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Die Erfindung betrifft ein Temperierungssystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Temperierungssystem.
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Herkömmliche Kraftfahrzeuge werden seit geraumer Zeit mit Temperierungssystemen ausgestattet, die einen Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf zur Abwärmenutzung von im Betrieb eines Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs anfallender Abwärme sowie einen Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf zur Temperierung einer einem Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs zuführbaren Luft aufweisen. Dabei ist in beiden Kältemittelkreisläufen typischerweise jeweils eine separate Verdrängermaschine angeordnet, von welchen eine Verdrängermaschine im Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf als reiner Expander- oft auch als „Expansionsmaschine“ oder „Motor“ bezeichnet - zum Verrichten von mechanischer Arbeit durch Expansion des Kältemittels und die andere Verdrängermaschine im Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf als reiner Kompressor zum Verdichten des Kältemittels fungiert.
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In nachteiliger Weise benötigen solche herkömmlichen Temperierungssysteme also zwei gesonderte Verdrängermaschinen, obwohl in bestimmten Betriebssituationen - so, wenn nur einer aus Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf und Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf aktiv ist - zwei Verdrängermaschinen gar nicht erforderlich sind. Ferner sind die beiden gesonderten Verdrängermaschinen herkömmlicher Temperierungssystem teuer und bedingen einen erhöhten Montageaufwand des Temperierungssystems.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung - insbesondere zur Beseitigung des voranstehend genannten Nachteils - für Temperierungssysteme für Kraftfahrzeuge sowie für Kraftfahrzeuge mit derartigen Temperierungssystemen neue Wege aufzuzeigen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 und des nebengeordneten Patentanspruchs 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundidee der Erfindung ist demnach, bei einem Temperierungssystem für ein Kraftfahrzeug zwei von einem Kältemittel durchströmbare Kältemittelkreisläufe mittels einer einzigen Verdrängermaschine aneinander zu koppeln, wobei von wenigstens zwei volumenvariablen Arbeitsräume der Verdrängermaschine jeder wahlweise in einen der Kältemittelkreisläufe fluidisch einkoppelbar bzw. eingekoppelt sind. Dabei kann wenigstens einer der Arbeitsräume umschaltbar entweder in einem Kompressions- oder in einem Expansionsmodus betrieben werden, sodass je nach gewählter fluidischer Kopplung der Kältemittelkreisläufe mit den Arbeitsräumen der Verdrängermaschine die Verdrängermaschine simultan für den einen Kältemittelkreislauf als Kompressor und für den anderen Kältemittelkreislauf als Expander oder ausschließlich für einen der Kältemittelkreisläufe als Kompressor oder als Expander fungieren kann.
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Vorteilhaft kann somit gegenüber herkömmlichen - eingangs erläuterten - Temperierungssystemen mit zwei Kältemittelkreisläufen auf eine der beiden bei solchen Temperierungssystem gewöhnlich vorhandenen Verdrängermaschinen verzichtet werden, indem die konträren technischen Funktionen beider dieser Verdrängermaschinen in einer einzigen Verdrängermaschine realisiert werden. Aus dem Verzicht auf eine der Verdrängermaschine ergeben sich - wie voranstehend bereits angedeutet - Kosten- und Montagevorteile.
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Ein erfindungsgemäßes Temperierungssystem für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf und einen Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf, die beide von einem Kältemittel durchströmbar sind. Darüber hinaus umfasst das Temperierungssystem eine Verdrängermaschine, die wenigstens zwei fluidisch voneinander getrennte volumenvariable Arbeitsräume aufweist, wobei die Arbeitsräume von wenigstens einem verstellbeweglichen Verdränger der Verdrängermaschine bereichsweise begrenzt sind. Dabei ist jeder der Arbeitsräume, insbesondere wahlweise, in den Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf oder in den Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf einkoppelbar bzw. eingekoppelt. Zweckmäßig ist wenigstens einer, vorzugsweise jeder, der Arbeitsräume umschaltbar zwischen einem Kompressions- und einem Expansionsmodus, wobei das Kältemittel im Kompressionsmodus unter Zuführung mechanischer Leistung mittels des Verdrängers verdichtet und im Expansionsmodus unter Abführung mechanischer Leistung mittels des Verdrängers entspannbar ist. Vorteilhaft lässt sich somit mittels einer einzigen Verdrängermaschine für beide Kältemittelkreisläufe wahlweise die Funktion eines Expanders oder bzw. und eines Kompressors realisieren.
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Alternativ dazu kann wenigstens einer, vorzugsweise jeder der Arbeitsräume sich dauerhaft, also nicht-umschaltbar, im Kompressions- oder Expansionsmodus befinden. Diese Variante ist technisch besonders einfach realisierbar. Vorstellbar ist insbesondere, dass von N1 vorhandenen Arbeitsräumen N2 Arbeitsräume umschaltbar ausgebildet sind und N3 Arbeitsräume nicht-umschaltbar ausgebildet sind, wobei N1, N2 und N3 jeweils eine natürliche Zahl einschließlich Null ist und N1 = N2 + N3 gilt.
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Zweckmäßig ist jeder im Expansionsmodus befindliche Arbeitsraum ausschließlich in den Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf und jeder im Kompressionsmodus befindliche Arbeitsraum ausschließlich in den Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf eingekoppelt. Ein dauerhaft im Kompressionsmodus befindlicher Arbeitsraum ist demnach dauerhaft dem Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf zugeordnet. Ein dauerhaft im Expansionsmodus befindlicher Arbeitsraum ist demnach dauerhaft dem Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf zugeordnet. Dies erlaubt einen besonders effizienten Betrieb des Temperierungssystems.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Temperierungssystems ist die Verdrängermaschine, insbesondere wahlweise, betreibbar in einem Mischbetriebsmodus und in wenigstens einem Ausgewählten aus einem Kompressorbetriebsmodus und einem Expanderbetriebsmodus. Im Mischbetriebsmodus befinden sich wenigstens einer der Arbeitsräume im Kompressionsmodus und wenigstens ein weiterer der Arbeitsräume im Expansionsmodus. Im Kompressorbetriebsmodus befinden sich alle Arbeitsräume im Kompressionsmodus. Im Expanderbetriebsmodus befinden sich alle Arbeitsräume im Expansionsmodus. Dies erlaubt einen besonders flexiblen Betrieb der beiden Kältemittelkreisläufe. Ein Umschalten zwischen den genannten Betriebsmodie im Sinne eines wahlweisen Betriebs entfällt, falls die Arbeitsräume nicht umschaltbar ausgebildet sind, also so ausgebildet sind, dass sie sich dauerhaft im Kompressions- oder Expansionsmodus befinden.
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Zweckmäßig führen der Abwärmenutzungs- und der Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf ein einheitliches Kältemittel. Damit wird ein Aufwand zur fluiddichten Abdichtung der beiden Kältemittelkreisläufe gegeneinander, insbesondere innerhalb der Verdrängermaschine, wenigstens reduziert oder entfällt sogar vollständig.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Temperierungssystems ist die Verdrängermaschine durch eine Scrollmaschine mit wenigstens zwei ineinandergreifenden gegenläufig drehverstellbaren Schnecken/Spiralen als Verdränger ausgebildet, die in einem gemeinsamen Gehäuse der Scrollmaschine gelagert sind, mit welchem gemeinsam sie die wenigstens zwei volumenvariablen Arbeitsräume begrenzen. Eine derartige Verdrängermaschine erlaubt einen Volumenstrom durch die Kältemittelkreisläufe, der im Wesentlichen frei von Druckwellen ist.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des Temperierungssystems ist die Verdrängermaschine durch eine Axialkolbenmaschine mit wenigstens zwei Zylindem ausgebildet, in welchen jeweils ein Kolben der Axialkolbenmaschine als Verdränger axial verstellbeweglich so geführt ist, dass jeder der Zylinder zusammen mit dem in ihm geführten Kolben jeweils einen der volumenvariablen Arbeitsräume begrenzt. Eine derartige Verdrängermaschine erweist sich als besonders kostengünstig herstellbar.
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Zweckmäßig umfasst die Axialkolbenmaschine mehrere Zylinder und darin geführte Kolben, die mehrere entlang einer umlaufenden, insbesondere einer Kreisbahn folgenden, Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnete Arbeitsräume begrenzen. Bevorzugt sind während des Mischbetriebsmodus im Kompressionsmodus befindliche Arbeitsräume und im Expansionsmodus befindliche Arbeitsräume entlang der Umfangsrichtung im Wechsel angeordnet. Damit lässt sich die mechanische Belastung der Komponenten der Axialkolbenmaschine in ihrem Betrieb besonders gleichmäßig verteilen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Temperierungssystems ist vorgesehen, dass die Axialkolbenmaschine Steuerorgane aufweist, von welchen wenigstens eines jeweils einem der Arbeitsräume zugeordnet ist und welche für den Expansions- oder Kompressionsmodus des jeweiligen Arbeitsraums umschaltbar ausgebildet sind. Dies ermöglicht in technisch besonders einfach umzusetzender Weise die Umschaltung der Arbeitsräume zwischen ihrem Kompressions- bzw. Expansionsmodus.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Temperierungssystems weist die Axialkolbenmaschine eine Triebwelle auf, die mit einer Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine drehantriebsverbunden ist. Die Schrägscheibe ist gegenüber der Triebwelle unter einem vorbestimmten Anstellwinkel, insbesondere zwischen 0° und 25°, angestellt. Dabei sind die in den Zylindern geführten Kolben von den Arbeitsräumen abgewandt mit der Schrägscheibe so wirkverbunden, dass die Kolben von den Arbeitsräumen abgewandt bei Rotation der Triebwelle und Schrägscheibe diese übergleiten, um einen vom Anstellwinkel abhängigen Kolbenhub zu erfahren, über welchen jeder Kolben relativ zum ihn führenden ersten bzw. zweiten Zylinder verstellbeweglich ist. Eine solche Axialkolbenmaschine erweist sich als besonders effizient und baut ferner besonders kompakt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Temperierungssystems ist die Triebwelle der Axialkolbenmaschine mit einer elektrischen Maschine wirkverbunden. Dabei ist mittels der elektrischen Maschine der Triebwelle mechanische Leistung zuführbar oder mittels der elektrischen Maschine mechanische Leistung von der Triebwelle abführbar. Die Richtung der Leistungstransmission über die Triebwelle kann also variabel sein. Vorteilhaft kann somit die Effizienz des Temperierungssystems gesteigert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Temperierungssystems sind im Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf ein erster Kondensator, ein Verdichter/eine Pumpe und ein erster Verdampfer angeordnet sind, wobei im Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf ein zweiter Kondensator, eine Expansionseinrichtung und ein zweiter Verdampfer angeordnet sind. Dies ermöglicht es vorteilhaft, mittels der beiden Kältemittelkreisläufe zwei separate thermodynamische, insbesondere gegenläufige, Kreisprozesse auszuführen. Anstelle eines Verdichters kann auch eine Pumpe verwendet werden.
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Zweckmäßig umfasst das Temperierungssystem eine zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand verstellbare Ventileinrichtung, wobei die Ventileinrichtung in ihrem geschlossenen Zustand für Kältemittel undurchlässig ist und in ihrem geöffneten Zustand den Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf und den Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf druckausgleichend fludisch miteinander kurzschließt. Vorteilhaft kann somit auf unterschiedliche Volumenströme bei verschiedenen Lastpunkten der beiden Kältemittelkreisläufe reagiert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Temperierungssystems umfasst dasselbe einen von Kühlmittel durchströmbaren Kühlmittelkreislauf. Dabei ist der erste Verdampfer im Kühlmittelkreislauf angeordnet, sodass im ersten Verdampfer das Kühlmittel an das den Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf durchströmende Kältemittel thermisch gekoppelt ist. Somit kann dem durch den Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf geführten Kältemittel wenigstens ein Teil der Wärme zugeführt werden, die mittels des Kühlmittels anderenorts in Form von dort anfallender Abwärme aufgenommen und zum ersten Verdampfer transportiert wurde.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem der voranstehenden Beschreibung entsprechenden Temperierungssystem im Sinne der Erfindung. Das Kraftfahrzeug umfasst einen Luftpfad, der einen Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs fluidisch mit einer das Kraftfahrzeug umgebenden äußeren Umgebung verbindet und über welchen Luft von der äußeren Umgebung her dem Fahrzeuginnenraum zuführbar ist. Dabei ist die durch den Luftpfad geführte Luft mittels des Temperierungssystems temperierbar. Die voranstehend aufgezeigten Vorteile des erfindungsgemäßen Temperierungssystems übertragen sich auch auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit einem solchen Temperierungssystem.
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Zweckmäßig umfasst das Kraftfahrzeug ein Antriebsaggregat zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs. Das Antriebsaggregat kann eine Brennkraftmaschine oder eine elektrische Maschine sein, wobei letztere mit elektrischer Energie aus einem elektrischen Batteriespeicher oder aus einer Brennstoffzelle des Antriebsaggregats versorgt werden kann. Das Antriebsaggregat kann zu seiner Kühlung an den Kühlmittelkreislauf des Temperierungssystems angeschlossen sein, sofern vorhanden. Dabei ist die Verdrängermaschine mit dem Antriebsaggregat derart wirkverbunden, dass mittels des Antriebsaggregats der Verdrängermaschine oder umgekehrt mittels der Verdrängermaschine dem Antriebsaggregat mechanische Leistung zuführbar ist. Dies wirkt sich vorteilhaft auf den Gesamtwirkungsgrad des Kraftfahrzeugs aus.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 beispielhaft ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem schaltplanartig illustrierten Beispiel eines erfindungsgemäßen Temperierungssystems,
- 2 ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem weiteren, schaltplanartig illustrierten Beispiel des erfindungsgemäßen Temperierungssystems.
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In der 1 ist ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 gezeigt, welches ein schaltplanartig illustriertes Beispiel eines erfindungsgemäßen Temperierungssystems 1 für ein solches Kraftfahrzeug 2 umfasst. Das Kraftfahrzeug 2 weist einen Luftpfad 25 auf, welcher einen Fahrzeuginnenraum 26 des Kraftfahrzeugs 2 fluidisch mit einer das Kraftfahrzeug 2 umgebenden äußeren Umgebung 27 verbindet. Über den Luftpfad 25 kann dem Fahrzeuginnenraum 26 von der Umgebung 27 her Luft L zugeführt werden. Dabei ist die durch den Luftpfad 25 geführte Luft L mittels des Temperierungssystems 1 temperierbar, d. h. der über den Luftpfad L von der äußeren Umgebung 27 her dem Fahrzeuginnenraum 26 zugeführten Luft L kann mittels des Temperierungssystems 1 Wärme zugeführt oder Wärme entzogen werden. Das Temperierungssystem 1 kann somit zum Klimatisieren des Fahrzeuginnenraums 26 dienen.
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2 veranschaulicht ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2, dessen in 2 als Beispiel schaltplanartig illustriertes Temperierungssystem 1 sich von jenem der 1 teilweise unterscheidet, wie im Nachfolgenden noch dargelegt werden wird.
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Den Beispielen der 1 und 2 ist gemein, dass das Temperierungssystem 1 einen Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf 3 und einen Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf 4 umfasst. Die Kältemittelkreisläufe 3, 4 sind von einem Kältemittel K durchströmbar. Beim Durchströmen der Kältemittelkreisläufe 3, 4 kann das Kältemittel K jeweils einen Phasenübergang von flüssig nach gasförmig bzw. von gasförmig nach flüssig erfahren und dabei Wärme aufnehmen bzw. abgeben sowie Arbeit verrichten bzw. verbrauchen. Es ist ferner erkennbar, dass das Temperierungssystem 1 eine Verdrängermaschine 5 umfasst. Die Verdrängermaschine 5 weist wenigstens zwei fluidisch voneinander getrennte volumenvariable Arbeitsräume 6 auf, wobei diese Arbeitsräume 6 von wenigstens einem verstellbeweglichen Verdränger 7 der Verdrängermaschine 5 bereichsweise begrenzt sind. Sowohl die Arbeitsräume 6 als auch der Verdränger 7 der Verdrängermaschine 5 sind in den 1 und 2 verdeckt und daher nicht im Einzelnen erkennbar. Dabei ist jeder der Arbeitsräume 6 der Verdrängermaschine 5 wahlweise in den Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf 3 oder in den Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf 4 des Temperierungssystems 1 einkoppelbar oder eingekoppelt. Prinzipiell gilt dabei, dass - wenn einer der Arbeitsräume 6 in einen der Kältemittelkreisläufe 3, 4 eingekoppelt ist - dieser Arbeitsraum 6 fluidisch an den betreffenden Kältemittelkreislauf 3, 4 angeschlossen ist. Dabei ist wenigstens einer - oder in den gezeigten Beispiel jeder - der Arbeitsräume 6 umschaltbar zwischen einem Kompressions- und einem Expansionsmodus. Im Kompressionsmodus eines jeweiligen Arbeitsraums 6 wird das Kältemittel K unter Zuführung mechanischer Leistung P mittels des Verdrängers 7 verdichtet, wohingegen das Kältemittel K im Expansionsmodus eines jeweiligen Arbeitsraums 6 unter Abführung mechanischer Leistung P mittels des Verdrängers 7 entspannt wird. Beispielsweise ist jeder im Expansionsmodus befindliche Arbeitsraum 6 ausschließlich in den Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf und jeder im Kompressionsmodus befindliche Arbeitsraum 6 ausschließlich in den Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf eingekoppelt.
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Alternativ dazu kann wenigstens einer, vorzugsweise jeder der Arbeitsräume 6 sich dauerhaft, also nicht-umschaltbar, im Kompressions- oder Expansionsmodus befinden. Diese Variante ist technisch besonders einfach realisierbar. Vorstellbar ist insbesondere, dass von einer Anzahl an N1 vorhandenen Arbeitsräumen 6 eine Anzahl N2 an Arbeitsräumen 6 umschaltbar ausgebildet ist und eine Anzahl N3 an Arbeitsräumen nicht-umschaltbar ausgebildet ist, wobei N1, N2 und N3 jeweils eine natürliche Zahl einschließlich Null ist und N1 = N2 + N3 gilt.
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Beispielsweise ist die Verdrängermaschine 5 der 1 und 2 wahlweise in einem Mischbetriebsmodus sowie in wenigstens einem Ausgewählten aus einem Kompressorbetriebsmodus und einem Expanderbetriebsmodus betreibbar. Im Mischbetriebsmodus befinden sich wenigstens einer der Arbeitsräume 6 in seinem Kompressionsmodus und wenigstens ein weiterer der Arbeitsräume 6 in seinem Expansionsmodus. Demgegenüber befinden sich im Kompressorbetriebsmodus sämtliche Arbeitsräume 6 in ihrem Kompressionsmodus bzw. im Expanderbetriebsmodus sämtliche Arbeitsräume 6 in ihrem Expansionsmodus. Im Kompressorbetriebsmodus kann die Verdrängermaschine 5 also als reiner Kompressor und im Expanderbetriebsmodus als reiner Expander fungieren. Demgegenüber kann die Verdrängermaschine 5 in ihrem Mischbetriebsmodus in hybrider Weise sowohl als Kompressor wie auch als Expander fungieren, wobei dann die Kompressorfunktion durch die im Kompressionsmodus befindlichen Arbeitsräume 6 und die Expanderfunktion durch die im Expansionsmodus befindlichen Arbeitsräume 6 realisiert wird.
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Gemäß den 1 und 2 führen der Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf 3 und der Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf 4 ein einheitliches Kältemittel K, bei welchem es sich beispielsweise um R 1234yf handeln kann. Alternativ hierzu - und demnach in den 1 und 2 nicht erkennbar - ist es aber auch denkbar, dass jeder Kältemittelkreislauf 3, 4 ein eigenes Kältemittel führt, wobei die Kältemittelkreisläufe 3, 4 fluidisch voneinander derart getrennt sind, dass sich die eigenen Kältemittel nicht vermischen.
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Im Beispiel der 2 ist die Verdrängermaschine 5 durch eine Scrollmaschine 8 mit wenigstens zwei ineinandergreifenden gegenläufig drehverstellbaren Spiralen 9, welche Verdränger 7 der als Scrollmaschine 8 realisierten Verdrängermaschine 5 darstellen, ausgebildet. Die Spiralen 9 sind in der 2 verdeckt und folglich für sich genommen nicht erkennbar. Die Spiralen 9 der Scrollmaschine 8 sind in einem gemeinsamen Schneckengehäuse 9A der Scrollmaschine 8 gelagert, mit welchem gemeinsam sie die wenigstens zwei volumenvariablen Arbeitsräume 6 begrenzen. Im Unterschied hierzu ist die Verdrängermaschine 5 im Beispiel der 1 durch eine Axialkolbenmaschine 10 mit wenigstens zwei Zylindern 11 ausgebildet. In den Zylindern 11 ist jeweils ein Kolben 12 als Verdränger 7 der als Axialkolbenmaschine 10 ausgebildeten Verdrängermaschine 5 axial verstellbeweglich derart geführt, dass jeder der Zylinder 11 zusammen mit dem in ihm geführten Kolben 12 jeweils einen der volumenvariablen Arbeitsräume 6 begrenzt. Die Kolben 12 sowie die Zylinder 11 sind in der 1 verdeckt und demnach nicht im Einzelnen erkennbar. Bei den Kolben 12 kann es sich um Hubkolben handeln.
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Dem Beispiel der 1 entsprechend weist die Axialkolbenmaschine 10 des Temperierungssystems 1 mehrere Zylinder 11 und darin geführte Kolben 12 auf, welche mehrere entlang einer beispielsweise entlang einer Kreisbahn umlaufenden Umfangsrichtung U im Abstand zueinander angeordnete Arbeitsräume 6 der Axialkolbenmaschine 10 begrenzen. Dabei können im Mischbetriebsmodus jene Arbeitsräume 6, die sich im Kompressionsmodus befinden, und jene Arbeitsräume 6, die sich im Expansionsmodus befinden, entlang der Umfangsrichtung U im Wechsel zueinander angeordnet sein. Beispielsweise weist die Axialkolbenmaschine 10 Steuerorgane 13 auf, die in der 1 verdeckt und daher nicht erkennbar sind. Von diesen Steuerorganen 13 ist wenigstens eines jeweils einem der Arbeitsräume 6 zugeordnet und für den Expansions- oder Kompressionsbetrieb des jeweiligen Arbeitsraums 6 umschaltbar ausgebildet. Die Steuerorgane 13 können also umgeschaltet werden, um den jeweiligen Arbeitsraums 6 wahlweise in seinem Expansions- oder seinem Kompressionsbetrieb zu betreiben.
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Gemäß 1 weist die Axialkolbenmaschine 10 eine Triebwelle 14 auf, die mit einer Schrägscheibe drehantriebsverbunden ist. Mittels der Triebwelle 14 kann der Axialkolbenmaschine 10 mechanische Leistung zugeführt werden oder mechanische Leistung von der Axialkolbenmaschine 10 abgeführt werden. Die Axialkolbenmaschine 10 umfasst außerdem eine gegenüber der Triebwelle 14 drehantriebsentkoppelte Schrägscheibe 16, die in 1 ebenfalls verdeckt und daher für sich genommen nicht erkennbar ist. Die Schrägscheibe 16 ist gegenüber der Triebwelle 14 unter einem vorbestimmten Anstellwinkel angestellt bzw. anstellbar. Der nicht-variable Anstellwinkel kann zwischen 0° und 25° betragen. Die in den Zylindern 11 geführten Kolben 12 sind von den Arbeitsräumen 6 abgewandt mit der Schrägscheibe 16 derart wirkverbunden, dass die Kolben 12 von den Arbeitsräumen 6 abgewandt bei Rotation der Triebwelle 14 und der Schrägscheibe 16 diese übergleiten, um einen vom Anstellwinkel abhängigen Kolbenhub zu erfahren. Über diesen Kolbenhub ist jeder Kolben 12 relativ zum ihn führenden ersten bzw. zweiten Zylinder 12 verstellbeweglich.
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Aus der 1 ergibt es sich ferner, dass die Triebwelle 14 der Axialkolbenmaschine 10 mit einer elektrischen Maschine 17 wirkverbunden ist. Beispielsweise ist die Triebwelle 14 mittels eines Zahnradgetriebes mit der elektrischen Maschine 17 wirkverbunden. Je nach Betriebszustand der Axialkolbenmaschine 10 ist der Triebwelle 14 mittels der elektrischen Maschine 17 mechanische Leistung P zuführbar oder mechanische Leistung P von der Triebwelle 14 mittels der elektrischen Maschine 17 abführbar.
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Gemäß den 1 und 2 sind im Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf 3 des Temperierungssystems 1 ein erster Kondensator 18, ein Verdichter 19 und ein erster Verdampfer 20 angeordnet. Dabei sind im Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf 4 ein zweiter Kondensator 21, eine Expansionseinrichtung 22 und ein zweiter Verdampfer 23 angeordnet. Dabei sind in der 2 drei Positionen gezeigt, an welchen die Expansionseinrichtung 22 beispielsweise vorgesehen sein kann. Das Temperierungssystem 1 umfasst beispielsweise eine zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand verstellbare Ventileinrichtung 24, wobei die Ventileinrichtung 24 in ihrem geschlossenen Zustand für Kältemittel K undurchlässig ist und in ihrem geöffneten Zustand die Kältemittelkreisläufe 3, 4 druckausgleichend fluidisch miteinander kurzschließt.
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Im Beispiel der 2 ist die Ventileinrichtung 24 in der Art eines Splitter-Ventils realisiert, mittels welchem das Kältemittel K vom Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf 3 wahlweise entweder stromauf oder stromab des zweiten Verdampfers 23 in den Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf 4 eingespeist werden kann. Dabei kann in einer Kältemittelleitung 30, die die Ventileinrichtung 24 stromauf des zweiten Verdampfers 23 mit dem Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf 4 fluidisch verbindet, eine Drossel integriert sein. Eine weitere Kältemittelleitung 31, die die Ventileinrichtung 24 stromab des zweiten Verdampfers 23 mit dem Klimatisierungs-Kältemittelkreislauf 4 fluidisch verbindet, kann drosselfrei sein.
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Darüber hinaus lassen die 1 und 2 erkennen, dass das Temperierungssystem 1 einen von Kühlmittel KM durchströmbaren Kühlmittelkreislauf KMK umfasst. Dabei ist der erste Verdampfer 20 sowohl im Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf 3 als auch im Kühlmittelkreislauf KMK angeordnet, sodass im ersten Verdampfer 20 das Kühlmittel KM thermisch an das den Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf 3 durchströmende Kältemittel K gekoppelt ist. Somit kann im ersten Verdampfer 20 vom Kühlmittel KM Wärme auf das Kältemittel K übertragen werden.
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Wie oben bereits angesprochen veranschaulichen die 1 und 2 auch Beispiele erfindungsgemäßer Kraftfahrzeug 2. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst ein Antriebsaggregat 28 zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 2. Das Antriebsaggregat 28 kann eine Brennkraftmaschine oder eine elektrische Maschine sein, wobei letztere mit elektrischer Energie aus einem elektrischen Batteriespeicher oder aus einer Brennstoffzelle des Antriebsaggregats versorgt werden kann. Das Antriebsaggregat 28 kann zu seiner Kühlung in den Kühlmittelkreislauf KMK eingebunden und vom Kühlmittel KM durchströmbar sein. Das Kühlmittel KM kann bei der Durchströmung des Antriebsaggregats 28 Wärme aufnehmen und von dem Antriebsaggregat 28 wegtransportieren. Diese vom Kühlmittel KM mitgeführte Wärme kann dann stromab des Antriebsaggregats 28 im ersten Verdampfer 20 vom Kühlmittel KM wenigstens teilweise auf das durch den Abwärmenutzungs-Kältemittelkreislauf 3 geführte Kältemittel K übertragen werden. Die Verdrängermaschine 5 ist mit dem Antriebsaggregat 28 wirkverbunden, sodass mittels des Antriebsaggregats 28 der Verdrängermaschine 5 oder umgekehrt mittels der Verdrängermaschine 5 dem Antriebsaggregat 28 mechanische Leistung P zugeführt werden kann.
