DE19934337C1 - Heat storage device for automobile has engine enclosed by hollow mantle through which heat transfer medium is circulated via pump and valve unit - Google Patents

Heat storage device for automobile has engine enclosed by hollow mantle through which heat transfer medium is circulated via pump and valve unit

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Abstract

Heat storage device has automobile engine (1) at least partially enclosed by hollow mantle (50), through which heat transfer medium is circulated via pump and valve unit (51), coupled to thermally- insulated container (52) for holding heat transfer medium. Cooling medium (7) for engine can be circulated via second pump and valve unit (41,43) coupled to second thermally-insulated container (44) for holding cooling medium. An Independent claim for a heat storage method for an automobile engine is also included.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Thermokonservierung zumin­ dest eines Aggregats, wie eines Motors oder dergleichen.The invention relates to an apparatus and a method for thermal preservation least an aggregate, such as an engine or the like.

Aus der Automobilbranche ist der Einsatz von Latentwärmespeichern bekannt, die mit dem Motorkühlkreis gekoppelt sind. Dabei fließt um den Motor im Betrieb im Kühlkreis Wasser, das an einem Wärmetauscher vorbeifließt, um die von dem Motor aufgenommene Wärme an den Wärmetauscher abzugeben. Dieser Wärmetauscher erfüllt auch die Funktion eines Wär­ mespeichers. Sobald der Motor gestoppt wird, wird, gegebenenfalls mit zeitlicher Verzöge­ rung, auch der Wasserfluß im Kühlkreis gestoppt, während die Wärme im Wärmetauscher gespeichert bleibt. Wird der Motor zu einem späteren Zeitpunkt erneut gestartet, so kommt es zu einem erneuten Wasserfluß im Kühlkreis, so daß das Wasser beim Vorbeifließen am Wär­ metauscher aufgrund der dort gespeicherten Wärme erwärmt wird und die vom Wärmetau­ scher aufgenommene Wärme an den Motor abgibt. Dies soll einen sogenannten Kaltstart ver­ hindern. Die bekannten Latentwärmespeicher sind jedoch relativ träge, nicht genau einstellbar und haben einen beschränkten Temperatureinsatzbereich.From the automotive industry, the use of latent heat storage is known, which with the Engine cooling circuit are coupled. Water flows around the engine during operation in the cooling circuit, that flows past a heat exchanger to reflect the heat absorbed by the engine  to hand over the heat exchanger. This heat exchanger also performs the function of a heat mespeichers. As soon as the engine is stopped, there may be a time delay tion, also the water flow in the cooling circuit stopped while the heat in the heat exchanger remains saved. If the engine is started again at a later time, it happens to a new water flow in the cooling circuit, so that the water when flowing past the heat is heated due to the heat stored there and the heat from the heat exchanger transfers heat absorbed to the engine. This is supposed to ver a so-called cold start prevent. However, the known latent heat stores are relatively sluggish and cannot be adjusted precisely and have a limited temperature range.

Aus der DE 195 35 027 A1 ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von Wärmespeichern insbesondere für fühlbare Wärme bei Kraftfahrzeugen und insbesondere für die Beheizung des Motors beim Kaltstart bekannt, wobei ein in einem Kühlmittelkreislauf zwischen Wärmequelle und/oder Wärmesenke und Wärmespeicher zirkulierbarer Wärmeträ­ ger für fühlbare Wärme zugleich das Speichermedium ist, so daß spätestens bei Motorstart und gegebenenfalls nach dem Abschalten der Zündung eine Zirkulation des Wärmeträgers im Kühlmittelkreislauf über den Speicher stattfindet, die beendet wird, sobald am Eingang und Ausgang des Speichers die Temperatur des Wärmeträgers auf ein vorgegebenes Maß angenä­ hert sind.DE 195 35 027 A1 describes a method and a circuit arrangement for the operation of Heat storage in particular for sensible heat in motor vehicles and in particular for the heating of the engine on cold start is known, one in a coolant circuit heat that can be circulated between the heat source and / or heat sink and heat store ger for sensible heat is also the storage medium, so that at the latest when the engine starts and if necessary after switching off the ignition, a circulation of the heat carrier in Coolant circuit takes place via the memory, which is ended as soon as at the input and Output of the memory approximate the temperature of the heat transfer medium to a predetermined level are.

Ferner sind im Stand der Technik Dewar-Gefäße gut bekannt, bei denen Hohlmäntel wahl­ weise ausgepumpt oder mit einem Medium durchflutet werden, um spezielle Temperaturbe­ dingungen zu erhalten.Furthermore, Dewar vessels are well known in the art in which hollow jackets are used be pumped out or flooded with a medium to achieve special temperature to get conditions.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Thermokonservie­ rung eines Aggregats, wie eines Motors oder dergleichen, zu liefern, die beziehungsweise das einen großen Einsatzbereich aufweist und die Temperatur des Aggregats gezielt variieren und/oder speichern kann.The object of the invention is a device and a method for thermal preservation tion of an aggregate, such as an engine or the like, to deliver that has a wide range of applications and the temperature of the unit can vary in a targeted manner and / or can save.

Die die Vorrichtung zur Thermokonservierung zumindest eines Aggregats, wie eines Motors oder dergleichen, betreffende Aufgabe wird gelöst durch ein Wärmekonservierungssystem, das einen das Aggregat zumindest teilweise umgebenden Hohlmantel, eine erste Pump- und Ventileinheit zum wahlweisen Auspumpen des Hohlmantels oder Fluten desselben mit einem wärmeleitfähigen Fluid und einen ersten Thermobehälter für das Fluid, der in Wirk- Verbindung mit der ersten Pump- und Ventileinheit steht, umfaßt.The device for thermal preservation of at least one unit, such as an engine or the like, the object in question is achieved by a heat preservation system, the one at least partially surrounding the assembly, a first pump and Valve unit for selectively pumping out the hollow jacket or flooding it with a  thermally conductive fluid and a first thermal container for the fluid, which is in active Connection to the first pump and valve unit is included.

Dabei kann ein Kühlsystem vorgesehen sein, das eine zweite Pump- und Ventileinheit und einen damit in Wirk-Verbindung stehenden zweiten Thermobehälter für eine Kühlflüssigkeit umfaßt. A cooling system can be provided, which has a second pump and valve unit a second thermal container for a coolant that is operatively connected to it includes.  

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Hohlmantel zumindest eine Durchfüh­ rung für das Kühlsystem, für eine mechanische Übertragungseinheit und/oder für eine elek­ tronische Verbindungseinheit zum Aggregat aufweist.Furthermore, it is proposed according to the invention that the hollow jacket has at least one bushing tion for the cooling system, for a mechanical transmission unit and / or for an elec has tronic connection unit to the unit.

Die verfahrensmäßige Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit einer Startphase und ei­ ner Endphase, wobei während der Startphase das Aggregat eingeschaltet wird, ein Kühlsy­ stem für das Aggregat eingeschaltet wird und ein das Aggregat zumindest teilweise umgeben­ der Hohlmantel mit einem wärmeleitfähigen Fluid befüllt wird, und in der Endphase das Ag­ gregat abgeschaltet wird, das aufgewärmte Fluid aus dem Hohlmantel heraus sowie in einen ersten Thermobehälter hineingepumpt wird und das Kühlsystem abgeschaltet wird.The procedural task is solved by a procedure with a start phase and egg ner final phase, with the unit being switched on during the start phase, a cooling system stem is switched on for the unit and at least partially surrounds the unit the hollow jacket is filled with a thermally conductive fluid, and in the final phase the Ag gregat is switched off, the warmed up fluid from the hollow jacket and into one first thermal container is pumped in and the cooling system is switched off.

Dabei kann vorgesehen sein, daß in der Startphase zuerst das Kühlsystem und dann das Ag­ gregat eingeschaltet wird.It can be provided that in the start-up phase first the cooling system and then the Ag gregat is switched on.

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in der Endphase das Kühlsystem in Abhän­ gigkeit von der Temperatur des Aggregats abgestellt wird.It is also proposed according to the invention that in the final phase the cooling system depends the temperature of the unit is turned off.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß nach Pumpen des auf­ gewärmten Fluids aus dem Hohlmantel in den ersten Thermobehälter ein Unterdruck in dem Hohlmantel erzeugt wird.An embodiment of the invention is characterized in that after pumping the heated fluids from the hollow jacket in the first thermal container a negative pressure in the Hollow jacket is generated.

Schließlich wird erfindungsgemäß auch vorgeschlagen, daß bei Einschalten des Kühlsystems eine Kühlflüssigkeit aus einem zweiten Thermobehälter zumindest teilweise herausgepumpt und beim Abstellen des Kühlsystems wieder in denselben hineingepumpt wird.Finally, it is also proposed according to the invention that when the cooling system is switched on a coolant is at least partially pumped out of a second thermal container and is pumped back into the cooling system when it is switched off.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, zusätzlich und im wesent­ lichen unabhängig von einem gegebenenfalls vorliegenden Kühlsystem, ein Wärmekonservie­ rungssystem vorzusehen, mit dem gezielt Abwärme vom Aggregat in Ruhephasen desselben speicherbar ist, nicht nur, um zu einem späteren Zeitpunkt dem Wiederaufwärmen des mögli­ cherweise abgekühlten Aggegrats bei einem erneuten Starten desselben gezielt zu dienen, sondern vor allem das Aggregat durch steuerbare Thermoisolierung auf einer erhöhten Tem­ peratur zu halten, also im wesentlichen die Betriebstemperatur des Aggregats zu konservieren.The invention is therefore based on the surprising finding, in addition and essentially Lichen regardless of a cooling system, if present, a heat preserve provide system with the targeted waste heat from the unit in idle phases of the same is storable, not only to reheat the poss to serve the cooled aggregate when it is restarted,  but above all the unit through controllable thermal insulation at an elevated temperature maintain temperature, so to conserve essentially the operating temperature of the unit.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren ist im Prinzip bei jedem System verwendbar, bei dem eine Konservierung einer Betriebstemperatur eines Aggregats im Ruhezustand sinnvoll ist. Insbesondere ist ein Einsatz in Kraftfahrzeugen, Lastkraftwagen, Zügen, Schiffen, Flugzeugen, Raketen und Kraftwerken denkbar.The device according to the invention or the method according to the invention is in the Principle can be used with any system in which a preservation of an operating temperature of an aggregate is useful in the idle state. In particular, use in motor vehicles Trucks, trains, ships, airplanes, rockets and power plants are conceivable.

Die erfindungsgemäße Thermokonservierung führt zum einen zu einer Verlängerung der Le­ benszeit des Aggregats aufgrund der Reduzierung der Auftretungshäufigkeit eines Kaltstarts desselben und gleichzeitig zu einer reduzierten Material- sowie Umweltbelastung.The thermal preservation according to the invention leads on the one hand to an extension of the Le Lifetime of the unit due to the reduction in the frequency of cold starts the same and at the same time to a reduced material and environmental impact.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Thermokonservierung.Further features and advantages of the invention result from the following description Exercise in which an embodiment of the invention using a schematic drawing is explained in detail. The drawing consisting of a single figure shows one Sectional view through an inventive device for thermal preservation.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Thermokonservierung für ein Aggregat 1 mit einer mechanischen Übertragungseinheit 2, einer elektronischen Verbindungseinheit 3 und einem Kühlsystem 4 umfaßt ein Wärmekonservierungssystem 5. Das Kühlsystem 4 umfaßt Leitun­ gen 40, 42, ein Ventil 41, eine Pump- und Ventileinheit 43 sowie einen Thermobehälter 44 für eine Kühlflüssigkeit. Das Wärmekonservierungssystem 5 umfaßt einen Hohlmantel 50, eine Pump- und Ventileinheit 51 sowie einen Thermobehälter 52 für ein wärmeleitfähiges Fluid. Der Hohlmantel 50 umgibt dabei vorzugsweise das Aggregat 1 vollständig, mit Ausnahme der für die mechanische Übertragungseinheit 2, die elektronische Verbindungseinheit 3 und das Kühlsystem 4 notwendigen Durchgänge.The device according to the invention for thermal preservation for an assembly 1 with a mechanical transmission unit 2 , an electronic connection unit 3 and a cooling system 4 comprises a heat preservation system 5 . The cooling system 4 comprises lines 40 , 42 , a valve 41 , a pump and valve unit 43 and a thermal container 44 for a cooling liquid. The heat preservation system 5 comprises a hollow jacket 50 , a pump and valve unit 51 and a thermal container 52 for a thermally conductive fluid. The hollow jacket 50 preferably completely surrounds the assembly 1 , with the exception of the passages necessary for the mechanical transmission unit 2 , the electronic connection unit 3 and the cooling system 4 .

Im Folgenden wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft beschrieben: The operation of the device according to the invention or the The method according to the invention is described by way of example:  

Zu Anfang befindet sich die Kühlflüssigkeit im Thermobehälter 44 und das wärmeleitfähige Fluid im Thermobehälter 52, und der Hohlmantel 50 steht unter Unterdruck.At the beginning, the cooling liquid is in the thermal container 44 and the thermally conductive fluid in the thermal container 52 , and the hollow jacket 50 is under negative pressure.

Mit Starten des Aggregats 1 wird auch das Kühlsystem 4 und das Wärmekonservierungssy­ stem 5 eingeschaltet. Dabei sorgt das Kühlsystem 4 dafür, daß die Kühlflüssigkeit aus dem Thermobehälter 44 über die Pump- und Ventileinheit 43, die Leitung 42, das Ventil 41 und die Leitung 40 um das Aggregat 1 fließt. Das Wärmekonservierungssystem 5 trägt dafür Sor­ ge, daß der Hohlmantel 50 mit der wärmeleitfähigen Flüssigkeit aus dem Thermobehälter 52 über die Pump- und Ventileinheit 51 befüllt wird.When the unit 1 is started, the cooling system 4 and the heat preservation system 5 are switched on. The cooling system 4 ensures that the cooling liquid flows from the thermal container 44 via the pump and valve unit 43 , the line 42 , the valve 41 and the line 40 around the unit 1 . The heat preservation system 5 contributes to ge that the hollow jacket 50 is filled with the thermally conductive liquid from the thermal container 52 via the pump and valve unit 51 .

Im Betrieb des Aggregats 1 sorgt das Kühlsystem 4 für ein Kühlen desselben, während gleichzeitig das wärmeleitfähige Fluid in dem Hohlmantel 50 durch Aufnahme von Abwärme aufgewärmt wird.In the operation of the unit 1 , the cooling system 4 ensures cooling thereof, while at the same time the thermally conductive fluid in the hollow jacket 50 is warmed up by absorbing waste heat.

Sobald das Aggregat 1 abgeschaltet wird, wird das wärmeleitfähige Fluid über die Pump- und Ventileinheit 51 aus dem Hohlmantel 50 in den Thermobehälter 52 gepumpt und selbst der Hohlmantel 50 unter Unterdruck gesetzt. Zeitlich verzögert hierzu wird, je nach Temperatur des Aggregats 1, die Kühlflüssigkeit wieder in den Thermobehälter 44 bei geöffnetem Ventil 41 über die Pump- und Ventileinheit 43 gepumpt.As soon as the unit 1 is switched off, the thermally conductive fluid is pumped from the hollow jacket 50 into the thermal container 52 via the pump and valve unit 51 and even the hollow jacket 50 is placed under negative pressure. Delayed for this purpose, depending on the temperature of the unit 1 , the cooling liquid is pumped back into the thermal container 44 with the valve 41 open via the pump and valve unit 43 .

Die Thermobehälter 44 und 52 sind dabei so ausgelegt, daß in der Ruhephase des Aggregats 1 die Kühlflüssigkeit sowie das aufgewärmte Fluid warm gehalten werden.The thermal containers 44 and 52 are designed so that the cooling liquid and the warmed up fluid are kept warm in the resting phase of the unit 1 .

Wird nun das Aggregat 1 erneut gestartet, so beginnt der gerade beschriebene Zyklus von Neuem. Dabei sorgt zum einen der isolierende Hohlmantel 50 sowie zum anderen das warm gehaltene Fluid für die Verbesserung eines Kaltstartsverhaltens, was die Lebenszeit des Ag­ gregats 1 verlängert sowie die Umwelt schont.If the unit 1 is started again, the cycle just described begins again. On the one hand, the insulating hollow jacket 50 and on the other hand the fluid kept warm ensures the improvement of a cold start behavior, which extends the life of the unit 1 and protects the environment.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbar­ ten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The obvious in the above description, in the drawing and in the claims Features of the invention can be used individually or in any combination  essential for the implementation of the invention in its various embodiments his.  

BezugszeichenlisteReference list

11

Aggregat
Aggregate

22nd

mechanische Übertragungseinheit
mechanical transmission unit

33rd

elektronische Verbindungseinheit
electronic connection unit

44th

Kühlsystem
Cooling system

55

Wärmekonservierungssystem
Heat preservation system

4040

Leitung
management

4141

Ventil
Valve

4242

Leitung
management

4343

Pump- und Ventileinheit
Pump and valve unit

4444

Thermobehälter
Thermo container

5050

Hohlmantel
Hollow jacket

5151

Pump- und Ventileinheit
Pump and valve unit

5252

Thermobehälter
Thermo container

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Thermokonservierung zumindest eines Aggregats (1), wie eines Mo­ tors oder dergleichen, mit einem Wärmekonservierungssystem (5), das einen das Ag­ gregat (1) zumindest teilweise umgebenden Hohlmantel (50), eine erste Pump- und Ventileinheit (51) zum wahlweisen Auspumpen des Hohlmantels (50) oder Fluten des­ selben mit einem wärmeleitfähigen Fluid und einen ersten Thermobehälter (52) für das Fluid, der in Wirk-Verbindung mit der ersten Pump- und Ventileinheit (51) steht, um­ faßt.1. Device for thermal preservation of at least one unit ( 1 ), such as a motor or the like, with a heat preservation system ( 5 ), the one (g) unit ( 1 ) at least partially surrounding the hollow jacket ( 50 ), a first pump and valve unit ( 51st ) for selectively pumping out the hollow jacket ( 50 ) or flooding the same with a thermally conductive fluid and a first thermal container ( 52 ) for the fluid which is in operative connection with the first pumping and valve unit ( 51 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein das Aggregat (1) kühlendes Kühlsystem (4), das eine zweite Pump- und Ventileinheit (41, 43) und einen damit in Wirk-Verbindung stehenden zweiten Thermobehälter (44) für eine Kühlflüssigkeit 7 umfaßt.2. Apparatus according to claim 1, characterized by a cooling system ( 4 ) cooling the unit ( 1 ), which has a second pump and valve unit ( 41 , 43 ) and a second thermal container ( 44 ), which is operatively connected thereto, for a cooling liquid 7 includes. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlmantel (50) zumindest eine Durchführung für das Kühlsystem (4), für eine mechanische Übertragungseinheit (2) und/oder für eine elektronische Verbindungsein­ heit (3) zum Aggregat (1) aufweist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow jacket ( 50 ) at least one bushing for the cooling system ( 4 ), for a mechanical transmission unit ( 2 ) and / or for an electronic connection unit ( 3 ) to the unit ( 1 ) having. 4. Verfahren zur Thermokonservierung zumindest eines Aggregats, wie eines Motors oder dergleichen, insbesondere verwendend eine Vorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, mit einer Startphase und einer Endphase, wobei während der Startphase das Aggregat eingeschaltet wird, ein Kühlsystem für das Aggregat einge­ schaltet wird und ein das Aggregat zumindest teilweise umgebender Hohlmantel mit einem wärmeleitfähigen Fluid befüllt wird, und in der Endphase das Aggregat abge­ schaltet wird, das aufgewärmte Fluid aus dem Hohlmantel heraus sowie in einen ersten Thermobehälter hineingepumpt wird und das Kühlsystem abgeschaltet wird.4. Method for thermal preservation of at least one unit, such as an engine or the like, in particular using a device according to one of the preceding going claims, with a start phase and an end phase, being during the Starting phase the unit is switched on, a cooling system for the unit is turned on is switched and a hollow jacket at least partially surrounding the unit a thermally conductive fluid is filled, and the aggregate is removed in the final phase is switched, the heated fluid out of the hollow jacket and in a first Thermal container is pumped in and the cooling system is switched off. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Startphase zuerst das Kühlsystem und dann das Aggregat eingeschaltet wird.5. The method according to claim 4, characterized in that in the start-up phase, the cooling system is switched on first and then the unit. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder S. dadurch gekennzeichnet, daß in der Endphase das Kühlsystem in Abhängigkeit von der Temperatur des Aggregats abgestellt wird. 6. The method according to claim 4 or S. characterized in that in the final phase the cooling system depending on the temperature of the unit is turned off.   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Pumpen des aufgewärmten Fluids aus dem Hohlmantel in den ersten Thermobe­ hälter ein Unterdruck in dem Hohlmantel erzeugt wird.7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that after pumping the warmed fluid from the hollow jacket into the first thermobe container creates a negative pressure in the hollow jacket. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einschalten des Kühlsystems eine Kühlflüssigkeit aus einem zweiten Thermobe­ hälter zumindest teilweise herausgepumpt und beim Abstellen des Kühlsystems wieder in denselben hineingepumpt wird.8. The method according to any one of claims 4 to 7, characterized in that when the cooling system is switched on, a coolant from a second Thermobe at least partially pumped out and again when the cooling system is switched off is pumped into the same.
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