem
- 14
- Kühleinrichtung einer Niederdruck-Abgasrückführungsleitung
- 15
- Fahrzeugraumheizung
- 16
- fünfte Teilleitung
- 17
- Sammelpunkt
- 18
- Kühleinrichtung einer Hochdruck-Abgasrückführungsleitung
- 19
- Kühleinrichtung eines Turboladers
- 20
- Ausgleichsbehälter
- 21
- erste Ausgleichsleitung
- 22
- Zuleitung
- 23
- zweite Ausgleichsleitung
- 30
- Verbindungsleitung
- 31
- erstes Rückschlagventil
- 32
- zweites Rückschlagventil I
- 33
- drittes Rückschlagventil
- 35
- Steuerungseinrichtung
