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Die Erfindung betrifft ein Motorsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Die Anforderungen an Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen hinsichtlich Effizienz und Schadstoffemissionen werden zunehmend strenger. Eine Maßnahme, um die Schadstoffemissionen zu verringern, ist die sogenannte Abgasrückführung (AGR), bei der ein Teil des Abgasstroms, der den Motor verlässt, durch eine AGR-Leitung abgezweigt und zusammen mit angesaugter Frischluft dem Motor erneut zugeführt wird. In vielen Fällen erfolgt die Abgasrückführung nur unter bestimmten Bedingungen, bspw. bei ausreichend aufgewärmtem Motor. In einigen Ländern wird in Zukunft allerdings vorgeschrieben sein, dass eine solche Abgasrückführung auch bei kaltem Motor durchgeführt wird, also bspw. unmittelbar nach dem Start des Motors. Insbesondere bei Niederdruck-AGR-Systemen können niedrige Temperaturen dazu führen, dass Feuchtigkeit, die im rückgeführten Abgas oder in der zugeführten Frischluft enthalten sein kann, auskondensiert, da der Taupunkt unterschritten wird. Im Falle eines aufgeladenen Motors kann es zu Kondensation oder sogar Eisbildung vor bzw. im Bereich des Kompressors kommen, wodurch dieser beschädigt werden kann. Grundsätzlich wäre es denkbar, die Ansaugluft (also das Gemisch aus Frischluft und rückgeführten Abgasen) über einen Kühlmittelkreislauf zu erwärmen, der zur Kühlung des Motors dient. Allerdings liegt die Temperatur des entsprechenden Kühlmittels bei einem Kaltstart auch im Bereich der Umgebungstemperatur, so dass hierdurch keine effektive Erwärmung möglich ist. Eine ebenfalls denkbare und im Stand der Technik auch realisierte Lösung besteht darin, die angesaugte Frischluft bzw. das Gemisch aus Frischluft und rückgeführten Abgasen durch ein elektrisches Heizelement zu erwärmen. Diese Lösung ist allerdings technisch aufwendig und vor allem unter energetischen Gesichtspunkten höchst ineffizient.
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Aus der
US 2017/0306898 A1 ist ein Motorsystem bekannt mit einem aufgeladenen Motor, einem Hochdruck-AGR-System sowie einem Niederdruck-AGR-System. Die Ansaugluft wird durch Zusammenführen von Abgasen aus dem Niederdruck-AGR-System sowie angesaugter Frischluft erzeugt. In einer Leitung des Niederdruck-AGR-Systems ist ein Niederdruck-AGR-Kühler angeordnet. Wenn die Temperatur der Umgebungsluft unterhalb des Taupunktes liegt, wird Kühlmittel aus einem MotorKühlkreislauf dem Niederdruck-AGR-Kühler zugeführt, um eine übermäßige Abkühlung der Abgase zu verhindern, die diesen durchlaufen. Hierdurch soll verhindert werden, dass es zu einer Kondensation innerhalb der Ansaugluft kommt.
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Die
US 8 015 822 B2 offenbart ein Verfahren zum Verringern einer Wahrscheinlichkeit einer Flüssigproduktbildung in einem Abgasstrom, der durch eine Turbomaschine erzeugt wird. Die Turbomaschine weist ein Einlassabzweigwärme-System zum Erhöhen einer Temperatur eines Einlassfluids auf, das aus einer Einlassluft und einem Abgasstrom besteht, wobei das Einlassabzweigwärme-System wenigstens ein Ventil aufweist sowie einen Verdichter, welcher ein Einlassfluid aus einem Einlasssystem empfängt und verdichtet. Bei dem Verfahren wird das Einlassabzweigwärme-System genutzt, um eine Temperatur des Einlassfluids über eine Kondensationstemperatur zu erhöhen, und eine AGR-Stromsteuervorrichtung modulieren, um eine Strömungsrate des Abgasstroms anzupassen.
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Die
US 8 960 166 B2 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlkreislaufs eines aufgeladenen Verbrennungsmotors, bei dem die Wärmezufuhr zu einer Vorkompressorleitung in Abhängigkeit von einer Temperatur in der Wand der Vorkompressorleitung eingestellt wird. Wird festgestellt, dass die Temperatur unterhalb einer Taupunkttemperatur liegt, kann über ein elektrisches Heizelement in der Wand oder über die Zufuhr eines Kühlmittels zur Wand eine Temperaturerhöhung herbeigeführt werden.
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Aus der
US 2017/0002773 A1 ist ein aufgeladener Verbrennungsmotor bekannt, bei dem eine AGR-Vorrichtung rückgeführtes Abgas in eine Position stromaufwärts des Kompressors in einer Zufuhrleitung einbringt. Eine Sammeltasche ist an einem äußeren Umfang eines Kompressoreingangs angeordnet und dazu eingerichtet, Kondenswasser aufzufangen, das sich in einer Einlassleitung stromaufwärts des Kompressors bildet. Die Sammeltasche öffnet sich in Richtung stromaufwärts des Kompressors und ist ringförmig ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass Kondenswasser in der Sammeltasche nach und nach wieder verdampft, wenn der Kompressor ausreichend erwärmt ist.
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Die
US 9 605 587 B2 offenbart einen aufgeladenen Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung. Eine Steuereinheit bestimmt, ob im Bereich eines Ladeluftkühlers eine Flüssigkeitskondensation erfolgen könnte. Falls ja, wird erwärmtes Kühlmittel aus einem Motorkühlkreislauf dem Ladeluftkühler zugeführt, um die Kondensation zu unterbinden. Dabei wird auch geprüft, ob die Temperatur des Kühlmittels ausreichend hoch ist, andernfalls erfolgt keine Zufuhr zum Ladeluftkühler. In diesem Fall kann eine Erwärmung des Ladeluftkühlers durch eine elektrische Wärmequelle erfolgen.
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In der
US 2017/0022940 A1 ist ein Motor beschrieben, bei welchem eine Ansaugleitung einen Ladeluftkühler aufweist, der stromabwärts eines Kompressors angeordnet ist. Eine AGR-Leitung ist mit einem AGR-Ventil und einem AGR-Kühler versehen. Eine Kontrolleinheit ermittelt die Erzeugung von Kondenswasser im AGR-Kühler, die Erzeugung von Kondenswasser in einem Vereinigungsabschnitt, in welchem Frischluft und rückgeführtes Abgas zusammengeführt werden, und die Erzeugung von Kondenswasser im Ladeluftkühler. Falls eine Erzeugung von Kondenswasser in einem dieser Abschnitte festgestellt wird, leitet die Steuereinheit entsprechende Gegenmaßnahmen ein.
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Die
US 2018/0023457 A1 offenbart ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor. Dabei verbinden mehrere Verbindungsleitungen einen Motorkühlkreislauf mit einem Ladeluftkühler-Kühlkreislauf. Eine Kühlmittel-Zuflussleitung ist einerseits stromabwärts einer mechanischen Pumpe sowie stromaufwärts eines Hauptkühlers des Motorkühlkreislaufs angeschlossen, sowie andererseits stromabwärts eines Nebenkühlers und stromaufwärts einer elektrischen Pumpe des Ladeluftkühler-Kühlkreislaufs. Eine Kühlmittel-Abflussleitung ist einerseits stromabwärts der elektrischen Pumpe und stromaufwärts des Hilfskühlers sowie andererseits stromabwärts der mechanischen Pumpe und stromaufwärts des Hauptkühlers angeschlossen. Ein Ladeluftkühler-Kühlkreislauf-Ventil ist in der Zuflussleitung angeordnet.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Vermeidung von Kondensation bei aufgeladenen Motoren mit Abgasrückführung durchaus noch Raum für Verbesserungen. Dabei wäre insbesondere eine konstruktiv einfache und energetisch effiziente Lösung wünschenswert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine energetisch effiziente Vermeidung der Kondensation bei einem aufgeladenen Motor mit Abgasrückführung zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Motorsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Durch die Erfindung wird ein Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt. Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich insbesondere um einen Ottomotor oder einen Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs handeln. Genauer gesagt kann der Verbrennungsmotor als aufgeladener Verbrennungsmotor bezeichnet werden. Der Begriff „Motorsystem“ bezieht sich hierbei auf verschiedene Komponenten, die zum Verbrennungsmotor gehören oder dessen Funktion ermöglichen bzw. unterstützen.
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Das Motorsystem weist eine Ansaugleitung auf, die einen Frischluft-Wärmetauscher zum Temperieren von Frischluft aufweist. Der Begriff „Leitung“ bezieht sich hier und im Folgenden auf wenigstens eine Komponente, ggf. auch mehrere Komponenten, die zum Führen bzw. Leiten eines Fluids ausgebildet ist. Sofern von einer Leitung die Rede ist, ist diese für sich betrachtet bevorzugt unverzweigt, was nicht die Möglichkeit ausschließt, dass andere Leitungen hiervon abzweigen oder hierin einmünden können. Jede Leitung kann eine Mehrzahl von separat gefertigten, miteinander verbundenen Abschnitten aufweisen. Der Querschnitt einer Leitung kann gleichbleibend oder auch abschnittsweise veränderlich sein. Eine Leitung kann rohrartig ausgebildet sein, so dass eine Länge derselben ein Mehrfaches einer Querabmessung beträgt, sie kann aber auch bspw. eine Art Kammer aufweisen, die in alle Richtungen vergleichbare Abmessungen aufweist. Im Allgemeinen ist die Wandung der entsprechenden Leitung dicht gegenüber dem Fluid. Die Ansaugleitung dient dazu, Frischluft aus der Umgebung anzusaugen und angesaugte Frischluft bzw. Ansaugluft in Richtung auf den Verbrennungsmotor zu leiten. Sie weist einen Frischluft-Wärmetauscher auf, der zum Temperieren von Frischluft ausgebildet ist. Der Frischluft-Wärmetauscher ist als Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher ausgebildet und dazu vorgesehen, im Inneren ein flüssiges Kühlmittel (z.B. ein Wasser-Glykol-Gemisch) zu führen, mit welchem die Frischluft Wärme austauschen kann, wodurch eine Temperaturveränderung der Frischluft erfolgt. Im Allgemeinen ist vorgesehen, dass eine Erwärmung der Frischluft erfolgt. Insofern kann der Frischluft-Wärmetauscher auch als Heizelement betrachtet werden. Insbesondere kann er an oder im Bereich eines Luftfilters angeordnet sein. Genauer kann der Frischluft-Wärmetauscher wenigstens teilweise zusammen mit einem Luftfilter in einem Luftfiltergehäuse innerhalb der Ansaugleitung angeordnet sein. Ein solches Luftfiltergehäuse, das teilweise auch als Luftsammler oder Airbox bezeichnet werden kann, dient unter Umständen auch dazu, den Luftstrom der angesaugten Frischluft zu beruhigen. Bei dieser Ausführungsform kann man auch von einem „Luftfilter mit integriertem Heizelement“ (air cleaner with integrated heating core; ACIHC) sprechen, wobei der Frischluft-Wärmetauscher als Heizelement wirkt.
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Weiterhin weist das Motorsystem eine stromaufwärts eines Kompressors sowie stromabwärts des Frischluft-Wärmetauschers in die Ansaugleitung einmündende Abgasrückführleitung auf. Die Position, an der die Abgasrückführleitung einmündet, befindet sich also stromabwärts des Frischluft-Wärmetauschers, aber stromaufwärts des Kompressors. Die Begriffe „stromaufwärts“ sowie „stromabwärts“ beziehen sich hier und im Folgenden auf die normale, bestimmungsgemäße Strömungsrichtung des Fluids innerhalb der jeweiligen Leitung bzw. Komponente während des Betriebs des Motorsystems. Der Kompressor ist dabei selbstverständlich Teil eines Turboladers, welcher dazu dient, durch Kompression Ladeluft zu erzeugen, bevor diese dem Verbrennungsmotor zugeführt wird. Wenngleich in diesem Zusammenhang von „Ladeluft“ gesprochen wird, wird nachfolgend noch deutlich werden, dass sich die Zusammensetzung der Ladeluft im Allgemeinen von der angesaugten Frischluft unterscheiden kann. Der Kompressor ist normalerweise über eine gemeinsame Welle an eine Turbine gekoppelt, die ihrerseits durch den Abgasstrom des Verbrennungsmotors angetrieben wird. D.h., die Turbine ist in einer Abgasleitung angeordnet, die verschiedene weitere Elemente, wie bspw. Katalysatoren, aufweisen kann. Die Abgasrückführleitung, die im Weiteren auch als AGR-Leitung bezeichnet wird, zweigt von der Abgasleitung ab und führt einen Teil der Abgase zurück, so dass diese nochmals dem Verbrennungsmotor zugeführt werden. Dies geschieht dadurch, dass die AGR-Leitung stromaufwärts des Kompressors in die Ansaugleitung einmündet. Somit wird die Ladeluft im Allgemeinen aus Ansaugluft gebildet, die ein Gemisch von angesaugter Frischluft und rückgeführten Abgasen ist. Stromaufwärts der einmündenden AGR-Leitung, wo der Frischluft-Wärmetauscher angeordnet ist, führt die Ansaugleitung allerdings Frischluft. Es versteht sich, dass die rückgeführten Abgase bereits vor dem Eintritt in die AGR-Leitung oder aber auch innerhalb derselben katalytisch behandelt werden können. Typischerweise ist ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) vorgesehen, dass den Abgasstrom durch die AGR-Leitung beeinflusst. Ein solches Abgasrückführungsventil kann insbesondere an dem Punkt vorgesehen sein, an welchem die Abgasrückführungsleitung in die Ansaugleitung mündet.
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Darüber hinaus weist das Motorsystem einen stromabwärts des Kompressors angeordneten Ladeluftkühler auf. Der Ladeluftkühler dient zur Temperierung, in aller Regel zur Kühlung, der Ladeluft, die sich aufgrund der Kompression im Kompressor erwärmt hat. D.h., innerhalb des Ladeluftkühlers wird eine Temperatur (bzw. ein Temperaturbereich) der Ladeluft eingestellt, mit der sie problemlos dem Verbrennungsmotor zugeführt werden kann. Der Ladeluftkühler ist in diesem Zusammenhang ein Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher, der dazu ausgebildet ist, ein flüssiges Kühlmittel zu führen. Durch den indirekten Kontakt zwischen Kühlmittel und Ladeluft ergibt sich eine Kühlung der letzteren.
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Erfindungsgemäß ist der Ladeluftkühler über eine erste Verbindungsleitung mit dem Frischluft-Wärmetauscher verbunden und wenigstens ein Ventil ist einstellbar, um in einem Niedertemperatur-Heizmodus einen Kühlmittelstrom durch die erste Verbindungsleitung zum Frischluft-Wärmetauscher freizugeben. Die Verbindung zwischen Ladeluftkühler und Frischluft-Wärmetauscher ist über die erste Verbindungsleitung gegeben, was insbesondere die Möglichkeit einschließt, dass die erste Verbindungsleitung unmittelbar sowohl mit dem Ladeluftkühler als auch mit dem Frischluft-Wärmetauscher verbunden ist. Alternativ zu einer solchen direkten Verbindung könnte die erste Verbindungsleitung auch indirekt über eine zwischengeordnete Leitung oder einen zwischengeordneten Leitungsabschnitt mit dem Ladeluftkühler und/oder dem Frischluft-Wärmetauscher verbunden sein. Je nach Betrachtungsweise kann eine solche zwischengeordnete Leitung allerdings auch als Teil der ersten Verbindungsleitung angesehen werden. Über die erste Verbindungsleitung ist ein Transfer von Kühlmittel vom Ladeluftkühler zum Frischluft-Wärmetauscher möglich. Das Kühlmittel ist in diesem Zusammenhang wenigstens überwiegend flüssig, was die Möglichkeit einschließt, dass auch gewisse Anteile gasförmige Stoffe innerhalb der ersten Verbindungsleitung geführt werden, die anteilig zu einem Wärmetransfer beitragen können.
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Wenigstens ein Ventil ist einstellbar, um in einem Niedertemperatur-Heizmodus einen Kühlmittelstrom durch die erste Verbindungsleitung zum Frischluft-Wärmetauscher freizugeben. Es versteht sich, dass die eigentliche Erzeugung des Kühlmittelstroms durch wenigstens eine Pumpe erfolgt, die entweder als mechanische Pumpe an den Verbrennungsmotor gekoppelt sein kann oder bevorzugt als elektrische Pumpe bspw. über eine Fahrzeugbatterie betreibbar ist. Um den Kühlmittelstrom freizugeben, ist normalerweise wenigstens ein Ventil innerhalb der ersten Verbindungsleitung angeordnet. Neben einer bloßen Freigabe und Sperrung des Kühlmittelstroms kann das wenigstens eine Ventil auch dazu ausgebildet sein, den Kühlmittelstrom quantitativ zu beeinflussen, d.h. der Kühlmittelstrom kann in Stufen oder stufenlos veränderbar sein.
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Die Steuerung der hier und nachfolgend erwähnten Ventile kann durch eine Steuereinheit erfolgen. Die entsprechende Steuereinheit ist dazu eingerichtet, wenigstens eines der genannten Ventile anzusteuern. Die oben erwähnte wenigstens eine Pumpe kann ebenfalls über die Steuereinheit angesteuert werden. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, das wenigstens eine Ventil anzusteuern, um den o.g. Kühlmittelstrom freizugeben. Die Steuereinheit kann in das wenigstens eine Ventil integriert sein oder es kann sich um eine externe Steuereinheit handeln, die über geeignete Steuerleitungen mit dem wenigstens ein Ventil verbunden ist. Dabei kann die Steuereinheit ggf. eine Mehrzahl von zueinander beabstandete Komponenten aufweisen. Die Steuereinheit kann wenigstens teilweise softwaremäßig implementiert sein. Des Weiteren kann die Steuereinheit teilweise durch eine Vorrichtung realisiert sein, die außer der Steuerung des wenigstens einen Ventils auch noch andere Funktionen erfüllt.
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In dem Niedertemperatur-Heizmodus wird also Kühlmittel, das den Ladeluftkühler durchlaufen hat, zum Frischluft-Wärmetauscher geführt. Wie bereits beschrieben, wird die Ladeluft im Kompressor erwärmt und in aller Regel im Ladeluftkühler gekühlt. Dies gilt bspw. auch dann, wenn bei niedrigen Außentemperaturen und einem Kaltstart der Verbrennungsmotor noch eine vergleichsweise geringe Temperatur aufweist. Die Temperatur der Ladeluft beim Eintritt in den Ladeluftkühler ist hiervon zumindest bis zu einem gewissen Grad unabhängig. Die Ladeluft stellt somit eine gewissermaßen sofort verfügbare Wärmequelle dar, die erfindungsgemäß genutzt wird, um Wärme zum Frischluft-Wärmetauscher zu transferieren. Dies geschieht über das Kühlmittel, welches die erste Verbindungsleitung durchläuft. Insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen hat das Kühlmittel beim Erreichen des Frischluft-Wärmetauschers noch eine deutlich höhere Temperatur als die Frischluft, d.h. die angesaugte Umgebungsluft. Diese wird daher durch den Kontakt mit dem Frischluft-Wärmetauscher erwärmt. Wenn die angesaugte Frischluft stromabwärts mit den Abgasen aus der Abgasrückführungsleitung kombiniert wird, besteht somit zumindest eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Temperatur des so entstehenden Gasgemischs, also der Ansaugluft, oberhalb des Taupunktes von Wasser liegt. Es kommt somit zu keiner Kondensation von Feuchtigkeit oder gar zur Eisbildung, die den stromabwärts angeordneten Kompressor beschädigen könnten.
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Die erfindungsgemäße Lösung zur Vermeidung solcher ungewollten Kondensation ist konstruktiv vergleichsweise einfach und insbesondere energetisch höchst effizient, da keine zusätzlichen elektrischen Heizelemente benötigt werden.
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Grundsätzlich kann sämtliche angesaugte Frischluft am Frischluft-Wärmetauscher entlang bzw. durch diesen hindurch geführt werden. Unter Umständen kann es aber auch vorteilhaft sein, wenigstens einen Teil der angesaugten Frischluft zeitweise nicht zu erwärmen. Gemäß einer entsprechenden Ausführungsform ist eine den Frischluft-Wärmetauscher umgehende Frischluft-Bypassleitung stromaufwärts sowie stromabwärts mit der Ansaugleitung verbunden, wobei ein Luftstromverhältnis zwischen Ansaugleitung und Frischluft-Bypassleitung durch wenigstens ein Frischluft-Bypassventil beeinflussbar ist. Die Frischluft-Bypassleitung ist dabei selbstverständlich wie die Ansaugleitung dazu ausgebildet, Frischluft zu führen. Sie ist einerseits stromaufwärts und andererseits stromabwärts des Frischluft-Wärmetauschers mit der Ansaugleitung verbunden, man könnte auch sagen, sie zweigt stromaufwärts des Frischluft-Wärmetauschers von der Ansaugleitung ab und mündet stromabwärts desselben wieder in dieser ein. D.h., Luft, die die Frischluft-Bypassleitung durchströmt, umgeht den Frischluft-Wärmetauscher. Ein Luftstromverhältnis zwischen Ansaugleitung und Frischluft-Bypassleitung ist durch wenigstens ein Frischluft-Bypassventil beeinflussbar. Das Luftstromverhältnis ist das Verhältnis des Luftstroms in der Frischluft-Bypassleitung einerseits sowie in der Ansaugleitung andererseits. Dabei kann das Frischluft-Bypassventil unterschiedlichste Funktionen ausführen. Bspw. kann es dazu ausgebildet sein, die Frischluft-Bypassleitung wahlweise zu sperren oder zu öffnen. Alternativ oder zusätzlich könnte es dazu ausgebildet sein, denjenigen Abschnitt der Ansaugleitung, der von der Frischluft-Bypassleitung umgangen wird, wahlweise zu sperren oder zu öffnen. Darüber hinaus ist auch eine quantitative Veränderung des Öffnungszustandes der Frischluft-Bypassleitung und/oder der Ansaugleitung möglich, so dass wenigstens eine der genannten Leitungen auch teilweise geöffnet werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ladeluftkühler über eine erste Niedertemperatur-Leitung mit einem Niedertemperatur-Wärmetauscher verbunden, wobei wenigstens ein Ventil einstellbar ist, um im Niedertemperatur-Heizmodus einen Kühlmittelstrom vom Ladeluftkühler zum Niedertemperatur-Wärmetauscher wenigstens zu reduzieren. Der Begriff „Niedertemperatur“ ist in diesem Zusammenhang nicht einschränkend auszulegen, wenngleich maximal erreichte Temperaturen des Kühlmittels in den Komponenten, die mit „Niedertemperatur“ bezeichnet werden, im Betriebszustand allgemein niedriger liegen als die maximal erreichten Temperaturen in den Komponenten, die mit „Hochtemperatur“ bezeichnet werden. Der Niedertemperatur-Wärmetauscher sowie die erste Niedertemperatur-Leitung können als Teile eines Niedertemperatur-Kühlkreislaufs bezeichnet werden, in welchem Kühlmittel, das am Ladeluftkühler erwärmt wurde, am Niedertemperatur-Wärmetauscher abgekühlt werden kann. Dieses abgekühlte Kühlmittel kann über eine zweite Niedertemperatur-Leitung zum Ladeluftkühler zurückgeführt werden. Im Niedertemperatur-Heizmodus ist vorgesehen, dass die Wärme, die dem Kühlmittel im Ladeluftkühler zugeführt wird, insbesondere zur Erwärmung der Frischluft in der Ansaugleitung verwendet wird. Unter diesem Gesichtspunkt ist es vorteilhaft, wenn allenfalls ein geringer Anteil des erwärmten Kühlmittels zum Niedertemperatur-Wärmetauscher geführt wird, wo es nicht zur Erwärmung der Frischluft beitragen kann. Der Kühlmittelstrom vom Ladeluftkühler zum Niedertemperatur-Wärmetauscher wird insofern wenigstens reduziert, bevorzugt völlig unterbunden. Der Begriff „reduziert“ ist in Relation zu einer durch andere Einstellungen des wenigstens einen Ventils möglichen Maximalmenge des Wärmestroms zu sehen. Normalerweise wird diese mögliche Maximalmenge in dem weiter unten erläuterten Standardmodus eingestellt. Die oben erwähnte Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, das wenigstens eine Ventil anzusteuern, um es wie beschrieben einzustellen.
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Bevorzugt ist der Frischluft-Wärmetauscher stromabwärts über eine zweite Verbindungsleitung mit dem Ladeluftkühler verbunden und wenigstens ein Ventil ist einstellbar, um im Niedertemperatur-Heizmodus einen Kühlmittelstrom vom Frischluft-Wärmetauscher durch die zweite Verbindungsleitung zum Ladeluftkühler freizugeben. Wiederum kann die zweite Verbindungsleitung direkt sowohl mit dem Frischluft-Wärmetauscher als auch mit dem Ladeluftkühler verbunden sein. Alternativ wäre auch eine indirekte Verbindung durch eine zwischengeordnete Leitung bzw. einen Leitungsabschnitt denkbar. Die zweite Verbindungsleitung ergänzt gewissermaßen die erste Verbindungsleitung, so dass zumindest bei geeigneter Einstellung des wenigstens einen Ventils einen Kühlkreislauf zwischen dem Ladeluftkühler und dem Frischluft-Wärmetauscher besteht. Es versteht sich, dass das Kühlmittel in der zweiten Verbindungsleitung aufgrund von Wärmeabgabe im Frischluft-Wärmetauscher allgemein eine niedrigere Temperatur aufweist als das Kühlmittel in der ersten Verbindungsleitung. Insofern, als sowohl die zweite Verbindungsleitung als auch die zweite Niedertemperatur-Leitung dazu dienen, Kühlmittel zum Ladeluftkühler zuzuführen, kann die zweite Verbindungsleitung in die zweite Niedertemperatur-Leitung einmünden oder aber umgekehrt. An der Einmündungsstelle ist bevorzugt ein Ventil angeordnet. Die oben erwähnte Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, das wenigstens eine Ventil anzusteuern, um es wie beschrieben einzustellen.
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Wie bereits erläutert, ist der Niedertemperatur-Heizmodus vor allen Dingen für Situationen geeignet, in denen zum einen der Verbrennungsmotor nicht bzw. noch nicht ausreichend aufgewärmt ist und in denen außerdem die Umgebungstemperatur vergleichsweise niedrig liegt. In Situationen, in denen die Umgebungstemperatur hingegen ausreichend hoch ist, dass eine Kondenswasserbildung beim Vermischen von angesaugter Frischluft und rückgeführtem Abgas nicht zu befürchten ist, ist eine Erwärmung der angesaugten Frischluft durch den Frischluft-Wärmetauscher unnötig oder sogar kontraproduktiv. Um diese Fälle zu berücksichtigen, kann wenigstens ein Ventil einstellbar sein, um in einem Standardmodus einen Kühlmittelstrom zwischen dem Ladeluftkühler und dem Niedertemperatur-Wärmetauscher freizugeben und den Kühlmittelstrom durch die erste Verbindungsleitung wenigstens zu reduzieren. D.h., in diesem Standardmodus wird das im Ladeluftkühler erwärmte Kühlmittel gewissermaßen in konventioneller Weise im Niedertemperatur-Wärmetauscher gekühlt, während allenfalls eine verminderte Kühlmittelzufuhr an den Frischluft-Wärmetauscher durch die erste Verbindungsleitung erfolgt. Auch hier wiederum ist der Begriff „reduziert“ im Verhältnis zu einer durch das wenigstens eine Ventil maximal möglichen Größe des Kühlmittelstroms zu verstehen, welche normalerweise im Niedertemperatur-Heizmodus angenommen wird. Die oben erwähnte Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, das wenigstens eine Ventil anzusteuern, um es wie beschrieben einzustellen.
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Es ist möglich, dass im Frischluft-Wärmetauscher dem Kühlmittel deutlich weniger Wärme entzogen wird, als ihm im Ladeluftkühler zugeführt wird. Dies würde zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung und somit einer unzureichenden Kühlung der Ladeluft führen. Um dies zu vermeiden, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass eine dritte Verbindungsleitung von der zweiten Verbindungsleitung abzweigt und wenigstens indirekt mit dem Niedertemperatur-Wärmetauscher verbunden ist, wobei eine Thermostat-Einheit dazu eingerichtet ist, wenigstens im Niedertemperatur-Heizmodus einen Kühlmittelstrom durch die dritte Verbindungsleitung zu beeinflussen. Die dritte Verbindungsleitung kann bspw. in die oben erwähnte erste Niedertemperatur-Leitung einmünden. Alternativ könnte sie auch unabhängig von der ersten Niedertemperatur-Leitung direkt zum Niedertemperatur-Wärmetauscher geführt sein. Die Thermostat-Einheit kann bspw. dort an der zweiten Verbindungsleitung angeordnet sein, wo die dritte Verbindungsleitung von der zweiten Verbindungsleitung abzweigt. Die Thermostat-Einheit weist wenigstens ein Ventil auf, durch welches der Kühlmittelstrom durch die dritte Verbindungsleitung beeinflussbar ist. Das Ventil kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich einstellbar sein, im einfachsten Fall kann es den Kühlmittelstrom durch die dritte Verbindungsleitung nur sperren oder freigeben. Qualitativ wird der Kühlmittelstrom erhöht, wenn die Thermostat-Einheit eine erhöhte Temperatur innerhalb der zweiten Verbindungsleitung feststellt. Die Thermostat-Einheit könnte allerdings auch in kompliziertere Weise konstruiert sein und mehrere separate Komponenten aufweisen, wobei z.B. ein Temperatursensor entfernt von dem erwähnten Ventil innerhalb der zweiten Verbindungsleitung oder sogar unmittelbar am Frischluft-Wärmetauscher angeordnet sein könnte. Einige Steuerfunktionen der Thermostat-Einheit könnten auch von der oben erwähnten Steuereinheit übernommen werden.
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Normalerweise weist das Motorsystem einen Hochtemperatur-Kühlkreislauf zur Kühlung des Verbrennungsmotors auf. In einem solchen Hochtemperatur-Kühlkreislauf wird ein flüssiges Kühlmittel eingesetzt, um den Verbrennungsmotor zu kühlen, wobei bspw. eine separate Kühlung eines Zylinderkopfes sowie eines Motorblocks andererseits möglich ist. Das Kühlmittel nimmt beim Durchlaufen des Verbrennungsmotors - bzw. eines Kühlmittelmantels desselben - Wärme auf, wodurch der Verbrennungsmotor gekühlt wird. In der Regel wird diese Wärme an einem Hochtemperatur-Wärmetauscher abgegeben, der sich von dem oben erwähnten Niedertemperatur-Wärmetauscher unterscheidet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verbindet eine vierte Verbindungsleitung den Hochtemperatur-Kühlkreislauf stromabwärts des Verbrennungsmotors wenigstens indirekt mit dem Frischluft-Wärmetauscher und wenigstens ein Ventil ist einstellbar, um in einem Hochtemperatur-Heizmodus einen Kühlmittelfluss aus dem Hochtemperatur-Kühlkreislauf über die vierte Verbindungsleitung zum Frischluft-Wärmetauscher freizugeben. Der Hochtemperatur-Heizmodus ist vor allen Dingen für solche Situationen geeignet, in denen der Verbrennungsmotor bereits ausreichend erwärmt ist, allerdings die Umgebungstemperatur so niedrig ist, dass ohne Erwärmung der angesaugten Frischluft eine wesentliche Kondensation im Bereich des Kompressors zu befürchten ist. In diesen Fällen kann die Wärme, die im Frischluft-Wärmetauscher benötigt wird, aus dem Hochtemperatur-Kühlkreislauf entnommen werden. Die oben erwähnte Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, das wenigstens eine Ventil anzusteuern, um es wie beschrieben einzustellen. Das im Frischluft-Wärmetauscher abgekühlte Kühlmittel wird zunächst über die zweite Verbindungsleitung abgeführt. Von dieser kann eine fünfte Verbindungsleitung abzweigen, die wenigstens indirekt mit dem Hochtemperatur-Wärmetauscher verbunden ist.
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Der Hochtemperatur-Kühlkreislauf weist notwendigerweise wenigstens eine erste Hochtemperatur-Leitung auf, die vom Verbrennungsmotor (bzw. einem Wassermantel desselben) zum Hochtemperatur-Wärmetauscher verläuft sowie eine zweite Hochtemperatur-Leitung, die vom Hochtemperatur-Wärmetauscher zurück zum Verbrennungsmotor läuft. In einer der beiden Leitungen kann eine Pumpe angeordnet sein, die für die Zirkulation des flüssigen Kühlmittels im Hochtemperatur-Kühlkreislauf sorgt. Diese Pumpe kann entweder als mechanische Pumpe direkt an den Verbrennungsmotor gekoppelt sein oder sie kann als elektrische Pumpe ausgebildet sein. In der Regel ist zusätzlich zu den genannten Hochtemperatur-Leitungen eine Hochtemperatur-Bypassleitung vorgesehen, die den Hochtemperatur-Wärmetauscher umgeht. Diese kann bspw. von der ersten Hochtemperatur-Leitung abzweigen und in die zweite Hochtemperatur-Leitung einmünden oder sie könnte auch unabhängig von wenigstens einer der genannten Hochtemperatur-Leitungen mit dem Verbrennungsmotor verbunden sein. Typischerweise ist ein Motorthermostat vorgesehen, welches an einem Punkt angeordnet ist, an dem die Hochtemperatur-Bypassleitung von der ersten Hochtemperatur-Leitung abzweigt. Durch das Motorthermostat wird das Verhältnis der Kühlmittelströme durch die Hochtemperatur-Bypassleitung einerseits sowie die erste Hochtemperatur-Leitung andererseits beeinflusst. Qualitativ wird dabei der Anteil des Kühlmittels durch die Hochtemperatur-Bypassleitung erhöht, wenn die Kühlmitteltemperatur in der ersten Hochtemperatur-Leitung hoch ist. Gemäß einer Ausführungsform zweigt die vierte Verbindungsleitung von einer Hochtemperatur-Bypassleitung ab.
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Bevorzugt ist im Niedertemperatur-Heizmodus der Kühlmittelstrom durch die vierte Verbindungsleitung wenigstens reduziert. Insbesondere kann der Kühlmittelstrom durch die vierte Verbindungsleitung gesperrt sein. Hierdurch wird insbesondere eine Vermischung von Kühlmittel aus dem Hochtemperatur-Kühlkreislauf einerseits und dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf andererseits verhindert oder minimiert, was allgemein vorteilhaft ist.
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Aus dem gleichen Grund ist es bevorzugt, dass im Hochtemperatur-Heizmodus ein Kühlmittelstrom vom Ladeluftkühler durch die erste Verbindungsleitung wenigstens reduziert ist. D.h., der Frischluft-Wärmetauscher wird im Niedertemperatur-Heizmodus ganz oder überwiegend durch Wärme aus dem Ladeluftkühler versorgt, während er im Hochtemperatur-Heizmodus ganz oder überwiegend durch Wärme aus dem Verbrennungsmotor (bzw. aus dessen Wassermantel) versorgt wird. Man könnte sagen, dass der Frischluft-Wärmetauscher wahlweise an den Hochtemperatur-Kühlkreislauf oder an den Niedertemperatur-Kühlkreislauf angebunden sein kann.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
- 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motorsystems in einem Standardmodus;
- 2 das Motorsystem aus 1 in einem Niedertemperatur-Heizmodus in einem ersten Zustand;
- 3 das Motorsystem aus 1 im Niedertemperatur-Heizmodus in einem zweiten Zustand; sowie
- 4 das Motorsystem aus 1 in einem Hochtemperatur-Heizmodus.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorsystems 1 mit einen Verbrennungsmotor 2, bspw. einen Dieselmotor oder Ottomotor eines Kraftfahrzeugs. Der Verbrennungsmotor 2 ist in einem Hochtemperatur-Kühlkreislauf 3 mit einem Hochtemperatur-Wärmetauscher 5 verbunden. Ein flüssiges Kühlmittel, bspw. ein Wasser-Glykol-Gemisch, durchläuft einen hier nicht näher dargestellten Wassermantel des Verbrennungsmotors 2 und nimmt dabei Wärme auf. Danach durchläuft es ein Motorthermostat 6, an das eine erste Hochtemperatur-Leitung 4 sowie eine Hochtemperatur-Bypassleitung 7 angeschlossen sind. Die erste Hochtemperatur-Leitung 4 mündet in den Hochtemperatur-Wärmetauscher 5, der bspw. hinter einem Kühlergrill des Kraftfahrzeugs angeordnet sein kann. Dort findet eine Abkühlung des Kühlmittels durch die Umgebungsluft statt. Das abgekühlte Kühlmittel wird durch eine zweite Hochtemperatur-Leitung 8, in der eine erste Pumpe 9 angeordnet ist, zum Verbrennungsmotor 2 zurückgefördert. Die erste Pumpe 9 kann bspw. mechanisch an den Verbrennungsmotor 2 gekoppelt sein. Alternativ wäre auch ein elektrischer Betrieb über eine Fahrzeugbatterie denkbar. Die Hochtemperatur-Bypassleitung 7 umgeht den Hochtemperatur-Wärmetauscher 5 und mündet stromabwärts desselben in die zweite Hochtemperatur-Leitung 8 ein. Durch das Motorthermostat 6 wird dabei geregelt, welcher Anteil des Kühlmittelstroms durch die erste Hochtemperatur-Leitung 4 und den Hochtemperatur-Wärmetauscher 5 geleitet wird und welcher Anteil durch die Hochtemperatur-Bypassleitung 7 geführt wird.
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Bei dem Verbrennungsmotor 2 handelt es sich um einen aufgeladenen Motor, dem komprimierte Ladeluft durch einen hier nicht dargestellten Kompressor eines Turboladers zugeführt wird. Vor der Zufuhr zum Verbrennungsmotor 2 wird die im Kompressor aufgeheizte Ladeluft mittels eines Ladeluftkühlers 11 gekühlt, der in einem Niedertemperatur-Kühlkreislauf 10 mit einem Niedertemperatur-Wärmetauscher 14 verbunden ist. Im Niedertemperatur-Kühlkreislauf 10 wird ein flüssiges Kühlmittel verwendet, das mit demjenigen im Hochtemperatur-Kühlkreislauf 3 identisch sein kann. Eine erste Niedertemperatur-Leitung 12 geht vom Ladeluftkühler 11 aus und mündet in den Niedertemperatur-Wärmetauscher 14. Ein erstes Ventil 13 ist in der ersten Niedertemperatur-Leitung 12 angeordnet. Eine zweite Niedertemperatur-Leitung 15 verläuft vom Niedertemperatur-Wärmetauscher 14 zurück zum Ladeluftkühler 11. In der zweiten Niedertemperatur-Leitung 15 ist eine zweite Pumpe 16 angeordnet, die das Kühlmittel im Niedertemperatur-Kühlkreislauf 10 fördert. Hierbei handelt es sich normalerweise um eine elektrische Pumpe.
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Bei dem dargestellten Motorsystem 1 wird Frischluft aus der Umgebung des Fahrzeugs angesaugt und über eine Ansaugleitung 20 in Richtung des Kompressors geführt wird an einem Abgasrückführventil bzw. AGR-Ventil 26 mündet eine Abgasrückführleitung bzw. AGR-Leitung 27 in die Ansaugleitung 20. Über die AGR-Leitung 27 können Teile der Abgase, die im Verbrennungsmotor 2 erzeugt werden, ggf. nach katalytischer Behandlung, zusammen mit Frischluft erneut dem Verbrennungsmotor 2 zugeführt werden. In der Ansaugleitung 20 ist ein Gehäuse 21 mit einem Luftfilter 22 angeordnet. Des Weiteren ist ein Frischluft-Wärmetauscher 23 innerhalb des Gehäuses 21 angeordnet. Von einem ebenfalls in dem Gehäuse 21 angeordneten Ansaugluft-Bypassventil 24 geht eine Frischluft-Bypassleitung 25 aus. Diese umgeht den Frischluft-Wärmetauscher 23, indem sie stromaufwärts desselben von der Ansaugleitung 20 abzweigt und stromabwärts desselben wieder in die Ansaugleitung 20 einmündet.
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Der Frischluft-Wärmetauscher 23 ist über eine erste Verbindungsleitung 30 mit dem Ladeluftkühler 11 verbunden. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zweigt die erste Verbindungsleitung 30 von der ersten Niedertemperatur-Leitung 12 ab. Ein zweites Ventil 33 ist in der ersten Verbindungsleitung 30 angeordnet. Des Weiteren ist der Frischluft-Wärmetauscher 23 über eine zweite Verbindungsleitung 31 mit dem Ladeluftkühler 11 verbunden, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die zweite Verbindungsleitung 31 in die zweite Niedertemperatur-Leitung 15 einmündet, und zwar an einem dritten Ventil 34. In der zweiten Verbindungsleitung 31 ist ein Thermostat 32 angeordnet, von dem eine dritte Verbindungsleitung 35 abgeht, die zwischen dem ersten Ventil 13 und dem Niedertemperatur-Wärmetauscher 14 in die erste Niedertemperatur-Leitung 12 einmündet. Außerdem geht eine vierte Verbindungsleitung 36 von der Hochtemperatur-Bypassleitung 7 aus und mündet am zweiten Ventil 33 in die erste Verbindungsleitung 30. Schließlich geht eine fünfte Verbindungsleitung 37 von der zweiten Verbindungsleitung 31 aus und mündet in die zweite Hochtemperatur-Leitung 8.
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1 zeigt das Motorsystem 1 in einem Standardmodus. Dieser kann bspw. angenommen werden, wenn die Temperatur der Außenluft, die über die Ansaugleitung 20 zugeführt wird, vergleichsweise hoch ist. In diesem Modus ist das erste Ventil 13 geöffnet, das zweite Ventil 33 geschlossen und das dritte Ventil 34 ist so eingestellt, dass wenigstens die zweite Niedertemperatur-Leitung 15 freigegeben ist. Die genannten Ventile 13, 33, 34 können über eine nicht dargestellte Steuereinheit angesteuert werden. Somit werden der Hochtemperatur-Kühlkreislauf 3 und der Niedertemperatur-Kühlkreislauf 10 jeweils separat betrieben und es ist kein Kühlmittelfluss zum Frischluft-Wärmetauscher 23 gegeben. Frischluft wird über die Ansaugleitung 20 angesaugt, im Luftfilter 22 gereinigt und erreicht im Wesentlichen mit Umgebungstemperatur das AGR-Ventil 26, wo sie mit rückgeführten Abgasen aus der AGR-Leitung 27 gemischt wird. Die Abgase haben eine erhöhte Temperatur und enthalten Feuchtigkeit, deren Auskondensieren möglichst vermieden werden soll, um eine Beschädigung des Kompressors zu vermeiden. Das Auskondensieren könnte potentiell beim Vermischen mit der kühleren Frischluft aus der Ansaugleitung 20 erfolgen. Beim Standardmodus, der in 1 gezeigt ist, hat die Frischluft allerdings eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, dass die Feuchtigkeit in den Abgasen nicht zur Kondensation gelangt.
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2 und 3 zeigen das Motorsystem 1 in einem Niedertemperatur-Heizmodus. Dieser kann bspw. angenommen werden, wenn die Außentemperatur unter einem bestimmten Wert liegt und der Verbrennungsmotor 2 nicht bzw. noch nicht eine vorgesehene Minimaltemperatur erreicht hat, so bspw. bei einem Kaltstart. In diesem Fall wird das erste Ventil 13 geschlossen, das zweite Ventil 33 gibt die erste Verbindungsleitung 30 frei, sperrt allerdings die Verbindung zur vierten Verbindungsleitung 36, und das dritte Ventil 34 gibt sowohl die zweite Verbindungsleitung 31 als auch den Zugang für die zweite Niedertemperatur-Leitung 15 frei. Somit ist der Kühlmittelstrom vom Ladeluftkühler 11 zum Niedertemperatur-Wärmetauscher 14 durch die erste Niedertemperatur-Leitung 12 blockiert. Dafür ist ein Kühlmittelstrom vom Ladeluftkühler 11 über die erste Verbindungsleitung 30 zum Frischluft-Wärmetauscher 23 freigegeben. Das Kühlmittel durchströmt den Frischluft-Wärmetauscher 23 und fließt anschließend über die zweite Verbindungsleitung 31 zurück zum Ladeluftkühler 11. Die Erwärmung der Ladeluft ergibt sich größtenteils aus der Kompression im Kompressor und setzt somit unmittelbar beim Start des Verbrennungsmotors 2 ein. Dementsprechend wird das Kühlmittel im Ladeluftkühler 11 auch bei einem Kaltstart praktisch sofort erwärmt. Es wird über die erste Verbindungsleitung 30 dem Frischluft-Wärmetauscher 23 zugeführt. Dieser wird von anfangs kühler Frischluft angeströmt, die beim Kontakt mit dem Frischluft-Wärmetauscher 23 durch den indirekten thermischen Kontakt mit dem flüssigen Kühlmittel erwärmt wird. Parallel hierzu erfolgt eine Abkühlung des flüssigen Kühlmittels, dass dann durch die zweite Verbindungsleitung 31 rückgeführt und im Ladeluftkühler 11 erneut erwärmt wird. Durch die Erwärmung der Frischluft kann eine Kondensation von Feuchtigkeit beim Vermischen mit den rückgeführten Abgasen vermieden werden. Falls bspw. gestellt wird, dass eine zu starke Erwärmung der Frischluft bzw. eine zu starke Abkühlung des Kühlmittels im Frischluft-Wärmetauscher 23 erfolgt, kann das Frischluft-Bypassventil 24 ganz oder teilweise geöffnet werden, so dass ein Teil der Frischluft durch die Frischluft-Bypassleitung 25 den Frischluft-Wärmetauscher 23 umgeht.
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Andererseits kann es auch dazu kommen, dass das flüssige Kühlmittel im Frischluft-Wärmetauscher 23 nur unzureichend gekühlt wird. Dies könnte bei der Rückführung zum Ladeluftkühler 11 dessen Funktion beeinträchtigen. Dies wird durch das Thermostat 32 und die hiermit verbundene dritte Verbindungsleitung 35 verhindert. Falls das Thermostat 32 eine Kühlmitteltemperatur oberhalb eines bestimmten Grenzwertes registriert, öffnet es den Zugang zur dritten Verbindungsleitung 35, so dass wenigstens ein Teil des Kühlmittels über diese der ersten Niedertemperatur-Leitung 12 und somit dem Niedertemperatur-Wärmetauscher 14 zugeleitet wird. Ein solcher Zustand ist in 3 dargestellt. Der Niedertemperatur-Wärmetauscher 14 ergänzt somit gewissermaßen die Kühlfunktion des Frischluft-Wärmetauschers 23. Das Kühlmittel, welches im Niedertemperatur-Wärmetauscher 14 gekühlt wurde, wird über die zweite Niedertemperatur-Leitung 15 zum Ladeluftkühler 11 zurückgeführt.
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Der in 2 und 3 dargestellte Niedertemperatur-Heizmodus ist vor allen Dingen bei niedrigen Außentemperaturen und gleichzeitig nicht oder unzureichend aufgewärmtem Verbrennungsmotor 2 vorteilhaft. Wenn die Außentemperaturen niedrig sind, der Verbrennungsmotor 2 jedoch ausreichend aufgewärmt ist, kann alternativ der in 4 dargestellte Hochtemperatur-Heizmodus eingesetzt werden. Dabei ist das erste Ventil 13 geöffnet, das zweite Ventil 33 sperrt die erste Verbindungsleitung 30, gibt allerdings die Verbindung der ersten Verbindungsleitung 30 zur vierten Verbindungsleitung 36 frei, und das dritte Ventil 34 gibt die zweite Niedertemperatur-Leitung 15 frei, sperrt allerdings die Verbindung zur zweiten Verbindungsleitung 31. Somit ist der Frischluft-Wärmetauscher 23 vom Niedertemperatur-Kühlkreislauf 10 getrennt, wird allerdings über die vierte Verbindungsleitung 36 und die erste Verbindungsleitung 30 mit erwärmtem Kühlmittel aus dem Hochtemperatur-Kühlkreislauf 3 versorgt. Das Kühlmittel kühlt sich im Frischluft-Wärmetauscher 23 ab und wird über die zweite Verbindungsleitung 31 und die fünfte Verbindungsleitung 37 zur zweiten Hochtemperatur-Leitung 8 geführt und gelangt somit wieder in den Hochtemperatur-Kühlkreislauf 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlsystem
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Hochtemperatur-Kühlkreislauf
- 4, 8
- Hochtemperatur-Leitung
- 5
- Hochtem peratur-Wärmetauscher
- 6
- Motorthermostat
- 7
- Hochtemperatur-Bypassleitung
- 9, 16
- Pumpe
- 10
- Niedertemperatur-Kühlkreislauf
- 11
- Ladeluftkühler
- 12, 15
- Niedertemperatur-Leitung
- 13, 33, 34
- Ventil
- 14
- Niedertemperatur-Wärmetauscher
- 20
- Ansaugleitung
- 21
- Gehäuse
- 22
- Luftfilter
- 23
- Frischluft-Wärmetauscher
- 24
- Frischluft-Bypassventil
- 25
- Frischluft-Bypassleitung
- 26
- AGR-Ventil
- 27
- AGR-Leitung
- 30, 31, 35, 36, 37
- Verbindungsleitung
- 32
- Thermostat
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2017/0306898 A1 [0003]
- US 8015822 B2 [0004]
- US 8960166 B2 [0005]
- US 2017/0002773 A1 [0006]
- US 9605587 B2 [0007]
- US 2017/0022940 A1 [0008]
- US 2018/0023457 A1 [0009]
