DE102020104760A1

DE102020104760A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102020104760A1
Application number: DE102020104760.6A
Authority: DE
Inventors: Uwe Haas
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2021-08-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die über ein Antriebsaggregat (2) zur Bereitstellung eines Antriebsdrehmoments, einen Kühlkreislauf (7) zur Temperierung des Antriebsaggregats (2) und einen Ausgleichsbehälter (19) verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass der Ausgleichsbehälter (19) über eine Ventileinrichtung zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts zwischen dem Kühlkreislauf (7) und einem Vorratsraum (24) des Ausgleichsbehälters (19) an den Kühlkreislauf (7) strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei der Durchströmungsquerschnitt bei einem Unterschreiten eines Grenzwerts durch wenigstens eine die Antriebseinrichtung (1) betreffende Betriebsgröße auf einen größeren ersten Wert und bei einem Erreichen oder Überschreiten des Grenzwerts auf einen kleineren zweiten Wert eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die über ein Antriebsaggregat zur Bereitstellung eines Antriebsdrehmoments, einen Kühlkreislauf zur Temperierung des Antriebsaggregats und einen Ausgleichsbehälter verfügt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2005 007 781 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum schnellen Aufbau des Systemdrucks im Kühlsystem einer Brennkraftmaschine, wobei im Kühlsystem ein Ausgleichsbehälter angeordnet ist, der wenigstens in einem Teil seines Volumens einen Luftraum enthält, der Luftraum über ein Überdruckventil mit der den Ausgangsbehälter umgebenden Atmosphäre verbunden ist und der Ausgleichsbehälter im Bereich des Luftraums einen Druckanschluss aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass nach dem Starten der Brennkraftmaschine eine Verbindung zwischen der Druckseite eines von der Brennkraftmaschine getriebenen Druckerzeugers und dem Druckanschluss geöffnet wird, sodass vom Druckerzeuger verdichtete Luft in den Ausgleichsbehälter strömt, wobei die Verbindung solange geöffnet bleibt, bis der im Ausgleichsbehälter von einem Druckaufnehmer erfasste Systemdruck einen vorgegebenen Wert erreicht hat, und dass, ausgelöst durch das Erreichen des vorgegebenen Wertes, die Verbindung zwischen der Druckseite des Druckerzeugers und dem Druckanschluss geschlossen wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile hat, insbesondere eine Beschädigung des Kühlkreislaufs durch einen zu hohen Druck effektiv verhindert.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Ausgleichsbehälter über eine Ventileinrichtung zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts zwischen dem Kühlkreislauf und einem Vorratsraum des Ausgleichsbehälters an den Kühlkreislauf strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei der Durchströmungsquerschnitt bei einem Unterschreiten eines Grenzwerts durch wenigstens eine die Antriebseinrichtung, insbesondere den Kühlkreislauf und/oder den Ausgleichsbehälter, betreffende Betriebsgröße auf einen größeren ersten Wert und bei einem Erreichen oder Überschreiten des Grenzwerts auf einen kleineren zweiten Wert eingestellt wird.
Das Verfahren dient zum Betreiben der Antriebseinrichtung, welche Bestandteil des Kraftfahrzeugs sein, jedoch auch separat von diesem vorliegen kann. Die Antriebseinrichtung dient vorzugsweise einem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über das Antriebsaggregat, welches beispielsweise als Brennkraftmaschine, als elektrische Maschine oder dergleichen vorliegen kann.
Während eines Betriebs des Antriebsaggregats zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments fällt an und/oder in dem Antriebsaggregat Wärme an, welche zumindest zeitweise abgeführt werden soll, um einen zuverlässigen und dauerhaften Betrieb des Antriebsaggregats zu ermöglichen. Hierzu ist der Kühlkreislauf vorgesehen, welcher entsprechend zur Temperierung, nämlich insbesondere zur Kühlung, des Antriebsaggregats dient. Mit dem Begriff „Temperierung“ wird zum Ausdruck gebracht, dass der Kühlkreislauf nicht notwendigerweise ausschließlich für das Kühlen des Antriebsaggregats vorgesehen und ausgebildet ist, wenngleich dies selbstverständlich der Fall sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der Kühlkreislauf einem Erwärmen beziehungsweise Aufheizen des Antriebsaggregats dient, zumindest zeitweise. Insoweit ist es beispielsweise vorgesehen, dass das Antriebsaggregat mithilfe des Kühlkreislaufs zeitweise gekühlt und zeitweise erwärmt wird.
Aufgrund unterschiedlicher Umgebungsbedingungen, insbesondere unterschiedliche Umgebungstemperaturen sowie aufgrund des Temperierens des Antriebsaggregats stellen sich in dem Kühlkreislauf über der Zeit unterschiedliche Temperaturen ein. Ein zumindest zeitweise in dem Kühlkreislauf umgewälztes Kühlmittel verändert insoweit seine Temperatur über der Zeit, sodass es zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche Temperaturen aufweist oder zumindest aufweisen kann. Da das Kühlmittel üblicherweise eine temperaturabhängige Dichte aufweist, verändert sich somit seine Dichte über der Zeit.
Aus diesem Grund ist dem Kühlkreislauf der Ausgleichsbehälter zugeordnet, der strömungstechnisch an den Kühlkreislauf angeschlossen ist und zumindest zeitweise strömungstechnisch mit ihm verbunden ist. Der Ausgleichsbehälter dient der Durchführung eines Druckausgleichs in dem Kühlkreislauf beziehungsweise dem Ausgleichen einer Volumenänderung des Kühlmittels bei Erwärmung. Zusätzlich kann der Ausgleichsbehälter wenigstens eine der folgenden Funktionen übernehmen: Abscheiden von Luft aus dem Kühlkreislauf, Befüllen des Kühlkreislaufs, Aufbauen eines Druckpolsters zur Vermeidung von Sieden des Kühlmittels.
Ein in dem Ausgleichsbehälter vorliegender Druck wird im Wesentlichen von zwei Faktoren bestimmt, nämlich zum einen von dem Druck des sich ausdehnenden Kühlmittels in dem Kühlkreislauf und des sich hierdurch aufbauenden Luftpolsters in dem Ausgleichsbehälter sowie andererseits durch den Dampfdruck des in dem Ausgleichsbehälter vorliegenden Kühlmittels. Eine zusätzliche Erhöhung des Drucks kann bei einem Betrieb einer Kühlmittelpumpe des Kühlkreislaufs auftreten, insbesondere bei einer hohen Drehzahl der Kühlmittelpumpe beziehungsweise des Antriebsaggregats.
Um eine Beschädigung des Kühlkreislaufs und/oder des Ausgleichsbehälters durch einen zu hohen Druck zu vermeiden und dennoch einen zuverlässigen Druckausgleich in dem Kühlkreislauf mithilfe des Ausgleichsbehälters zu ermöglichen, ist der Ausgleichsbehälter über die Ventileinrichtung an den Kühlkreislauf strömungstechnisch angeschlossen. Die Ventileinrichtung dient zum Einstellen des Durchströmungsquerschnitts, der zwischen dem Kühlkreislauf und dem Vorratsraum des Ausgleichsbehälters vorliegt. Der Vorratsraum dient einer Zwischenspeicherung des in dem Kühlkreislauf verwendeten Kühlmittels. Bevorzugt ist der Vorratsraum nicht vollständig mit dem Kühlmittel befüllt, sodass oberhalb des Kühlmittels in dem Vorratsraum ein Luftraum vorliegt, zumindest zeitweise.
Der Durchströmungsquerschnitt ist mithilfe der Ventileinrichtung einstellbar, nämlich in Abhängigkeit von der Betriebsgröße. So ist es vorgesehen, dass der Durchströmungsquerschnitt auf den ersten Wert eingestellt wird, sofern der Grenzwert durch die Betriebsgröße unterschritten wird, also die Betriebsgröße kleiner ist als der Grenzwert. Erreicht oder überschreitet die Betriebsgröße jedoch den Grenzwert, ist die Betriebsgröße also größer oder gleich dem Grenzwert, so wird der Durchströmungsquerschnitt mithilfe der Ventileinrichtung auf den zweiten Wert eingestellt. Als Betriebsgröße kann beispielsweise ein in dem Kühlkreislauf vorliegender Druck, eine in dem Kühlkreislauf vorliegende Temperatur oder eine Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Kühlmittelpumpe Verwendung finden.
Die Betriebsgröße und der Grenzwert sind bevorzugt derart gewählt, dass während eines Warmlaufbetriebs der Antriebseinrichtung der Durchströmungsquerschnitt dem größeren ersten Wert entspricht und nach einem Ende des Warmlaufbetriebs auf den kleineren zweiten Wert eingestellt wird. Unter dem Warmlaufbetrieb ist ein Betrieb der Antriebseinrichtung zu verstehen, welcher durchgeführt wird, bis das Antriebsaggregat seine Betriebstemperatur erreicht hat. Unter der Betriebstemperatur ist wiederum diejenige Temperatur zu verstehen, welche in einem quasistationären Betrieb des Antriebsaggregats vorliegt. Insbesondere wird der Kühlkreislauf beziehungsweise eine Kühlleistung des Kühlkreislaufs derart eingestellt, insbesondere steuernd und/oder regelnd eingestellt, dass die Temperatur des Antriebsaggregats der Betriebstemperatur entspricht, insbesondere auf diese geregelt wird.
Aufgrund des Vorliegens der Strömungsverbindung zwischen dem Kühlkreislauf und dem Ausgleichsbehälter während die Betriebsgröße kleiner ist als der Grenzwert, wird ein zuverlässiger Druckausgleich in dem Kühlkreislauf sichergestellt, insbesondere also während des Warmlaufbetriebs der Antriebseinrichtung, während welchem sich das Kühlmittel des Kühlkreislaufs erwärmt. Ist hingegen die Betriebsgröße größer als oder gleich dem Grenzwert, so kann davon ausgegangen werden, dass das Kühlmittel nachfolgend keiner nennenswerten Dichteänderung unterworfen werden wird.
Entsprechend kann zum Bauteilschutz, insbesondere des Ausgleichsbehälters, der Ausgleichsbehälter strömungstechnisch von dem Kühlkreislauf zumindest teilweise entkoppelt werden, nämlich durch Einstellen des Durchströmungsquerschnitts auf den kleineren zweiten Wert. Somit wird zum einen der Druckausgleich in dem Kühlkreislauf sichergestellt und zum anderen die Elemente der Antriebseinrichtung, insbesondere der Ausgleichsbehälter, vor einer Überbelastung geschützt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als wenigstens eine Betriebsgröße wenigstens eine der folgenden Größenverwendet wird: Ein in dem Kühlkreislauf vorliegender Druck, eine in dem Kühlkreislauf vorliegende Temperatur und eine Drehzahl des Antriebsaggregats und/oder einer Kühlmittelpumpe des Kühlkreislaufs. Der Druck ist insbesondere der Druck des in dem Kühlkreislauf vorliegenden Kühlmittels oder der Druck des in dem Ausgleichsbehälter vorliegenden Kühlmittels. Entsprechend verhält es sich für die Temperatur. Diese kann also entweder die Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlkreislauf oder die Temperatur des Kühlmittels in dem Ausgleichsbehälter sein.
Zusätzlich oder alternativ wird die Drehzahl als Betriebsgröße verwendet, wobei grundsätzlich die Drehzahl des Antriebsaggregats und/oder die Drehzahl der Kühlmittelpumpe herangezogen werden kann. Beispielsweise ist die Antriebseinrichtung derart ausgestaltet, dass die Drehzahl der Kühlmittelpumpe an die Drehzahl des Antriebsaggregats gekoppelt ist, insbesondere proportional zu dieser ist. Beispielsweise wird die Kühlmittelpumpe hierzu von dem Antriebsaggregat angetrieben und ist mechanisch mit diesem verbunden.
Es kann vorgesehen sein, dass der Durchströmungsquerschnitt anhand genau einer Betriebsgröße eingestellt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mehrere Betriebsgrößen herangezogen werden, welche mit einem jeweiligen Grenzwert verglichen werden. In diesem Fall ist es beispielsweise vorgesehen, dass der Durchströmungsquerschnitt auf den ersten Wert eingestellt wird, solange wenigstens eine der Betriebsgrößen den Grenzwert unterschreitet. Erst wenn alle der herangezogenen Betriebsgrößen ihren jeweiligen Grenzwert erreicht oder überschritten haben, wird der Durchströmungsquerschnitt auf den kleineren zweiten Wert eingestellt.
Beispielsweise werden als Betriebsgrößen sowohl der Druck als auch die Temperatur herangezogen, wobei der Druck mit einem Druckgrenzwert und die Temperatur mit einem Temperaturgrenzwert verglichen wird. Die Verwendung einer oder mehrerer der genannten Betriebsgrößen ermöglicht einen zuverlässigen Druckausgleich des Kühlkreislaufs und gleichzeitig eine hohe Betriebssicherheit der Antriebseinrichtung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und dem Kühlkreislauf über die Ventileinrichtung bei eingestelltem ersten Wert hergestellt und bei eingestelltem zweiten Wert unterbrochen wird. Der erste Wert des Durchströmungsquerschnitts ist insoweit größer als Null, wohingegen der zweite Wert des Durchströmungsquerschnitts gleich Null ist. Das bedeutet, dass nach dem Einstellen der Ventileinrichtung auf den zweiten Wert der Ausgleichsbehälter zumindest teilweise oder sogar vollständig von dem Kühlkreislauf strömungstechnisch entkoppelt ist. In jedem Fall ist die Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum und dem Kühlkreislauf in diesem Fall unterbrochen. Hierdurch wird ein besonders effektiver Bauteilschutz erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Einlassanschluss des Ausgleichsbehälters stromabwärts und ein Auslassanschluss des Ausgleichsbehälters stromaufwärts der Kühlmittelpumpe an den Kühlkreislauf angeschlossen ist, wobei mittels der Ventileinrichtung der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlassanschluss und dem Vorratsraum oder der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Auslassanschluss und dem Vorratsraum eingestellt wird. Sowohl der Einlassanschluss als auch der Auslassanschluss sind über eine jeweilige Fluidleitung strömungstechnisch an den Kühlkreislauf angeschlossen, nämlich an voneinander beabstandeten Stellen. So ist der Einlassanschluss stromaufwärts und der Auslassanschluss stromabwärts der Kühlmittelpumpe an den Kühlkreislauf angeschlossen.
Unter dem Einlassanschluss des Ausgleichsbehälters ist ein Anschluss zu verstehen, der in dem Ausgleichsbehälter geodätisch über dem Auslassanschluss an den Vorratsraum angeschlossen ist. Beispielsweise ist der Einlassanschluss über eine Decke des Ausgleichsbehälters und der Auslassanschluss über einen Boden des Ausgangsbehälters an den Vorratsraum strömungstechnisch angeschlossen. Hierdurch wird insbesondere ein zuverlässiges Abscheiden von Luft aus dem Kühlmittel erzielt und sichergestellt, dass durch den Auslassanschluss lediglich Kühlmittel, jedoch keine Luft, in den Kühlkreislauf gelangen kann.
Das Anschließen des Einlassanschlusses stromabwärts und des Auslassanschlusses stromaufwärts der Kühlmittelpumpe hat zur Folge, dass an dem Einlassanschluss zumindest zeitweise ein höherer Druck anliegt als an dem Auslassanschluss, nämlich aufgrund des dynamischen Drucks der Kühlmittelpumpe. Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, wenn mittels der Ventileinrichtung der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlassanschluss und dem Vorratsraum eingestellt wird. Selbstverständlich kann jedoch auch alternativ der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Auslassanschluss und dem Vorratsraum oder beide Durchströmungsquerschnitte auf den jeweiligen Wert eingestellt werden. Hierdurch wird eine besonders hohe Betriebssicherheit der Antriebseinrichtung aufgrund des guten Bauteilschutzes erzielt. Dies gilt insbesondere, wenn der Durchströmungsquerschnitt ausschließlich oder zumindest auch in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsaggregats und/oder der Drehzahl der Kühlmittelpumpe eingestellt wird. Hierbei gilt, dass der Durchströmungsquerschnitt umso kleiner eingestellt wird, je größer die Drehzahl ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung über ein Antriebsaggregat zur Bereitstellung eines Antriebsdrehmoments, einen Kühlkreislauf zur Temperierung des Antriebsaggregats und einen Ausgleichsbehälter verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass der Ausgleichsbehälter über eine Ventileinrichtung zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts zwischen dem Kühlkreislauf und einem Vorratsraum des Ausgleichsbehälters an den Kühlkreislauf strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgebildet ist, den Durchströmungsquerschnitt bei einem Unterschreiten eines Grenzwerts durch wenigstens eine die Antriebseinrichtung betreffende Betriebsgröße auf einen größeren ersten Wert und bei einem Erreichen oder Überschreiten des Grenzwerts auf einen kleineren zweiten Wert einzustellen.
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 insoweit auf diese verwiesen wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kühlkreislauf einen ersten Teilkreislauf und einen zweiten Teilkreislauf aufweist, die unabhängig voneinander betreibbar sind, wobei die Ventileinrichtung strömungstechnisch zwischen dem Vorratsraum einerseits und dem ersten Teilkreislauf und/oder dem zweiten Teilkreislauf andererseits angeordnet ist. Der Kühlkreislauf verfügt insoweit über mehrere Teilkreisläufe. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass einer der Teilkreisläufe dem Temperieren beziehungsweise Kühlen des Antriebsaggregats und ein zweiter der Teilkreisläufe dem Temperieren beziehungsweise Kühlen von dem Antriebsaggregat zugeführter Ladeluft dient. Das Antriebsaggregat liegt hierzu beispielsweise in Form einer Brennkraftmaschine, insbesondere in Form einer Otto-Brennkraftmaschine oder einer Diesel-Brennkraftmaschine, vor.
Es kann vorgesehen sein, die Teilkreisläufe des Kühlkreislaufs auf unterschiedlichen Temperaturniveaus zu betreiben. Das bedeutet, dass das Kühlmittel, welches in einem ersten der Teilkreisläufe vorliegt, zumindest zeitweise eine andere Temperatur aufweist als ein in einem zweiten der Teilkreisläufe vorliegendes Kühlmittel. Der Ausgleichsbehälter ist beispielsweise an den ersten Teilkreislauf oder den zweiten Teilkreislauf strömungstechnisch angeschlossen und von dem jeweils anderen strömungstechnisch zumindest zeitweise entkoppelt. Unter letzterem ist insbesondere zu verstehen, dass der Ausgleichsbehälter lediglich über den Teilkreislauf, an welchen er unmittelbar angeschlossen ist, an den jeweils anderen der Teilkreisläufe strömungstechnisch angebunden ist. Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, den Ausgleichsbehälter unmittelbar an jeden der Teilkreisläufe anzuschließen.
Die Ventileinrichtung liegt strömungstechnisch zwischen dem Vorratsraum und dem ersten Teilkreislauf oder zwischen dem Vorratsraum und dem zweiten Teilkreislauf oder zwischen dem Vorratsraum einerseits und dem ersten Teilkreislauf sowie dem zweiten Teilkreislauf andererseits vor. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Ausgleichsbehälter von dem gewünschten Teilkreislauf entkoppelbar ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ventileinrichtung zum Einstellen des Durchströmungsquerschnitts ein Ventilelement aufweist, das in einer Ventilelementaufnahme eines an einem Gehäuse des Ausgleichsbehälters angeordneten Anbauteils in einer Verlagerungsrichtung verlagerbar gelagert ist. Das Ventilelement dient mittelbar oder unmittelbar dem Einstellen des Durchströmungsquerschnitts. Insoweit weist der Durchströmungsquerschnitt bei einer ersten Stellung des Ventilelements den ersten Wert und bei einer zweiten Stellung des Ventilelements den zweiten Wert auf.
Der Ausgleichsbehälter verfügt über das Gehäuse und das Anbauteil. In dem Gehäuse ist der Vorratsraum des Ausgleichsbehälters ausgebildet. Das Anbauteil nimmt das Ventilelement auf. Hierzu verfügt es über die Ventilelementaufnahme, welche eine Verlagerung des Ventilelements zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung beziehungsweise umgekehrt zulässt. Beispielsweise dient die Ventilelementaufnahme einer Lagerung des Ventilelements, insbesondere einer linearen Lagerung.
Das Anbauteil ist an dem Gehäuse des Ausgleichsbehälters angeordnet, insbesondere an ihm befestigt. Beispielsweise liegt das Anbauteil an dem Gehäuse vor und ist dauerhaft und starr mit ihm verbunden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Anbauteil von dem Gehäuse lösbar ist und insoweit lösbar an dem Gehäuse befestigt ist, insbesondere beschädigungsfrei lösbar. Eine derartige Ausgestaltung ist konstruktiv einfach umsetzbar und zudem platzsparend.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Anbauteil eine einerseits an den Kühlkreislauf angeschlossene und andererseits über eine Mündungsöffnung in die Ventilelementaufnahme einmündende Fluidleitung vorliegt, wobei das Ventilelement den Durchströmungsquerschnitt zwischen der Mündungsöffnung und dem Vorratsraum einstellt. Die Fluidleitung liegt beispielsweise strömungstechnisch zwischen dem Einlassanschluss des Ausgleichsbehälters und der Mündungsöffnung vor. Alternativ kann sie zwischen dem Auslassanschluss und der Mündungsöffnung angeordnet sein. In jedem Fall ist die Fluidleitung einerseits an den Kühlkreislauf strömungstechnisch angeschlossen, wohingegen sie mit ihrer von dem Kühlkreislauf abgewandten Seite in die Ventilelementaufnahme unter Ausbildung der Mündungsöffnung einmündet.
Das Ventilelement dient dazu, den Durchströmungsquerschnitt zwischen der Mündungsöffnung und dem Vorratsraum einzustellen. In der ersten Stellung des Ventilelements liegt insoweit ein Durchströmungsquerschnitt vor, sodass der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Kühlkreislauf und dem Vorratsraum dem ersten Wert entspricht. In einer zweiten Stellung hingegen entspricht der Durchströmungsquerschnitt dem zweiten Wert. Durch die Anordnung der Fluidleitung in dem Anbauteil ist eine einfache Handhabung sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Ventilelement eine Verbindungsleitung ausgebildet ist, die permanent mit dem Vorratsraum in Strömungsverbindung steht und bei eingestelltem ersten Wert eine erste Überdeckung mit der Mündungsöffnung und bei eingestelltem zweiten Wert eine zweite Überdeckung mit der Mündungsöffnung aufweist. Beispielsweise entspricht die erste Überdeckung einem vollständigen Fluchten der Verbindungsleitung mit der Mündungsöffnung, sodass also Mittelachsen der Mündungsöffnung und der Verbindungsleitung zusammenfallen. Die zweite Überdeckung ist kleiner als die erste Überdeckung; beispielsweise ist sie gleich Null. Bei eingestelltem zweiten Wert kann also die Verbindungsleitung strömungstechnisch von der Mündungsöffnung entkoppelt vorliegen. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht das Einstellen des Durchströmungsquerschnitts auf konstruktiv einfache Art und Weise.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Anbauteil ein an dem Gehäuse befestigbarer Verschlussdeckel ist. Der Verschlussdeckel dient dem Verschließen einer Befüllöffnung des Ausgleichsbehälters, welche in dem Gehäuse ausgebildet ist. Durch die Befüllöffnung kann Kühlmittel in den Vorratsraum eingebracht oder aus ihm entnommen werden. Der Verschlussdeckel ist zum fluiddichten Verschließen der Befüllöffnung vorgesehen und ausgebildet. Beispielsweise ist er hierzu mit dem Gehäuse verschraubbar oder auf andere Art und Weise an dem Gehäuse befestigbar, beispielsweise formschlüssig. Bei einer solchen Ausgestaltung des Ausgleichsbehälters sind keine weiteren Anbauteile neben dem ohnehin vorhandenen Verschlussdeckel notwendig.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche einen Kühlkreislauf und einen Ausgleichsbehälter aufweist,
2 eine schematische Darstellung des Ausgleichsbehälters, wobei ein Ventilelement einer Ventileinrichtung in einer ersten Stellung angeordnet ist, sowie
3 eine schematische Darstellung des Ausgleichsbehälters, wobei das Ventilelement in einer zweiten Stellung angeordnet ist.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Zum Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung 1 über ein Antriebsaggregat 2, welches hier in Form einer Brennkraftmaschine vorliegt. Während ihres Betriebs wird der Brennkraftmaschine 2 Frischluft zugeführt, welche über einen Luftfilter 3 angesaugt, mittels eines Verdichters 4 verdichtet, unter Verwendung eines Ladeluftkühlers 5 gekühlt und anschließend der Brennkraftmaschine 2 in einem Saugrohr 6 bereitgestellt wird. Die Antriebseinrichtung 1 verfügt weiterhin über einen Kühlkreislauf 7, der zum einen dem Betreiben des Ladeluftkühlers 5 und zum anderen dem Kühlen beziehungsweise Temperieren der Brennkraftmaschine 2 dient.
Zum Kühlen des Ladeluftkühlers 5 verfügt der Kühlkreislauf 7 über einen ersten Teilkühlkreislauf 8, der auch als Niedertemperaturkühlkreislauf bezeichnet werden kann. Ein zweiter Teilkühlkreislauf 9 dient hingegen dem Kühlen der Brennkraftmaschine 2. In dem ersten Teilkühlkreislauf 8 liegen zusätzlich zu dem Ladeluftkühler 5 eine erste Kühlmittelpumpe 10 und ein Kühlmittelkühler 11 vor. Der zweite Teilkühlkreislauf 9 weist außer der Brennkraftmaschine 2 eine zweite Kühlmittelpumpe 12 und einen Hauptkühler 13 auf. Zudem ist ein Thermostatventil 14 in ihm vorgesehen, mittels welchem der Hauptkühler 13 umgehbar ist. Weiterhin ist ein Heizungskreislauf 15 an den zweiten Teilkühlkreislauf 9 angeschlossen. In dem Heizungskreislauf 15 liegen ein Heizungswärmetauscher 16, eine Pumpe 17 und ein Rückschlagventil 18 vor.
Schließlich verfügt die Antriebseinrichtung 1 über den Ausgleichsbehälter 19, der in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl an den ersten Teilkühlkreislauf 8 als auch an den zweiten Teilkühlkreislauf 9 strömungstechnisch angeschlossen ist. Hierzu verfügt der Ausgleichsbehälter 19 über einen Niedertemperatureinlassanschluss 20, einen Hochtemperatureinlassanschluss 21 sowie einen Auslassanschluss 22. Alternativ kann selbstverständlich der Ausgleichsbehälter 19 lediglich an einen der Kühlkreisläufe 8 und 9 strömungstechnisch angeschlossen sein. In diesem Fall verfügt der Ausgleichsbehälter 19 entweder über den Niedertemperatur-Einlassanschluss 20 oder den Hochtemperatur-Einlassanschluss 21.
Zumindest für den ersten Teilkühlkreislauf 8 ist es erkennbar, dass der entsprechende Einlassanschluss 20 stromabwärts der entsprechenden Kühlmittelpumpe 10 und der Auslassanschluss 22 stromaufwärts der Kühlmittelpumpe 10 an den ersten Teilkühlkreislauf 8 strömungstechnisch angeschlossen ist. Dies kann - hier nicht dargestellt - für den zweiten Teilkühlkreislauf 9 ebenfalls der Fall sein.
In einem Gehäuse 23 des Ausgleichsbehälters 19 ist ein Vorratsraum 24 zur Bevorratung von Kühlmittel ausgebildet. Der Vorratsraum 24 ist mittels eines Anbauteils 25, welches hier in Form eines Verschlussdeckels vorliegt, verschlossen oder zumindest verschließbar.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Ausgleichsbehälters 19. Es ist erkennbar, dass in dem Anbauteil 25 eine Ventilelementaufnahme 26 ausgebildet und ein Ventilelement 27 in dieser angeordnet sind. Der Ausgleichsbehälter 19 ist zur Verlagerung des Ventilelements 27 in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße der Antriebseinrichtung 1 vorgesehen und ausgebildet. Als Betriebsgröße wird beispielsweise ein Druck, eine Temperatur oder eine Drehzahl verwendet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement 27 mittels eines Federelements 28 federkraftbeaufschlagt, wobei die Federkraft das Ventilelement 27 in eine von mehreren Stellungen des Ventilelements 27 drängt.
Dargestellt ist eine erste Stellung des Ventilelements 27, in welcher ein Durchströmungsquerschnitt zwischen den Teilkühlkreisläufen 8 und 9 und dem Vorratsraum 24 einen größeren ersten Wert entspricht. Insoweit liegt in der ersten Stellung des Anbauteils 25 eine Strömungsverbindung zwischen den Teilkühlkreisläufen 8 und 9 und dem Vorratsraum 24 vor. Zum Herstellen beziehungsweise Unterbrechen der jeweiligen Strömungsverbindung verfügt das Ventilelement 27 über eine Verbindungsleitung 29, die permanent mit dem Vorratsraum 24 in Strömungsverbindung steht. In der hier dargestellten ersten Stellung des Ventilelements 27 weist die Verbindungleitung 29 eine erste Überdeckung mit einer Mündungsöffnung 30 einer Fluidleitung 31 auf, wobei die Fluidleitung 31 ebenfalls in dem Anbauteil 25 vorliegen kann (nicht dargestellt). Die Fluidleitung 31 ist auf ihrer der Mündungsöffnung 30 abgewandten Seite an die Kühlkreisläufe 8 und 9 strömungstechnisch angeschlossen.
Die 3 zeigt den Ausgleichsbehälter 19 in einer schematischen Darstellung, wobei das Ventilelement 27 nunmehr in einer zweiten Stellung angeordnet ist. In dieser weist die Verbindungsleitung 29 eine zweite Überdeckung mit der Mündungsöffnung 30 auf, wobei die zweite Überdeckung in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel gleich Null beträgt. Entsprechend ist die Strömungsverbindung zwischen den Teilkühlkreisläufen 8 und 9 einerseits und dem Vorratsraum 24 andererseits über das Ventilelement 27 unterbrochen.
Die beschriebene Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 1 hat den Vorteil, dass insbesondere während eines Warmlaufbetriebs ein zuverlässiger Druckausgleich in den Teilkühlkreisläufen 8 und 9 realisiert ist. Außerhalb des Warmlaufbetriebs wird ein hervorragender Bauteilschutz durch das zumindest zeitweise Unterbrechen der Strömungsverbindung zwischen den Teilkühlkreisläufen 8 und 9 einerseits und dem Vorratsraum 24 andererseits realisiert.
Bezugszeichenliste

1: Antriebseinrichtung
2: Antriebsaggregat
3: Luftfilter
4: Verdichter
5: Ladeluftkühler
6: Saugrohr
7: Kühlkreislauf
8: erster Teilkühlkreislauf
9: zweiter Teilkühlkreislauf
10: erste Kühlmittelpumpe
11: Kühlmittelkühler
12: zweite Kühlmittelpumpe
13: Hauptkühler
14: Thermostatventil
15: Heizungskreislauf
16: Heizungswärmetauscher
17: Pumpe
18: Rückschlagventil
19: Ausgleichsbehälter
20: Niedertemperatur-Einlassanschluss
21: Hochtemperatur-Einlassanschluss
22: Auslassanschluss
23: Gehäuse
24: Vorratsraum
25: Anbauteil
26: Ventilelementaufnahme
27: Ventilelement
28: Federelement
29: Verbindungsleitung
30: Mündungsöffnung
31: Fluidleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005007781 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die über ein Antriebsaggregat (2) zur Bereitstellung eines Antriebsdrehmoments, einen Kühlkreislauf (7) zur Temperierung des Antriebsaggregats (2) und einen Ausgleichsbehälter (19) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter (19) über eine Ventileinrichtung zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts zwischen dem Kühlkreislauf (7) und einem Vorratsraum (24) des Ausgleichsbehälters (19) an den Kühlkreislauf (7) strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei der Durchströmungsquerschnitt bei einem Unterschreiten eines Grenzwerts durch wenigstens eine die Antriebseinrichtung (1) betreffende Betriebsgröße auf einen größeren ersten Wert und bei einem Erreichen oder Überschreiten des Grenzwerts auf einen kleineren zweiten Wert eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als wenigstens eine Betriebsgröße wenigstens eine der folgenden Größen verwendet wird: Ein in dem Kühlkreislauf (7) vorliegender Druck, eine in dem Kühlkreislauf (7) vorliegende Temperatur und eine Drehzahl des Antriebsaggregats (2) und/oder einer Kühlmittelpumpe (10,12) des Kühlkreislaufs (7).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsverbindung zwischen dem Vorratsraum (24) und dem Kühlkreislauf (7) über die Ventileinrichtung bei eingestelltem ersten Wert hergestellt und bei eingestelltem zweiten Wert unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlassanschluss (20,21) des Ausgleichsbehälters (19) stromabwärts und ein Auslassanschluss (22) des Ausgleichsbehälters (19) stromaufwärts der Kühlmittelpumpe (10,12) an den Kühlkreislauf (7) angeschlossen ist, wobei mittels der Ventileinrichtung der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlassanschluss (20,21) und dem Vorratsraum (24) oder der Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Auslassanschluss (22) und dem Vorratsraum (24) eingestellt wird.
Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (1) über ein Antriebsaggregat (2) zur Bereitstellung eines Antriebsdrehmoments, einen Kühlkreislauf (7) zur Temperierung des Antriebsaggregats (2) und einen Ausgleichsbehälter (19) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter über eine Ventileinrichtung zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts zwischen dem Kühlkreislauf (7) und einem Vorratsraum (24) des Ausgleichsbehälters (19) an den Kühlkreislauf (7) strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, den Durchströmungsquerschnitt bei einem Unterschreiten eines Grenzwerts durch wenigstens eine die Antriebseinrichtung (1) betreffende Betriebsgröße auf einen größeren ersten Wert und bei einem Erreichen oder Überschreiten des Grenzwerts auf einen kleineren zweiten Wert einzustellen.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (7) einen ersten Teilkreislauf (8) und einen zweiten Teilkreislauf (9) aufweist, die unabhängig voneinander betreibbar sind, wobei die Ventileinrichtung strömungstechnisch zwischen dem Vorratsraum (24) einerseits und dem ersten Teilkreislauf (8) und/oder dem zweiten Teilkreislauf (9) andererseits angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung zum Einstellen des Durchströmungsquerschnitts ein Ventilelement (27) aufweist, das in einer Ventilelementaufnahme (26) eines an einem Gehäuse (23) des Ausgleichsbehälters (19) angeordneten Anbauteils (25) in einer Verlagerungsrichtung verlagerbar gelagert ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Anbauteil (25) eine einerseits an den Kühlkreislauf (7) angeschlossene und andererseits über eine Mündungsöffnung (30) in die Ventilelementaufnahme (26) einmündende Fluidleitung (31) vorliegt, wobei das Ventilelement (27) den Durchströmungsquerschnitt zwischen der Mündungsöffnung (30) und dem Vorratsraum (24) einstellt.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilelement (27) eine Verbindungsleitung (29) ausgebildet ist, die permanent mit dem Vorratsraum (24) in Strömungsverbindung steht und bei eingestelltem ersten Wert eine erste Überdeckung mit der Mündungsöffnung (30) und bei eingestelltem zweiten Wert eine zweite Überdeckung mit der Mündungsöffnung (30) aufweist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauteil (25) ein an dem Gehäuse (23) befestigbarer Verschlussdeckel ist.