DE102020100436A1 - Drive device for a motor vehicle and method for operating a drive device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer einen Ansaugtrakt und einen Abgastrakt aufweisenden Brennkraftmaschine (2) und einem Kühlmittelkreislauf (3) zur Kühlung der Brennkraftmaschine (2), in dem ein Abgaskühler (8) zur Kühlung von aus dem Abgastrakt in den Ansaugtrakt zurückgeführtem Abgas vorliegt. Dabei ist vorgesehen, dass in dem Kühlmittelkreislauf (3) stromaufwärts des Abgaskühlers (8) eine Kühlmittelheizung (7) zum Erwärmen des dem Abgaskühler (8) zugeführten Kühlmittels angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a drive device (1) for a motor vehicle, with an internal combustion engine (2) having an intake tract and an exhaust tract and a coolant circuit (3) for cooling the internal combustion engine (2), in which an exhaust gas cooler (8) for cooling from the Exhaust gas is present in the intake tract recirculated exhaust gas. It is provided that a coolant heater (7) for heating the coolant fed to the exhaust gas cooler (8) is arranged in the coolant circuit (3) upstream of the exhaust gas cooler (8). The invention also relates to a method for operating a drive device (1) for a motor vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer einen Ansaugtrakt und einen Abgastrakt aufweisenden Brennkraftmaschine und einem Kühlmittelkreislauf zur Kühlung der Brennkraftmaschine, in dem ein Abgaskühler zur Kühlung von aus dem Abgastrakt in den Ansaugkraft zurückgeführtem Abgas vorliegt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung.The invention relates to a drive device for a motor vehicle, with an internal combustion engine having an intake tract and an exhaust tract and a coolant circuit for cooling the internal combustion engine, in which there is an exhaust gas cooler for cooling exhaust gas returned to the intake force from the exhaust tract. The invention also relates to a method for operating a drive device.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Antriebseinrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere nach einem Kaltstart der Antriebseinrichtung eine raschere Reduzierung von Schadstoffemissionen ermöglicht.It is the object of the invention to propose a drive device for a motor vehicle which has advantages over known drive devices, in particular enables pollutant emissions to be reduced more quickly after a cold start of the drive device.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass in dem Kühlmittelkreislauf stromaufwärts des Abgaskühlers eine Kühlmittelheizung zum Erwärmen des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels angeordnet ist.According to the invention, this is achieved with a drive device for a motor vehicle having the features of
Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs und insoweit dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Die Antriebseinrichtung verfügt hierzu über zumindest ein Antriebsaggregat, welches als Brennkraftmaschine ausgestaltet ist. Die Brennkraftmaschine verfügt über den Ansaugtrakt und den Abgastrakt, wobei sie während ihres Betriebs über den Ansaugtrakt Frischgas, insbesondere Frischluft oder ein Frischluft-Abgas-Gemisch, ansaugt und während des Betriebs anfallendes Abgas über den Abgastrakt abführt. Über den Abgastrakt wird das Abgas einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs zugeführt.The drive device is used to drive the motor vehicle and, to that extent, to provide a drive torque aimed at driving the motor vehicle. For this purpose, the drive device has at least one drive unit which is designed as an internal combustion engine. The internal combustion engine has the intake tract and the exhaust tract, whereby during its operation it sucks in fresh gas, in particular fresh air or a mixture of fresh air and exhaust gas, via the intake tract, and discharges exhaust gas that occurs during operation via the exhaust tract. The exhaust gas is fed to an external environment of the drive device or of the motor vehicle via the exhaust tract.
Die Antriebseinrichtung verfügt über eine Abgasrückführung für die Brennkraftmaschine, nämlich eine externe Abgasrückführung. Das bedeutet, dass das von der Brennkraftmaschine in den Abgastrakt ausgestoßene Abgas aus dem Abgastrakt entnommen und dem Ansaugtrakt zugeleitet wird, sodass es nachfolgend zusammen mit in dem Ansaugtrakt befindlicher Frischluft erneut der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Dies ermöglicht eine deutliche Reduktion der Rohemissionen der Brennkraftmaschine.The drive device has an exhaust gas recirculation for the internal combustion engine, namely an external exhaust gas recirculation. This means that the exhaust gas ejected from the internal combustion engine into the exhaust gas tract is taken from the exhaust gas tract and fed to the intake tract, so that it is subsequently fed back to the internal combustion engine together with fresh air located in the intake tract. This enables a significant reduction in the raw emissions of the internal combustion engine.
Zumindest zeitweise wird das zurückgeführte Abgas mithilfe des Abgaskühlers gekühlt. Mit dem gekühlten Abgas lässt sich gegenüber ungekühltem Abgas die Brennraumtemperatur absenken und die Menge des zurückgeführten Abgases erhöhen. Beides verbessert die Rohemissionen der Brennkraftmaschine weiter. Der Abgaskühler liegt in dem Kühlmittelkreislauf vor, welcher grundsätzlich der Kühlung der Brennkraftmaschine dient. Das in dem Kühlmittelkreislauf zumindest zeitweise umgewälzte Kühlmittel dient also als Wärmesenke für das den Abgaskühler durchströmende Abgas.At least temporarily, the recirculated exhaust gas is cooled with the aid of the exhaust gas cooler. With the cooled exhaust gas, the combustion chamber temperature can be reduced compared to uncooled exhaust gas and the amount of recirculated exhaust gas can be increased. Both of these further improve the raw emissions of the internal combustion engine. The exhaust gas cooler is in the coolant circuit, which basically serves to cool the internal combustion engine. The coolant circulated at least temporarily in the coolant circuit thus serves as a heat sink for the exhaust gas flowing through the exhaust gas cooler.
Bei einem Kaltstart der Antriebseinrichtung weist das Kühlmittel zunächst eine Temperatur auf, welche unterhalb der Betriebstemperatur liegt, auf welche es während des Betriebs der Antriebseinrichtung eingestellt wird, insbesondere steuernd und/oder regelnd. Nach hinreichend langer Standzeit der Antriebseinrichtung entspricht die Temperatur des Kühlmittels der Außentemperatur in der Außenumgebung des Kraftfahrzeugs. Wird das Kühlmittel zum Kühlen des Abgases verwendet, so kann es bei einer zu niedrigen Temperatur des Kühlmittels in dem Abgaskühler zu einem Kondensieren von in dem Abgas enthaltenem Wasser kommen. Durch die Kondensation beziehungsweise das bei diesem anfallende Wasser beziehungsweise die daraus entstehenden Ablagerungen kann es zu einer Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des Abgaskühlers kommen.In the event of a cold start of the drive device, the coolant initially has a temperature which is below the operating temperature to which it is set during operation of the drive device, in particular in a controlling and / or regulating manner. After the drive device has been idle for a sufficiently long time, the temperature of the coolant corresponds to the outside temperature in the outside environment of the motor vehicle. If the coolant is used to cool the exhaust gas, water contained in the exhaust gas can condense if the temperature of the coolant in the exhaust gas cooler is too low. The condensation or the resulting water or the resulting deposits can impair the performance of the exhaust gas cooler.
Aus diesem Grund kann es vorgesehen sein, die Abgasrückführung erst dann vorzunehmen, wenn die Temperatur des Kühlmittels einen bestimmten Schwellenwert überschritten hat. Das bedeutet jedoch, dass eine Reduktion der Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine mittels der Abgasrückführung erst dann möglich ist, sobald die Temperatur des Kühlmittels den Schwellenwert überschritten hat. Während eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine stößt die Brennkraftmaschine insoweit eine erhöhte Menge an Schadstoffen aus.For this reason, it can be provided that the exhaust gas recirculation is only carried out when the temperature of the coolant has exceeded a certain threshold value. However, this means that a reduction in the pollutant emissions of the internal combustion engine by means of exhaust gas recirculation is only possible as soon as the temperature of the coolant has exceeded the threshold value. During a warm-up operation of the internal combustion engine, the internal combustion engine emits an increased amount of pollutants.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, das Durchführen der Abgasrückführung bereits früher zu ermöglichen, insbesondere unmittelbar bei einer Inbetriebnahme der Antriebseinrichtung oder eine möglichst kurze Zeitspanne auf diese folgend. Hierzu verfügt die Antriebseinrichtung über die Kühlmittelheizung, die in dem Kühlmittelkreislauf angeordnet ist, nämlich stromaufwärts des Abgaskühlers. Die Kühlmittelheizung wird zumindest zeitweise zum Erwärmen des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels betrieben. Hierzu ist die Kühlmittelheizung bevorzugt direkt stromaufwärts des Abgaskühlers angeordnet, sodass das mithilfe der Kühlmittelheizung erwärmte Kühlmittel unmittelbar anschließend den Abgaskühler durchströmt.It is therefore the aim of the invention to enable the exhaust gas recirculation to be carried out earlier, in particular immediately when the drive device is started up or as short a period of time as possible following this. For this purpose, the drive device has the coolant heater, which is arranged in the coolant circuit, namely upstream of the exhaust gas cooler. The coolant heater is operated at least temporarily to heat the coolant supplied to the exhaust gas cooler. For this purpose, the coolant heater is preferably arranged directly upstream of the exhaust gas cooler, so that the coolant heated with the aid of the coolant heater then flows through the exhaust gas cooler immediately.
Die Kühlmittelheizung wird bevorzugt derart eingestellt, insbesondere steuernd und/oder regelnd, dass die Temperatur des Kühlmittels in dem Abgaskühler einer Mindesttemperatur entspricht oder diese überschreitet. Die Mindesttemperatur ist dabei derart gewählt, dass in dem Abgaskühler keine Kondensation erfolgt. Die Heizleistung der Kühlmittelheizung ist besonders bevorzugt derart gewählt, dass bei Umgebungstemperaturen, die bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kraftfahrzeugs auftreten, der Abgaskühler unmittelbar nach einer Inbetriebnahme der Antriebseinrichtung, also unmittelbar nach einem Start der Brennkraftmaschine, zum Kühlen des Abgases verwendet werden kann.The coolant heater is preferably set, in particular in a controlling and / or regulating manner, in such a way that the temperature of the coolant in the exhaust gas cooler corresponds to or exceeds a minimum temperature. The minimum temperature is selected in such a way that no condensation takes place in the exhaust gas cooler. The heating power of the coolant heater is particularly preferably selected such that at ambient temperatures that occur when the motor vehicle is used as intended, the exhaust gas cooler can be used to cool the exhaust gas immediately after the drive device has been started up, i.e. immediately after the internal combustion engine has been started.
Entsprechend ist bei einer derartigen Ausgestaltung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise das Durchführen der Abgasrückführung unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine möglich, unabhängig von der bei dem Start vorliegenden Temperatur des Kühlmittels in dem Abgaskühler beziehungsweise unabhängig von der Umgebungstemperatur. Hierdurch wird eine deutliche Reduktion der Abgasemission bereits unmittelbar bei dem Start der Brennkraftmaschine oder zumindest kurz nach dem Start der Brennkraftmaschine erzielt.Correspondingly, with such a configuration or such a procedure, the exhaust gas recirculation can be carried out immediately after the internal combustion engine is started, regardless of the temperature of the coolant in the exhaust gas cooler at the start or independently of the ambient temperature. As a result, a significant reduction in exhaust gas emissions is achieved immediately when the internal combustion engine is started or at least shortly after the internal combustion engine is started.
Die Brennkraftmaschine liegt besonders bevorzugt als selbstzündende Brennkraftmaschine, insbesondere als Dieselbrennkraftmaschine, vor. Die Kühlmittelheizung ist besonders bevorzugt eine elektrische Kühlmittelheizung; selbstverständlich ist jedoch auch eine andere Ausgestaltung der Kühlmittelheizung möglich. So kann die Kühlmittelheizung zum Beispiel auch als chemische Heizung vorliegen, zu deren Betreiben ein Kraftstoff verbrannt wird, insbesondere derselbe Kraftstoff, der zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendet wird.The internal combustion engine is particularly preferably a self-igniting internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine. The coolant heater is particularly preferably an electrical coolant heater; however, a different design of the coolant heater is of course also possible. For example, the coolant heater can also be in the form of a chemical heater, for the operation of which a fuel is burned, in particular the same fuel that is used to operate the internal combustion engine.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abgaskühler einen Hochdruckabgaskühler und/oder einen Niederdruckabgaskühler aufweist. Die Unterscheidung zwischen dem Hochdruckabgaskühler und dem Niederdruckabgaskühler ist sinnvoll, falls die Brennkraftmaschine aufgeladen ist, also einen Abgasturbolader aufweist. Der Abgasturbolader verfügt im Wesentlichen über eine Turbine und einen Verdichter, welche antriebstechnisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise sind ein Laufrad der Turbine und ein Laufrad des Verdichters über eine Welle starr miteinander gekoppelt. Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine durchströmt das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas die Turbine. Aufgrund der in dem Abgas enthaltenen Strömungsenergie und/oder Enthalpie werden das Turbinenlaufrad und über dieses schlussendlich das Verdichterlaufrad angetrieben. Mithilfe des Verdichters wird die der Brennkraftmaschine zugeführte Luft verdichtet, also von einem niedrigeren Druck auf einen höheren Druck gebracht.A further development of the invention provides that the exhaust gas cooler has a high pressure exhaust gas cooler and / or a low pressure exhaust gas cooler. The distinction between the high-pressure exhaust gas cooler and the low-pressure exhaust gas cooler is useful if the internal combustion engine is charged, that is to say has an exhaust gas turbocharger. The exhaust gas turbocharger essentially has a turbine and a compressor, which are connected to one another in terms of drive technology. For example, an impeller of the turbine and an impeller of the compressor are rigidly coupled to one another via a shaft. During operation of the internal combustion engine, the exhaust gas generated by the internal combustion engine flows through the turbine. Due to the flow energy and / or enthalpy contained in the exhaust gas, the turbine impeller and ultimately the compressor impeller are driven via this. With the aid of the compressor, the air supplied to the internal combustion engine is compressed, that is, it is brought from a lower pressure to a higher pressure.
Sowohl die Turbine als auch der Verdichter weisen jeweils eine Niederdruckseite und eine Hochdruckseite auf. Die Niederdruckseite ist jeweils der Brennkraftmaschine abgewandt, während die Hochdruckseite ihr zugewandt ist. Im Rahmen einer Hochdruckabgasrückführung wird nun auf der Hochdruckseite der Turbine, also strömungstechnisch zwischen der Brennkraftmaschine und der Turbine, Abgas aus dem Abgastrakt entnommen und der Hochdruckseite des Ansaugtrakts zugeführt, also strömungstechnisch zwischen dem Verdichter und der Brennkraftmaschine. Im Falle einer Niederdruckabgasrückführung erfolgt das Entnehmen des Abgases aus dem Abgastrakt stromabwärts der Turbine und entsprechend auf ihrer Niederdruckseite. Das entnommene Abgas wird nachfolgend auf der Niederdruckseite des Verdichters dem Ansaugtrakt zugeführt, also auf seiner der Brennkraftmaschine abgewandten Seite.Both the turbine and the compressor each have a low-pressure side and a high-pressure side. The low-pressure side faces away from the internal combustion engine, while the high-pressure side faces it. As part of a high pressure exhaust gas recirculation, exhaust gas is now taken from the exhaust tract on the high pressure side of the turbine, i.e. between the internal combustion engine and the turbine in terms of flow, and fed to the high pressure side of the intake tract, i.e. between the compressor and the internal combustion engine in terms of flow. In the case of a low-pressure exhaust gas recirculation, the exhaust gas is removed from the exhaust tract downstream of the turbine and correspondingly on its low-pressure side. The extracted exhaust gas is then fed to the intake tract on the low-pressure side of the compressor, that is to say on its side facing away from the internal combustion engine.
Für die Hochdruckabgasrückführung wird das zurückgeführte Abgas mithilfe des Hochdruckabgaskühlers und für die Niederdruckabgasrückführung mithilfe des Niederdruckabgaskühlers zumindest zeitweise gekühlt. Es sei darauf hingewiesen, dass lediglich die Hochdruckabgasrückführung, lediglich die Niederdruckabgasrückführung oder sowohl die Hochdruckabgasrückführung als auch die Niederdruckabgasrückführung realisiert sein können. Vor allem in letzterem Fall kann eine deutliche Reduzierung der Schadstoffemissionen erzielt werden.For the high pressure exhaust gas recirculation, the recirculated exhaust gas is cooled at least temporarily with the aid of the high pressure exhaust gas cooler and for the low pressure exhaust gas recirculation with the aid of the low pressure exhaust gas cooler. It should be pointed out that only the high pressure exhaust gas recirculation, only the low pressure exhaust gas recirculation or both the high pressure exhaust gas recirculation and the low pressure exhaust gas recirculation can be implemented. In the latter case in particular, a significant reduction in pollutant emissions can be achieved.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abgaskühler in einem ersten Teilkreislauf des Kühlmittelkreislaufs angeordnet ist, der separat von einem einer Kühlung der Brennkraftmaschine dienenden zweiten Teilkreislauf betreibbar ist, wobei in dem ersten Teilkreislauf eine erste Kühlmittelpumpe und in dem zweiten Teilkreislauf eine zweite Kühlmittelpumpe angeordnet ist. Die Unterteilung des Kühlmittelkreislaufs dient vor allem einer rascheren Erwärmung des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels. Die beiden Teilkreisläufe, also der erste Teilkreislauf und der zweite Teilkreislauf, sind separat voneinander betreibbar. Das bedeutet, dass das in jedem der Teilkreisläufe jeweils vorliegende Kühlmittel unabhängig von dem jeweils anderen der Teilkreisläufe umwälzbar ist. Es kann also vorgesehen sein, das Kühlmittel des ersten Teilkreislaufs umzuwälzen, während das Kühlmittel des zweiten Teilkreislaufs steht oder ebenfalls umgewälzt wird.A further development of the invention provides that the exhaust gas cooler is arranged in a first sub-circuit of the coolant circuit, which can be operated separately from a second sub-circuit serving to cool the internal combustion engine, with a first coolant pump in the first sub-circuit and one in the second sub-circuit second coolant pump is arranged. The subdivision of the coolant circuit primarily serves to heat up the coolant fed to the exhaust gas cooler more quickly. The two sub-circuits, that is to say the first sub-circuit and the second sub-circuit, can be operated separately from one another. This means that the coolant present in each of the partial circuits can be circulated independently of the other of the partial circuits. It can therefore be provided that the coolant of the first partial circuit is circulated while the coolant of the second partial circuit is stationary or is also being circulated.
In jedem Fall können die Betriebszustände der Teilkreisläufe völlig unabhängig voneinander gewählt und eingestellt werden. Hierzu liegt in dem ersten Teilkreislauf die erste Kühlmittelpumpe und in dem zweiten Teilkreislauf die zweite Kühlmittelpumpe vor. Wird die erste Kühlmittelpumpe betrieben, so wird das Kühlmittel in dem ersten Teilkreislauf umgewälzt, wobei zumindest zeitweise oder permanent der erste Teilkreislauf von dem zweiten Teilkreislauf strömungstechnisch separiert ist. Umgekehrt kann durch ein Betreiben der zweiten Kühlmittelpumpe das Kühlmittel in dem zweiten Teilkreislauf umgewälzt werden, wobei zumindest zeitweise oder permanent die Teilkreisläufe strömungstechnisch voneinander getrennt sind.In any case, the operating states of the partial circuits can be selected and set completely independently of one another. For this purpose, the first coolant pump is present in the first sub-circuit and the second coolant pump is present in the second sub-circuit. If the first coolant pump is operated, the coolant is circulated in the first sub-circuit, with the first sub-circuit being fluidically separated from the second sub-circuit at least temporarily or permanently. Conversely, by operating the second coolant pump, the coolant can be circulated in the second sub-circuit, the sub-circuits being at least temporarily or permanently separated from one another in terms of flow.
Die Menge des in dem ersten Teilkreislauf vorliegenden Kühlmittels ist hierbei geringer als die in dem zweiten Teilkreislauf vorliegende Menge. Beispielsweise beträgt die Menge des in dem ersten Teilkreislauf vorliegenden Kühlmittels höchstens 20 %, höchstens 15 %, höchstens 10 % oder höchstens 5 % des in dem zweiten Teilkreislauf vorliegenden Kühlmittels. Der erste Teilkreislauf umfasst vorzugsweise die erste Kühlmittelpumpe, den Abgaskühler und die Kühlmittelheizung, bevorzugt ausschließlich. In dem zweiten Teilkreislauf liegen hingegen beispielsweise die zweite Kühlmittelpumpe, die Brennkraftmaschine und ein Hauptkühler der Antriebseinrichtung vor. Durch das unabhängige Betreiben der beiden Teilkreisläufe voneinander sind ein rasches Erwärmen des Kühlmittels in dem ersten Teilkreislauf und damit eine rasche Inbetriebnahme der Abgasrückführung sichergestellt.The amount of coolant present in the first sub-circuit is less than the amount present in the second sub-circuit. For example, the amount of coolant present in the first sub-circuit is at most 20%, at most 15%, at most 10% or at most 5% of the coolant present in the second sub-circuit. The first partial circuit preferably comprises the first coolant pump, the exhaust gas cooler and the coolant heater, preferably exclusively. In contrast, the second sub-circuit contains, for example, the second coolant pump, the internal combustion engine and a main cooler of the drive device. By operating the two sub-circuits independently of one another, rapid heating of the coolant in the first sub-circuit and thus rapid start-up of the exhaust gas recirculation are ensured.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Teilkreislauf und der zweite Teilkreislauf über ein Schaltventil schaltbar strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind. Hierunter ist zu verstehen, dass in einer ersten Schalteinstellung des Schaltventils die beiden Teilkreisläufe strömungstechnisch voneinander separiert sind, sodass Kühlmittel aus einem der Teilkreisläufe nicht oder allenfalls in geringen Mengen in den jeweils anderen Teilkreislauf übertreten kann. In einer zweiten Schalteinstellung des Schaltventils ist eine strömungstechnische Verbindung zwischen den Teilkreisläufen hingegen hergestellt. Hierbei wird beispielsweise das gesamte den Abgaskühler durchströmende Kühlmittel dem ersten Teilkreislauf aus dem zweiten Teilkreislauf zugeführt und nach dem Durchströmen des Abgaskühlers wieder entnommen.A further development of the invention provides that the first partial circuit and the second partial circuit are connected to one another in terms of flow in a switchable manner via a switching valve. This means that, in a first switching setting of the switching valve, the two sub-circuits are fluidically separated from one another, so that coolant from one of the sub-circuits cannot pass into the other sub-circuit, or at most only in small quantities. In a second switching setting of the switching valve, however, a fluidic connection between the sub-circuits is established. In this case, for example, all of the coolant flowing through the exhaust gas cooler is fed to the first partial circuit from the second partial circuit and removed again after flowing through the exhaust gas cooler.
Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass in der ersten Schalteinstellung des Schaltventils zumindest die erste Kühlmittelpumpe betrieben wird, um das Kühlmittel in dem ersten Teilkreislauf umzuwälzen. In der zweiten Schalteinstellung des Schaltventils ist es hingegen bevorzugt vorgesehen, die erste Kühlmittelpumpe zu deaktivieren und das Kühlmittel sowohl in dem ersten Teilkreislauf als auch in dem zweiten Teilkreislauf mithilfe der zweiten Kühlmittelpumpe umzuwälzen, insbesondere ausschließlich mithilfe der zweiten Kühlmittelpumpe. In der ersten Schalteinstellung des Schaltventils werden die Teilkreisläufe also separat voneinander und in der zweiten Schalteinstellung gemeinsam betrieben. Hierdurch ist ein besonders effizienter Betrieb der Antriebseinrichtung möglich.Provision can preferably be made for at least the first coolant pump to be operated in the first switching setting of the switching valve in order to circulate the coolant in the first partial circuit. In the second switching setting of the switching valve, however, it is preferably provided to deactivate the first coolant pump and to circulate the coolant both in the first partial circuit and in the second partial circuit with the aid of the second coolant pump, in particular exclusively with the aid of the second coolant pump. In the first switching setting of the switching valve, the partial circuits are therefore operated separately from one another and in the second switching setting together. This enables particularly efficient operation of the drive device.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kühlmittelheizung strömungstechnisch zwischen der ersten Kühlmittelpumpe und dem Abgaskühler angeordnet ist. Das mithilfe der ersten Kühlmittelpumpe in Richtung des Abgaskühlers geförderte Kühlmittel durchströmt also zunächst die Kühlmittelheizung, wird in dieser erwärmt und erst nachfolgend dem Abgaskühler zugeführt. Durch die strömungstechnisch sehr nahe Anordnung der Kühlmittelheizung an dem Abgaskühler ist ein besonders effektives Erwärmen des den Abgaskühler durchströmenden Kühlmittels möglich.A further development of the invention provides that the coolant heater is fluidly arranged between the first coolant pump and the exhaust gas cooler. The coolant conveyed in the direction of the exhaust gas cooler with the aid of the first coolant pump thus initially flows through the coolant heater, is heated in it and only subsequently fed to the exhaust gas cooler. The very close fluidic arrangement of the coolant heater to the exhaust gas cooler enables particularly effective heating of the coolant flowing through the exhaust gas cooler.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Schaltventil strömungstechnisch zwischen dem Abgaskühler und der ersten Kühlmittelpumpe angeordnet ist. Die wahlweise strömungstechnische Verbindung zwischen den beiden Teilkreisläufen liegt also in Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem ersten Teilkreislauf stromabwärts des Abgaskühlers vor. Somit kann - bei entsprechender Schalteinstellung des Schaltventils - nur Kühlmittel aus dem ersten Teilkreislauf in den zweiten Teilkreislauf gelangen, welches bereits den Abgaskühler durchströmt hat. Hierdurch wird auf vorteilhafte Art und Weise verhindert, dass die mithilfe der Kühlmittelheizung dem Kühlmittel zugeführte Wärme für den Abgaskühler verloren geht, indem das erwärmte Kühlmittel aus dem ersten Teilkreislauf in den zweiten Teilkreislauf übertritt, ohne zuvor den Abgaskühler durchströmt zu haben.A further development of the invention provides that the switching valve is fluidically arranged between the exhaust gas cooler and the first coolant pump. The optional fluidic connection between the two sub-circuits is therefore present in the flow direction of the coolant in the first sub-circuit downstream of the exhaust gas cooler. Thus - with a corresponding switching setting of the switching valve - only coolant from the first sub-circuit that has already flowed through the exhaust gas cooler can get into the second sub-circuit. This advantageously prevents the heat supplied to the coolant by the coolant heater from being lost for the exhaust gas cooler, in that the heated coolant passes from the first partial circuit into the second partial circuit without having previously flowed through the exhaust gas cooler.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Brennkraftmaschine einen an eine Druckseite der zweiten Kühlmittelpumpe angeschlossenen Kühlmitteleinlass und einen strömungstechnisch zwischen der ersten Kühlmittelpumpe und der Kühlmittelheizung an den ersten Teilkreislauf angeschlossenen Kühlmittelauslass aufweist. Die Brennkraftmaschine liegt wie bereits erläutert in dem zweiten Teilkreislauf vor. Ihr wird zumindest zeitweise über den Kühlmitteleinlass Kühlmittel zugeführt, welches anschließend nach dem Durchströmen der Brennkraftmaschine über den Kühlmittelauslass austritt. Der Kühlmitteleinlass ist an die Druckseite der zweiten Kühlmittelpumpe angeschlossen, sodass also das von der zweiten Kühlmittelpumpe geförderte Kühlmittel durch den Kühlmitteleinlass in die Brennkraftmaschine eintritt.A further development of the invention provides that the internal combustion engine has a coolant inlet connected to a pressure side of the second coolant pump and a fluid inlet between the first coolant pump and the Has coolant heater connected to the first partial circuit coolant outlet. As already explained, the internal combustion engine is in the second sub-cycle. It is at least temporarily supplied with coolant via the coolant inlet, which then exits via the coolant outlet after flowing through the internal combustion engine. The coolant inlet is connected to the pressure side of the second coolant pump, so that the coolant delivered by the second coolant pump enters the internal combustion engine through the coolant inlet.
Der Kühlmittelauslass ist zumindest an den ersten Teilkreislauf angeschlossen. Das bedeutet, dass eine strömungstechnische Verbindung in Form einer Fluidleitung einerseits an den Kühlmittelauslass und andererseits an den ersten Teilkreislauf angeschlossen ist, nämlich strömungstechnisch zwischen der ersten Kühlmittelpumpe und der Kühlmittelheizung. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Kühlmittelauslass an einen Kühlereinlass des vorstehend bereits erwähnten Hauptkühlers angeschlossen ist. Das aus dem Kühlmittelauslass austretende Kühlmittel kann insoweit wahlweise dem ersten Teilkreislauf oder dem Hauptkühler zugeführt werden. Dies ermöglicht einen besonders effizienten Betrieb.The coolant outlet is connected at least to the first partial circuit. This means that a fluidic connection in the form of a fluid line is connected on the one hand to the coolant outlet and on the other hand to the first partial circuit, namely fluidically between the first coolant pump and the coolant heater. In addition, it can be provided that the coolant outlet is connected to a cooler inlet of the main cooler already mentioned above. The coolant emerging from the coolant outlet can in this respect optionally be fed to the first partial circuit or to the main cooler. This enables particularly efficient operation.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer Antriebseinrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung über eine einen Ansaugtrakt und einen Abgastrakt aufweisende Brennkraftmaschine und einen Kühlmittelkreislauf zur Kühlung der Brennkraftmaschine verfügt, in dem ein Abgaskühler zur Kühlung von aus dem Abgastrakt in den Ansaugtrakt zurückgeführtem Abgas vorliegt. Dabei ist vorgesehen, dass in dem Kühlmittelkreislauf stromaufwärts des Abgaskühlers eine Kühlmittelheizung angeordnet ist, die zumindest zeitweise zum Erwärmen des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels betrieben wird.The invention further relates to a method for operating a drive device for a motor vehicle, in particular a drive device according to the statements in the context of this description, the drive device having an internal combustion engine having an intake tract and an exhaust tract and a coolant circuit for cooling the internal combustion engine, in which an exhaust gas cooler has is present for cooling exhaust gas recirculated from the exhaust gas tract into the intake tract. It is provided that a coolant heater is arranged in the coolant circuit upstream of the exhaust gas cooler and is operated at least temporarily to heat the coolant supplied to the exhaust gas cooler.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass auf die entsprechenden Ausführungen hingewiesen wird.Reference has already been made to the advantages of such a configuration of the drive device or such a procedure. Both the drive device and the method for operating it can be developed in accordance with the statements made in the context of this description, so that reference is made to the corresponding statements.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abgaskühler in einem ersten Teilkreislauf des Kühlmittelkreislaufs angeordnet ist, der separat von einem einer Kühlung der Brennkraftmaschine dienenden zweiten Teilkreislauf betreibbar ist, wobei in dem ersten Teilkreislauf eine erste Kühlmittelpumpe und in dem zweiten Teilkreislauf eine zweite Kühlmittelpumpe angeordnet ist, und dass bei einem Unterschreiten eines ersten Temperaturschwellenwerts durch eine Kühlmitteltemperatur in dem Abgaskühler die beiden Teilkreisläufe strömungstechnisch voneinander getrennt werden und die Kühlmittelheizung zum Erwärmen des Kühlmittels betrieben wird. Auf eine entsprechende Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen.A further development of the invention provides that the exhaust gas cooler is arranged in a first sub-circuit of the coolant circuit, which can be operated separately from a second sub-circuit serving to cool the internal combustion engine, a first coolant pump being arranged in the first sub-circuit and a second coolant pump being arranged in the second sub-circuit is, and that if a coolant temperature in the exhaust gas cooler falls below a first temperature threshold, the two sub-circuits are fluidically separated from one another and the coolant heater is operated to heat the coolant. A corresponding embodiment of the drive device has already been pointed out.
Ist die Temperatur des in dem Abgaskühler vorliegenden Kühlmittels kleiner als der erste Temperaturschwellenwert, so sollen die beiden Teilkreisläufe strömungstechnisch voneinander getrennt werden. Zusätzlich ist es in diesem Fall vorgesehen, das Kühlmittel in dem ersten Teilkreislauf mittels der ersten Kühlmittelpumpe umzuwälzen und mithilfe der Kühlmittelheizung zu erwärmen. Das bedeutet, dass das Kühlmittel in dem ersten Teilkreislauf völlig unabhängig von dem Kühlmittel in dem zweiten Teilkreislauf erwärmt wird, nämlich mithilfe der Kühlmittelheizung. Hierdurch ist ein rasches Erreichen der Betriebstemperatur des Abgaskühlers und entsprechend eine besonders deutliche Reduzierung der Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine realisiert.If the temperature of the coolant present in the exhaust gas cooler is lower than the first temperature threshold value, the two partial circuits should be separated from one another in terms of flow. In addition, it is provided in this case to circulate the coolant in the first partial circuit by means of the first coolant pump and to heat it with the help of the coolant heater. This means that the coolant in the first partial circuit is heated completely independently of the coolant in the second partial circuit, namely with the aid of the coolant heater. As a result, the operating temperature of the exhaust gas cooler is reached quickly and, accordingly, a particularly significant reduction in the pollutant emissions of the internal combustion engine is achieved.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einem Überschreiten des ersten Temperaturschwellenwerts durch die Kühlmitteltemperatur die beiden Teilkreisläufe strömungstechnisch miteinander verbunden werden und die Kühlmittelheizung deaktiviert wird. Ist die Kühlmitteltemperatur des in dem Abgaskühler befindlichen Kühlmittels größer oder gleich wie der erste Temperaturschwellenwert, so erfolgt das strömungstechnische Verbinden der beiden Teilkreisläufe. Zudem wird die Kühlmittelheizung deaktiviert. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass auch die erste Kühlmittelpumpe deaktiviert wird und das Kühlmittel sowohl in dem ersten Teilkreislauf als auch in dem zweiten Teilkreislauf mithilfe der zweiten Kühlmittelpumpe umgewälzt wird.A further development of the invention provides that when the coolant temperature exceeds the first temperature threshold value, the two partial circuits are fluidically connected to one another and the coolant heater is deactivated. If the coolant temperature of the coolant located in the exhaust gas cooler is greater than or equal to the first temperature threshold value, the fluidic connection of the two partial circuits takes place. The coolant heating is also deactivated. It can furthermore be provided that the first coolant pump is also deactivated and the coolant is circulated both in the first partial circuit and in the second partial circuit with the aid of the second coolant pump.
Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass bei einem Überschreiten eines zweiten Temperaturschwellenwerts durch die Kühlmitteltemperatur die Kühlmitteltemperatur durch Einstellen des Schaltventils auf den zweiten Temperaturschwellenwert eingestellt wird, insbesondere steuernd und/oder regelnd. Das Schaltventil wird hierbei so eingestellt, dass zwischen dem ersten Teilkreislauf und dem zweiten Teilkreislauf so viel Kühlmittel ausgetauscht wird, dass die Kühlmitteltemperatur in dem ersten Teilkreislauf absinkt, nämlich bis auf den zweiten Temperaturschwellenwert, oder auf diesem verharrt. Eine solche Vorgehensweise erhöht die Effizienz der Antriebseinrichtung weiter.Additionally or alternatively, it can be provided that when a second temperature threshold value is exceeded by the coolant temperature, the coolant temperature is set to the second temperature threshold value by setting the switching valve, in particular in a controlling and / or regulating manner. The switching valve is set in such a way that so much coolant is exchanged between the first sub-circuit and the second sub-circuit that the coolant temperature in the first sub-circuit drops, namely down to the second temperature threshold value, or remains at this. Such a procedure further increases the efficiency of the drive device.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die einen Kühlmittelkreislauf zur Kühlung einer Brennkraftmaschine aufweist.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a drive device for a motor vehicle, which has a coolant circuit for cooling an internal combustion engine.
Die Figur zeigt eine äußerst schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung
In dem zweiten Teilkreislauf
Die Brennkraftmaschine
In der hier dargestellten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Kühlmittelheizung
In der hier nicht gezeigten ersten Schalteinstellung des Schaltventils
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass das von der Brennkraftmaschine
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- AntriebseinrichtungDrive device
- 22
- AAGAAG
- 33
- KühlmittelkreislaufCoolant circuit
- 44th
- 1. Teilkreislauf1st partial cycle
- 55
- 2. Teilkreislauf2nd partial cycle
- 66th
- 1. Kühlmittelpumpe1. Coolant pump
- 77th
- KühlmittelheizungCoolant heater
- 88th
- AbgaskühlerExhaust gas cooler
- 99
- HochdruckabgaskühlerHigh pressure exhaust gas cooler
- 1010
- NiederdruckabgaskühlerLow pressure exhaust gas cooler
- 1111
- 2. Kühlmittelpumpe2. Coolant pump
- 1212th
- HautkühlerSkin cooler
- 1313th
- SchaltventilSwitching valve
- 1414th
- KühlmitteleinlassCoolant inlet
- 1515th
- KühlmittelauslassCoolant outlet
- 1616
- FluidleitungFluid line
- 1717th
- ThermostatventilThermostatic valve
- 1818th
- BaueinheitUnit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 2018/0274496 A1 [0002]US 2018/0274496 A1 [0002]
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-
2020
- 2020-01-10 DE DE102020100436.2A patent/DE102020100436A1/en active Pending
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JP 2019- 31 923 A (Maschinenübersetzung), Espacenet [online] EPO [abgerufen am 06.08.2020] * |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: GLEISS GROSSE SCHRELL UND PARTNER MBB PATENTAN, DE |