DE4431351A1 - Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe sowie einem Wärmespeicher - Google Patents
Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe sowie einem WärmespeicherInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Brenn
kraftmaschine und zumindest einem Getriebe, sowie mit
einem durch die Brennkraftmaschine und einen Wärmespei
cher geführten Wärmeträgerkreislauf.
Bekannt ist ein Verfahren zum Erwärmen einer Brennkraft
maschine mit einem über einen Wärmespeicher geführten
Wärmeträgerkreislauf beispielsweise aus der DE 42 14 850
A1. Mittels eines Wärmespeichers kann anschließend an
einen Kaltstart eine Brennkraftmaschine schneller auf
ihre Betriebstemperatur gebracht werden, wodurch eine
Verringerung der Abgasemissionen sowie des Kraftstoffver
brauches erzielbar ist.
An einem Kraftfahrzeug weitere Maßnahmen zur Erzielung
eines geringen Kraftstoffverbrauches sowie reduzierter
Abgasemissionen insbesondere in der Warmlaufphase der
Brennkraftmaschine aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorlie
genden Erfindung.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Wärme
trägerkreislauf in wärmeübertragende(r) Verbindung mit
dem Getriebe bringbar ist oder steht. Vorteilhafte Aus-
und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Es wurde erkannt, daß sich sowohl die Achsgetriebe als
auch die Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen anschließend
an einen Kaltstart der Brennkraftmaschine beim an
schließenden Los fahren des Kraftfahrzeuges nur sehr lang
sam erwärmen. In diesen Getrieben treten somit nach einem
Kaltabfahren des Kraftfahrzeuges relativ hohe Verluste
auf, die durch die hohe Viskosität der in den jeweiligen
Getrieben enthaltenen Ölfüllung hervorgerufen werden. Bei
den Schaltgetrieben kann es sich dabei um mechanisch
schaltbare oder automatisch geschaltete Stufengetriebe
oder stufenlose Getriebe handeln; die beiden letztgenann
ten sind dabei mit einem relativ großen Volumen von Ge
triebeöl befüllt, das bei zu hoher Viskosität ebenfalls
Verluste hervorruft. Eine beschleunigte Erwärmung des Ge
triebeöles bzw. Getriebe-Schmieröles ist somit erwünscht.
Diese beschleunigte Erwärmung des Getriebes oder sämtli
cher Getriebe eines Kraftfahrzeuges ist möglich, wenn der
über den Wärmespeicher geführte Wärmeträgerkreislauf mit
dem Getriebe in wärmeübertragende Verbindung gebracht
werden kann. Bevorzugt wird das Getriebeöl des durch den
Wärmespeicher zu erwärmenden Getriebes möglichst direkt
erwärmt und wird hierzu über einen Wärmetauscher geführt,
der sich im Wärmeträgerkreislauf des Wärmespeichers be
findet. Von besonderem Vorteil ist in diesem Zusammen
hang, daß anschließend an ein Kaltabfahren des Kraftfahr
zeuges sich das Getriebe bzw. Getriebeöl nicht nur
schneller erwärmt, sondern daß nach einer längeren Fahr
strecke des Fahrzeuges die im Getriebe anfallende Wärme
auch wieder dem Wärmespeicher zugeführt werden kann. Für
den folgenden Kaltstartvorgang kann der Wärmespeicher so
mit nicht nur durch die Abwärme der Brennkraftmaschine,
sondern auch durch die Abwärme des oder der Getriebe(s)
beladen werden.
Möglich sind verschiedene Anordnungen des Getriebeöl-Wär
metauschers bezüglich des Wärmeträgerkreislaufes. Reali
siert werden kann beispielsweise eine Serienschaltung von
Wärmespeicher, Brennkraftmaschine und Getriebeöl-
Wärmetauscher, wobei heißes Wärmeträgermittel (bevorzugt
Kühlwasser der Brennkraftmaschine) den Wärmespeicher ent
weder in der angedeuteten Reihenfolge oder auch in einer
beliebigen anderen Reihenfolge durchströmt. Es ist aber
auch möglich, die Brennkraftmaschine sowie den Getrie
beöl-Wärmetauscher parallel zueinander anzuordnen, so daß
ein erster Teilstrom des den Wärmespeicher durchströmen
den Wärmeträgerkreislaufes die Brennkraftmaschine und ein
zweiter Teilstrom den Getriebeöl-Wärmetauscher durch
strömt. Die Teilströme können durch Drosseln auf die Lei
stungsanforderungen von Brennkraftmaschinen bzw. Getriebe
abgestimmt werden, oder in den jeweiligen Teilzweigen des
Wärmeträgerkreislaufes können Sperrventile vorgesehen
sein, mit Hilfe derer eine besondere Schaltlogik re
alisierbar ist. Mit Hilfe dieser Sperrventile ist es mög
lich, beispielsweise zunächst die Brennkraftmaschine mit
heißem Wärmeträgermittel zu beaufschlagen und somit zu
erwärmen, bis sich ein thermisches Gleichgewicht zwischen
der Brennkraftmaschine sowie dem Wärmespeicher einge
stellt hat. Die verbleibende Speicher-Restwärme kann an
schließend genutzt werden, um das Getriebe über den Ge
triebeöl-Wärmetauscher zu erwärmen. Eine derartige zeit
lich versetzte Erwärmung der Komponenten Brennkraftma
schine und Getriebe durch den Wärmespeicher ist sinnvoll,
da sich bei serienmäßigen Kraftfahrzeugen ohnehin das Ge
triebe deutlich langsamer erwärmt als die Brennkraftma
schine. Dies bedeutet, daß zum Zeitpunkt des thermischen
Gleichgewichtes zwischen der Brennkraftmaschine und dem
Wärmespeicher bei üblichen Serien-Kraftfahrzeugen die
Temperatur des Getriebes bzw. Getriebeöles deutlich unter
derjenigen des durch den Wärmespeicher geführten Wärme
trägermittels ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im folgen
den nochmals zwei Prinzipskizzen bevorzugter Ausführungs
beispiele erläutert. In diesen beiden Ausführungsbeispie
len (Fig. 1, Fig. 2) ist mit der Bezugsziffer 1 stets ein
Wärmeträgerkreislauf bezeichnet, der mittels einer För
dervorrichtung 2 (Pumpe) durch einen Wärmespeicher 3, so
wie durch eine Brennkraftmaschine 4 und einen Getriebeöl-
Wärmetauscher 5 geleitet werden kann. Beim Wärmespeicher
3 handelt es sich bevorzugt um einen an sich bekannten
Latent-Wärmespeicher.
Die Fördervorrichtung 2 kann eine eigenständig beispiels
weise mittels eines Elektromotors angetriebene Pumpe
sein, die es ermöglicht, den Wärmeträgerkreislauf 1 nur
dann über den Wärmespeicher 3 umzuwälzen, wenn aus diesem
Wärmespeicher 3 Wärme entnommen werden soll oder wenn
diesem Wärmespeicher 3 Wärme zugeführt werden soll. Dane
ben ist es jedoch auch möglich, den Wärmeträgerkreislauf
1 insbesondere dann, wenn als Wärmeträgermittel das übli
che Kühlmittel der Brennkraftmaschine 4 verwendet wird,
mittels der Kühlmittelpumpe der Brennkraftmaschine 4 um
zuwälzen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liegen die Brenn
kraftmaschine 4 sowie der Getriebeöl-Wärmetauscher 5 in
Reihe im Wärmeträgerkreislauf 1. Bei Umwälzen des Wärme
trägermittels anschließend an einen Kaltstart der Brenn
kraftmaschine wird somit nicht nur die Brennkraftmaschine
4 selbst, sondern über den Getriebeöl-Wärmetauscher 5
auch ein nicht gezeigtes Getriebe des Kraftfahrzeuges,
dessen Getriebeöl über den Wärmetauscher 5 geführt ist,
erwärmt. Mit der Bezugsziffer 6 ist dabei der ölkreislauf
des nicht gezeigten Getriebes bezeichnet, der über den
Getriebeöl-Wärmetauscher 5 geführt ist.
Auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die glei
chen Komponenten wie bei Fig. 1 vorgesehen, jedoch sind
die Brennkraftmaschine 4 sowie der Getriebeöl-Wärmetau
scher 5 parallel zueinander angeordnet. Der Wärmeträger-
Kreislauf 1 verzweigt sich somit stromab der Fördervor
richtung 2 in zwei Teilzweige 1a, 1b, wobei der Teilzweig
1a durch die Brennkraftmaschine 4 und der Teilzweig 1b
durch den Wärmetauscher 5 führt. Stromab dieser Komponen
ten sind die beiden Teilzweige 1a, 1b wieder zum Wärme
träger-Kreislauf 1 zusammengeführt. In den Teilzweigen
1a, 1b sind Sperrventile 7 angeordnet, so daß es möglich
ist, wahlweise nur einen der beiden Teilzweige 1a, 1b mit
Wärmeträgermittel zu beaufschlagen. Bevorzugt kann hier
durch anschließend an einen Kaltstart zunächst aus
schließlich die Brennkraftmaschine 4 erwärmt werden, wäh
rend erst nach Ablauf einer gewissen Zeitspanne auch das
Sperrventil 7 im Teilzweig 1b geöffnet wird, so daß nun
mehr zusätzlich - oder auch alternativ - der Getriebeöl-
Wärmetauscher 5 mit Wärmeträgermittel beaufschlagt wird.
Ebenso ist es möglich, zum Beladen des Wärmespeichers 3
durch die Abwärme der betriebswarmen Komponenten
(Brennkraftmaschine 4, Wärmetauscher 5), den Wärmeträger
kreislauf 1 entsprechend den jeweils günstigsten Randbe
dingungen ebenfalls nur über einen der beiden Teilzweige
1a, 1b zu leiten. Jedoch kann dies sowie eine Vielzahl
weiterer Details durchaus abweichend von den gezeigten
Ausführungsbeispielen gestaltet sein, ohne den Inhalt der
Patentansprüche zu verlassen. Stets ergibt sich in erster
Linie eine Absenkung des Kraftstoffverbrauchs der Brenn
kraftmaschine und damit einhergehend auch eine Reduktion
von Abgasemissionen, wenn ein Getriebe eines Kraftfahr
zeuges, sei es das Schaltgetriebe oder auch das Achsge
triebe, beschleunigt erwärmt wird. Dabei wird mit den be
schriebenen Maßnahmen der nutzbare Anteil der im Wärme
speicher 3 gespeicherten Wärme größer, da dieser Speicher
3 tiefer, d. h. verstärkt entladen werden kann, als dies
bei alleiniger Erwärmung der Brennkraftmaschine 4 bisher
üblich war.
Claims (7)
1. Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und zu
mindest einem Getriebe, sowie mit einem durch die
Brennkraftmaschine (4) und einen Wärmespeicher (3)
geführten Wärmeträgerkreislauf (1),
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgerkreislauf
(1) in wärmeübertragende(r) Verbindung mit dem Ge
triebe bringbar ist oder steht.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgerkreislauf
(1) über einen Wärmetauscher (5) für das
(Schmier-)Öl des Getriebes geführt oder führbar ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine
(4) sowie der Getriebeöl-Wärmetauscher (5) in Reihe
im Wärmeträgerkreislauf (1) liegen.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine
(4) sowie der Getriebeöl-Wärmetauscher (5) zueinan
der parallel im Wärmeträgerkreislauf (1) liegen.
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Teilzweigen (1a,
1b) des zur Brennkraftmaschine (4) und zum Wärmetau
scher (5) führenden Wärmeträger-Kreislaufes (1)
Sperrventile (7) vorgesehen sind.
6. Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger-Kreis
lauf (1) mit einer eigenständig angetriebenen För
dervorrichtung (2) versehen ist.
7. Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgerkreislauf
(1) zeitlich versetzt durch die Brennkraftmaschine
(4) sowie den Getriebeöl-Wärmetauscher (5) geleitet
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944431351 DE4431351A1 (de) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe sowie einem Wärmespeicher |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944431351 DE4431351A1 (de) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe sowie einem Wärmespeicher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4431351A1 true DE4431351A1 (de) | 1996-03-07 |
Family
ID=6527299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944431351 Ceased DE4431351A1 (de) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe sowie einem Wärmespeicher |
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Country | Link |
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