EP2992194A1 - Kühlkreislauf - Google Patents

Kühlkreislauf

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Publication number
EP2992194A1
EP2992194A1 EP14724336.4A EP14724336A EP2992194A1 EP 2992194 A1 EP2992194 A1 EP 2992194A1 EP 14724336 A EP14724336 A EP 14724336A EP 2992194 A1 EP2992194 A1 EP 2992194A1
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EP
European Patent Office
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coolant
thermostat
section
circuit
cooling circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14724336.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard BRÜMMER
Annegret Srnik
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Publication of EP2992194A1 publication Critical patent/EP2992194A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/22Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/161Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by bypassing pumps
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    • F01P3/20Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
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    • F01P5/00Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
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    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/22Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
    • F01P2003/2292Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point with thermostatically controlled by-pass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F01P2005/105Using two or more pumps

Definitions

  • the invention relates to a cooling circuit with an internal combustion engine, a coolant radiator, a first thermostat, a first pump, a condenser, a second thermostat and a second pump, wherein through the cooling circuit, a coolant is flowable, wherein the internal combustion engine, the first pump, the coolant radiator and the first thermostat are arranged in a first circuit.
  • Waste heat recovery systems can be used for this purpose.
  • the thermal energy of the exhaust gas can be converted into mechanical energy, which can be introduced for example in the drive train, so as to assist the propulsion of the vehicle.
  • the mechanical energy can be used to generate electrical energy, for example for operating a generator.
  • the electrical energy generated, for example, the on-board network can be supplied or cached in an energy storage.
  • a thermodynamic cycle process can be used for the conversion of the thermal energy.
  • a working fluid can be vaporized by the thermal energy of the exhaust gas and then relaxed in an expander with the release of mechanical energy.
  • the waste heat generated in this process can advantageously be removed via a cooling circuit.
  • the heat is preferably removed at the lowest possible temperature of the coolant, but at the same time a certain minimum temperature, which depends on the physical properties of the working fluid, should not be exceeded.
  • a separate additional cooling circuit can be provided for the cooling of the cooling circuit.
  • a disadvantage of the solutions in the prior art is in particular that by the cooling of the WHR system via an additional cooling circuit, an additional expense arises, which makes the system more complex and cost-intensive.
  • problems arise with respect to the temperatures applied in the cooling circuit since the temperature level of the coolant of the internal combustion engine is higher than the temperature level of the coolant of the WHR system. This results in a negative mutual influence of the coolant temperatures.
  • An embodiment of the invention relates to a cooling circuit with an internal combustion engine, a coolant radiator, a first thermostat, a first pump, a condenser, a second thermostat and a second pump, wherein a coolant can flow through the cooling circuit, wherein the internal combustion engine, the first pump, the coolant radiator and the first thermostat are arranged in a first circuit, wherein the condenser, the second thermostat and the second pump are arranged in a second circuit, wherein the first circuit and the second circuit are in fluid communication with each other at at least one location, wherein the first thermostat is disposed in the first section and a coolant inlet and a coolant outlet are in fluid communication with the first section and a coolant outlet communicates with the first bypass Fluid communication is.
  • the joint use of a cooling circuit for cooling both the internal combustion engine and the WHR system is particularly advantageous since no additional second cooling circuit has to be integrated.
  • An existing cooling circuit can advantageously be extended for shared use. This reduces the number of additional parts required and thus reduces the overall cost of the system.
  • first circuit and the second circuit are in fluid communication with each other at three points,
  • the internal combustion engine may be in fluid communication with the coolant cooler via a first section of the first circuit and for the coolant cooler to be in fluid communication with the first pump via a second section, the first pump being in fluid communication with the internal combustion engine, wherein the first portion and the second portion are in fluid communication with each other via a first bypass and the first thermostat.
  • the first circuit it is possible either to circulate the coolant only through the coolant radiator or to let the coolant circulate past the coolant radiator only by a bypass. In this way, the coolant can be tempered particularly requirements. A flow through both the coolant radiator and the bypass is possible in this way.
  • the thermostat has for this purpose a control means which allows the distribution to the individual flow sections of the circuit.
  • a coolant inlet of the condenser is in fluid communication with the second pump via a third section, wherein the second pump is in fluid communication with the second section via a seventh section and a coolant outlet of the condenser is in fluid communication via a fourth portion with the second portion and the fourth portion is further in fluid communication with the second portion or the seventh portion via a second bypass and the second thermostat.
  • the construction of the second circuit described above is particularly advantageous. Through it allows to remove the coolant from the first circuit and to promote it back through the condenser in the first cycle. The coolant can be conveyed back into the first circuit at different points, as a result of which the temperature of the coolant can be influenced in accordance with requirements.
  • the second thermostat has corresponding actuating means which can influence the coolant transfer.
  • the coolant flows either in a small loop directly from the coolant outlet of the condenser to the coolant inlet of the condenser or alternatively fromierimitteiausgang by the internal combustion engine or the engine and the coolant radiator back to the coolant inlet of the condenser. This allows a particularly optimal control of the coolant temperature for the condenser and / or the internal combustion engine,
  • a preferred embodiment is characterized in that the second thermostat is arranged in the seventh section or in the fourth section and via the second bypass and the second thermostat, a fluid communication between the seventh section and the fourth section can be produced.
  • the second thermostat can either be directly upstream of the coolant inlet or downstream of the coolant outlet. In any case, the position of the actuating means in the second thermostat controls the passage of coolant into the second bypass or out of the second bypass.
  • the second thermostat is arranged in the fourth section and via the second bypass and the second thermostat fluid communication between the fourth portion and the second section can be produced. When the second thermostat is arranged in the fourth section, it is arranged downstream of the coolant outlet of the condenser.
  • the second thermostat in a configuration described above, controls the coolant transfer of the coolant from the fourth section, along the second bypass into the second section, or, alternatively, the transition of the coolant from the fourth section directly into the second section.
  • a coolant transition can also take place both via the second bypass and directly into the second section.
  • the first thermostat is arranged in the second section, wherein a first coolant inlet of the first thermostat with the first bypass is in fluid communication and a second coolant inlet and a coolant outlet each with the second section in fluid communication.
  • An arrangement of the first thermostat in the second section is particularly advantageous for influencing the flow through the first bypass and / or the coolant radiator.
  • the coolant can either be carried out directly from the first bypass into the second section in the direction of the internal combustion engine or from the second section coming from the coolant radiator leading into the second section leading to the internal combustion engine.
  • the second bypass is in fluid communication with the second section upstream of the first thermostat and the fourth section is in fluid communication with the second section in the flow direction after the first thermostat.
  • the second circuit to the first circuit can be achieved that both a flow of the coolant from the second circuit in the first thermostat upstream region of the second section is possible as well as a flow of the coolant from the second circuit in the first thermostat downstream portion of the second section is possible, the coolant can be pumped back either directly into the first cycle or by the internal combustion engine. This allows a requirement-based temperature control of the coolant.
  • the fourth section is in fluid communication with the second section in the flow direction before the first thermostat.
  • a fifth section is in fluid communication with the second section and / or with the fourth section and / or with the first bypass
  • the coolant from the second circuit and / or cooling center! from a region of the second section, which is upstream of the first thermostat does not flow directly to the first thermostat, but first flows into the first bypass and from there into the first thermostat.
  • the temperature of the coolant, which acts on the first thermostat can be influenced more advantageous, since the coolant from the first bypass and the coolant from the second circuit is already mixed together before the first thermostat. This is particularly advantageous if the adjusting means in the first thermostat are temperature sensitive.
  • the first thermostat in the first section is disposed and a coolant inlet and a coolant outlet to the first portion are in fluid communication, and a cooling medium outlet connected to the first bypass is in fluid communication, an arrangement of the first thermostat in the first portion "represents a Arrangement of the first thermostat after the coolant outlet of the internal combustion engine. Since the coolant there has a different temperature level than before the coolant inlet of the internal combustion engine, a different design of the first thermostat may be necessary. Under certain circumstances, this can enable an optimized influencing of the coolant temperature.
  • the coolant transition between a coolant inlet and a coolant outlet of the first thermostat and / or the second thermostat can be influenced by adjusting means.
  • adjusting means may be formed, for example, by temperature-sensitive elements which react to the temperature of the respective inflowing coolant. In this way, the entire cooling circuit can be controlled depending on the temperature levels of the coolant to the respective thermostat.
  • the actuating means can also be actively heated from the outside, thereby enabling improved control of the cooling circuit.
  • the adjusting means can also be formed by actuators, which can be adjusted via control signals from the outside.
  • a mixing position can be achieved, which allows a simultaneous flow of the coolant from both coolant inputs to the coolant outlet.
  • a particularly advantageous control of the coolant temperature can be achieved.
  • a check valve is arranged in the second section and / or in the fifth section, which prevents a reversal of the flow direction in the respective section.
  • check valves By means of check valves it can be achieved that the coolant flow does not undergo a flow reversal in certain areas of the cooling circuit. Such a flow reversal can take place depending on the position of the individual thermostats in partial areas of the first and / or the second circuit. Depending on the design of Lucasnikiaufs the positioning of one or more check valves can affect the flow of coolant particularly advantageous.
  • the second section is in fluid communication with the first section over a sixth section.
  • Such a design is particularly advantageous because greater variability of the refrigeration cycle can be created.
  • a pressure relief valve is arranged, wherein the pressure relief valve is apparent or closable depending on the position of the actuating means in the thermostat.
  • the coolant flow can be more advantageously adapted to the respective operating situation.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a cooling circuit, wherein the cooling circuit is divided into two circuits which are in fluid communication with each other at three locations
  • FIG. 2 is a schematic view of a cooling circuit according to FIG. 1, wherein a state is shown , which corresponds to the cold start of the internal combustion engine
  • FIG. 3 shows a schematic view of a cooling circuit according to FIGS. 1 and 2, 15 showing a state corresponding to the warm-up of the internal combustion engine
  • FIGS. 1 to 3 shows a schematic view of a cooling circuit, wherein the connection of the two circuits to one another deviates from FIGS. 1 to 3 and in addition 0 check valves are integrated into the cooling circuit,
  • FIG. 5 shows a schematic view of a cooling circuit, wherein the arrangement of a thermostat differs from the representation of FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a further schematic view of a cooling circuit, wherein an additional section is provided which connects the first section to the first bypass in parallel with the first bypass connects the second section, wherein the flow direction in the additional section is preferably directed against the flow direction in the first bypass,
  • FIG. 8 is a further schematic view of a cooling circuit, wherein in the flow direction before the first thermostat no return from the second circuit is provided in the first circuit.
  • the cooling circuit 18 consists essentially of a first circuit 16 and a second circuit 17, wherein the circuits 16, 17 are interconnected in several places such that an exchange of the through the circuits 16 , 1 7 flowing coolant is possible.
  • the first circuit 16 has an internal combustion engine 1, a coolant cooler 2 and a first pump 3. Starting from the internal combustion engine 1, a coolant can flow along a first section 4 to the coolant cooler 2. From the outlet of the coolant cooler 2, the coolant can flow along a second section 5 to the first pump 3 and from there back into the internal combustion engine 1.
  • the first circuit 16 has a first bypass 6, which connects the first section 4 with the second section 5.
  • the bypass 6 it is possible that the coolant flows in a small loop, starting from the engine 1 via the bypass 6 through the pump 3 to the engine 1.
  • the coolant can flow from the internal combustion engine 1 past the bypass 6 past the coolant cooler 2 via the second section 5 to the pump 3 back into the internal combustion engine 1.
  • a thermostat 7 is arranged at the interface between the bypass 6 and the second section 5.
  • the thermostat 7 controls the distribution of the coolant between the bypass 6 and the remaining circuit 16.
  • the thermostat 7 may have an adjusting means which can influence the connection, in particular the flow cross-section, between the two fluid inlets and the fluid outlet. In this way it can be achieved that the fluid inlet which is in fluid communication with the first region of the second section 14 , is closed while the fluid inlet, which is in fluid communication with the bypass 6, is fully opened.
  • the coolant flows along the bypass 6 into the second region 15 of the second section 5 and from there via the pump 3 into the internal combustion engine 1.
  • a mixing position can also be provided which allows both a fluid flow through the bypass 6 and through the second section 5.
  • the second circuit 17 has a second pump 8, a condenser 9 and a thermostat 10.
  • the pump 8 is arranged between a seventh section 25 and a third section 11 and is arranged upstream of the condenser 9 in the flow direction.
  • the pump 8 in turn communicates with the second portion 14 of the first circuit 16 in fluid communication.
  • From the fluid outlet of the condenser 9 extends a fourth section 12, which in turn communicates with the second section 15 of the second section 5 in fluid communication.
  • a bypass 13 is shown, which fluidly connects the fourth section 12 with the first section 14 of the second section 5.
  • the thermostat 10 is constructed analogously to the first thermostat 7 already described. Accordingly, it also allows a position with an open fluid inlet and a closed fluid inlet, as well as a mixing position, which allows two at least partially opened fluid inputs.
  • the second thermostat 10 allows the coolant to flow in a small loop from the fluid outlet of the condenser 9 via the thermostat 10 through the bypass 13 into the first section 14 of the second section 5, from there the fluid can either move to the left in the direction of the second Pump 8 or flow to the right in Direction of the thermostat 7.
  • the second circuit can be flowed through such that a coolant from the fluid outlet of the condenser 9 through the thermostat 10 to the interface between the fourth portion 12 and the second region of the second portion 5 can flow. From there, the coolant can flow through the pump 3 and into the internal combustion engine 1 and, depending on the position of the first thermostat 7, either through the bypass 6 or through the coolant radiator 2.
  • the coolant flowing through the coolant radiator 2 can then either re-flow into the second circuit 17 via the pump 8 or flow along the first region 14 of the second section 5 in the direction of the first thermostat 7.
  • the structure of the cooling circuit 18 of Figure 1 is exemplary and may also differ, in particular in terms of the interfaces between the second circuit 17 and the first circuit 16 in alternative embodiments.
  • FIG. 2 shows a cooling circuit 18, corresponding to the figure 1.
  • a control state is now shown, which corresponds to a cold start of the internal combustion engine 1.
  • the thermostat 7 In order to bring the internal combustion engine 1 as quickly as possible to operating temperature of the flow path to the coolant radiator 2 is interrupted by closing the thermostat 7. This is shown via the upper interruption 19.
  • the coolant can therefore flow from the engine 1 via the first section 4 only in the bypass 6 and from there via the thermostat 7 to the pump 3 and back into the internal combustion engine 1,
  • the flow path via the thermostat 10 is blocked such that a coolant flows from the condenser 9 via the thermostat 10 into the first region 14 of the second section 5 and due to the blocking 19 of the thermostat 7 in the direction of the pump 8 flows and is passed from there via the third section 1 1 in the condenser 9. Consequently, in the state shown in FIG. 2, no coolant flows through the coolant cooler 2. This contributes in particular to rapid heating of the coolant within the internal combustion engine 1.
  • the coolant in the second circuit 17 heats up to a point where the operating temperature of the thermostat 10 is reached. This releases the fourth section 12 when the temperature is reached, as a result of which coolant, which has flowed through the condenser 9, then flows in the direction of the pump 3 and consequently into the internal combustion engine 1. Due to the outflow of the heated coolant from the second circuit 17, now coolant, which is jammed within the coolant radiator 2, flows into the second circuit 17. As a result, the coolant temperature in the second circuit 17 drops again. Due to this, it may happen that the second thermostat 10 is closed again. If the heating of the coolant in the circuit 17 takes place so strongly that a temperature decrease does not take place as a consequence of the coolant flowing out of the coolant cooler 2, at least the heating of the coolant in the circuit 17 is slowed down.
  • FIG. 3 shows a representation of the cooling circuit 18 in an operating mode of the internal combustion engine 1 designated as a warm-up phase. Since the internal combustion engine 1 has a high thermal inertia and the thermostat 7 regularly has a higher thermal inertia. here operating temperature than the thermostat 10 has " is assumed " that the first thermostat 7 opens in time after the second thermostat 10.
  • the blocking 19 indicates that no coolant flows from the outlet of the coolant cooler 2 along the second section in the direction of the first thermostat 7.
  • the operating temperature of the second thermostat 10 is selected regularly depending on the working fluid used in the condenser 9.
  • the working fluid designates which is used within the WHR system for heat transfer fluid. "
  • the operating temperature of the thermostat 10 is usually below the operating temperature of the first thermostat 7.
  • FIG. 3 shows a state as already shown in FIG. 2, wherein, however, the blockage 19 has already been lifted after the second thermostat 10.
  • heated coolant flows from the condenser along the fourth section 12 in the direction of the pump 3 and finally into the internal combustion engine 1.
  • cold coolant flows from the coolant cooler 2 into the second circuit 17, thereby slowing down the increase in the temperature in the second circuit 17 or even vice versa, whereby a cooling can be achieved.
  • the coolant flow along the cooling circuit 18 is completely regulated via the second thermostat 10.
  • the thermostat 10 is substantially matched to the temperature requirement of the condenser 9 ,
  • Such effects can be influenced by the delivery rate of the pumps 3 and 8 or by the opening and closing times of the thermostats 7 and 10. Even when maintaining an interconnection of the first circuit 16 with the second circuit 17 as shown in FIGS. 1 to 3, a great variability with regard to the coolant flow in the cooling circuit 18 can be achieved.
  • both in the first circuit 16 and in the second circuit 17, both thermostats 7, 10 are fully open and it flows the maximum amount of coolant through the coolant radiator 2,
  • the coolant flow is divided, wherein a part of the Coolant flows in the direction of the pump 8 and another part of the coolant flows in the direction of the first thermostat 7.
  • the part of the coolant branched off into the second circuit 17 is again conveyed back along the fourth section 12 in the direction of the pump 3 and fed to the first circuit 16. The entire coolant flows through the coolant radiator 2 and the internal combustion engine.
  • the occurring at the coolant inlet of the internal combustion engine 1 coolant temperature is usually not higher than they would do it if the main branch, ie the branch from the coolant radiator 2 through the thermostat 7 to the engine 1, would be fully opened.
  • the thermostat 7 may also be arranged on the coolant outlet of the internal combustion engine 1. In the alternative thermostat then the coolant would flow directly from the coolant outlet of the internal combustion engine 1 and the thermostat would distribute the coolant according to the bypass 6 or the flow path to the coolant radiator 2. In such a case, the operating temperatures of the two thermostats must be adapted to each other in such a way that a stable system behavior is achieved.
  • FIG. 4 shows a different design of the cooling circuit 18. While the first circuit 16 is largely unchanged, the bypass 13 is now arranged in the second circuit 17 such that it connects the fourth section 12 to the seventh section 25.
  • the second thermostat 10 is arranged in the fourth section 12, such that the coolant flowing out of the condenser 9 is divided via the thermostat 10 onto the bypass 13 and the fourth section 12. After the bypass 13, the coolant flows through the pump 8 and flows back into the condenser 9.
  • the coolant can either flow directly into the thermostat 7 at an intersection with the first region 14 of the second section 5 or via a fifth section 20 which is connected to the first bypass 8 in FIG Fluid communication is in the first bypass 6 and flow from there into the first thermostat 7, From the first thermostat 7, the coolant can then flow via the pump 3 in the engine 1, in the first region 14 of the second section 5 and in the fifth section 20 each check valves 21 arranged. These are intended to prevent a flow of the coolant on the one hand from the bypass 6 to the fourth section 12 and, on the other hand, a flow of the coolant from the fourth section 12 along the first region 14 of the second section 5 to the seventh section 25.
  • FIG. 5 shows a similar arrangement to FIG. 4.
  • the second thermostat is arranged between the seventh section 25 and the third section 11.
  • the second thermostat 10 is thus arranged upstream of the pump 8 and the coolant inlet of the condenser 9 and at the end region of the bypass 13. Otherwise, FIG. 5 agrees with FIG. 4 already described.
  • FIG. 8 shows a different design of the cooling circuit 18. While the first circuit 18 is unchanged worldwide, the bypass 13 is now arranged in the second circuit 17 such that it connects the fourth section 12 to the seventh section 25.
  • the second thermostat 10 is arranged in the fourth section 12, such that the coolant flowing out of the condenser 9 is divided via the thermostat 10 onto the bypass 13 and the fourth section 12. After the bypass 13, the coolant flows through the pump 8 and flows back into the condenser 9.
  • the coolant can either flow directly into the thermostat 7 at an intersection with the first region 14 of the second section 5 or via a sixth section 22 which is connected to the first region 4 in FIG Fluid communication is, to flow into the first section 4 and from there either via the first section 4 in the first Bypass 6 flow or into the coolant cooler 2, via the bypass 6, the cooling center! flow to the first thermostat 7 and the first thermostat 7, thedemittet then flow back into the engine 1 via the pump 3.
  • the coolant flows along the sixth section 22 into the coolant cooler 2 and from there into either the seventh section 25 or the first section 14 of the second section 5,
  • FIG. 7 shows a configuration of the coolant circuit 18 which is very similar to the configuration of FIG. Notwithstanding Figure 6, the first thermostat 23 is now not located between the first region 14 and the second region 15 of the second section 5, but in the first section 4. The first thermostat 23 thus separates the coolant flow, which comes from the engine 1 on a path which leads to the coolant cooler 2 and to a path which leads into the first bypass 6.
  • a pressure relief valve 24 is arranged, which is opened only when the first thermostat 23 is closed.
  • FIG. 8 shows a representation of the cooling circuit 18 in a further alternative configuration.
  • the structure of the first circuit 16 corresponds to the structure of Figures 1 to 3.
  • the second circuit 17 corresponds in many parts to the design of the second circuit 17 of Figure 4. Deviating from Figure 4, no check valves are provided in Figure 8.
  • the fourth section 12 leads in FIG. 8 to a crossing position with the second area 15 of the second section 5. This crossing point is thus downstream of the first thermostat 7 in the flow direction. The crossing point is arranged after the first thermostat 7 and before the first pump 3.
  • FIG. 8 does not have the fifth section 20, which produces fluid communication between the first region 14 of the second section 5 and the first bypass 6.
  • the second pump 8 in the circuit 17 ensures optimum coolant flow rate. Furthermore, the thermal inertia of the second thermostat 10 reduces the probability of the occurrence of thermal stresses in the capacitor 9, which can occur due to large temperature fluctuations. In addition, the thermal inertia of the second thermostat 10 and thus the slower change of the coolant inlet temperature of the condenser 9, in particular the controllability of the working fluid, which is cooled in the condenser 9, are particularly favorable,

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf (18) mit einem Verbrennungsmotor (1), einem Kühlmittelkühler (2), einem ersten Thermostat (7), einer ersten Pumpe (3), einem Kondensator (9), einem zweiten Thermostat (10) und einer zweiten Pumpe (8), wobei durch den Kühlkreislauf (18) ein Kühlmittel strömbar ist, wobei der Verbrennungsmotor (1), die erste Pumpe (3), der Kühlmittelkühler (2) und der erste Thermostat (7) in einem ersten Kreislauf (16) angeordnet sind, wobei der Kondensator (9), der zweite Thermostat (10) und die zweite Pumpe (8) in einem zweiten Kreislauf (17) angeordnet sind, wobei der erste Kreislauf (16) und der zweite Kreislauf (17) miteinander an zumindest einer Stelle in Fluidkommunikation stehen.

Description

Kühlkreislauf
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf mit einem Verbrennungsmotor, einem Kühlmittelkühler, einem ersten Thermostat, einer ersten Pumpe, einem Kondensator, einem zweiten Thermostat und einer zweiten Pumpe, wobei durch den Kühlkreislauf ein Kühlmittel strömbar ist, wobei der Verbrennungsmotor, die erste Pumpe, der Kühlmittelkühler und der erste Thermostat in einem ersten Kreislauf angeordnet sind.
Stand der Technik
Zur Senkung des Kraftstoff ve rb ra uch s von Kraftfahrzeugen können Systeme eingesetzt werden, welche die im heißen Abgas gebundene Energie nutzbar machen. Hierzu können beispielsweise Waste-Heat-Recovery-Systeme (WHR-Systeme) eingesetzt werden. Dabei kann die thermische Energie des Abgases in mechanische Energie umgewandelt werden, welche beispielsweise in den Antriebsstrang eingeleitet werden kann, um so den Vortrieb des Fahrzeugs zu unterstützten. Alternativ kann die mechanische Energie zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden, beispielsweise zum Betreiben eines Generators. Die erzeugte elektrische Energie kann beispielsweise dem Bord netz zugeführt werden oder in einem Energiespeicher zwischengespeichert werden. Zur Umwandlung der thermischen Energie kann ein thermodynamischer Kreispro- zess verwendet werden. Bei diesem kann ein Arbeitsfluid durch die thermische Energie des Abgases verdampft werden und anschließend in einem Expander unter Abgabe von mechanischer Energie entspannt werden. Die in diesem Prozess entstehende Abwärme kann dabei vorteilhafterweise über einen Kühlkreislauf abgeführt werden. Dabei wird vorzugsweise die Wärme bei einer möglichst niedrigen Temperatur des Kühlmittels abgeführt, gleichzeitig sollte jedoch eine gewisse Minimaltemperatur, welche von den physikalischen Eigenschaften des Arbeitsfluids abhängt, nicht unterschritten werden. Für die Kühlung kann dabei der Kühlkreislauf verwendet werden, welcher auch für die Kühlung des verwendeten Verbrennungsmotors genutzt wird, Alternativ kann ein separater zusätzlicher Kühlkreislauf vorgesehen werden.
Nachteilig an den Lösungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass durch die Kühlung des WHR-Systems über einen zusätzlichen Kühlkreislauf ein Zusatzaufwand entsteht, welcher das System komplexer und kostenintensiver macht. Bei einer Verwendung des Kühlkreislaufs des Verbrennungsmotors für das WHR-System entstehen Probleme hinsichtlich der in dem Kühlkreislauf anliegenden Temperaturen, da das Temperaturniveau des Kühlmittels des Verbrennungsmotors höher liegt als das Temperaturniveau des Kühlmittels des WHR-Systems. Daraus resultiert eine negative gegenseitige Beeinflussung der Kühlmitteltemperaturen.
Diese Problematik besteht auch bei anderen Anwendungen mit einer oder mehreren zusätzlich zu kühlenden Wärmequellen und ist nicht auf Fahrzeuge mit einem WHR- System begrenzt. Ein Beispiet für andere Anwendungen der Erfindung ist die Kühlung der Elektronikkomponenten in einem Hybridfahrzeug. Im Folgenden wird der Einfachheit halber beispielhaft von einem WHR-System gesprochen. Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kühlkreislauf bereitzustellen, der neben einem Verbrennungsmotor ein WHR-System aufweist, wobei eine hinsichtlich der auftretenden Temperaturniveaus optimierte Gestaltung des Kühlkreis- laufs vorgesehen ist.
Die Aufgabe der Kühlkreislaufs wird durch einen Kühlkreislauf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf mit einem Verbrennungsmotor, einem Kühlmittelkühler, einem ersten Thermostat, einer ersten Pumpe, einem Kondensator, einem zweiten Thermostat und einer zweiten Pumpe, wobei durch den Kühlkreislauf ein Kühlmittel strömbar ist, wobei der Verbrennungsmotor, die erste Pumpe, der Kühlmittelkühler und der erste Thermostat in einem ers- ten Kreislauf angeordnet sind, wobei der Kondensator, der zweite Thermostat und die zweite Pumpe in einem .zweiten Kreislauf angeordnet sind, wobei der erste Kreislauf und der zweite Kreislauf miteinander an zumindest einer Stelle in Fluidkommunikation stehen, wobei der erste Thermostat im ersten Abschnitt angeordnet ist und ein Kühlmitteleingang und ein Kühlmittelausgang mit dem ersten Abschnitt in Fluidkom- munikation stehen und ein Kühlmittelausgang mit dem ersten Bypass in Fluidkommunikation steht.
Die gemeinsame Nutzung eines Kühlkreislaufs zur Kühlung sowohl des Verbrennungsmotors als auch des WHR-Systems ist besonders vorteilhaft, da kein zusätzli- eher zweiter Kühlkreislauf integriert werden muss. Ein bestehender Kühlkreislauf kann vorteilhaft für die gemeinsame Nutzung erweitert werden. Dies reduziert die Anzahl an zusätzlich notwendigen Teilen und senkt somit die Gesamtkosten des Systems. Durch eine Unterteilung des gemeinsamen Kühlkreislaufs in zwei Kreisläufe, die miteinander in Fluidkommunikation stehen, kann der Kühlkretsfauf insgesamt besonders vorteilhaft ausgelegt werden, um eine für beide Kreisläufe optimale Kühlung zu erreichen.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn der erste Kreislauf und der zweite Kreislauf an drei Stellen miteinander in Fluidkommunikation stehen,
Über eine Verbindung der Kreisläufe an drei Stellen kann eine besonders günstige Kühlmittelströmung in den Kreisläufen erreicht werden. Die Verbindungen zwischen den Kreisläufen erlauben dabei ein Überströmen des Kühlmittels zwischen den beiden Kreisläufen» wodurch eine optimale Kühlwirkung für unterschiedliche Betriebszu- stände erzielt werden kann.
Auch kann es zweckmäßig sein, wenn der Verbrennungsmotor über einen ersten Abschnitt des ersten Kreislaufs mit dem Kühlmittelkühler in Fluidkommunikation steht und der Kühlmittelkühler über einen zweiten Abschnitt mit der ersten Pumpe in Fluid- kommunikation steht, wobei die erste Pumpe mit dem Verbrennungsmotor in Fluidkommunikation steht, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt über einen ersten Bypass und den ersten Thermostat miteinander in Fluidkommunikation stehen. Durch einen solchen Aufbau des ersten Kreislaufs ist es möglich das Kühlmittel entweder nur durch den Kühlmittelkühler zirkulieren zu lassen oder das Kühlmittel am Kühlmittelkühler vorbei nur durch einen Bypass zirkulieren zu lassen. Auf diese Weise kann das Kühlmittel besonders anforderungsgerecht temperiert werden. Auch eine Durchströmung sowohl des Kühlmittelkühlers als auch des Bypasses ist auf diese Weise möglich. Der Thermostat weist hierzu ein Steuermittel auf, welches die Verteilung auf die einzelnen Strömungsabschnitte des Kreislaufs ermöglicht.
Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn ein Kühlmitteleingang des Kondensators über einen dritten Abschnitt mit der zweiten Pumpe in Fluidkommunikation steht, wobei die zweite Pumpe über einen siebten Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt in Fluidkommunikation steht und ein Kühlmittelausgang des Kondensators über einen vierten Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt in Fluidkommunikation steht und der vierte Abschnitt weiterhin über einen zweiten Bypass und den zweiten Thermostat mit dem zweiten Abschnitt oder dem siebten Abschnitt in Fluidkommunikation steht. Der oben beschriebene Aufbau des zweiten Kreislaufs ist besonders vorteilhaft. Durch ihn wird ermöglicht das Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf zu entnehmen und es durch den Kondensator wieder in den ersten Kreislauf zurück zu fördern. Das Kühlmittel kann dabei an unterschiedlichen Stellen wieder in den ersten Kreislauf zurückgefördert werden, wodurch die Temperatur des Kühlmittels anforderungsge- recht beeinflusst werden kann. Der zweite Thermostat weist hierzu entsprechende Stellmittel auf, die den Kühlmittelübergang beeinflussen können. Je nach Stellung des zweiten Thermostats strömt dabei das Kühlmittel entweder in einer kleinen Schleife direkt vom Kühlmittelausgang des Kondensators zum Kühlmitteleingang des Kondensators oder alternativ vom Kühlmitteiausgang durch den Verbrennungsmotor oder den Verbrennungsmotor und den Kühlmittelkühler zurück zum Kühlmitteleingang des Kondensators. Dies ermöglicht eine besonders optimale Steuerung der Kühlmitteltemperatur für den Kondensator und/oder den Verbrennungsmotor,
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Thermostat im siebten Abschnitt oder im vierten Abschnitt angeordnet ist und über den zweiten Bypass und den zweiten Thermostat eine Fluidkommunikation zwischen dem siebten Abschnitt und dem vierten Abschnitt herstellbar ist.
Dies ist besonders vorteilhaft, um eine besonders kleine Schleife für das Kühlmittel zu realisieren, bei der das Kühlmittel jeweils direkt vom Kühlmittelausgang des Kondensators zum Kühlmitteleingang des Kondensators strömt. Das zweite Thermostat kann dabei entweder dem Kühlmitteleingang direkt vorgelagert sein oder dem Kühlmittelausgang direkt nachgelagert sein. In jedem Fall wird durch die Stellung des Stellmittels im zweiten Thermostat der Kühlmittelübertritt in den zweiten Bypass hin- ein oder aus dem zweiten Bypass hinaus gesteuert. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der zweite Thermostat im vierten Abschnitt angeordnet ist und über den zweiten Bypass und den zweiten Thermostat eine Fluid kommunikation zwischen dem vierten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt herstellbar ist. Wenn der zweite Thermostat im vierten Abschnitt angeordnet ist, ist er dem Kühlmittelausgang des Kondensators nachgelagert angeordnet. Der zweite Thermostat steuert in einer oben beschriebenen Konfiguration den Kühlmittelübergang des Kühlmittels von dem vierten Abschnitt, entlang des zweiten Bypasses in den zweiten Abschnitt oder alternativ den Übergang des Kühlmittels aus dem vierten Abschnitt direkt in den zweiten Abschnitt. Je nach Stellung des Stellmittels des zweiten Ther- mostats kann auch ein Kühlmittelübergang sowohl über den zweiten Bypass als auch direkt in den zweiten Abschnitt erfolgen.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es außerdem vorgese- hen, dass der erste Thermostat im zweiten Abschnitt angeordnet ist, wobei ein erster Kühlmitteleingang des ersten Thermostats mit dem ersten Bypass in Fluidkommuni- kation steht und ein zweiter Kühlmitteleingang und ein Kühlmittelausgang jeweils mit dem zweiten Abschnitt in Fluidkommunikation stehen. Eine Anordnung des ersten Thermostats im zweiten Abschnitt ist besonders vorteilhaft, um die Durchströmung des ersten Bypasses und/oder des Kühlmittelkühlers zu beeinflussen. Je nach Stellung des Stellmittels im ersten Thermostat kann dabei das Kühlmittel entweder aus dem ersten Bypass direkt in den zweiten Abschnitt in Richtung des Verbrennungsmotors erfolgen oder aus dem zweiten Abschnitt vom Kühl- mittelkühler kommend in den zweiten Abschnitt zum Verbrennungsmotor führend erfolgen.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn der zweite Bypass in Strömungsrichtung vor dem ersten Thermostat mit dem zweiten Abschnitt in Fluidkommuntkation steht und der vierte Abschnitt in Strömungsrichtung nach dem ersten Thermostat mit dem zweiten Abschnitt in Fluidkommunikation steht. Über eine solche Anbindung des zweiten Kreislaufs an den ersten Kreislauf kann erreicht werden, dass sowohl eine Strömung des Kühlmittels aus dem zweiten Kreislauf in den dem ersten Thermostat vorgelagerten Bereich des zweiten Abschnitts möglich ist als auch eine Strömung des Kühlmittels aus dem zweiten Kreislauf in den dem ersten Thermostat nachgelagerten Bereich des zweiten Abschnitts möglich ist, Das Kühlmittel kann so entweder direkt in den ersten Kreislauf zurückgefördert werden oder durch den Verbrennungsmotor. Dies ermöglicht eine anforderungsgerechte Temperierung des Kühlmittels. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der vierte Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt in Strömungsrichtung vor dem ersten Thermostat in Fluidkommunikation steht.
Über eine solche Anbindung des zweiten Kreislaufs an den ersten Kreislauf kann erreicht werden, dass das Kühlmittel in jedem Fall zuerst durch den Verbrennungs- motor strömt, bevor es wieder in den zweiten Kreislauf überströmen kann.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass ein fünfter Abschnitt mit dem .zweiten Abschnitt und/oder mit dem vierten Abschnitt und/oder mit dem ersten Bypass in Fluidkommunikation steht,
Über einen fünften Abschnitt kann erreicht werden, dass das Kühlmittel aus dem zweiten Kreislauf und/oder Kühlmitte! aus einem Bereich des zweiten Abschnitts, welcher dem ersten Thermostat vorgelagert ist, nicht direkt zum ersten Thermostat strömt, sondern zuerst in den ersten Bypass strömt und von dort in den ersten Ther- mostat. Auf diese Weise kann die Temperatur des Kühlmittels, welches den ersten Thermostat beaufschlagt vorteilhafter beeinflusst werden, da das Kühlmittel aus dem ersten Bypass und das Kühlmittel aus dem zweiten Kreislauf bereits vor dem ersten Thermostat miteinander vermischt wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Stellmittel im ersten Thermostat temperatursensibel sind. Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn der erste Thermostat im ersten Abschnitt angeordnet ist und ein Kühlmitteleingang und ein Kühlmittelausgang mit dem ersten Abschnitt in Fluidkommunikation stehen und ein Kühlmittelausgang mit dem ersten Bypass in Fluidkommunikation steht, Eine Anordnung des ersten Thermostats im ersten Abschnitt» stellt eine Anordnung des ersten Thermostats nach dem Kühlmittelausgang des Verbrennungsmotors dar. Da das Kühlmittel dort ein anderes Temperaturniveau aufweist als vor dem Kühlmitteleingang des Verbrennungsmotors, kann eine abweichende Auslegung des ersten Thermostats notwendig sein. Dies kann unter Umständen eine optimierte Beeinflus- sung der Kühlmitteltemperatur ermöglichen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Kühlmittelübergang zwischen einem Kühlmitteleingang und einem Kühlmittelausgang des ersten Thermostats und/oder des zweiten Thermostats durch Stellmittel beeinflussbar ist.
Diese Stellmittel können beispielsweise durch temperatursensible Elemente gebildet sein, die auf die Temperatur des jeweils einströmenden Kühlmittels reagieren. Auf diese Weise lässt sich der gesamte Kühlkreislauf abhängig von den Temperaturniveaus des Kühlmittels an den jeweiligen Thermostaten steuern. Die Stellmittel kön- nen dabei auch aktiv von außen beheizt werden, wodurch eine verbesserte Steuerung des Kühlkreislaufs ermöglicht wird. Die Stellmittel können auch durch Aktua- toren gebildet sein, die über Steuersignale von außen verstellt werden können.
Je nach Stellung der Stellmittel kann so erreicht werden, dass das Kühlmittel von einem Kühlmitteleingang direkt zum Kühlmittelausgang des Thermostats strömt. Alternativ dazu kann auch eine Mischstellung erreicht werden, welche ein gleichzeitiges Strömen des Kühlmittels von beiden Kühlmitteleingängen zum Kühlmittelausgang ermöglicht. Durch eine solche Mischstellung kann eine besonders vorteilhafte Steuerung der Kühlmitteltemperatur erreicht werden. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn im zweiten Abschnitt und/oder im fünften Abschnitt ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches eine Umkehrung der Strömungsrichtung im jeweiligen Abschnitt verhindert.
Über Rückschlagventile kann erreicht werden, dass die Kühlmittelströmung in be- stimmten Bereichen des Kühlkreislaufs keine Strömungsumkehr erfährt. Eine solche Strömungsumkehr kann je nach der Stellung der einzelnen Thermostate in Teilbereichen des ersten und/oder des zweiten Kreislaufs erfolgen. Je nach Gestaltung des Kühlkreisiaufs kann die Positionierung von einem oder mehreren Rückschlagventilen die Kühlmittelströmung besonders vorteilhaft beeinflussen.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der zweite Abschnitt mit dem ersten Abschnitt über einen sechsten Abschnitt in Fluidkommunikation steht.
Eine solche Gestaltung ist besonders vorteilhaft, da eine größere Variabilität des Kühlkreislaufs erzeugt werden kann.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn im sechsten Abschnitt ein Überdruckventil angeordnet ist, wobei das Überdruckventil abhängig von der Stellung der Stellmittel im Thermostat offenbar oder schließbar ist.
Über ein zusätzliches steuerbares oder regelbares Überdruckventil kann die Kühlmittelströmung noch vorteilhafter an die jeweilige Betriebssituation angepasst werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprü- chen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen: 5
Fig.1 eine schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs, wobei der Kühlkreislauf in zwei Kreisläufe geteilt ist, die miteinander an drei Stellen in Fluidkommunika- tion stehen, l () Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs gemäß der Figur 1 , wobei ein Zustand gezeigt ist, der dem Kaltstart des Verbrennungsmotors entspricht,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs gemäß der Figuren 1 und 2, 15 wobei ein Zustand gezeigt ist, der dem Warmlauf des Verbrennungsmotors entspricht,
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs, wobei die Anbindung der zwei Kreisläufe aneinander von den Figuren 1 bis 3 abweicht und zusätzlich 0 Rückschlagventile in den Kühlkreislauf integriert sind,
Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs, wobei die Anordnung eines Thermostats von der Darstellung der Figur 4 abweicht, 5 Fig. 6 eine weitere schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs, wobei ein zusätzlicher Abschnitt vorgesehen ist, welcher den ersten Abschnitt parallel zum ersten Bypass mit dem zweiten Abschnitt verbindet, wobei die Strömungsrichtung im zusätzlichen Abschnitt bevorzugt entgegen der Strömungsrichtung im ersten Bypass gerichtet ist,
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eine weitere schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs gemäß der Figur 6, wobei der erste Thermostat an einer abweichenden Stelle angeordnet ist, und Fig. 8 eine weitere schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs, wobei in Strömungsrichtung vor dem ersten Thermostat keine Rückführung aus dem zweiten Kreislauf in den ersten Kreislauf vorgesehen ist.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung,
Die Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs 18. Der Kühlkreislauf 18 besteht im Wesentlichen aus einem ersten Kreislauf 16 und einem zweiten Kreislauf 17, wobei die Kreisläufe 16, 17 an mehreren Stellen derart miteinander verbunden sind, dass ein Austausch des durch die Kreisläufe 16, 1 7 strömenden Kühl- mittels möglich ist.
Der erste Kreislauf 16 weist einen Verbrennungsmotor 1 , einen Kühlmittelkühler 2 sowie eine erste Pumpe 3 auf. Ausgehend von dem Verbrennungsmotor 1 kann ein Kühlmittel entlang eines ersten Abschnitts 4 zum Kühlmittelkühler 2 strömen. Vom Ausgang des Kühlmittelkühlers 2 kann das Kühlmittel entlang eines zweiten Abschnitts 5 zur ersten Pumpe 3 und von dort zurück in den Verbrennungsmotor 1 strömen.
Zusätzlich weist der erste Kreislauf 16 einen ersten Bypass 6 auf, welcher den ersten Abschnitt 4 mit dem zweiten Abschnitt 5 verbindet. Über den Bypass 6 ist es möglich, dass das Kühlmittel in einer kleinen Schleife ausgehend vom Verbrennungsmotor 1 über den Bypass 6 durch die Pumpe 3 zum Verbrennungsmotor 1 strömt. Entlang einer großen Schleife kann das Kühlmittel vom Verbrennungsmotor 1 am Bypass 6 vorbei durch den Kühlmittelkühler 2 über den zweiten Abschnitt 5 zur Pumpe 3 zu- rück in den Verbrennungsmotor 1 strömen. An der Schnittstelle zwischen dem Bypass 6 und dem zweiten Abschnitt 5 ein Thermostat 7 angeordnet.
Der Thermostat 7 regelt die Verteilung des Kühlmittels zwischen dem Bypass 6 und dem restlichen Kreislauf 16. Hierzu kann der Thermostat 7 ein Stellmittel aufweisen, welches die Verbindung, insbesondere den Strömungsquerschnitt, zwischen den beiden Fluideingängen und dem Fluidausgang beeinflussen kann, Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Fluideingang, welcher mit dem ersten Bereich des zweiten Abschnitts 14 in Fluidkommunikation steht, verschlossen wird, während der Fluideingang, welcher mit dem Bypass 6 in Fluidkommunikation steht, voll geöffnet ist. In diesem Fall strömt das Kühlmittel entlang des Bypasses 6 in den zweiten Bereich 15 des zweiten Abschnitts 5 und von dort über die Pumpe 3 in den Verbrennungsmotor 1 . Zwischen den Extremstellungen, welche jeweils einen der Fluideingänge verschließen, kann auch eine Mischstellung vorgesehen sein, welche sowohl einen Fluidstrom durch den Bypass 6 als auch durch den zweiten Abschnitt 5 ermöglicht.
Der zweite Kreislauf 17 weist eine zweite Pumpe 8, einen Kondensator 9 und einen Thermostat 10 auf. Die Pumpe 8 ist zwischen einem siebten Abschnitt 25 und einem dritten Abschnitt 1 1 angeordnet und ist dem Kondensator 9 in Strömungsrichtung vorgelagert. Die Pumpe 8 steht ihrerseits mit dem zweiten Abschnitt 14 des ersten Kreislaufs 16 in Fluidkommunikation. Vom Fluidausgang des Kondensators 9 verläuft ein vierter Abschnitt 12, welcher seinerseits mit dem zweiten Bereich 15 des zweiten Abschnitts 5 in Fluidkommunikation steht. In Figur 1 ist ausgehend vom Thermostat 10, welcher im vierten Abschnitt 12 angeordnet ist, ein Bypass 13 gezeigt, welcher den vierten Abschnitt 12 mit dem ersten Bereich 14 des zweiten Abschnitts 5 fluidisch verbindet.
Der Thermostat 10 ist dabei analog dem bereits beschriebenen ersten Thermostat 7 aufgebaut. Er ermöglicht dementsprechend auch eine Stellung mit einem geöffneten Fluideingang und einem geschlossenen Fluideingang sowie auch eine Mischstellung, welche zwei zumindest teilweise geöffnete Fluideingänge erlaubt.
Der zweite Thermostat 10 ermöglicht es, dass das Kühlmittel in einer kleinen Schleife vom Fluidausgang des Kondensators 9 über den Thermostat 10 durch den Bypass 13 in den ersten Abschnitt 14 des zweiten Abschnitt 5 strömt, von da kann das Fluid entweder nach links in Richtung der zweiten Pumpe 8 strömen oder nach rechts in Richtung des Thermostats 7. Alternativ dazu kann der zweite Kreislauf derart durchströmt werden, dass ein Kühlmittel vom Fluidausgang des Kondensators 9 durch den Thermostat 10 zur Schnittstelle zwischen dem vierten Abschnitt 12 und dem zweiten Bereich des zweiten Abschnitts 5 strömen kann. Von dort kann das Kühlmittel durch die Pumpe 3 und in den Verbrennungsmotor 1 strömen und, je nach Stellung des ersten Thermostats 7, entweder durch den Bypass 6 oder durch den Kühlmittelkühler 2.
Das Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkühler 2 strömt, kann dann entweder wieder in den zweiten Kreislauf 17 über die Pumpe 8 einströmen oder entlang des ersten Bereichs 14 des zweiten Abschnitts 5 in Richtung des ersten Thermostats 7 strömen.
Auf diese Weise ist eine vielfältige Vermischung der Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf 16 und dem zweiten Kreislauf 17 möglich. Je nach Gestaltung der Thermostaten 7 beziehungsweise 10 und insbesondere ihrer Betätigungstemperaturen kann eine stark variierende Vermischung der Kühlmittelströme im Kühlkreislauf 18 erreicht werden.
Der Aufbau des Kühlkreislaufs 18 der Figur 1 ist beispielhaft und kann insbesondere hinsichtlich der Schnittstellen zwischen dem zweiten Kreislauf 17 und dem ersten Kreislauf 16 in alternativen Ausführungen auch abweichen.
In den nachfolgenden Figuren werden verschiedene Betriebszustände des in Figur 1 gezeigten Kühlkreislaufs 18 dargestellt. Die Bezugszeichen der nachfolgenden Figuren stimmen mit denen der Figur 1 überein und werden gegebenenfalls um zusätzli- che Bezugszeichen ergänzt.
Die Figur 2 zeigt einen Kühlkreislauf 18, entsprechend der Figur 1. In Figur 2 ist nun ein Regelungszustand dargestellt, der einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 1 entspricht. Um den Verbrennungsmotor 1 schnellstmöglich auf Betriebstemperatur zu bringen ist der Strömungsweg zum Kühlmittelkühler 2 durch ein Verschließen des Thermostats 7 unterbrochen. Dies ist über die obere Unterbrechung 19 dargestellt. Das Kühlmittel kann folglich vom Verbrennungsmotor 1 über den ersten Abschnitt 4 nur in den Bypass 6 strömen und von dort über den Thermostat 7 zur Pumpe 3 und wieder in den Verbrennungsmotor 1 ,
Im zweiten Kreislauf 17 ist der Strömungsweg über den Thermostat 10 derart blo- ckiert, dass ein Kühlmittel ausgehend vom Kondensator 9 über den Thermostat 10 in den ersten Bereich 14 des zweiten Abschnitts 5 strömt und aufgrund der Blockierung 19 des Thermostats 7 in Richtung der Pumpe 8 strömt und von dort über den dritten Abschnitt 1 1 in den Kondensator 9 geleitet wird. In dem in Figur 2 gezeigten Zustand durchströmt folglich kein Kühlmittel den Kühlmittelkühler 2. Dies trägt insbesondere zu einer schnellen Aufheizung des Kühlmittels innerhalb des Verbrennungsmotors 1 bei.
Das Kühlmittel im zweiten Kreislauf 17 heizt sich bis zu einem Punkt auf, an dem die Betätigungstemperatur des Thermostats 10 erreicht ist. Dieser gibt bei Erreichen der Temperatur den vierten Abschnitt 12 frei, wodurch dann auch Kühlmittel, welches den Kondensator 9 durchströmt hat, in Richtung der Pumpe 3 und folglich in den Verbrennungsmotor 1 strömt. Aufgrund des Abströmens des aufgeheizten Kühlmittels aus dem zweiten Kreislauf 17, strömt nun Kühlmittel, welches innerhalb des Kühlmittelkühlers 2 gestaut ist, in den zweiten Kreislauf 17 nach. Dadurch sinkt die Kühlmitteltemperatur im zweiten Kreislauf 17 wieder ab. Aufgrund dessen kann es vorkommen, dass der zweite Thermostat 10 wieder verschlossen wird. Sollte die Aufheizung des Kühlmittels im Kreislauf 17 derart stark erfolgen, dass eine Temperaturabsenkung in Folge des aus dem Kühlmittelkühler 2 nachströmenden Kühlmittels nicht stattfindet, wird zumindest die Aufheizung des Kühlmittels im Kreislauf 1 7 verlangsamt.
Die Figur 3 zeigt eine Darstellung des Kühlkreislaufs 18 in einer als Aufwärmphase bezeichneten Betriebsart des Verbrennungsmotors 1 . Da der Verbrennungsmotor 1 eine große thermische Trägheit aufweist und der Thermostat 7 regelmäßig eine hö- here Betätigungstemperatur als der Thermostat 10 aufweist» ist davon auszugehen» dass der erste Thermostat 7 zeitlich erst nach dem zweiten Thermostat 10 öffnet.
Dieser Zustand ist in Figur 3 dargestellt, Über die Blockierung 19 ist angedeutet, dass vom Austritt des Kühlmittelkühlers 2 kein Kühlmittel entlang des zweiten Ab- Schnitts in Richtung des ersten Thermostats 7 strömt.
Die Betätigungstemperatur des zweiten Thermostats 10 wird regelmäßig abhängig von dem im Kondensator 9 verwendeten Arbeitsfluid gewählt. Das Arbeitsfluid bezeichnet dabei das Fluid» welches innerhalb des WHR-Systems zum Wärmeübertrag verwendet wird. Regelmäßig liegt die Betätigungstemperatur des Thermostat 10 unterhalb der Betätigungstemperatur des ersten Thermostats 7.
Die Figur 3 zeigt einen Zustand, wie er bereits in Figur 2 gezeigt wurde, wobei jedoch die Blockierung 19 nach dem zweiten Thermostat 10 bereits aufgehoben wurde. Dadurch strömt erwärmtes Kühlmittel vom Kondensator entlang des vierten Abschnitts 12 in Richtung der Pumpe 3 und schließlich in den Verbrennungsmotor 1 . Wie bereits erwähnt, strömt kaltes Kühlmittel aus dem Kühlmittelkühler 2 in den zweiten Kreislauf 17 nach, dadurch wird der Anstieg der Temperatur im zweiten Kreislauf 17 verlangsamt oder sogar umgekehrt, wodurch eine Abkühlung erreicht werden kann.
In der Phase, in der der erste Thermostat 7» wie in Figur 3 gezeigt, noch geschlossen ist, wird der Kühlmittelstrom entlang des Kühlkreislaufs 18 vollständig über den zweiten Thermostat 10 geregelt, Der Thermostat 10 ist dabei im Wesentlichen auf die Temperaturanforderung des Kondensators 9 abgestimmt.
Wenn dann die Temperatur des Kühlmittels» welches durch den Bypass 6 strömt» sich weiter erhöht bis schließlich auch der Thermostat 7 betätigt wird, öffnet der Thermostat 7, so dass auch die obere Blockierung 19 aufgehoben wird. Es wird dann schließlich ein Zustand erreicht wie er dem Grundzustand des Kühlkreislaufs 18 entspricht, wie er bereits in Figur 1 gezeigt wurde. Da nun auch ein Kühlmittelstrom durch den zweiten Abschnitt 14 vom Kühlmittelkühler 2 zur Pumpe 3 stattfinden kann, kann es notwendig sein die Förderleistung der Pumpe 8 des zweiten Kreislaufs 17 zu erhöhen, um noch eine ausreichende Versorgung des Kondensators 9 mit Kühlmittel sicher zu stellen,
Im Extremfall kann es sogar dazukommen, dass der gesamte Kühlmittelstrom aus dem Kühlmittelkühler 2 über die Pumpe 8 in den Kondensator 9 gefördert wird. Dabei kann es im ersten Bereich des zweiten Abschnitts 14 sogar zu einer Strömungsumkehr kommen, wodurch das Kühlmittel im ersten Bereich 5 des zweiten Abschnitts 14 vom ersten Thermostat 7 in Richtung der Pumpe 8 strömt.
Solche Effekte können über die Förderleistung der Pumpen 3 bzw. 8 bzw. über die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Thermostate 7 und 10 beeinflusst werden. Auch bei der Beibehaltung einer wie in Figur 1 bis 3 gezeigten Verschaltung des ersten Kreislaufs 16 mit dem zweiten Kreislauf 17 kann so eine große Variabilität hinsichtlich der Kühlmittelströmung in dem Kühlkreislauf 18 erreicht werden.
Bei einer maximalen Kühlleistungsanforderung, sowohl im ersten Kreislauf 16 als auch im zweiten Kreislauf 17 sind beide Thermostate 7, 10 voll geöffnet und es fließt die maximale Kühlmittelmenge über den Kühlmittelkühler 2, Am Austritt des Kühlmittelkühlers 2 teilt sich der Kühlmittelstrom auf, wobei ein Teil des Kühlmittels in Richtung der Pumpe 8 strömt und ein anderer Teil des Kühlmittels in Richtung des ersten Thermostats 7 strömt. Nach dem Durchströmen des Kondensators 9 wird der in den zweiten Kreislauf 17 abgezweigte Teil des Kühlmittels wieder entlang des vierten Ab- Schnitts 12 in Richtung der Pumpe 3 zurückgefördert und dem ersten Kreislauf 16 zugeführt. Das gesamte Kühlmittel fließt dabei durch den Kühlmittelkühler 2 und den Verbrennungsmotor 1 . Die gezeigten Bypässe 6 beziehungsweise 13 können dabei durch thermische Effekte geringfügig durchströmt werden, Es ist zu bemerken, dass die Laufzeit, welche das Kühlmittel vom Austritt des Kondensators 9 bis zum zweiten Thermostat 10 benötigt, als Totzeit für die Regelung beziehungsweise Steuerung des Thermostats 10 anzusehen ist. Aus diesem Grund ist die Kühlmittelleitung zwischen dem Kondensatoraustritt 9 und dem Thermostat 10 möglichst kurz und dünn zu halten, um die durch die Laufzeit auftretende Totzeit möglichst gering zu halten und so ein möglichst dynamisches System zu erzeugen, Im Fall des in Figur 3 gezeigten Zustandes des Kühlkreislaufs 18, in dem der Strom des Kühlmittels vom Kühlmittelkühler 2 durch den Thermostat 7 noch unterbunden ist, kann es vorkommen, dass die Kühlmitteleintrittstemperatur am Verbrennungsmotor 1 oberhalb der Betätigungstemperatur des Thermostats 7 liegt. Dies kann insbesondere dann vorkommen, wenn der Wärmeeintrag über den Kondensator 9 beson- ders hoch ist. Die dabei am Kühlmitteleingang des Verbrennungsmotors 1 auftretende Kühlmitteltemperatur liegt jedoch gewöhnlich nicht höher als sie es tun würde, wenn der Hauptzweig, also der Zweig vom Kühlmittelkühler 2 durch den Thermostat 7 zum Verbrennungsmotor 1 , vollständig geöffnet wäre. In einer alternativen Ausführung kann der Thermostat 7 auch am Kühlmittelaustritt des Verbrennungsmotors 1 angeordnet sein. In den alternativen Thermostat würde dann das Kühlmittel direkt aus dem Kühlmittelaustritt des Verbrennungsmotors 1 einströmen und der Thermostat würde das Kühlmittel entsprechend auf den Bypass 6 oder den Strömungspfad zum Kühlmittelkühler 2 verteilen. In einem solchen Fall müssen die Betätigungstemperaturen der beiden Thermostate derart aufeinander angepasst werden, dass ein stabiles Systemverhalten erreicht wird.
Die Figur 4 zeigt eine abweichende Gestaltung des Kühlkreislaufs 18. Während der erste Kreislauf 16 weitgehend unverändert ist, ist im zweiten Kreislauf 17 nun der Bypass 13 derart angeordnet, dass er den vierten Abschnitt 12 mit dem siebten Abschnitt 25 verbindet. Der zweite Thermostat 10 ist dabei im vierten Abschnitt 12 angeordnet, derart, dass das aus dem Kondensator 9 ausströmende Kühlmittel über den Thermostat 10 auf den Bypass 13 und den vierten Abschnitt 12 aufgeteilt wird. Nach dem Bypass 13 durchströmt das Kühlmittel die Pumpe 8 und strömt wieder in den Kondensator 9 ein. Für den Fall, dass das Kühlmittel entlang des vierten Abschnitts 12 strömt, kann das Kühlmittel entweder an einer Kreuzungsstelle mit dem ersten Bereich 14 des zweiten Abschnitts 5 direkt in den Thermostat 7 strömen oder über einen fünften Abschnitt 20, welcher mit dem ersten Bypass 8 in Fluidkommunikation steht, in den ersten Bypass 6 einströmen und von dort in den ersten Thermostat 7, Vom ersten Thermostat 7 kann das Kühlmittel dann über die Pumpe 3 in den Verbrennungsmotor 1 einströmen, im ersten Bereich 14 des zweiten Abschnitts 5 sowie im fünften Abschnitt 20 sind jeweils Rückschlagventile 21 angeordnet. Diese sollen ein Strömen des Kühlmittels zum einen vom Bypass 6 zum vierten Abschnitt 12 verhindern und zum anderen ein Strömen des Kühlmittels vom vierten Abschnitt 12 hin entlang des ersten Be- reichs 14 des zweiten Abschnitts 5 hin zum siebten Abschnitt 25.
Die Figur 5 zeigt eine ähnliche Anordnung zur Figur 4. Der zweite Thermostat ist zwischen dem siebten Abschnitt 25 und dem dritten Abschnitt 1 1 angeordnet. Der zweite Thermostat 10 ist damit vor der Pumpe 8 und dem Kühlmitteleintritt des Kon- densators 9 angeordnet und am Endbereich des Bypasses 13. Ansonsten stimmt die Figur 5 mit der bereits beschriebenen Figur 4 überein.
Die Figur 8 zeigt eine abweichende Gestaltung des Kühlkreislaufs 18. Während der erste Kreislauf 18 weltgehend unverändert ist, ist im zweiten Kreislauf 17 nun der Bypass 13 derart angeordnet, dass er den vierten Abschnitt 12 mit dem siebten Abschnitt 25 verbindet. Der zweite Thermostat 10 ist dabei im vierten Abschnitt 12 angeordnet, derart, dass das aus dem Kondensator 9 ausströmende Kühlmittel über den Thermostat 10 auf den Bypass 13 und den vierten Abschnitt 12 aufgeteilt wird. Nach dem Bypass 13 durchströmt das Kühlmittel die Pumpe 8 und strömt wieder in den Kondensator 9 ein.
Für den Fall, dass das Kühlmittel entlang des vierten Abschnitts 12 strömt, kann das Kühlmittel entweder an einer Kreuzungsstelle mit dem ersten Bereich 14 des zweiten Abschnitts 5 direkt in den Thermostat 7 strömen oder über einen sechsten Abschnitt 22, welcher mit dem ersten Bereich 4 in Fluidkommunikation steht, in den ersten Abschnitt 4 einströmen und von dort entweder über den ersten Abschnitt 4 in den ersten Bypass 6 strömen oder in den Kühlmittelkühler 2, Über den Bypass 6 kann das Kühlmitte! zum ersten Thermostat 7 strömen und vom ersten Thermostat 7 kann das Kühlmittet dann über die Pumpe 3 wieder in den Verbrennungsmotor 1 einströmen.
Alternativ strömt das Kühlmittel entlang des sechsten Abschnitts 22 in den Kühlmit- telkühler 2 und von dort entweder in den siebten Abschnitt 25 oder den ersten Bereich 14 des zweiten Abschnitts 5,
Im sechsten Abschnitt 22 ist ein Rückschlagventil 21 angeordnet, welches ein Rück- fließen des Kühlmittels durch den sechsten Abschnitt 22 verhindert. Weiterhin ist im ersten Bereich 14 des zweiten Abschnitts 5 ein zweites Rückschlagventil angeordnet. Das zweite Rückschlagventil soll dabei ein Rückströmen des Kühlmittels vom vierten Abschnitt 12 hin entlang des ersten Bereichs 14 des zweiten Abschnitts 5 hin zum siebten Abschnitt 25 verhindern. Die Figur 7 zeigt eine Konfiguration des Kühlmittelkreislaufs 18, die sehr ähnlich der Konfiguration der Figur 6 ist. Abweichend zur Figur 6 ist das erste Thermostat 23 nun nicht zwischen dem ersten Bereich 14 und dem zweiten Bereich 15 des zweiten Abschnitts 5 angeordnet, sondern im ersten Abschnitt 4. Das erste Thermostat 23 trennt somit den Kühlmittelstrom, welcher vom Verbrennungsmotor 1 kommt auf einen Pfad auf, welcher zum Kühlmittelkühler 2 führt, und auf einen Pfad, welcher in den ersten Bypass 6 hineinführt.
Im sechsten Abschnitt 22 ist ein Überdruckventil 24 angeordnet, welches nur geöffnet wird, wenn der erste Thermostat 23 geschlossen ist.
Die Figur 8 zeigt eine Darstellung des Kühlkreislaufs 18 in einer weiteren alternativen Konfiguration. Der Aufbau des ersten Kreislaufs 16 entspricht dabei dem Aufbau der Figuren 1 bis 3. Der zweite Kreislauf 17 entspricht dabei in weiten Teilen der Gestaltung des zweiten Kreislaufs 17 der Figur 4. Abweichend zur Figur 4 sind in Figur 8 keine Rückschlagventile vorgesehen.
Der vierte Abschnitt 12 führt in Figur 8 zu einer Kreuzungsstelie mit dem zweiten Be- reich 15 des zweiten Abschnitts 5. Diese Kreuzungsstelle ist damit dem ersten Thermostat 7 in Strömungsrichtung nachgelagert. Die Kreuzungsstelle ist nach dem ersten Thermostat 7 und vor der ersten Pumpe 3 angeordnet.
Weiterhin weist die Figur 8 nicht den fünften Abschnitt 20 auf, welcher eine Fluid- kommunikation zwischen dem ersten Bereich 14 des zweiten Abschnitts 5 und dem ersten Bypass 6 herstellt.
Durch eine in den Figuren 1 bis 8 gezeigte Gestaltung des Kühlkreislaufs 18 kann erreicht werden, dass sowohl der Kondensator 9 als auch der Verbrennungsmotor 1 jeweils bei bestmöglichen Arbeitstemperaturen des Kühlmittels betrieben werden.
Durch die Anbindung des zweiten Kreislaufs 17 steht jeweils Kühlmittel auf einem kältestmögiichen Temperaturniveau zur Kühlung des Kondensators 9 zur Verfügung. Gleichzeitig ist über den zweiten Thermostat 10 dafür gesorgt, dass das Kühlmittel, welches im zweiten Kreislauf 17 zirkuliert schnellstmöglich ein Temperaturniveau erreicht, welches für den Betrieb optimal ist und weiterhin eine Unterkühlung des Kühlmittels im Betrieb vermieden wird. Dabei bringt insbesondere die Position des zweiten Thermostats 10 an der Austrittsseite des Kondensators 9 Vorteile, da bei hohem Abwärmebedarf die Kondensatoreintrittstemperatur automatisch reduziert und dadurch der Kondensationsdruck für verschiedene Betriebspunkte und Kühlmittelmassenströme weitestgehend konstant gehalten wird
Die zweite Pumpe 8 im Kreislauf 17 gewährleistet einen optimalen Kühlmitteldurchsatz. Weiterhin reduziert die thermische Trägheit des zweiten Thermostats 10 die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von thermischen Spannungen im Kondensator 9, die durch starke Temperaturschwankungen auftreten können. Außerdem kommt die thermische Trägheit des zweiten Thermostats 10 und damit die langsamere Änderung der Kühlmitteleintrittstemperatur des Kondensators 9, insbesondere der Regel- barkeit des Arbeitsfluids, welches im Kondensator 9 abgekühlt wird, besonders entgegen,
Alle in den Figuren 1 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiele haben einen beispielhaften Charakter und dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens, Sie können untereinander kombiniert werden. Dies gilt insbesondere für die gezeigten Verschal- tungen der Kühlkreisläufe, außerdem für die Anordnung der Rückschlag- oder Überdruckvenfile und die Thermostate.

Claims

Patentansprüche
1 . Kühlkreislauf (18) mit einem Verbrennungsmotor (1 ), einem Kühlmittelkühler (2), einem ersten Thermostat (7), einer ersten Pumpe (3), einem Kondensator (9), einem zweiten Thermostat (10) und einer zweiten Pumpe (8), wobei durch den Kühlkreislauf (18) ein Kühlmittel strömbar ist, wobei der Verbrennungsmotor (1 ), die erste Pumpe (3), der Kühlmittelkühler (2) und der erste Thermostat
(7) in einem ersten Kreislauf (16) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (9), der zweite Thermostat (10) und die zweite Pumpe
(8) in einem zweiten Kreislauf (17) angeordnet sind, wobei der erste Kreislauf (16) und der zweite Kreislauf (17) miteinander an zumindest einer Stelle in
Fluidkommunikation stehen, wobei der erste Thermostat (23) im ersten Abschnitt (4) angeordnet ist und ein Kühlmitteleingang und ein Kühlmittelausgang mit dem ersten Abschnitt (4) in Fluidkommunikation stehen und ein Kühlmittelausgang mit dem ersten Bypass (6) in Fluidkommunikation steht.
2. Kühlkreislauf (18) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Thermostat (10) im vierten Abschnitt (12) angeordnet ist und über den zweiten Bypass (13) und den zweiten Thermostat (10) eine Fluidkommunikation zwischen dem vierten Abschnitt (12) und dem zweiten Abschnitt (5) her- stellbar ist.
3. Kühlkreislauf (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Thermostat (7) im zweiten Abschnitt (5) angeordnet ist, wobei ein erster Kühlmitteleingang des ersten Thermostats (7) mit dem ersten Bypass (6) in Fluidkommunikation steht und ein zweiter Kühlmitteleingang und ein Kühlmittelausgang jeweils mit dem zweiten Abschnitt (5) in Fluidkommunikation stehen.
4. Kühlkreislauf (18) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bypass (13) in Strömungsrichtung vor dem ersten Thermostat (7) mit dem zweiten Abschnitt (5) in Fluidkommunikation steht und der vierte Ab- schnitt (12) in Strömungsrichtung nach dem ersten Thermostat (7) mit dem zweiten Abschnitt (5) in Fluidkommunikation steht.
5. Kühlkreislauf (18) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Abschnitt (12) mit dem zweiten Abschnitt (5) in Strömungsrichtung vor dem ersten Thermostat (7) in Fluidkommunikation steht.
6. Kühlkreislauf (18) nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein fünfter Abschnitt (20) mit dem zweiten Abschnitt (5) und/oder mit dem vierten Abschnitt (12) und/oder mit dem ersten Bypass (6) in Fluidkommunikation steht.
7. Kühlkreislauf (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelübergang zwischen einem Kühlmitteleingang und einem Kühlmittelausgang des ersten Thermostats (7) und/oder des zweiten Thermostats (10) durch Stellmittel beeinflussbar ist,
8. Kühlkreislauf (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Abschnitt (5) und/oder im fünften Abschnitt (20) ein Rückschlagventil (21 ) angeordnet ist, welches eine Umkehrung der Strömungsrichtung im jeweiligen Abschnitt (5, 20) verhindert.
9. Kühlkreislauf (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (5) mit dem ersten Abschnitt (4) über einen sechsten Abschnitt (22) in Fluidkommunikation steht.
10. Kühlkreislauf (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, dass im sechsten Abschnitt (22) ein Überdruckventil (24) angeordnet ist, wobei das Überdruckventil (24) abhängig von der Stellung der Stellmittel im Thermostat (10, 23) offenbar und schließbar ist.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10323548B2 (en) * 2014-06-26 2019-06-18 Volvo Truck Corporation Internal combustion engine waste heat recovery (WHR) device including multiple cooling sources for a WHR condenser
JP6495608B2 (ja) * 2014-10-09 2019-04-03 サンデンホールディングス株式会社 廃熱回収装置
AT516832B1 (de) * 2015-02-25 2016-09-15 Avl List Gmbh Kühlmittelkreislauf
DE102016217764A1 (de) * 2016-09-16 2018-03-22 Robert Bosch Gmbh Abwärmerückgewinnungssystem
SE541668C2 (en) 2017-04-18 2019-11-19 Scania Cv Ab A cooling system for a combustion engine and a WHR system
DE102017216700A1 (de) 2017-09-21 2019-03-21 Mahle International Gmbh Kühlvorrichtung und Verfahren zum Regeln der Kühlvorrichtung
DE102017219988A1 (de) * 2017-11-09 2019-01-03 Audi Ag Antriebseinrichtung mit einem Kühlmittelkreislauf für ein Kraftfahrzeug
US10450941B2 (en) * 2018-01-31 2019-10-22 Ford Global Technologies, Llc Engine cooling system and method
FR3084914B1 (fr) * 2018-08-09 2021-04-09 Renault Sas Circuit de refroidissement d'un groupe motopropulseur thermique ou hybride et procede de commande d'un tel circuit
JP7176976B2 (ja) * 2019-02-20 2022-11-22 日立建機株式会社 作業機械
DE102019108729A1 (de) * 2019-04-03 2020-10-08 Man Truck & Bus Se Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung
SE543454C2 (en) * 2019-06-13 2021-02-23 Scania Cv Ab Thermal Management System, Method of Cooling a Condenser of a Waste Heat Recovery System, and Related Devices
SE543426C2 (en) * 2019-06-13 2021-02-16 Scania Cv Ab Method of Controlling Flow of Coolant, Vehicle Cooling System, and Related Devices

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3063251A (en) * 1959-10-23 1962-11-13 Borg Warner Starting relay system for heat pumps
US5228301A (en) * 1992-07-27 1993-07-20 Thermo King Corporation Methods and apparatus for operating a refrigeration system
DE19818649A1 (de) * 1998-04-25 1999-10-28 Behr Gmbh & Co Fahrzeugklimaanlage und deren Verwendung
FR2806039B1 (fr) * 2000-03-10 2002-09-06 Valeo Climatisation Dispositif de climatisation de vehicule comportant un echangeur de chaleur polyvalent
DE10128877A1 (de) * 2001-06-15 2002-12-19 Behr Gmbh & Co Fahrzeug-Kühlkreislauf für die Kühlung einer temperaturerhöhenden Einrichtung mittels eines Kühlmittels
DE10203293A1 (de) * 2002-01-29 2003-07-31 Audi Ag Klimaanlage
DE102006043139B4 (de) * 2006-09-14 2015-02-12 Man Truck & Bus Ag Vorrichtung zur Gewinnung von mechanischer oder elektrischer Energie aus der Abwärme eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs
US20090277400A1 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 Ronald David Conry Rankine cycle heat recovery methods and devices
DE102009028467A1 (de) * 2009-08-12 2011-02-17 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Nutzung von Abwärme
DE102010003906A1 (de) * 2010-04-13 2011-10-13 Behr Gmbh & Co. Kg Verbrennungsmotor
DE112011102675B4 (de) * 2010-08-11 2021-07-15 Cummins Intellectual Property, Inc. Geteilter Radiatoraufbau zur Wärmeabfuhroptimierung für ein Abwärmeverwertungssystem
DE102012000100A1 (de) * 2011-01-06 2012-07-12 Cummins Intellectual Property, Inc. Rankine-kreisprozess-abwärmenutzungssystem
SE536283C2 (sv) * 2011-12-23 2013-07-30 Scania Cv Ab Arrangemang och förfarande för att kyla kylvätska i ett kylsystem i ett fordon

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2014177513A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20160053666A1 (en) 2016-02-25
US10487717B2 (en) 2019-11-26
CN205477882U (zh) 2016-08-17
WO2014177513A1 (de) 2014-11-06
DE102013208115A1 (de) 2014-11-06

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