DE10302170A1

DE10302170A1 - Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10302170A1
Application number: DE10302170A
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Ing. Pfeffinger; Heiko Dip.-Ing. Saß
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-08-12

Abstract

Ein Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine und ein mit der Brennkraftmaschine verbundenes Getriebe weisen einen Hauptkreislauf, in dem die Brennkraftmaschine, eine Steuereinrichtung, ein Kühlmittelkühler und eine Kühlmittelpumpe angeordnet sind, und einen Getriebeölkühler auf, der über Ölleitungen mit dem Getriebe verbunden ist. Dem Getriebeölkühler ist in Abhängigkeit der Stellung der an der Austrittsseite der Brennkraftmaschine angeordneten Steuereinrichtung über den Hauptkreislauf und/oder über einen Kurzschlusskreislauf und/oder über einen Heizungskreislauf von der Brennkraftmaschine erwärmtes Kühlmittel zuführbar.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine und ein mit der Brennkraftmaschine verbundenes Getriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Ein gattungsgemäßer Kühlmittelkreislauf ist aus der ATZ 06/2002, S. 560 bekannt. Dabei wird das Getriebeöl in einen Wärmetauscher geleitet, der über eine Regelpatrone mit der Niedertemperaturseite eines Kühlers verbunden ist. Auf diese Weise soll in bestimmten Fahrzuständen eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs eine Erwärmung des Getriebeöls erreicht werden, was zu einer Einsparung an Kraftstoff führen kann.

Nachteilig ist dabei jedoch, dass zur Steuerung der Erwärmung des Getriebeöls ein zusätzliches Steuer- bzw. Regelelement in Form der Regelpatrone erforderlich ist, die die Funktion einer Vorlauftemperaturregelung übernimmt. Diese Regelpatrone befindet sich auf der Eintrittsseite der Brennkraftmaschine, so dass es nicht möglich ist, eine bestimmte Temperatur des Kühlmittels, das dem Wärmetauscher für das Getriebeöl zugeführt wird, zu überschreiten. Dadurch ist keine optimale Erwärmung des Getriebeöls möglich. Allerdings kann bei dem bekannten Kühlmittelkreislauf auf ein solches zusätzliches Steuer- bzw. Regelelement auf der Eintrittsseite der Brennkraftmaschine nicht verzichtet werden, da ansonsten das im Kühlmittelkühler abgekühlte Kühlmittel zurück in die Brenn kraftmaschine strömen und einen Dauerkühlungsfall auslösen würde.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine und ein mit der Brennkraftmaschine verbundenes Getriebe zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und bei dem eine effektive Erwärmung des Getriebeöls in denjenigen Zeitpunkten bzw. Fahrzuständen möglich ist, in denen die Abwärme der Brennkraftmaschine nicht anderweitig benötigt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislauf ergibt sich eine anforderungsgerechte Verteilung der in dem von der Brennkraftmaschine erwärmten Kühlmittel vorhandenen Wärme innerhalb des Antriebsstrangs, so dass insbesondere in den Fällen, in denen aus mechanischen Gründen, aus Emissionsgründen oder zur Erreichung des energetischen Optimums Wärme an das Getriebe abgegeben werden kann, eine Aufheizung des Getriebeöls in dem Getriebeölkühler möglich ist. Dies führt vorteilhafterweise zu einer Verbrauchs- und Emissionsreduzierung der Brennkraftmaschine.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung können vorteilhafterweise serienmäßig vorhandene Kühlmittelkühler bzw. Getriebeölkühler des Kraftfahrzeugs, in dessen Brennkraftmaschine der erfindungsgemäße Kühlmittelkreislauf eingesetzt wird, sowie weitere bereits vorhandene Komponenten genutzt werden. Es sind also keine zusätzlichen Komponenten erforderlich, insbesondere weil die Steuereinrichtung austrittsseitig der Brennkraftmaschine angeordnet ist und somit die erforderlichen Steuerfunktionen des Kühlmittelkreislaufs in einfacher Weise übernehmen kann.

Durch die Versorgung des Getriebeölkühlers aus dem Hauptkreislauf und/oder aus dem Kurzschlusskreislauf und/oder aus dem Heizungskreislauf kann sich, wenn der Kurzschlusskreislauf bzw. der Heizungskreislauf in vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung vorhanden sind, eine an die jeweilige Betriebssituation der Brennkraftmaschine angepasste Steuerung des Kühlmittelkreislaufs ergeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispielen.
Dabei zeigen:
1 Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufs;
2 Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufs;
3 Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufs;
4 Eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufs;
5 Eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufs; und
6 Eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislaufs; In 1 ist ein Kühlmittelkreislauf 1 für eine Brennkraftmaschine 2 mit einem daran angebrachten Getriebe 3 in einer ersten Ausführungsform dargestellt. Mittels entsprechender Pfeile sind jeweils mögliche Strömungsrichtungen angegeben.
Die Brennkraftmaschine 2 weist ein Kurbelgehäuse 4 auf, an dem in an sich bekannter Weise ein Zylinderkopf 5 angebracht ist. Selbstverständlich könnten auch zwei oder mehr Zylinderköpfe 5 vorgesehen sein. Das Getriebe 3 kann als Schalt- oder als Automatikgetriebe ausgeführt sein.
Der Kühlmittelkreislauf 1 weist einen Hauptkreislauf 6 auf, in dem neben der Brennkraftmaschine 2 ein an sich bekannter Kühlmittelkühler 7, eine Kühlmittelpumpe 8 und eine Steuereinrichtung 9 angeordnet sind und von einem beliebigen Kühlmittel durchströmt werden. Bei der Ausführungsform gemäß 1 handelt es sich um eine beispielsweise über einen Riementrieb von der nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 in an sich bekannter Weise angetriebene Kühlmittelpumpe 8. Die Steuereinrichtung 9 gemäß 1 ist als ebenfalls an sich bekannter Thermostat ausgeführt.
An der Steuereinrichtung 9 zweigt von dem Hauptkreislauf 6 eine Kurzschlussleitung 10 ab, die gemeinsam mit Leitungsteilen des Hauptkreislaufes 6 einen Kurzschlusskreislauf 11 bildet. Der Kurzschlusskreislauf 11 verbindet unter Umgehung des Kühlmittelkühlers 7 eine Austrittsseite 12 der Brennkraftmaschine 2 mit einer Eintrittsseite 13 der Brennkraftmaschine 2. Im vorliegenden Fall befindet sich die Austrittsseite 12 an dem Zylinderkopf 5 und die Eintrittsseite 13 an dem Kurbelgehäuse 4, was zu einer effektiveren Kühlung der Brennkraftmaschine 2 führt, weil das Kühlmittel zunächst das Kurbelgehäuse 4 und anschließend den Zylinderkopf 5 durchströmt. Bei einem sogenannten Split-Cooling wäre es auch möglich, dass lediglich der Zylinderkopf 5 von Kühlmittel durchströmt wird bzw. dass die Verteilung des Kühlmittels beliebig gesteuert werden kann. Dies kann auch in sämtlichen nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen angewandt werden.
Die Steuereinrichtung 9 ist somit austrittsseitig von der Brennkraftmaschine 2 angeordnet und wird ausschließlich mit Kühlmittel durchströmt, welches von der Brennkraftmaschine 2 erwärmt wurde. Gekühltes Kühlmittel kann die Steuereinrichtung 9 folglich nicht erreichen. Die Steuereinrichtung 9 ist in der Lage, zwischen dem Hauptkreislauf 6 und dem Kurzschlusskreislauf 11 umzuschalten, d.h. das Kühlmittel zu dem entsprechenden Kreislauf 6 oder 11 zu leiten, wobei im Falle einer niedrigen Kühlmitteltemperatur das Kühlmittel in den Kurzschlusskreislauf 11 strömt, um sich innerhalb der Brennkraftmaschine 2 schneller zu erwärmen und nicht in dem Kühlmittelkühler 7 abgekühlt zu werden. Erst bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur schaltet die Steuereinrichtung 9 um, so dass zumindest ein Teil des aus der Brennkraftmaschine 2 austretenden Kühlmittels über den Hauptkreislauf 6 zu dem Kühlmittelkühler 7 gelangt und dort abgekühlt wird. Auf diese Weise ergibt sich bei hohen Temperaturen eine Abkühlung des Kühlmittels, wodurch dieses wiederum zur effektiven Kühlung der Brennkraftmaschine 2 eingesetzt werden kann. Des weiteren befindet sich an der Austrittsseite 12 der Brennkraftmaschine 2 ein Motorölwärmetauscher 14, der von Kühlmittel durchströmt wird und auf diese Weise dafür sorgt, dass nicht nur die mechanischen Teile der Brennkraftmaschine 2 sondern auch das darin enthaltene Öl durch das Kühlmittel gekühlt werden.
Von dem Hauptkreislauf 6 zweigt des weiteren ein Heizungskreislauf 15 ab, in dem eine Fahrzeugheizung 16 angeordnet ist, welche zur Beheizung eines nicht dargestellten Innenraums des Kraftfahrzeugs dient, in dem die Brennkraftmaschine 2 zu dessen Antrieb angeordnet ist. In dem Heizungskreislauf 15 befindet sich außerdem stromaufwärts von der Fahrzeugheizung 16 unmittelbar nach der Abzweigung des Heizungskreislaufs 15 von dem Hauptkreislauf 6 ein Abgasrückführkühler 17, in welchem der Brennkraftmaschine 2 in nicht dargestellter, jedoch an sich bekannter Weise rückgeführtes Abgas durch das Kühlmittel gekühlt wird. Auf diese Weise wird gleichzeitig eine Erwärmung des Kühlmittels erreicht, die der Fahrzeugheizung 16 zugute kommt.
Der Heizungskreislauf 15 mündet in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einen Getriebeölkühler 18, der hierbei in den Kühlmittelkühler 7 integriert und somit auch in dem Hauptkreislauf 6 angeordnet ist, da er von dem den Kühlmittelkühler 7 verlassenden Kühlmittel durchströmt wird. Der Kühlmittelkühler 7 und der Getriebeölkühler 18 sind thermisch gekoppelt und bilden ein Kühlermodul 19, wobei sich der Getriebeölkühler 18 nicht im Luftstrom befindet. Das Kühlermodul 19 ist im vorliegenden Fall fahrzeugseitig angebracht.
Der Getriebeölkühler 18 ist über zwei Ölleitungen 20 und 21, nämlich eine Ölzuleitung 20 und eine Ölrückleitung 21, mit dem Getriebe 3 verbunden. Auf diese Weise kann die überschüssige Wärme aus dem Heizungskreislauf 15 über den Getriebeölkühler 18 dem Getriebeöl zur Verfügung gestellt werden, wodurch sich dieses schneller aufheizt und aufgrund der sich dadurch verringernden Reibung zu einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 2 führt. In den Ölleitungen 20 und 21 ist ein weiterer Thermostat 22 angeordnet, der den Zugang zu dem Getriebeölkühler sperrt und mit dem Getriebe 3 einen Getriebeölkurzschlusskreislauf 23 bildet, in dem das Getriebeöl zirkuliert, wenn es äußerst kalt ist und wenn keine Aufheizung desselben durch den Getriebeölkühler 18 möglich ist bzw. wenn das Getriebeöl bei sehr geringen Außentemperaturen in den beiden Ölleitungen 20 und 21 abgekühlt werden würde.
Der Kühlmittelkreislauf 1 gemäß der Ausführung von 1 wird wie folgt betrieben:
Im kalten Zustand der Brennkraftmaschine 2 und des Getriebes 3 fließt das Kühlwasser durch die Brennkraftmaschine 2 bzw. bei Split-Cooling nur durch den Zylinderkopf 5, wobei die Steuereinrichtung 9 den Kurzschlusskreislauf 11 zu der Kühlmittelpumpe 8 und zurück zu der Brennkraftmaschine 2 freigibt. Auf diese Weise werden das Kühlmittel und die Brennkraftmaschine 2 schnellstmöglich aufgeheizt. Über den Hei zungskreislauf 15 wird der Getriebeölkühler 18 durchströmt, wobei das Getriebeöl zunächst nur im Getriebeölkurzschlusskreislauf 23 fließt.
Sobald das Getriebe 3 eine gewisse Temperatur erreicht hat und die Brennkraftmaschine so warm ist, dass aus mechanischen Gründen, aus Emissionsgründen oder zur Erreichung des energetischen Optimums Wärme an das Getriebe 3 abgegeben werden kann bzw. muss, fließt das Kühlmittel aufgrund der Pumpenleistung der Kühlmittelpumpe 8 durch die Brennkraftmaschine 2 bzw. bei Split-Cooling lediglich durch den Zylinderkopf 5. Die Steuereinrichtung 9 gibt weiterhin den Kurzschlusskreislauf 11 zu der Kühlmittelpumpe 8 und somit zu der Brennkraftmaschine 2 frei und der Getriebeölkühler 18 wird ebenfalls wie zuvor über den Heizungskreislauf 15 durchströmt. Dann öffnet der Thermostat 22 und das Getriebeöl fließt über die Ölleitungen 20 und 21 zu dem Getriebeölkühler 18 und nimmt dort Wärme aus dem Kühlmittel, welches von der Brennkraftmaschine 2 erwärmt wurde, auf.
In einem ebenfalls während ihres Betriebs vorkommenden Zustand, in dem sich die Brennkraftmaschine 2 über ihrer Solltemperatur befindet, das Getriebe 3 jedoch eine relativ niedrige Temperatur aufweist, fließt das Kühlmittel wiederum durch die Brennkraftmaschine 2. Die Steuereinrichtung 9 mischt dann das einströmende Wasser zwischen dem Kurzschlusskreislauf 11 und dem Hauptkreislauf 6, so dass der Getriebeölkühler 18 sowohl von dem den Kühlmittelkühler 7 verlassenden Kühlmittel als auch von dem über den Heizungskreislauf 15 einströmenden Kühlmittel durchströmt wird. Somit wird sowohl eine gute Kühlung des Kühlmittels als auch eine ausreichende Erwärmung des Getriebeöls erreicht.
Befinden sich sowohl die Brennkraftmaschine 2 als auch das Getriebe 3 auf bzw. sogar oberhalb einer Solltemperatur, so nimmt die Steuereinrichtung 9 einen Zustand ein, in dem der größte Teil des die Brennkraftmaschine 2 verlassenden Kühl mittels über den Hauptkreislauf 6 und somit über den Kühlmittelkühler 7 geleitet und dort abgekühlt wird. Wiederum wird der Getriebeölkühler 18 sowohl von dem Kühlmittel aus dem Kühlmittelkühler 7 als auch von dem Kühlmittel aus dem Heizungskreislauf 15, also von einer Kühlmittelmischung, durchströmt, wobei der Anteil des verhältnismäßig kälteren, den Kühlmittelkühler 7 verlassenden Kühlmittels überwiegt. Auf diese Weise wird eine ausreichende Kühlung der Brennkraftmaschine 2 gewährleistet und gleichzeitig das Getriebeöl, das auch weiterhin über die Ölleitungen 20 und 21 zu dem Getriebeölkühler 18 fließt, gekühlt. In diesem Fall gibt nämlich das Getriebeöl Wärme an das Kühlmittel ab, da das Kühlmittel kälter ist als das Getriebeöl.
Bei der Ausführungsform des Kühlmittelkreislaufs 1 gemäß 2 ist im Unterschied zu der ersten Ausführungsform die Kühlmittelpumpe 8 mit einer nur schematisch angedeuteten Kupplung 24 versehen, mit welcher sie von dem Riementrieb der Brennkraftmaschine 2 abgekoppelt und somit in den Stillstand versetzt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, eine Strömung des Kühlmittels innerhalb des Kühlmittelkreislaufs 1 zu verhindern. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Brennkraftmaschine 2 und das Getriebe 3 kalt sind, da hierdurch eine schnellere Aufheizung des Kühlmittels erreicht wird. Alternativ zu der Kupplung 24 kann auch eine z.B. über einen Elektromotor elektrisch antreibbare Kühlmittelpumpe 8 vorgesehen sein. Dies gilt auch für die noch folgenden Ausführungsformen.
Um auch während des Stillstands der Kühlmittelpumpe 8 eine Aufheizung des Fahrzeuginnenraums durch die Fahrzeugheizung 16 zu erreichen, ist in dem Heizungskreislauf 15 eine Zusatz-Kühlmittelpumpe 25 angeordnet, die bereits bei geringer Erwärmung der Brennkraftmaschine 2 und des Getriebes 3 zugeschaltet wird und für eine Strömung des Kühlmittels innerhalb des Heizungskreislaufs 15 sorgt. Dadurch wird Wärme aus dem Kühlmittel entnommen und der Fahrzeugheizung 16 zugeführt. In diesem Zustand wird auch der Getriebeölkühler 18 über den Heizungskreislauf 15 durchströmt, wobei das Getriebeöl jedoch lediglich in dem auch hier vorhandenen Getriebeölkurzschlusskreislauf 23 fließt. Die Zusatz-Kühlmittelpumpe 25 ist also immer dann sinnvoll, wenn die Kühlmittelpumpe 8 mit der Kupplung 24 versehen und somit abschaltbar ist.
Wenn das Getriebe leicht erwärmt ist und die Brennkraftmaschine 2 so warm ist, dass aus mechanischen Gründen, aus Emissionsgründen oder zur Erreichung des energetischen Optimums Wärme an das Getriebe 3 abgegeben werden kann, fließt wiederum Kühlmittel durch die Brennkraftmaschine 2, allerdings lediglich durch die Pumpleistung der Zusatz-Kühlmittelpumpe 25, da die Kühlmittelpumpe 8 des Hauptkreislaufs 6 weiter im Stillstand gehalten wird.
Die restlichen Zustände bei dem Kühlmittelkreislauf 1 gemäß 2 entsprechen denjenigen aus 1, d.h. bei Erreichen einer bestimmten Temperatur mischt die Steuereinrichtung 9 das Kühlmittel zwischen dem Hauptkreislauf 6 und dem Kurzschlusskreislauf 11 und es wird bei Erreichen einer bestimmten Temperatur der Brennkraftmaschine 2 auch die Kühlmittelpumpe 8 zugeschaltet. Ein weiterer Unterschied zu der in Bezug auf 1 beschriebenen Ausführungsform ist auch, dass der Motorölwärmetauscher 14 im Heizungskreislauf 15 angeordnet ist. Dadurch wird eine schnellere Aufheizung des Motoröls erreicht, wenn das Kühlmittel lediglich in dem Heizungskreislauf 15 strömt, was im Vergleich zu 1 zu einer Priorisierung des Motoröls gegenüber dem Getriebeöl führt. Allerdings wäre diese Anordnung des Motorölwärmetauschers 14 auch bei der Ausführungsform gemäß 1 möglich.
Eine dritte Ausführungsform des Kühlmittelkreislaufs 1 zeigt 3. Ähnlich wie bei 2 ist auch hier die Kühlmittelpumpe 8 mit einer Kupplung 24 versehen, wobei wiederum die Alternative in einer elektrisch antreibbaren Kühlmittelpumpe 8 bestehen würde. Wiederum ist die Zusatz-Kühlmittelpumpe 25 in dem Heizungskreislauf 15 vorgesehen, in dem auch der Motorölwärmetauscher 14 angeordnet ist. Der Heizungskreislauf 15 mündet allerdings nicht in den Getriebeölkühler 18, sondern direkt in den Hauptkreislauf 6. Um den Getriebeölkühler 18 dennoch mit Kühlmittel versorgen zu können, verläuft die Kurzschlussleitung 10 nicht direkt zu der Kühlmittelpumpe 8 und somit zurück zu der Brennkraftmaschine 2, sondern die Kurzschlussleitung 10 mündet in den Getriebeölkühler 18, der auf diese Weise mit durch die Brennkraftmaschine 2 erwärmtem Kühlmittel aus der Kurzschlussleitung 10 versorgt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist außerdem die Steuereinrichtung 9 nicht als Thermostat sondern als elektrisch antreibbares bzw. steuerbares Umschalt- bzw. Dosierventil ausgebildet, beispielsweise in Form eines an sich bekannten Drehschiebers, und kann eine beliebige Stellung einnehmen, um das Kühlmittel entsprechend beliebig zwischen dem Hauptkreislauf 6 und dem Kurzschlusskreislauf 11 aufzuteilen. Die Steuereinrichtung 9 befindet sich innerhalb des Kühlermoduls 19, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Die Steuereinrichtung 9 könnte auch in diesem Fall als herkömmlicher Thermostat ausgeführt sein.
Im kalten Zustand der Brennkraftmaschine 2 und des Getriebes 3 ergibt sich ein ähnlicher Betrieb wie bei dem Kühlmittelkreislauf 1 gemäß 2. Sobald die Brennkraftmaschine 2 und das Getriebe 3 auf eine bestimmte Temperatur angewärmt sind, gibt die Steuereinrichtung 9 den Kurzschlusskreislauf 11 zu dem Getriebeölkühler 18 frei, die Kühlmittelpumpe 8 wird jedoch weiterhin nicht betrieben, so dass kein Kühlmittel zu dem Getriebeölkühler 18 gelangt. Dies ist selbstverständlich nur möglich, wenn sie mit der Kupplung 24 ausgestattet oder elektrisch angetrieben ist, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Die Beheizung des Fahrzeuginnenraums wird auch hier von dem Heizungskreislauf 15 und der Zusatz-Kühlmittelpumpe 25 übernommen. Allerdings wird der Getriebeölkühler 18 nicht von dem Kühlmittel aus dem Heizungskreislauf 15 durch strömt, so dass das Getriebeöl sich nicht erwärmt. Auch hier zirkuliert das Getriebeöl lediglich in dem Getriebeölkurzschlusskreislauf 23.
In dem Zustand, in dem das Getriebe 3 eine mittlere Temperatur erreicht hat und die Brennkraftmaschine 2 so warm ist, dass aus mechanischen Gründen, aus Emissionsgründen oder zur Erreichung des energetischen Optimums Wärme an das Getriebe 3 abgegeben werden kann, fließt das Kühlmittel durch die Brennkraftmaschine 2 bzw. nur durch den Zylinderkopf 5 und die Kühlmittelpumpe 8 wird eingeschaltet. Die Steuereinrichtung 9 leitet das Kühlmittel weiterhin durch den Kurzschlusskreislauf 11 zu dem Getriebeölkühler 18 und das Getriebeöl fließt über den Getriebeölkühler 18, wo es Wärme von dem durch die Brennkraftmaschine 2 erwärmten Kühlmittel aufnimmt. In diesem Zusammenhang wird der Zeitpunkt der Wärmeabgabe an das Getriebeöl durch den Einschaltpunkt der Kühlmittelpumpe 8 bestimmt, da der Getriebeölkühler 18 nur von dem Kühlmittel im Hauptkreislauf 6 bzw. im Kurzschlusskreislauf 11 durchströmt wird und ohne Zuschalten der Kühlmittelpumpe 8 keine Erwärmung des Getriebeöls möglich ist.
Hat die Brennkraftmaschine 2 ihre Solltemperatur erreicht, so wird der Kühlmittelkreislauf 1 auf dieselbe Art und Weise wie gemäß 1 und 2 betrieben, mit dem Unterschied, dass der Getriebeölkühler 18 von einer Mischung aus Kühlmittel, das den Kühlmittelkühler 7 verlässt, und Kühlmittel, das über die Kurzschlussleitung 10 einströmt-, durchströmt wird. Dies gilt auch für den Fall, dass das Getriebe 3 seine Solltemperatur erreicht, wobei dann der größere Anteil des den Getriebeölkühler 18 durchströmenden Kühlmittels das aus dem Kühlmittelkühler 7 austretende Kühlmittel darstellt, da die Steuereinrichtung 9 eine andere Stellung einnimmt und eine größere Menge des Kühlmittels über den Hauptkreislauf 6 und somit über den Kühlmittelkühler 7 leitet.
4 zeigt eine vierte Ausführungsform des Kühlmittelkreislaufs 1. Hierbei ist wiederum der Getriebeölkühler 18 in den Kurzschlusskreislauf 11 integriert und wird somit entsprechend der Stellung der Steuereinrichtung 9 mit Kühlmittel versorgt. Der Anschluss des Getriebes 3 über die Ölleitungen 20 und 21 erfolgt in der Weise wie in 3 beschrieben. Auch hier sind der Thermostat 22 und der Getriebeölkurzschlusskreislauf 23 vorhanden.
Ein Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 3 ergibt sich jedoch zum einen dadurch, dass hierbei auch die Kühlmittelpumpe 8 zusammen mit der Steuereinrichtung 9, dem Kühlmittelkühler 7 und dem Getriebeölkühler 18 in das fahrzeugseitige Kühlermodul 19 integriert ist. Die Anbindung des Heizungskreislaufs 15 erfolgt über eine von zwei Verbindungsleitungen 26 und 26', von denen die Verbindungsleitung 26 von dem Motorölwärmetauscher 14 zu der Kühlmittelpumpe 8 und die Verbindungsleitung 26' von dem Motorölwärmetauscher 14 zu dem Getriebeölkühler 18 führen.
Um ein Umschalten zwischen den beiden Verbindungsleitungen 26 und 26' zu ermöglichen, ist in dem Heizungskreislauf 15 ein Umschaltventil 27 vorgesehen, welches beispielsweise über ein Kennfeld in einem nicht dargestellten Steuergerät der Brennkraftmaschine 2 angesteuert werden kann. Alternativ kann auch lediglich eine der beiden Verbindungsleitungen 26 oder 26' vorgesehen sein. Wenn die Verbindungsleitung 26 von dem Motorölwärmetauscher 14 direkt zu der Kühlmittelpumpe 8 führt bzw. von dem Umschaltventil 27 entsprechend angesteuert wird, wird von dem Heizungskreislauf 15 keine Wärme an das Getriebe 3 abgeführt, was gegebenenfalls der Erwärmung des Motoröls zugute kommt. Im Gegensatz dazu würde bei der Variante, bei der die Verbindungsleitung 26' zu dem Getriebeölkühler 18 führt bzw. von dem Umschaltventil 27 entsprechend angesteuert wird, auch aus dem Heizungskreislauf 15 Wärme an das Getriebe 3 abgegeben. Bei der letztgenannten Lösung ergibt sich somit eine bessere Erwärmung des Getriebeöls, wobei durch das Um schaltventil 27 vermieden werden kann, dass der Brennkraftmaschine 2 ungewollt Wärme entzogen wird, was z.B. im Fall der erforderlichen Beheizung des Fahrzeuginnenraums nicht erwünscht ist.
Im kalten Zustand der Brennkraftmaschine 2 und des Getriebes 3 ergeben sich bei dem Kühlmittelkreislauf 1 gemäß 4 keine Änderungen zu dem Kühlmittelkreislauf 1 gemäß 3.
Im angewärmten Zustand der Brennkraftmaschine 2 und des Getriebes 3 ist bei dieser Ausführung vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 9 vollständig schließt und nur der Heizungskreislauf 15 durchströmt wird, was mit der Kühlmittelpumpe 8 erreicht werden kann. Das Getriebeöl fließt nur in dem Getriebeölkurzschlusskreislauf 23 und es wird, je nach Anordnung der Verbindungsleitung 26 bzw. 26' oder nach Stellung des Umschaltventils 27 der Getriebeölkühler 18 durchströmt oder nicht durchströmt.
Befindet sich das Getriebe 3 in einem mittelwarmen Zustand und die Brennkraftmaschine ist so warm, dass aus mechanischen Gründen, aus Emissionsgründen oder zur Erreichung des energetischen Optimums Wärme an das Getriebe 3 abgegeben werden kann, so ergeben sich bezüglich des Betriebs des Kühlmittelkreislaufs 1 keine wesentlichen Unterschiede zu der Ausführungsform des Kühlmittelkreislaufs 1 gemäß 3. Über die Auslegung des Thermostats 22 des Getriebeölkurzschlusskreislaufs 23 sowie die Wahl des Öffnungsbeginns der Steuereinrichtung 9 für den Kurzschlusskreislauf 11 kann die Menge der an das Getriebe 3 abgegebenen Wärme aus dem Kühlmittel festgelegt werden.
Für die Zustände, in denen sich die Brennkraftmaschine 2 und gegebenenfalls auch das Getriebe 3 auf bzw. oberhalb einer Solltemperatur befinden, ergeben sich keine Unterschiede zu dem Kühlmittelkreislauf 1 gemäß 3.
Eine weitere Ausführungsform des Kühlmittelkreislaufs 1 zeigt 5. Hier sind der Kühlmittelkühler 7 und der Getriebeölkühler 18 zwar noch in dem gemeinsamen Kühlermodul 19 angeordnet, im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß 2 sind sie jedoch räumlich voneinander getrennt bzw. thermisch abgekoppelt. Von dem Kühlmittelkühler 7 führt eine Niedertemperaturleitung 28 zu dem Getriebeölkühler 18. Das Kühlmittel, das den Kühlmittelkühler 7 über die Niedertemperaturleitung 28 verlässt, weist für gewöhnlich eine geringere Temperatur auf als dasjenige Kühlmittel, das den Getriebeölkühler 18 erreicht, wenn dieser mit dem Kühlmittelkühler 7 eine Einheit bildet, wie dies in den Ausführungsformen des Kühlmittelkreislaufs 1 gemäß den 1 bis 4 der Fall ist. In dem Kühlmittelkühler 7 ist ein Rückschlagventil 30 angeordnet, welches verhindert, dass heißes Kühlmittel in denselben zurückläuft.
Der Hauptkreislauf 6 führt jedoch nicht durch den Getriebeölkühler 18, sondern auf direktem Wege zu der Kühlmittelpumpe 8, die in diesem Ausführungsbeispiel wieder mit der Kupplung 24 versehen ist. Selbstverständlich wird auch das über die Niedertemperaturleitung 28 in den Getriebeölkühler 18 einströmende Kühlmittel über eine Rückführleitung 29 wieder dem Hauptkreislauf 6 zugeführt. Allerdings herrscht in der Niedertemperaturleitung 28 ein geringerer Volumenstrom als im Hauptkreislauf 6. Dies führt zu einem besseren Wirkungsgrad des Getriebeölkühlers 18.
Des weiteren mündet der Heizungskreislauf 15 nicht direkt in den Getriebeölkühler 18 sondern in die Niedertemperaturleitung 28. Das Kühlmittel aus dem Heizungskreislauf 15 durchmischt sich auf diese Weise mit dem kälteren Wasser in der Niedertemperaturleitung 28 und der Getriebeölkühler kann besser an den Volumenstrom in dem Heizungskreislauf 15 angepasst werden.
Im Unterschied zu der Darstellung gemäß 2 ist der Thermostat 22 nicht vorhanden, so dass der Getriebeölkurzschlusskreislauf 23 entfällt. Dies kann allerdings auch bei sämtlichen anderen Ausführungsformen des Kühlmittelkreislaufs 1 vorgesehen sein und es ist umgekehrt auch bei 5 möglich, den Getriebeölkurzschlusskreislauf 23 mit dem Thermostat 22 vorzusehen. Des weiteren ist der Motorölwärmetauscher 14 an der Eintrittsseite 13 der Brennkraftmaschine 2 angeordnet.
Eine ähnliche Ausführungsform zu 5 zeigt eine sechste Ausführungsform des Kühlmittelkreislaufs 1 gemäß 6. Dabei ist im Heizungskreislauf 15 ein Umschaltventil 31 angeordnet, welches in der Lage ist, das Kühlmittel vor der Fahrzeugheizung 16 abzuzweigen und über eine Bypassleitung 32 der Niedertemperaturleitung 28 und somit dem Getriebeölkühler 18 zuzuführen. Die Bypassleitung 32 umgeht somit die Fahrzeugheizung 6 und ermöglicht in denjenigen Fällen, in denen die Fahrzeugheizung 16 nicht benötigt wird, also beispielsweise bei hohen Außentemperaturen, ein schnelleres Erwärmen des Getriebeöls. Bleibt dagegen die Bypassleitung 32 aufgrund der Stellung des Umschaltventils 31 geschlossen, so strömt das in dem Heizungskreislauf 15 enthaltene Kühlmittel zurück in den Hauptkreislauf 6 und somit zu der Brennkraftmaschine 2 und gelangt nicht zu dem Getriebeölkühler 18, so dass in den Fällen, in denen die Fahrzeugheizung 16 Wärme benötigt, derselben keine Wärme aus dem Kühlmittel entzogen wird.
Wie bereits mehrmals unter Bezugnahme auf spezielle Merkmale der jeweiligen Ausführungsformen erwähnt, sind die einzelnen oben beschriebenen Ausführungsformen beliebig miteinander kombinierbar, so lange sich daraus kein offensichtlich nicht funktionierender Kühlmittelkreislauf 1 ergibt. In einer sehr einfachen Ausführungsform des Kühlmittelkreislaufs 1 könnte auf den Kurzschlusskreislauf 11 und den Heizungskreislauf 15 verzichtet werden.

Claims

Kühlmittelkreislauf (1) für eine Brennkraftmaschine (2) und ein mit der Brennkraftmaschine (2) verbundenes Getriebe (3), mit einem Hauptkreislauf (6), in dem die Brennkraftmaschine (2), eine Steuereinrichtung (9), ein Kühlmittelkühler (7) und eine Kühlmittelpumpe (8) angeordnet sind, und mit einem Getriebeölkühler (18), der über Ölleitungen (20,21) mit dem Getriebe (3) verbunden ist, wobei dem Getriebeölkühler (18) in Abhängigkeit der Stellung der an der Austrittsseite (12) der Brennkraftmaschine (2) angeordneten Steuereinrichtung (9) über den Hauptkreislauf (6) und/oder über einen Kurzschlusskreislauf (11) und/oder über einen Heizungskreislauf (15) von der Brennkraftmaschine (2) erwärmtes Kühlmittel zuführbar ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Hauptkreislauf (6) ein Kurzschlusskreislauf (11) abzweigt, der und unter Umgehung des Kühlmittelkühlers (7) eine Austrittsseite (12) der Brennkraftmaschine (2) mit einer Eintrittsseite (13) der Brennkraftmaschine (2) verbindet, wobei die Kühlmittelpumpe (8) auch in dem Kurzschlusskreislauf (11) angeordnet ist, und wobei die Steuereinrichtung (9) in der Lage ist, zwischen dem Hauptkreislauf (6) und dem Kurzschlusskreislauf (11) umzuschalten.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Getriebeölkühler (18) über den Kurzschlusskreislauf (11) von der Brennkraftmaschine (2) erwärmtes Kühlmittel zuführbar ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Hauptkreislauf (6) ein Heizungskreislauf (15) abzweigt, in dem eine Fahrzeugheizung (16) angeordnet ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Getriebeölkühler (18) über eine den Heizungskreislauf (15) mit dem Getriebeölkühler (18) verbindende Verbindungsleitung (26') von der Brennkraftmaschine (2) erwärmtes Kühlmittel zuführbar ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizungskreislauf (15) über eine Verbindungsleitung (26) mit dem Hauptkreislauf (6) verbunden ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Heizungskreislauf (15) ein Umschaltventil (27) vorgesehen ist, welches in der Lage ist, zwischen den Verbindungsleitungen (26,26') umzuschalten.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) als Thermostat ausgebildet ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) als elektrisch steuerbares Umschaltventil ausgebildet ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeölkühler (18) und der Kühlmittelkühler (7) gemeinsam in einem Kühlermodul (19) angeordnet sind.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeölkühler (18) einteilig mit dem Kühlmittelkühler (7) ausgeführt ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeölkühler (18) separat von dem Kühlmittelkühler (7) angeordnet und mit demselben über eine Niedertemperaturleitung (28) verbunden ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 4 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizungskreislauf (15) in die Niedertemperaturleitung (28) mündet.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizungskreislauf (15) über eine Bypassleitung (32) in die Niedertemperaturleitung (28) mündet.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Heizungskreislauf (15) ein Umschaltventil (31) vorgesehen ist, welches die Kühlmittelströmung in dem Heizungskreislauf (15) zwischen der Bypassleitung (32) und dem Hauptkreislauf (6) umschaltet.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motorölwärmetauscher (14) vorgesehen ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorölwärmetauscher (14) im Hauptkreislauf (6) angeordnet ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorölwärmetauscher (14) im Heizungskreislauf (15) angeordnet ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (8) von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (2) angetrieben ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (8) mittels einer Kupplung (24) abschaltbar ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (8) elektrisch angetrieben ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 4 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Heizungskreislauf (15) ein Abgasrückführkühler (17) angeordnet ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 4 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Heizungskreislauf (15) eine Zusatz-Kühlmittelpumpe (24) angeordnet ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Ölzulauf zu dem Getriebeölkühler (18) unterbrechender Getriebeölkurzschlusskreislauf (23) vorgesehen ist, in dem ein Thermostat (22) angeordnet ist.