WO2014170405A1

WO2014170405A1 - Verfahren zum temperieren eines abgasrückführungskühlers einer verbrennungsmotoranordnung und kombinierte temperierungsvorrichtung für eine verbrennungsmotoranordnung

Info

Publication number: WO2014170405A1
Application number: PCT/EP2014/057821
Authority: WO
Inventors: Thomas Knorr; Christina SCHRANKL; Alexander NUSS; Christoph KORBEL
Original assignee: Continental Automotive Gmbh
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2014-10-23
Also published as: DE102013207134B4; DE102013207134A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren eines Abgasrückführungskühlers (30, 130) einer Verbrennungsmotoranordnung (10). Es wird Wärme zwischen einer Abgasströmung (22), die von einem Verbrennungsmotor (20) der Verbrennungsmotoranordnung (10) abgegeben wird, und einer Sekundärseite (34, 134) des Abgasrückführungskühlers (30, 130), mittels des Abgasrückführungskühlers übertragen. Ferner wird Wärme zwischen einer Luftzufuhrströmung (21), die an den Verbrennungsmotor (20) abgegeben wird, und einer Sekundärseite (44, 144) eines Ladeluftkühlers (40, 140), mittels des Ladeluftkühlers übertragen. Es ist vorgesehen, dass Wärme zwischen der Sekundärseite (34) des Abgasrückführungskühlers (30) und der Sekundärseite (44, 144) des Ladeluftkühlers (40, 140) übertragen wird, wodurch der Abgasrückführungskühler (30, 130) durch die zwischen den Sekundärseiten (44, 144) übertragene Wärme temperiert wird. Die Erfindung betrifft ferner eine kombinierte Temperierungsvorrichtung (10) eingerichtet zur Temperierung einer Abgasströmung (22) und einer Luftzufuhrströmung (21) eines Verbrennungsmotors (20). Die Temperierungsvorrichtung (10) ist zur Ausführung des Verfahrens ausgestaltet.

Description

Beschreibung

Verfahren zum Temperieren eines Abgasrückführungskühlers einer Verbrennungsmotoranordnung und kombinierte Temperierungsvorrichtung für eine Ver- brennungsmotoranordnung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Kühlung eines Abgasstroms sowie die Kühlung von Ladeluft eines Verdichters eines Verbrennungsmotors. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Möglichkeit zur Vermeidung von Kondenswasserbildung während der Startphase eines Verbrennungsmotors.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrads sowie zur Erhöhung der Leistung eines Verbrennungsmotors ist bekannt, die Ladeluft zu verdichten, etwa mittels eines Verdichters, der mit einer Turbine in einem Abgasstrom des Verbrennungsmotors verbunden ist. Weiterhin ist bekannt, zu diesen Zwecken Abgase eines Verbrennungsmotors über einen Abgaskühler zurückzuführen, um das so gekühlte Abgas zusammen mit zugeführter Frischluft dem Verbrennungsmotor über den Verdichter zuzuführen. Beispielsweise aus der DE 101 13 449 A1 ist bekannt, eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader auszustatten, wobei eine Abgasrückführleitung Abgas zu einem Lufteinlass der Brennkraftmaschine zurückgeführt wird. Das zurückgeführte Abgas wird durch einen Abgasrückführkühler geleitet, wobei zur Vermeidung von Korrosion durch Kondensatbildung im Abgasrückführkühler ein

Kondensatsumpf aus korrosionsbeständigem Material vorgesehen ist. Ferner ist beschrieben, dass sich das Kondensat bei niedrigen Betriebstemperaturen im Kühler bildet und bei höheren Temperaturen wieder abtransportiert wird.

Ein derartiger Kondensatsumpf kann aufgrund von Ablagerungen im Sumpf ver- stopfen und erfordert ferner den Einsatz von korrosionsbeständigem Material.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich das Problem der Kondensatbildung auf eine einfachere Weise lösen lässt. Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren und durch die kombinierte Temperierungsvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche geben einige vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens und der hier beschriebenen Tempe erungsvorrichtung wieder. Es wurde erkannt, dass sich die oben stehenden Probleme zumindest teilweise auf einfache Weise lösen lassen, indem bereits die Kondensatbildung verhindert wird, so dass sich das Problem der Kondensatansammlung und -abfuhr gar nicht mehr stellt. Es wurde erkannt, dass das Kondensat in einer Startphase des Verbrennungsmotors entsteht, in der die Kühler bzw. Wärmetauscher selbst noch kalt sind und die Kondensatbildung im Ansaugtrakt (insbesondere am Zuführungspunkt von Frischluft) verhindert wird, indem der Luftkühler und der Abgasrückführungskühler wärmeübertragend verbunden werden. Dadurch kann insbesondere in der Startphase der Abgasrückführungskühler über den Taupunkt hinaus bereits frühzeitig erwärmt werden, sodass bereits von vornherein eine Kondensatbildung unterbunden wird. Ein zusätzlicher Bypass, der zur Umgehung des Abgasrückführungskühlers während der Startphase (wenn der Abgasrückführungskühler noch sehr kalt ist) dient, ist daher nicht notwendig. Vielmehr lässt sich die Kondensatbildung auf einfache Weise wirksam mit den hier beschriebenen Maßnahmen unterbinden.

Es ist vorgesehen, dass zwischen dem Abgasrückführungskühler und dem Ladeluftkühler einer Verbrennungsmotoranordnung Wärme übertragen wird, so dass der Abgasrückführungskühler durch den Ladeluftkühler in einer Startphase bereits zu Beginn temperiert wird, sodass die luftseitige Temperatur insbesondere am Abgasrückführungskühler bzw. an dessen Primärseite oder an einer nachfolgenden Stelle, an der Frischluft zugeführt wird, über dem Taupunkt liegt. Wenn eine Temperatur (einer Komponente oder eines Stroms) über dem Taupunkt liegt, kann dies bedeuten, dass diese insbesondere um eine vordefinierte Sicherheitsmarge (= Mindesttemperaturbetrag) über dem Taupunkt liegt. Insbesondere wird Wärme zwischen den Sekundärseiten des Abgasrückführungskühlers und des Ladeluftkühlers übertragen. Diese Übertragung kann auf einfache Weise realisiert werden, beispielsweise durch eine wärmeleitende Verbindung zwischen den Sekundärseiten der beiden Kühler, wobei die wärmeleitende Verbindung beispielsweise durch Wärmeleitung eines Feststoffs (beispielsweise eine Trennwand, die die Sekundär- Seiten wärmeleitend verbindet) oder durch eine Wärmemediumströmung, die die beiden Sekundärseiten wärmeübertragend verbindet. Abhängig von der räumlichen Anordnung des Abgasrückführungskühlers gegenüber dem Ladeluftkühler kann daher eine wärmeübertragende Verbindung über einen Feststoff (beispiels- weise ein Blech, die die Trennwand formt) oder durch eine Leitung vorgesehen werden, die die Wärmemediumströmung führt. Im letztgenannten Fall können die beiden Kühler mit einem beliebigen Abstand zueinander vorgesehen werden. Vorzugsweise ist der Ladeluftkühler dem Abgasrückführungskühler vorgeschaltet, insbesondere bei Temperaturen unterhalb oder am Taupunkt, vorzugsweise nur bei diesen Temperaturen. Der Ladeluftkühler ist mit dem Abgasrückführungskühler derart verbunden, dass Wärme von dem Ladeluftkühler an den Abgasrückführungskühler übertragen werden kann, wobei insbesondere Wärme an die Sekun- därseite und/oder Primärseite des Abgasrückführungskühlers übertragen wird, um bei tiefen Temperaturen dort eine Kondensatbildung (an einer Primärseite des Abgasrückführungskühlers bzw. im Rückführungstrakt) zu vermeiden. Der Ladeluftkühler ist mit dem Abgasrückführungskühler insbesondere (stufenweise oder kontinuierlich) veränderlich wärmeübertragend verbunden, insbesondere steuerbar. Eine wärmeübertragende Verbindung, die insbesondere von der Wärmemediumströmung realisiert wird, ist veränderlich und hat bei Temperaturen unter oder an dem Taupunkt eine andere Wärmeübertragungsleistung als bei Temperaturen, die über dem Taupunkt liegen. Die wärmeübertragende Verbindung hat vorzugsweise bei Temperaturen unter oder an dem Taupunkt eine andere, vorzugs- weise größere Wärmeübertragungsleistung, als bei Temperaturen, die um einen Mindesttemperaturbetrag über dem Taupunkt liegen. Eine direkte wärmeübertragende Verbindung zwischen den Kühlern kann bei Temperaturen über dem Taupunkt auch getrennt werden und bei im Vergleich hierzu geringeren Temperaturen hergestellt werden. Die Verbindung verbindet insbesondere die Sekundärseiten der Kühler. Die Verbindung ist eingerichtet, einen Wärmeübertrag von dem Ladeluftkühler an den Abgasrückführungskühler insbesondere bei Temperaturen unter oder an dem Taupunkt vorzusehen, der zur Unterdrückung von Kondensatbildung führt. Eine Kondensatbildung soll hier auch dann als unterdrückt angesehen werden, wenn sich eine geringfügige Mengen an Kondensat in Form einer

Tröpfchenschicht bildet, die nach kurzer Zeit des Verbrennungsmotorbetriebs (bis 10, 30, 60, 120 oder 180 Sekunden nach dem Start) insbesondere durch den Wärmeübertrag zwischen den Kühlern wieder verdampft und vom Abgasstrom mitgeführt wird. Es wird ein Verfahren zum Temperieren eines Abgasrückführungskühlers einer Verbrennungsmotoranordnung beschrieben, mit der der Abgasrückführungskühler und insbesondere dessen Primärseite über einen Taupunkt hinaus durch übertragene Wärme, welche von einem Ladeluftkühler stammt, temperiert und insbeson- dere erwärmt wird. Das Verfahren sieht vor, dass Wärme zwischen einer Abgasströmung und einer Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers übertragen wird. Die Abgasströmung wird von einem Verbrennungsmotor der Verbrennungsmotoranordnung abgegeben. Zu Beginn einer Startphase des Verbrennungsmo- tors ist jedoch dieser Übertrag von Wärme nicht ausreichend, um an der Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers eine Temperatur zu erreichen, die eine Kondenswasserbildung verhindert, insbesondere an einem Punkt der Frischluftzufuhr, der dem Abgasrückführungskühler nachgeschaltet ist. Zum Übertragen von Wärme zwischen der Abgasströmung und der Sekundärseite des Abgasrückfüh- rungskühlers wird der Abgasrückführungskühler verwendet. Daher kann der Abgasrückführungskühler als Wärmetauscher angesehen werden. Das Übertragen von Wärme zwischen der Abgasströmung und dem Abgasrückführungskühler selbst wird insbesondere an einer Primärseite des Abgasrückführungskühlers durchgeführt, die wärmeübertragend mit der Sekundärseite des Abgasrückfüh- rungskühlers verbunden ist.

Ferner ist vorgesehen, dass Wärme zwischen einer Luftzufuhrströmung und einer Sekundärseite eines Ladeluftkühlers übertragen wird. Insbesondere betrifft dies die Luftzufuhrströmung, die an dem Verbrennungsmotor abgegeben wird. Zum Übertragen dieser Wärme wird der Ladeluftkühler verwendet. Die Wärme wird zwischen der Luftzufuhrströmung und dem Ladeluftkühler über eine Primärseite des Ladeluftkühlers übertragen. Die Primärseite und die Sekundärseite sind wärmeübertragend verbunden, so dass auch der Ladeluftkühler einen Wärmetauscher darstellt. Die Luftzufuhrströmung ist insbesondere die Strömung, welche in Brenn- räume der Verbrennungsmotoranordnung hinein eingegeben wird, wobei diese im Wesentlichen aus Frischluft bestehen kann, jedoch vorzugsweise ein Gemisch aus Abgas der Abgasströmung und Frischluft enthält oder im Wesentlichen hieraus besteht. Insbesondere bei der Zumischung von Frischluft zu der rückgeführten Abgasströmung kann Kondensat (in Form von kondensierendem Wasser) ent- stehen, wenn der Abgasrückführungskühler, durch den die Abgasströmung vor der Vermischung mit der Frischluft strömt, zu kühl ist und insbesondere eine Temperatur unter dem Taupunkt aufweist. Diese Kondensbildung wird insbesondere durch den folgenden Schritt verhindert. Das Verfahren sieht vor, dass Wärme zwischen dem Abgasrückführungskühler und dem Ladeluftkühler übertragen wird. Insbesondere wird Wärme zwischen der Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers und der Sekundärseite des Ladeluftkühlers übertragen. Dadurch wird vermieden, dass der Abgasrückführungsküh- ler selbst unter einem Taupunkt liegt und Kondensat erzeugt, oder dass von dem Abgasrückführungskühler gekühlte Abgas beim Mischen mit Frischluft zu

Kondensbildung führt, da der Abgasrückführungskühler durch den Ladeluftkühler temperiert wird. Insbesondere wird dadurch der Abgasrückführungskühler tempe- riert durch die Wärme, die zwischen den Sekundärseiten der beiden Kühler übertragen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass diese Übertragung von Wärme zwischen der Sekundärseite steuerbar und vorzugsweise schaltbar ist. Insbesondere kann die wärmeübertragende Verbindung zwischen den Sekundärseiten gesteuert werden, um die Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers von der Sekundärseite des Ladeluftkühlers stärker zu trennen, wenn sich die Temperatur des Abgasrückführungskühlers erwärmt, und somit eine Kondensatbildung nicht mehr möglich ist. Daher ist die wärmeübertragende Verbindung zwischen den Sekundärseiten variabel bzw. steuerbar. Bei einer Temperatur des Abgasrückführungskühlers (insbesondere einer Temperatur der Sekundärseite des Abgasrück- führungskühlers) unterhalb einer Schwellwerttemperatur, die etwa den Taupunkt kennzeichnet, besteht eine wärmeübertragende Verbindung mit geringerem Wärmeübertragungswiderstand, als bei einer Temperatur des Abgasrückführungskühlers (oder dessen Sekundärseite) über der Schwellwerttemperatur. Ferner kann bei Temperaturen unter der Schwellwerttemperatur vorgesehen sein, dass nicht mehr Wärme zwischen den Sekundärseiten übertragen wird, als oberhalb der Schwell werttemperatur. Es besteht eine Abhängigkeit zwischen der Stärke (d.h. der Wärmeübertragungsleitfähigkeit) der wärmeübertragenden Verbindung (insbesondere im Hinblick der übertragenden Wärmemenge oder der Wärmeleitfähigkeit) zwischen den beiden Kühlern bzw. deren Sekundärseiten und der Tempera- tur. Diese Temperatur kann die Temperatur des Abgasrückführungskühlers, der Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers, der Frisch lufttemperatur, die dem Verbrennungsmotor zugeführt wird oder die Temperatur der Luftzufuhrströmung sein, die aus einem Gemisch von Frischluft und rückgeführten Abgas des Verbrennungsmotors bestehen kann. Diese Abhängigkeit ist dergestalt, dass bei einer ersten Temperatur, die unter einer zweiten Temperatur liegt, eine stärkere Wärmeübertragung bzw. Wärmekopplung zwischen den Sekundärseiten vorgesehen wird als bei der zweiten Temperatur.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Wärme zwischen der Sekun- därseite übertragen mittels einer Wärmemediumströmung. Diese ist insbesondere eine Wärmemediumströmung eines Sekundärwärmekreislaufs, mit dem der Abgasrückführungskühler und der Ladeluftkühler wärmeübertragend verbunden sind. Insbesondere sind beim Übertragen die Sekundärseiten der Kühler mit dem glei- chen Sekundärwärmekreislauf verbunden. Vorzugsweise sind beide Sekundärseiten an den Sekundärwärmekreislauf angeschlossen. Mittels des Abgasrückführungskühlers und mittels des Ladeluftkühlers wird Wärme zwischen den Abgasströmung und der Luftzuführungsströmung einerseits und der

Wärmemediumströmung andererseits übertragen. Hierbei werden die Wärme der Abgasströmung und die Wärme der Luftzufuhrströmung an die gleiche Strömung, nämlich an die Wärmemediumströmung, übertragen und dadurch kombiniert. Diese Kombination ermöglicht die wärmebertragende Verbindung zwischen dem Abgasrückführungskühler und dem Ladeluftkühler, beispielsweise um den Abgas- rückführungskühler durch die Wärme des Ladeluftkühlers zu temperieren. Diese Wärmemediumströmung kann insbesondere variiert werden, wobei beispielsweise die Richtung zumindest abschnittsweise und/oder die Strömungsgeschwindigkeit durch geeignete Mittel gesteuert werden kann bzw. veränderlich ist. Diese Mittel können insbesondere Verbindungen innerhalb des Sekundärwärmekreislaufs än- der, um die Wärmeübertragung zwischen den Kühlern zu steuern bzw. zu variieren. Diese Mittel sind Strömungsmodifikationsmittel wie Ventile, Pumpen, Weichen, Verzweigungen, oder ähnliches, mit denen sich Strömungen lenken, erzeugen, abbremsen oder auf andere Weise modifizieren lassen. Zumindest eines dieser Mittel ist steuerbar, wobei zumindest ein Weg, eine Verbindung, eine Strö- mung, ein Druck, ein Druckunterschied, eine Fördermenge oder -geschwindigkeit zwischen den Kühlern und insbesondere innerhalb des Sekundärwärmekreislaufs durch das Mittel in veränderlicher Weise gesteuert wird. Insbesondere wird die Wärmemediumströmung gemäß der genannten Abhängigkeit von der Temperatur gesteuert, um so gegebenenfalls die (Primär - oder) Sekundärseite des Abgas- rückführungskühlers von der Sekundärseite des Ladeluftkühlers zunehmend zu trennen, je größer die Temperatur wird (und je geringer die Gefahr ist, dass sich Kondensat bildet).

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Wärmemediumströmung zumindest ab- schnittsweise hinsichtlich Richtung und/oder Strömungsgeschwindigkeit (oder auch Massenfluss oder Anteilsverhältnis von Teilströmungen, die durch eine Weiche getrennt wurden) veränderlich sind. In dieser Hinsicht ist die Wärmemediumströmung von der Temperatur des Abgasrückführungskühlers oder der anderen, hier genannten Temperaturen abhängig. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine erste Fördereinrichtung die Wärmemediumströmung des Sekundärkreislaufs unterstützt und vorzugsweise steuerbar. Ferner kann die Wärmemediumströmung durch den Abgasrückführungskühler und insbesondere durch dessen Sekundärseite gesteuert werden des einen Ventils. Dieses Ventil ist ins- besondere von außen steuerbar. Als Ventil eignen sich Ein- oder Mehrwegeventile, wobei als Fördereinrichtung insbesondere Pumpen in Betracht kommen. Durch das Unterstützen oder Steuern der Wärmemediumströmung wird Wärme von der Sekundärseite des Ladeluftkühlers zu der Sekundärseite des Abgasrückführungs- kühlers übertragen, wobei diese Übertragung veränderlich ist. Hierzu weisen die Fördereinrichtung das Ventil oder auch andere Elemente zur Modifizierung oder Variation der Wärmemediumströmung unterschiedliche Betriebszustände auf. Die Betriebszustände hängen vorzugsweise davon ab, ob Wärme von der Sekundärseite des Ladeluftkühlers an die Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers übertragen wird, oder Wärme von der Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers abgeführt wird. Mit anderen Worten wird durch den veränderlichen Betriebszustand der Fördereinrichtung bzw. des Ventils (oder anderer Mittel zur Steuerung oder Variation der Wärmemediumströmung) die Richtung der Wärmeübertragung bezogen auf die Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers eingestellt. Insbe- sondere wird bei einer ersten Temperatur Wärme von der Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers eingestellt. Insbesondere wird bei einer ersten Temperatur Wärme von der Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers abgeführt, während bei einer zweiten, darunter liegenden Temperatur Wärme von dem Ladeluftkühler zu dem Abgasrückführungskühler übertragen wird, insbesondere durch die Wärmemediumströmung. Durch die Steuerung der Wärmemediumströmung wird die Übertragungsrichtung bzw. allgemein Übertragung der Wärme zwischen den Kühlern gesteuert.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die erste Fördereinrichtung nur die Wärme- mediumströmung durch die Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers unterstützt (und nicht die Wärmemediumströmung durch die Sekundärseite des Ladeluftkühlers). Ferner ist vorgesehen, dass das Ventil nur die Wärmemediumströmung durch die Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers steuert (und nicht die Wärmemediumströmung durch die Sekundärseite des Wärmeluftkühlers). Dies betrifft insbesondere eine direkte Steuerung; es ist möglich, dass durch Änderungen der Wärmemediumströmung durch die Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers hindurch indirekt auch die Strömung durch die Sekundärseite des Ladeluftkühlers veränderlich ist; diese indirekte Variation der Strömung durch die Sekundärseite des Ladeluftkühlers soll hier nicht als Unterstützung oder Steue- rung der Strömung durch die Sekundärseite des Ladeluftkühlers betrachtet werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Wärmemediumströmung aufgeteilt wird, beispielsweise durch eine Verzweigung oder eine Weiche, die konstante Strömungs- anteile definiert, oder die veränderliche Strömungsanteile definiert. Insbesondere wird die Wärmemediumströmung aufgeteilt nach der Durchströmung der Sekun- därseite des Ladeluftkühlers bzw. vor der Durchströmung der Sekundärseite des Abgaskühlers. Nach der Auftrennung in mehrere (vorzugsweise zwei) Teilströmungen, etwa durch eine (konstante oder variable Verzweigung) kann zumindest eine der Strömungen gesteuert werden mittels eines Ventils oder mittels einer weiteren Fördereinrichtung. Dies ermöglicht eine variable Wärmeübertragung zwi- sehen Ladeluftkühler und Abgaskühler, die wie hier beschrieben von der Temperatur des Abgaskühlers, des Abgases oder der Frischluft oder einer Mischung von Frischluft und Abgas abhängen kann.

Die Wärmemediumströmung wird für die beiden Sekundärseiten gemeinsam von einer zweiten Fördereinrichtung unterstützt. Diese Unterstützung durch die zweite Fördereinrichtung findet statt, bevor die Wärmemediumströmung in Teilströmungen aufgetrennt wird. Der Betriebszustand der ersten Fördereinrichtung bzw. des Ventils kann getrennt von dem Betriebszustand der zweiten Fördereinrichtung eingestellt werden. Insbesondere können die Betriebszustände von Mitteln zur Steuerung eines Teilstroms oder zur Steuerung der Anteilsverhältnisse von Teilströmungen getrennt von dem Betriebszustand der zweiten Fördereinrichtung eingestellt werden. Durch diese getrennte Steuerung ist es möglich, dass die Kühlleistung des Ladeluftkühlers und des Abgaskühlers getrennt eingestellt werden kann von der Wärmemenge bzw. von der Wärmeübertragung zwischen den Se- kundärseiten der Kühler.

Ferner kann Wärme von den Sekundärseiten der Kühler an eine Umgehung übertragen werden. Insbesondere wird die Wärme von den Sekundärseiten gemeinsam an die Umgebung übertragen, insbesondere über einen gemeinsamen Wär- metauscher. Der gemeinsame Wärmetauscher kann als Radiator ausgeführt sein. Hierbei wird die Wärme des Ladeluftkühlers und des Abgasrückführungskühlers über eine gemeinsame Sekundärseite des Wärmetauscher an die Umgebung übertragen. Dadurch, dass die Übertragung von Wärme beider Kühler gemeinsam über den gleichen gemeinsamen Wärmetauscher abläuft, werden die beiden Se- kundärseiten der Kühler wärmeübertragend verbunden, so dass Wärme zwischen dem Ladeluftkühler und dem Abgasrückführungskühler und insbesondere zischen deren Sekundärseiten übertragen wird. Insbesondere wird durch die gemeinsame Abgabe von Wärme über einen gemeinsamen Wärmetauscher der Abgasrückfüh- rungskühler von dem Ladeluftkühler temperiert, vorzugsweise wenn der Abgasrückführungskühler eine Temperatur unterhalb eines Temperaturschwellenwerts aufweist, der den Taupunkt wiedergibt. Weiterhin wird eine kombinierte Temperierungsvorrichtung vorgeschlagen, die eingerichtet ist zur Temperierung einer Abgasströmung und einer Luftzuführungsströmung eines Verbrennungsmotors. Die Temperierungsvorrichtung umfasst einen Abgasrückführungskühler mit einer Sekundärseite. Der Abgasrückführungskühler umfasst ferner eine Primärseite, die mit der Sekundärseite des Abgasrück- führungskühlers gekoppelt ist. Die Primärseite ist eingerichtet zum Anschluss an die Abgasströmung.

Die Temperierungsvorrichtung umfasst zudem einen Ladeluftkühler mit einer Sekundärseite sowie mit einer Primärseite, die mit der Sekundärseite gekoppelt ist. Die Primärseite ist eingerichtet zum Anschluss an die Luftzufuhrströmung.

Es ist vorgesehen, dass die Sekundärseiten des Abgasrückführungskühlers und des Ladeluftkühlers miteinander wärmeübertragend verbunden sind. Diese Verbindung kann vorgesehen werden mittels einer steuerbaren und insbesondere veränderlichen wärmeübertragenden Verbindung. Die wärmeübertragende Verbindung kann eine Feststoffverbindung sein oder kann eine vorzugsweise steuerbare Wärmemediumströmung sein.

Die Abgasströmung, die Luftzufuhrströmung, der Verbrennungsmotor, der Abgas- rückführungskühler und dessen Sekundärseiten sowie der Ladeluftkühler und dessen Sekundärseiten weisen insbesondere die Merkmale der hier beschriebenen entsprechenden Komponenten auf. Die Temperierungsvorrichtung ist insbesondere zur Ausführung des hier beschriebenen Verfahrens ausgestaltet. Insbesondere die wärmeübertragende Verbindung zwischen den Sekundärseiten der beiden Kühler ist durch Mittel zur Steuerung der wärmeübertragenden Verbindung, insbesondere der Wärmemediumströmung steuerbar, wie es anhand des Verfahrens beschrieben ist.

Die Temperierungsvorrichtung weist ferner einen Sekundärwärmekreislauf auf, insbesondere der anhand des Verfahrens beschriebene Sekundärwärmekreislauf. Der Sekundärwärmekreislauf ist zum Führen einer Wärmemediumströmung ausgebildet. Die Sekundärseiten des Abgasrückführungskühlers und des Ladeluftkühlers sind jeweils mit dem Sekundärwärmekreislauf verbunden. Insbesondere sind die Sekundärseiten über den Sekundärwärmekreislauf miteinander verbunden. Vorzugsweise ist zumindest eine der Sekundärseiten steuerbar mit dem Sekundärwärmekreislauf verbunden. Der Sekundärwärmekreislauf kann insbesondere steuerbare Abschnitte aufweisen und/oder Weichen oder Mehrwegeventile, mit denen die Wärmemediumströmung in mehrere Teilströmungen aufgetrennt wird.

Der Sekundärkreislauf weist vorzugsweise einen Abschnitt auf, in welchem der Abgasrückführungskühler vorgesehen ist. Der Sekundärkreislauf weist ferner einen Abschnitt auf, der dazu verschieden ist, und in dem sich der Ladeluftkühler befindet. Die Abschnitte können nacheinander liegen oder auch parallel zueinander. Zwischen den Abschnitten ist zumindest ein Mittel zur Steuerung der

Wärmemediumströmung vorgesehen. Insbesondere der Abschnitt, in welchem der Abgasrückführungskühler vorgesehen ist, weist Mittel zur Steuerung der

Wärmemediumströmung auf, vorzugsweise eine Fördereinrichtung, eine Weiche und/oder ein Ventil. Der Abschnitt, in dem der Abgasrückführungskühler vorgesehen ist, kann ferner über Mittel zur Steuerung der Wärmemediumströmung an den restlichen Sekundärkreislauf angeschlossen sein, insbesondere über eine Fördereinrichtung und/oder über ein Ventil. Die Mittel zur Steuerung der Wärmemediumströmung und insbesondere die Fördereinrichtung, die Weiche und/oder das Ventil weisen unterschiedliche Betriebs- zustände auf. In diesen unterschiedlichen Betriebszuständen, durchfließt die Wärmemediumströmung das Mittel zur Steuerung der Wärmemediumströmung und insbesondere die Fördereinrichtung und/oder das Ventil in unterschiedliche Richtungen. Die unterschiedlichen Betriebszustände können ferner auch unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten oder Mengenraten an Wärmemedium vorsehen. Insbesondere die Fördereinrichtung kann die Betriebszustände„an" und „aus" aufweisen, vorzugsweise neben weiteren Betriebszuständen, in denen die Leistung der Fördereinrichtung unter einer Nennleistung liegt.

Insbesondere in dem Betriebszustand„aus" ist die Fördereinrichtung eingerichtet, eine Strömung durch die Fördereinrichtung hindurch zuzulassen, die entgegengesetzt ist zu der Förderrichtung der Fördereinrichtung. Dies betrifft insbesondere eine Fördereinrichtung innerhalb eines Abschnitts des Sekundärkreislaufs, in dem nur der Abgasrückführungskühler vorgesehen ist. Abschnitte, in denen nur der Abgaskühler vorgesehen ist, sind Abschnitte, in denen sich weitere Komponenten befinden können, etwa Drosseln, Ventile, weitere Fördereinrichtungen oder anderes, sofern diese nicht den Ladeluftkühler umfassen. Gleiches gilt für Abschnitte, die nur den Ladeluftkühler umfassen, so dass diese zwei weitere Komponenten zur Darstellung des Sekundärkreislaufs umfassen können, jedoch nicht den Abgaskühler umfassen. Diesbezüglich bezieht sich das Wort„nur" ausschließlich auf den Ladeluftkühler und den Abgaskühler und bezieht sich insbesondere nicht auf andere Komponenten der Temperierungsvorrichtung. Abschnitte, die verschieden sind, bilden vorzugsweise unterschiedliche Teilkreisläufe oder sind Teil unterschiedlicher Teilkreisläufe. Unterschiedliche Abschnitte bzw. unterschiedliche Teilkreisläufe weisen unterschiedliche Teilströmungen der Wärmemediumströmung auf.

Weiterhin kann der Sekundärkreislauf eine zweite Fördereinrichtung aufweisen. Diese kann den Sekundärseiten des Abgasrückführungskühlers und des Ladeluftkühlers gemeinsam vorgeschaltet sein, oder auch nachgeschaltet sein. Die zweite Fördereinrichtung ist in einem Abschnitt des Sekundärkreislaufs vorgesehen, in dem die Wärmemediumströmung nicht in Teilströmungen aufgetrennt ist.

Vorzugsweise weist die Temperierungsvorrichtung einen gemeinsamen Wärmetauscher auf, der insbesondere als Radiator ausgebildet ist. Der gemeinsame Wärmetauscher weist eine Sekundärseite auf, die über den Sekundärkreislauf mit beiden Sekundärseiten beider Kühler, d. h. mit der Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers und der Sekundärseite des Ladeluftkühlers verbunden ist.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Abgasrückführungskühler und der Ladeluftkühler in unterschiedlichen Abschnitten eines gemeinsamen Sekundärwärme- kreislaufs vorliegen, insbesondere des hier erwähnten Sekundärwärmekreislaufs. Insbesondere sind die Sekundärseiten der genannten Kühler in unterschiedlichen Abschnitten vorgesehen. Die Wärmemediumströmung des Sekundärkreislaufs wird aufgeteilt in Teilwärmemediumströmungen durch die unterschiedlichen Abschnitte hindurch. Die Strömungsraten der unterschiedlichen Abschnitte hindurch sind veränderlich, wobei eine Strömungsrate in einem Abschnitt gegenüber einem anderen, dazu verschiedenen Abschnitt veränderbar ist. Die Abschnitte bilden Teilkreise des Sekundärwärmekreislaufs. Die Abschnitte können sich teilweise überlappen, insbesondere an Teilabschnitten, in denen gemeinsam verwendete Komponenten vorgesehen sind.

Insbesondere bei der Verwendung unterschiedlichen Abschnitte kann das Verfahren vorsehen, dass zumindest eine Temperatur in dem Sekundärwärmekreislauf geregelt wird, insbesondere an zumindest einer oder an beiden Primärseiten der Kühler oder an einer Frischluftzufuhr im Primärkreislauf. Es ist vorgesehen, dass die Temperatur einer Primärseite des Ladeluftkühlers und/oder einer Primärseite des Abgasrückführungskühlers und/oder eines Zuführungspunkts von Frischluft geregelt wird. Der Zuführungspunkt folgt auf die Primärseite des Abgasrückfüh- rungskühlers, vorzugsweise im Wesentlichen unmittelbar. Die genannten Temperaturen werden gemäß einem Regelungsziel geregelt. Ferner kann eine Größe als Sollgröße geregelt werden, insbesondere in Form einer Temperatur, die über eine bekannte Regelstrecke mit einer der vorgenannten Temperaturen verknüpft ist, etwa über eine Regelstrecke, deren Übertragungsfunktion bekannt ist. Eine derar- tige Regelstrecke ist insbesondere die Verbindung zwischen der Temperatur des Abgasrückführungskühlers (insbesondere dessen Primärseite) und der Temperatur des Zuführungspunkt. Aufgrund der Kenntnis der Verbindung und der Kenntnis der Menge und der Temperatur der Frischluftzufuhr ist die Übertragungsfunktion bekannt, welche die Verbindung zwischen Primärseite und Zuführungspunkt wie- dergibt.

Die Regelung des Regelschritts hat das Regelungsziel, eine Unterschreitung eines Taupunkts oder eines darüber liegenden Temperaturwerts zu verhindern. Das Regelungsziel des Schritts des Regeins ist somit eine Temperatur oberhalb des Tau- punkts. Das Regelungsziel lässt sich daher durch ein oben offenes Intervall wiedergeben, dessen untere Grenze der Taupunkt ist oder eine Temperatur ist, die um einen vordefinierten Temperaturbetrag über dem Taupunkt liegt.

Um das Regelungsziel zu erreichen, werden Stellgrößen eingestellt, die für die Abschnitte unterschiedlich sind; insbesondere mindestens eine Stellgröße eines ersten Abschnitts, die sich auf den ersten Abschnitt anders auswirkt als auf einen zweiten, dazu verschiedenen Abschnitt. Insbesondere wird mindestens eine Stellgröße in zumindest einem der unterschiedlichen Abschnitte eingestellt. Die mindestens eine Stellgröße wird eingestellt mittels Steuern der Aufteilung, der Strö- mungsgeschwindigkeit, der Strömungsrichtung oder der Durchflussrate zumindest einer der Teilwärmeströmungen oder einer Frischluftzufuhr am Zuführungspunkt und/oder eines Strömungsquerschnitts zumindest eines Ventils oder einer Förderleistung oder passiven Durchflussrate zumindest einer Fördereinrichtung innerhalb des Sekundärwärmekreislaufs oder an der Frischluftzufuhr. Mindestens eine die- ser Größen bildet somit die mindestens eine Stellgröße des Schritts des Regeins. Weitere Größen sind damit verknüpfte Größen, etwa ein Stellstrom, eine Steuerspannung, ein Pulsweitenverhältnis, eine Umdrehungszahl oder ein Steuersignal, dessen Wert die Steuergröße darstellt, wobei diese Größen die Einsteilgrößen eines Aktuators sind, der die vorangehend genannten Größen definiert. Diese Ak- tuatoren sind beispielsweise Ventile, insbesondere Wegeventile, Drosseln, Fördereinrichtungen wie Pumpen oder ähnliches. Insbesondere bei der Verwendung mindestens einer Pumpe kann die Drehzahl oder die Förderleistung oder die An- triebsleistung eine Stellgröße sein.

Ein weiterer Aspekt des Regeins ist die Regelung durch vermaschte Teilregelungskreise bzw. Teilregelungsschritte. Es ist vorgesehen, dass beim Regeln von Größen (insbesondere Temperaturen) von Komponenten, die an unterschiedli- chen Stellen der Abgasströmung bzw. Luftzufuhrströmung vorgesehen sind bzw. deren Sekundärseiten in mehreren Abschnitten des Sekundärwärmekreislaufs vorgesehen sind, für unterschiedliche Komponenten oder Größen unterschiedliche Teilregelungsschritte verwendet werden. Die Teilregelungsschritte sind vermascht, wobei deren gegenseitige Beeinflussung in der Abgasströmung bzw. Luftzufuhr- Strömung oder im Sekundärwärmkreislauf im Rahmen der Regelung durch mindestens eine Störgröße undvorzugsweise zwei oder mehrere wiedergegeben sind, die von einem Teilregelungsschritt an einen weiteren Teilregelungsschritt übertragen werden, um dort bei der Regelung berücksichtigt zu werden. Die Störgrößen werden insbesondere mittels einer Übertragungsfunktion von einem ersten Teilre- gelungsschritt auf einen weiteren Teilregelungsschritt übertragen, welche die Beeinflussung des weiteren Teilregelungsschritts durch das Einstellen zumindest einer Größe im ersten Teilregelungsschritt wiedergibt. Unterschiedliche Teilregelungsschritte, welche unterschiedliche Abschnitte des Sekundärwärmekreislaufs regeln, bilden durch die Anordnung innerhalb desselben Sekundärwärmekreislaufs vermaschte Systemstrukturen desselben übergeordneten geregelten Systems (d.h. derselben Temperierungsvorrichtung).

Insbesondere in Hinblick auf diesen Aspekt ist vorgesehen, dass die Temperatur der Primärseite des Ladeluftkühlers als eine erste Temperatur und die Temperatur der Primärseite des Abgasrückführungskühlers oder der Temperatur des Zuführungspunkts von Frischluft als eine zweite Temperatur geregelt wird. Es ergeben sich daher (zumindest) zwei Teilregelungsschritte, die durch wechselseitige Beeinflussung miteinander verknüpft bzw. vermascht sind. Die Sekundärseite des Ladeluftkühlers einerseits und die Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers oder des Zuführungspunkts andererseits sind in unterschiedlichen Abschnitten vorgesehen. Das Regeln umfasst einen ersten Teilregelungsschritt (bzw. Teilregelungskreis), in dem die erste Temperatur geregelt wird. Ferner ist alternativ oder in Kombination hierzu ein zweiter Teilregelungsschritt (bzw. Teilregelungskreis) vorgesehen, in dem die zweite Temperatur geregelt wird. In den ersten Teilregelungsschritt fließt eine Störgröße des zweiten Teilregelungsschritts ein. Alternativ oder in Kombination hierzu fließt in den zweiten Teilregelungsschritt eine Störgröße des ersten Teilregelungsschritts ein. Durch das Einfließen der Störgrößen in die Teilregelungsschritte wird die wechselseitige Beeinflussung der unterschiedlichen Abschnitte wiedergegeben. Ferner ist vorgesehen, dass das Einfließen eine Kompensation der Störgröße in demjenigen Teilregelungsschritt vorsieht, in den die Störgröße einfließt. Der erste und der zweite Teilregelungsschritt umfassen daher vorzugsweise ein Kompensieren der Störgröße, die von dem jeweils anderen Teilregelungsschritt einfließt. Die Störgröße des ersten Teilregelungsschritts ist eine Störgröße, die in diesem Teilregelungsschritt auftritt bzw. von diesem Teilregelungs- schritt aufgrund des Regeins in diesem Teilregelungsschritt erzeugt wird und sich auf den zweiten Teilregelungsschritt auswirkt. Die Störgröße des ersten Teilregelungsschritts wird als eine Abweichung (innerhalb des zweiten Teilregelungsschritts) erzeugt durch diesen Teilregelungsschritt , wobei sich die Abweichung auf Größen innerhalb des zweiten Teilregelungsschritts auswirkt, weshalb diese Stör- große kompensatorisch in diesen Teilregelungsschritt einfließt, um die wechselseitige Beeinflussung zumindest teilweise zu kompensieren. Das für den ersten Teilregelungsschritt Erwähnte gilt auch die Störgrößen des zweiten Teilregelungsschritts und für den zweiten Teilregelungsschritt selbst. Das Einfließen wird insbesondere realisiert, indem die von dem ersten Teilregelungsschritt stammende Störgröße bzw. ein Wert, der diese wiedergibt, in die Berechnung einer Abweichung oder einer Stellgröße einfließt, die im Rahmen des zweiten Teilregelungsschritts durchgeführt wird, und umgekehrt, vorzugsweise im Rahmen einer Kompensation der wechselseitigen Beeinflussung der Teilrege- lungsschritte bzw. -kreise.

Ferner umfasst das Einfließen einer Störgröße des ersten Teilregelungsschritts in den zweiten Teilregelungsschritt eine Übertragung der Störgröße über (mindestens) eine Störungsübertragungsfunktion, welche die Art und Weise der wechsel- seitigen Beeinflussung der Teilregelungsschritte und somit auch die funktionelle Verknüpfung der unterschiedlichen Abschnitte wiedergibt. Ferner wird vorzugsweise die Störgröße über eine inverse Ansteuerfunktion übertragen, welche invers zu einer Ansteuerfunktion eines Aktuators ist, der eine Stellgröße einstellt, insbe- sondere des Teilregelungsschritts (oder Teilregelungskreises) in den die Störgröße einfließt.

Soweit nicht anders definiert bedeutet der Begriff„verbunden" dass eine wärme- übertragende Verbindung besteht, die entweder konstant ist oder auch gesteuert sein kann. Als Primärseiten werden die Abschnitte der Kühler bzw. Wärmetauscher bezeichnet, die in direktem Kontakt mit dem zu temperierenden Medium sind, d. h. mit der Luftzufuhrströmung oder der Abgasströmung. Die Sekundärseite betrifft die Teile der Kühler bzw. des Wärmetauscher, welche in direkten Kontakt mit einer Wärmemediumströmung oder mit der Umgebung stehen. Der Sekundärkreislauf umfasst insbesondere fluiddichte Verbindungen, um die Wärmemediumströmung zu führen. Die Wärmemediumströmung wird von strömendem Wärmemedium vorgesehen, welches gasförmig oder vorzugsweise flüssig ist, insbesondere in Form von Öl oder Wasser. Hierbei kann das Wasser als Wärmeme- dium Frostschutzmittel und/oder andere Zusätze umfassen.

Es können in einigen spezifischen Ausführungsformen mehrere Sekundärkreisläufe vorgesehen sein, die auf unterschiedlichen Temperaturniveaus arbeiten können. So kann beispielsweise die Primärseite des Abgasrückführungskühlers mit zwei oder mehr Sekundärseiten verbunden sein, beispielsweise mit einer Hoch- temperatursekundärseite und mit einer Niedertemperatursekundärseite. Insbesondere die Niedertemperatursekundärseite entspricht der hier beschriebenen Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers. Die mindestens eine weitere Sekundärseite bzw. der mindestens eine weitere Sekundärkreislauf kann wie hier be- schrieben vorgesehen sein, oder kann auf andere Weise mit der Umgebung direkt oder indirekt zum Wärmeaustausch verbunden sein.

Anstatt einer temperaturabhängigen Steuerung kann auch eine zeitabhängige Steuerung vorgesehen sein, wobei eine tiefe Temperatur durch eine geringe Zeit- dauer oder eine hohe Temperatur durch eine lange Zeitdauer seit dem

Inbetriebnehmen der Kühler bzw. des Verbrennungsmotors zu ersetzen ist. Die temperaturabhängige Steuerung und die zeitabhängige Steuerung können miteinander kombiniert werden, etwa durch (gewichtete) Addition betreffender Werte, die die Temperatur bzw. die Zeit wiedergeben.

Insbesondere eine Fördereinrichtung, die in einem Abschnitt vorgesehen ist, welche nur den Abgaskühler aufweist, kann beispielsweise nur dann aktiviert sein, wenn die Temperatur unter einem Schwellwert liegt bzw. die Zeitdauer unter ei- nem Schwellwert liegt. Oberhalb des Schwellwerts wird diese Fördereinrichtung, welche die Wärmemediumströmung oder eine Teilströmung hiervon durch die Sekundärseite des Abgaskühlers fördert, ausgeschaltet. Die Fördereinrichtung ist ausgestaltet, in ausgeschaltetem Zustand eine Strömung durch die Fördereinrich- tung hindurch zuzulassen. Dies kann insbesondere durch Ausgestaltung der Fördereinrichtung erzielt werden, beispielsweise als Pumpe, die eine Turbine oder einen Propeller innerhalb des Sekundärwärmekreislaufs antreibt.

In dem Sekundärwärmekreislauf sind somit der Abgasrückführungskühler und der Ladeluftkühler vorgesehen. Der Abgasrückführungskühler ist dem Ladeluftkühler nachgeschaltet oder in einem Abschnitt des Sekundärwärmekreislaufs vorgesehen, der dem Ladeluftkühler nachgeschaltet ist oder nachgeschaltet werden kann. Insbesondere sind in dem Sekundärwärmekreislauf Mittel zur Steuerung der Wärmemediumströmung des Sekundärwärmekreislaufs vorgesehen, insbesonde- re um Verbindung zwischen Abgasrückführungskühler und Ladeluftkühler zu steuern. Diese Mittel zum Steuern sind passive und/oder aktive Komponenten, beispielsweise Fördereinrichtungen wie Pumpen oder Lenk- bzw. Umlenkkomponenten wie Ventile, insbesondere mit Stellglied, vorzugsweise Wegeventile, Stromventile und/oder Sperrventile und Druckventile.

Zwischen dem Abgaskühler und dem Ladeluftkühler ist somit eine direkt oder indirekt steuerbare Verbindung vorgesehen, mit der gesteuert werden kann, wie groß der Anteil der Wärmemediumströmung durch den Abgaskühler an der

Wärmemediumströmung durch den Ladeluftkühler ist, insbesondere der Anteil, der direkt vom Ladeluftkühler zum Abgasrückführungskühler geleitet wird und der Anteil, der über zumindest eine weitere Komponente von dem Ladeluftkühler an dem Abgaskühler geleitet wird, insbesondere über einen Wärmetauscher. Die Mittel zum Steuern werden abhängig von einer Temperatur, von einem Druck und insbesondere von elektrischen Signalen angesteuert.

Der Abgasrückführungskühler kann einer Turbine eines Turboladers, durch den die Abgasströmung geführt wird, vorgeschaltet oder nachgeschaltet sein. Der Abgasrückführungskühler kann zwei Kühlerabschnitte umfassen, von denen einer der Turbine vorgeschaltet und ein weiterer der Turbine nachgeschaltet ist. Die je- weiligen Sekundärseiten sind vorzugsweise wie die Sekundärseite des hier beschriebenen Abgasrückführungskühlers ausgebildet. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Figur 1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Anordnung, welche eine Aus- führungsform der Temperierungsvorrichtung umfasst und der Erläuterung des hier beschriebenen Verfahrens dient.

Die Figur 2 zeigt ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung einer Ausführungsform des hier beschriebenen Verfahrens und der hier beschriebenen Temperierungsvorrichtung.

Die Figur 3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Regelung, die in einer Ausführungsform des hier beschrieben Verfahrens verwendet wird.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Die Figur 1 zeigt als schematisches Schaltbild mit einer Verbrennungsmotoranordnung 10 und einem Verbrennungsmotor 20 sowie mit einer Temperierungsvorrichtung, deren Wärmekreisläufe schematisch dargestellt sind. Der Verbrennungsmotor 20 umfasst einen Lufteinlass 21 und einen Abgasauslass 22. Auf den Abgasauslass 22 folgt eine Turbine 23, die von dem Abgas angetrieben wird, welche dem dargestellten Pfeil an dem Abgasauslass 22 aus dem Verbrennungsmotor 20 ausströmt. Auf die Turbine 23 folgt ein Katalysator 24, in welcher das Abgas gereinigt wird, bevor es an weiteren Komponenten einer Abgasanlage, deren Bestandteil auch der Katalysator 24 ist, abgegeben wird. Das Abgas wird somit über weitere Komponenten der Abgasanlage 25 (etwa Schalldämpfer und Endrohr) abgegeben. Auf den Katalysator 24 folgt ferner eine Primärseite 32 eines Abgasrückführungskühlers 30, der das Abgas kühlt, bevor dieses über eine Frischluftzufuhr 26 mit Frischluft versetzt wird. Zwischen der Primärseite 32 des Abgasrückführungskühlers 30 und der Frischluftzufuhr 26, an der der Abgasströmung Frischluft beigemischt wird, kann eine Drossel vorgesehen sein, die Zufuhr der rückgeführten Abgasströmung steuert und somit das Mischverhältnis von rückgeführtem Abgas zu Frischluft. Das Mischverhältnis kann 0 sein (kein Abgas) oder größer null. Das mit Frischluft versetzte, gekühlte Abgasgemisch wird weitergeleitet an einen Verdichter 27, der von der Turbine 23 angetrieben wird. Die mechanische Verbin- dung zwischen der Turbine 23 und dem Verdichter 27 ist mit gestrichelter Linie dargestellt und kann beispielsweise als Welle oder durch eine andere drehmomentübertragende Verbindung vorgesehen werden. Das gestrichelte Rechteck 30' zeigt symbolisch eine weitere Position zur Anordnung eines Abgasrückführungs- kühlers bzw. dessen Sekundärseite. An der Position 30' kann somit ein weiterer Abgasrückführungskühler bzw. dessen Sekundärseite vorgesehen sein, oder der Abgasrückführungskühler 30 kann anstatt an der dargestellten Position an der Position 30' vorgesehen sein. Die Position 30' ist innerhalb des Sekundärkreislaufs und ist - im Gegensatz zur Position des Abgasrückführungskühlers 30 - der Turbine vorgeschaltet.

Aus dem Verdichter 27 tritt verdichtete Ladeluft aus, die von dem Abgaskühler gekühlt wurde und an der Frischluftzufuhr 26 mit Frischluft versetzt wurde. Das so verdichtete Gasgemisch (entsprechend der Luftzufuhrströmung), welches aus dem Verdichter 27 austritt, wird einer Primärseite 42 eines Ladeluftkühlers 40 zugeführt. Dieser kühlt das verdichtete Gemisch nochmals ab, um das Gemisch über die Luftzufuhr 21 des Verbrennungsmotors 20 dem Verbrennungsmotor zur Verbrennung zuzuführen. Die Luftzufuhr 21 kann auch als Ladeluftzufuhr bezeichnet werden. Da nach dem Verdichter 27 ein höherer Druck herrscht als vor dem Verdichter, ergibt sich eine Erwärmung des verdichteten Gasgemischs. Um den Verbrennungsmotor 20 wirksam aufladen zu können, wird daher von dem Ladeluftkühler das verdichtete und durch die Verdichtung erhitzte Gasgemisch nochmals gekühlt. Die vorangehend dargestellten Komponenten betreffen einen Primärkreis, in dem zwei Primärseiten 32 und 42 des Abgasrückführungskühlers 30 und des Wärmeluftkühlers 40 vorgesehen sind. Der Abgasrückführungskühler 30 und der Ladeluftkühler 40 sind jeweils Wärmewandler, welche Wärme von dem Primärwärmekreislauf auf einen Sekundärwärmekreislauf übertragen. Nachdem voranstehend der Primärwärmekreislauf (in Figur 1 mit einfachen Linien dargestellt) nä- her erläutert wurde, wird im Weiteren der Sekundärwärmekreislauf näher beschrieben.

Der Sekundärwärmekreislauf umfasst Fluidleitungen zum Führen der Wärmemediumströmung, wobei die Leitungen in Figur 1 und in Figur 2 als Doppellinien ausgeführt sind. Ferner umfasst der in Figur 1 dargestellte Sekundärwärmekreislauf Komponenten und Abschnitte, die im Weiteren näher erläutert sind. Der Sekundärwärmekreislauf und insbesondere die dort vorgesehenen Komponenten oder Teil dieser Komponenten sind Teil der hier beschriebenen Temperierungsvorrichtung. Die Temperierungsvorrichtung umfasst einen Abgaskühler 30. Dieser ist mit einer Sekundärseite 34 ausgestattet, die Teil des Sekundärwärmekreislaufs ist und die in wärmeübertragender Verbindung mit der Primärseite 32 des Abgasrückführungskühlers 30 ist, welcher wiederum Teil des Primärwärmekreislaufs ist. Die Sekundärseite 34 des Abgasrückführungskühlers 30 ist in einem Abschnitt 50 des Sekundärwärmekreislaufs vorgesehen, der sich von einem Abschnitt 52 des Sekundärkreislaufs unterscheidet, in welchem sich die Sekundärseite 44 des Ladeluftkühlers 40 befindet. Die Abschnitte 52 und 50 sind über eine Verzweigung 60 miteinander verbunden, der die von der Sekundärseite 44 des Ladeluftkühlers 40 stammende Wärmemediumströmung aufteilt in zwei Abschnitte der Sekundärwärmekreislaufs, der einen Abschnitt der Abschnitt 50 ist, in welchem sich die Sekundärseite 34 des Abgaskühlers 30 befindet. Die Verzweigung 60 ist nicht schaltbar und sieht feste Anteile bei der Verteilung der angelieferten Wärmemediumströmung vor. Alternativ (nicht dargestellt) kann jedoch der Verteiler steu- erbar sein, insbesondere in Form eines Wegeventils.

Auch die Verzweigung 60 wird als Mittel zum Steuern der Wärmemediumströmung betrachtet und kann insbesondere als Wegeventil (mit fester Aufteilung) betrachtet werden. Der Verzweigung 60 ist somit neben dem Abschnitt 50 ein weiterer Ab- schnitt 54 nachgeschaltet, in welchem sich ein gemeinsamer Wärmetauscher 70 befindet, insbesondere eine Sekundärseite des gemeinsamen Wärmetauschers 70, wobei eine damit thermisch gekoppelte Primärseite des gemeinsamen Wärmetauschers 70 thermisch mit der Umgebung gekoppelt ist. Der gemeinsame Wärmetauscher 70 kann als Radiator ausgestaltet sein. Gemeinsam bedeutet in die- sem Zusammenhang, dass der gemeinsame Wärmetauscher 70 zumindest in einem Betriebszustand der dargestellten Vorrichtung die Wärme von beiden Kühlern 30, 40 abführen kann

Auf den Abschnitt 54 sowie auf den Abschnitt 50 folgt eine weitere Verzweigung, die die Wärmemediumströmungen durch die Abschnitte 50 und 54 wieder vereinigt zu einer gemeinsamen Wärmemediumströmung. Innerhalb des Abschnitts 50 ist eine erste Fördereinrichtung 80 vorgesehen, die schaltbar ist und die Wärmemediumströmung in den Abschnitt 50 fördert. Neben der Fördereinrichtung 80 ist eine weitere, zweite Fördereinrichtung 82 vorgesehen, die den vorangehend ge- nannten gemeinsamen Wärmemediumstroms nach dem Zusammenführen der Abschnitte 50 und 54 mittels einer weiteren Verzweigung 62 fördert. Die Verzweigung 60 kann als Verteiler betrachtet werden und die Verzweigung 62 kann als Mischer betrachtet werden. Die Verzweigungen 62 und 60 sind jeweils Verbindungselemente, die drei Anschlüsse miteinander kombinieren. Während die Ver- zweigung 60 die von dem Abschnitt 52 bzw. von dem Ladeluftkühler 40 stammende Wärmemediumströmung aufteilt in die Abschnitte 50 und 54 des Sekundärwärmekreislaufs, und somit einer Verzweigung entspricht, wird das mit dem Bezugszeichen 62 verwendete Element als Mischer verwendet, welches die Wärmemediumströmungen der Abschnitte 50 und 54 vereinigt zu einer gemeinsamen Wärmemediumströmung.

Der Abschnitt 50 des Sekundärwärmekreislaufs ist parallel zu dem Abschnitt 54 geschaltet, in welchem sich der Wärmetauscher 70 befindet. In dem Abschnitt 50 ist der Abgaskühler 30 bzw. dessen Sekundärseite 34 der Fördereinrichtung 80 in Förderrichtung der Fördereinrichtung nachgeschaltet. Die Fördereinrichtung 80 ist ausgestaltet, um auch eine Wärmemediumströmung entgegengesetzt zur Förderrichtung zuzulassen, insbesondere wenn die Fördereinrichtung 80 ausgeschaltet ist, wobei dies in dieser zur Förderrichtung entgegengesetzten Flussrichtung der Abgasrückführungskühler 30 bzw. dessen Sekundärseite 34 der (ausgeschalteten) Fördereinrichtung 80 vorgeschaltet ist. Die Förderrichtung der Fördereinrichtung 80 führt auf den Abgasrückführungskühler 30 bzw. auf dessen Sekundärseite 34 zu. Die weitere, zweite Fördereinrichtung 82 fördert die Wärmemediumströmung von den Abschnitten 50 und 54 (gemeinsam) weg. Die zweite Fördereinrichtung 82 fördert insbesondere die Wärmemediumströmung zu der Sekundärseite 44 des Ladeluftkühlers 40, so dass die Wärmemediumströmung die Wärme des Ladeluftkühlers aufnehmen kann. In der Figur 1 ist mit den Pfeilen, welche mit einfacher Linienführung dargestellt sind, die Flussrichtung der Wärmemediumströmung bei angeschalteter erster Fördereinrichtung 80 dargestellt. Diese Flussrichtung entspricht der bevorzugten Flussrichtung im Zustand mit konstanter Betriebstemperatur (nach der Startphase), wenn der Abgaskühler eine ausreichend hohe Temperatur aufweist und ins- besondere die Gefahr der Kondensatbildung nicht mehr besteht. Auch die zweite Fördereinrichtung 82 ist in diesem Fall angeschaltet und unterstützt die Strömung, welche mit Strichen einfacher Linienführung dargestellt ist. Es ist zu erkennen, dass die von dem zweiten Abschnitt 50 kommende Strömung mit der Strömung des Abschnitts 52 zusammengeführt wird an der Verzweigung 60, um die resultie- rende Wärmemediumströmung durch den Wärmetauscher 70 des Abschnitts 54 zu führen. An der Verzweigung 62 wird die Strömung, welche durch den Abschnitt 54 fließt, wieder aufgeteilt in die Strömung, welche in den Abschnitt 54 fließt und die Strömung die der zweiten Fördereinrichtung 82 zugeführt wird. Basierend auf dem Strömungsverlauf dargestellt in einfacher Linienführung arbeitet die Verzwei- gung 60 als Mischer für die Strömungen der Abschnitte 52 und 50, während die Verzweigung 62 als Verteiler für die Strömung des Abschnitts 54 arbeitet, die in die Teilströmung des Abschnitts 50 und in eine Teilströmung aufgeteilt werden, die über die zweite Fördereinrichtung 82 zum Abschnitt 52 führt. Es ist anhand des mit einfacher Linienführung dargestellten Strömungsverlaufs zu erkennen, dass alle Teilströme durch den gemeinsamen Wärmetauscher 70 geführt werden, welcher wärmeübertragend mit der Umgebung gekoppelt ist. Dadurch ergibt sich eine Temperierung für den gesamten Strom.

Ferner sind in der Figur 1 Strömungsrichtungen mit gestrichelten Doppelpfeil dargestellt, welche die Flussrichtung in der Startphase der Verbrennungsmotoranordnung zeigen, in der der Abgaskühler eine geringere Temperatur aufweist, insbesondere eine Temperatur, die zur Kondensatbildung führen kann. In der mit den Doppelpfeilen dargestellten Flussrichtung ist die erste Fördereinrichtung 80 ausgestellt, während die zweite Fördereinrichtung 82 die Wärmemediumströmung unterstützt. Hierbei wird die Wärmemediumströmung, die von dem Ladeluftkühler 40 stammt, d. h. die Strömung, welche aus dem Abschnitt 52 kommt, an der Verzweigung 60 (die als Verteiler arbeitet) aufgeteilt in eine Teilströmung, die durch den Abschnitt 50 führt, und eine Teilströmung, die durch den Abschnitt 54 führt. Die Teilströmung, die durch den Abschnitt 50 führt, wird zunächst durch den Abgasrückführungskühler 30 bzw. durch dessen Sekundärseite 34 geführt, und nach Durchlauf durch die ausgeschaltete Fördereinrichtung 80 an der Verzweigung 62 (welche als Mischer arbeitet) wieder vereinigt mit der Teilfluidströmung, die durch den Abschnitt 54 geführt wurde. In Abschnitt 54 ist ein Wärmetauscher 70 vorgesehen, der wärmeübertragend mit der Umgebung verbunden ist. Während somit die Wärmeströmung in Abschnitt 54 von dem Wärmetauscher 70 temperiert wird, wird die Teilströmung, die in den Abschnitt 50 gelenkt wird, direkt der Sekundärseite 34 des Abgaskühlers 30, d. h. ohne Kühlung, zugeführt. Dadurch erhält die Sekundärseite 30 des Abgasrückführungskühlers 34 die von der Sekundärseite 44 des Ladeluftkühlers 40 erwärmte Strömung, ohne dass diese vorher durch den gemeinsamen Wärmetauscher 70 geführt wurde und somit auch nicht von diesem gekühlt wurde. Die mit den Doppelpfeilen dargestellte Strömung ergibt sich dadurch, dass sich die Wärmemediumströmung, welche von dem Abschnitt 52 stammt (und somit von der Sekundärseite 44 des Ladeluftkühlers 40), durch den Abgaskühler mit weniger Druckgefälle fließt, als durch den Radiator. Dadurch ergibt sich auch wie in dem Abschnitt 50 mit gestrichelten Doppelpfeilen dargestellte Strömungsrichtung bei ausgeschalteter Fördereinrichtung 80, die entgegengesetzt ist zu den Pfeilen, welche mit einfacher Linienführung dargestellt sind, und die die Strömungsrichtung in dem Abschnitt 50 bei eingeschalteter Fördereinrichtung 80 darstellen. Die Strömungsumkehr, welche sich durch An- oder Ausschalten der Fördereinrichtung 80 ergibt, ermöglicht die Wahl, ob die von der Sekundärseite 44 des Ladeluftkühlers 40 stammende Wärmemediumströmung (teilweise) direkt durch die Sekundärseite 34 des Abgasrückführungskühlers 30 geführt wird, vgl. gestrichelte Doppelpfeile, oder ob die durch die Sekundärseite 34 des Abgasrückführungskühlers 30 geführte Teilströmung zuerst durch den Wärmetauscher 70 geführt wird, und dann (insbesondere gekühlt) durch die Sekundärseite 34 des Abgasrückführungskühlers geführt wird. Im erstgenannten Fall wird der Abgasrückführungskühler und insbesondere dessen Sekundärseite 34 stärker von der Sekundärseite 44 des Ladeluftkühlers erwärmt, als im anderen Fall, in welchem die Wärmemediumströmung in Abschnitt 54 zunächst durch den gemeinsamen Wärmetauscher 70 geführt wird und erst danach durch die Sekundärseite 34 des Abgasrückführungskühlers 30. Die wärmeübertragende Verbindung zwischen dem Abgasrückführungskühler und dem Ladeluftkühler kann umgeschaltet werden abhängig von einer Zeit seit der Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors, von einer Temperatur und insbesondere abhängig von einer relativen Feuchte der Frischluft oder der Abgasströmung, insbesondere an der Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers oder an der Frischluftzufuhr. Es kann insbesondere umgeschaltet werden, wenn die Gefahr der Kondensatbildung nicht mehr besteht, beispielsweise bei Temperaturen über dem Taupunkt, der wiederum von der Feuchte abhängt. In Figur 1 wird die wärmeübertragende Verbindung durch den Betrieb der ersten Fördereinrichtung 80 gesteuert. Das Mittel zum Steuern der wärmeübertragenden Verbindung bzw. der Wärmemediumströmung ist hierbei die erste Förderereinrichtung. Figur 2 zeigt eine alternative Möglichkeit, die Verbindung zu variieren.

Die Figur 2 zeigt symbolhaft einen Sekundärwärmekreislauf mit nur einer Fördereinrichtung 180, die vorzugsweise sowohl in der Startphase der Verbrennungsmotoreinrichtung als auch im weiteren Verlauf aktiv ist. Die Pumpe 80 führt die Wärmemediumströmung zunächst durch die Sekundärseite 144 eines Ladeluft- kühlers 140. Auf die Sekundärseite 144 des Ladeluftkühlers 140 folgt ein Wegeventil 160 mit einem Eingang 160a, der der Sekundärseite 144 des Ladeluftkühlers 140 nachgeschaltet ist, und mit zwei Ausgängen 160b und 160c, an die die Strömung, welche an dem Eingang 160a empfangen wurde, gesteuert verteilt wird.

Die Steuerung der Anteile, die von dem Eingang 160a an die (ersten und zweiten) Ausgänge 160b und 160c weitergeführt werden, sind vorzugsweise kontinuierlich steuerbar, können jedoch auch in zwei oder mehreren diskreten Stufen eingestellt werden. Das Regelventil 160 kann alternativ auch als Verteiler mit einem Eingang und zwei Ausgängen realisiert werden, wovor mindestens ein Eingang eine einstellbare Drossel bzw. Ventil aufweist. Das Wegeventil 160 bildet gemäß der Figur 2 ein Mittel zur Steuerung der wärmeübertragenden Verbindung bzw. des Fluidstroms (d.h. der Wärmemediumströmung im Sekundärkreis). Gemäß Figur 2 wird die Wärmemediumströmung gesteuert aufgeteilt. Der erste Ausgang 160b ist direkt mit einer Sekundärseite 134 eines Abgaskühlers 130 verbunden. Der zweite Ausgang 160c ist über einen Wärmetauscher 170 bzw. über dessen Sekundärseite 174 mit der Umgebung (nicht dargestellt) verbunden. Ferner weist der Wärmetauscher 170 eine Primärseite 172 auf, die in thermischer Verbindung mit der Umgebung ist.

Da die Anteile, die durch die Ausgänge 160b und 160c fließen, steuerbar sind (wobei insbesondere das Verhältnis dieser Anteile steuerbar ist), kann in einer Startphase der Anteil 160b größer sein als bei einer späteren Phase, bei dem keine Kondensatbildung zu befürchten ist (etwa aufgrund einer Temperatur, die über einem Temperaturschwell wert liegt). Dadurch kann während der Startphase die von den Ladeluftkühler 140 erwärmte Strömung über das Wegeventil 160 und den ersten Ausgang 160b direkt an die Sekundärseite 134 des Abgasrückführungskühlers 130 geführt werden, um diesen thermisch direkt mit dem Ladeluftkühler bzw. mit dessen Sekundärseite 144 zu koppeln. In einer späteren Phase, die auf die Startphase folgt, insbesondere wenn Wärme in die Umgebung abgegeben werden soll, kann durch Ansteuern des Wegeventils 160 der Anteil durch den Ausgang 160c erhöht werden (wobei hierbei der Anteil durch den Ausgang 160b verringert wird), so dass die Sekundärseite 134 des Abgasrückführungskühlers 130 nur indirekt über die Sekundärseite 174 des Wärmetauschers 170 mit der Sekundärseite 144 des Ladeluftkühlers 140 verbunden ist. Dadurch lässt sich die Kühlleistung erhöhen, insbesondere wenn die Gefahr von Kondensatbildung aufgrund von ei- ner Temperatur, die über einen Temperaturschwell wert liegt, nicht besteht. Das Wegeventil 160 und auch andere Mittel zur Steuerung der wärmeübertagenden Verbindung können elektrisch, durch mechanische Betätigung oder auch durch Druck oder durch eine Strömung pneumatisch oder hydraulisch steuerbar sein. Die Komponenten der Figuren 1 und 2, deren letzten beiden Ziffern der Bezugszeichen sich entsprechen, weisen vorzugsweise die gleiche Funktion und die gleichen Merkmale auf. Abgesehen hiervon entspricht die Abzweigung 60 der Figur 1 dem Wegeventil 160 der Figur 2, wobei beide Komponenten gleichermaßen Strö- mungen aufteilen können (bzw. vereinigen, falls die Fördereinrichtung 80 eingeschaltet ist). Insbesondere entspricht die Verzweigung 62 der Verzweigung 162 der Figur 2, wobei beide Komponenten jeweils zwei (parallele) Abschnitte des Sekundärwärmekreislaufs kombinieren, wobei nur in einem dieser Abschnitte der Wärmetauscher 70, 170 vorgesehen ist, welche mit der Umgebung verbunden ist.

In einer alternativen Ausführungsform ist das Wegeventil 160 ersetzt durch einen Verteiler (mit festem Verhältnis) und zwei steuerbaren Ventilen bzw. Drosseln, wobei jeweils an die Stelle eines Ausgangs ein Ventil tritt.

Die in Figur 3 dargestellte Temperatur T₃ (auch als erste Temperatur bezeichnet) ist die Temperatur des Abgasrückführungsstromes nach dem Durchlaufen des Abgasrückführungskühlers (vgl. Bezugszeichen 30, 32, Figur 1 ). Die Anforderungen an den Verlauf von T₃ sind, dass diese Temperatur möglichst niedrig ist, um eine höchstmögliche Verdichtung durch den Turbolader bzw. dessen Verdichter (vgl. Bezugszeichen 27, Figur 1 ) realisieren zu können auf der einen Seite und so hoch wie nötig, um nach der Mischung mit der Frischluft mit einer Temperatur T über der Taupunkttemperatur zu liegen auf der anderen Seite. Die Temperatur T ist die Temperatur des Abgasstroms bzw. des Frischluftstroms nach der Frischluftzuführung, vgl. Bezugszeichen 26, Figur 1 . Die zweite zu regelnde Temperatur ist die Temperatur T₆, die die Temperatur der Luftzufuhrströmung nach dem Lade- luftkühler bzw. nach dessen Primärseite ist (vgl. Bezugszeichen 40, 42, Figur 1 ). An den Verlauf von T₆ sind die Anforderungen ebenfalls so, dass diese Temperatur möglichst niedrig sein soll, was dem Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors zuträglich ist, und so hoch, dass zum Bauteilschutz die Tropfenbildung durch Unterschreitung der Taupunkttemperatur vermieden wird. Aus den gestellten Anfor- derungen ergibt sich, dass die Temperaturen T₃ und T₆ auf definierte Werte zu regeln sind. Diese Werte sind so vorzugeben, dass die Temperaturen T und T₆ mit einem Sicherheitsabstand (d.h. ein vordefinierter Temperaturbetrag) über der jeweiligen Taupunkttemperatur zu führen sind. In der Figur 3 werden zur näheren Erläuterung der wechselseitigen Beeinflussung Abschnitte gewählt, die nicht vollständig den in Figur 1 dargestellten Abschnitten 50 - 54 entsprechen. Die Beschreibung der Figur 3 geht von teilweise überlappenden Abschnitten aus, wobei sich die Abschnitte an dem gemeinsamen Wärme- tauscher überlappten. Hierbei entspricht der erste Abschnitt, wie er in der Beschreibung der Figur 3 verwendet wird, den Abschnitten 50 und 54 der Figur 1 , und der zweite Abschnitt, wie er in der Beschreibung der Figur 3 verwendet wird, den Abschnitten 52 und 54 der Figur 1 . Es ist ersichtlich, dass sich die ersten und zweiten Abschnitte der Beschreibung von Figur 3 in einem Bereich überlagern, der dem Abschnitt 54 der Beschreibung von Figur 1 entspricht, d.h. in einem Bereich, in dem sich der gemeinsame Wärmetauscher bzw. Radiator befindet.

Das Regelungssystem bzw. die hier beschrieben Regelung (welche sich auf den hier beschriebenen Sekundärwärmekreislauf bezieht), die anhand der Figur 3 erläutert wird, lässt sich in zwei Teilregelungsschritte bzw. Teilregelungskreise aufteilen. Hierbei gibt ein Teilregelungsschritt das Verhalten eines Teilregelungskreises wieder. Ein erster Teilregelungskreis bezieht sich auf einen ersten Abschnitt, in dem der Abgasrückführungskühler und der gemeinsame Wärmetauscher (Be- zugszeichen 30 und 70 der Figur 1 ) vorgesehen sind, vergleiche Bezugszeichen 50 und 54 der Figur 1 . Der gemeinsame Wärmetauscher wird auch als Radiator bezeichnet.

Der erste Teilregelungskreis betrifft den Abgasrückführungskühler, den Radiator und eine Fördereinrichtung in Form einer ersten Kühlmittelpumpe, die dem Abgasrückführungskühler vorgeschaltet ist, (vergleiche Bezugszeichen 80 der Figur 1 ). Der zweite Teilregelungskreis betrifft den Ladeluftkühlerkreislauf und umfasst (neben optionalen zusätzlichen Wärmequellen wie ein elektrischer Startergeneratormotor für den Verbrennungsmotor mit zugehöriger Ansteuerelektronik) den Lade- luftkühler (vergleiche Bezugszeichen 40 der Figur 1 ), ebenfalls den Radiator und eine zweite Fördereinrichtung bzw. Kühlmittelpumpe, (vergleiche Bezugszeichen 82 der Figur 1 ). Stellglieder des betrachteten Teilregelungskreis sind die beiden Fördereinrichtungen. Durch den gemeinsamen Radiator sind die beiden Regelstrecken miteinander gekoppelt und beeinflussen sich dadurch gegenseitig. Die in Figur 3 dargestellte Regelung bezieht sich insbesondere auf die hier beschriebene Temperierungsvorrichtung, vorzugsweise auf den in Figur 1 dargestellten Kreis.

Es wurde festgestellt, dass bei fehlender gekoppelter Regelung der Teilregelungskreise mit zunehmendem Volumenstrom der ersten Fördereinrichtung (im gleichen Abschnitt wie der Abgasrückführungskühler der Volumenstrom in dem Abschnitt, welcher den Ladeluftkühler umfasst, trotz konstanter Drehzahl des zweiten Fördermittels abnimmt. Der Einfluss der Fördereinrichtungsdrehzahl der zweiten Fördereinrichtung, in der der Ladeluftkühler vorgesehen ist, auf den Volumenstronn des anderen Abschnitts, weicher den Abgasrückführungskühler umfasst, ist qualitativ ähnlich. Dieser Effekt kommt vermutlich dadurch zustande, dass durch die Erhöhung des Volumenstro- mes in einem Abschnitt ein höherer Druck im Radiator abfällt. Durch den gemeinsamen Radiator muss diese zusätzliche Druckdifferenz von der Fördereinrichtung des anderen Abschnitts überwunden werden, was zu einer Volumenstromverringerung führt, da der Fördermittelwirkungsgrad von dem zu überwindenden Druck abhängt.

Der gegenseitige bzw. wechselseitige Einfluss durch Stelleingriffe kann jeweils als Störung interpretiert werden. Desweiteren ist zu erwähnen, dass die Fördermittel insbesondere nur in eine Richtung betrieben werden können und durch Regeleingriffe aktiv nur gekühlt werden kann bzw. die Regelung nur auf negative Regelab- weichungen aktiv reagieren kann.

Die wünschenswerten Eigenschaften einer Regelung in Bezug auf Störung und Modellunsicherheiten einerseits und die Möglichkeit zu einer schnelleren Umsteuerung des Temperierungsvorrichtung durch eine Steuerung in einer offenen Wirkungskette andererseits sind Grund für eine Kombination beider Arten von Steuerungen für die vorliegenden Teilregelkreise. Um die beiden Teilregelkreise von einander zu entkoppeln bzw. entkoppelt zu betreiben, werden die jeweiligen (Teil-)Regelungen zu vermaschten (Teil-Regelungen) mit Storgroßenaufschaltung, nach Figur 3, erweitert. Es kommen beispielsweise Pl-Regler 202, 302 zum Ein- satz. Die Bezugszeichen 200 und 300 sind Vorsteuerungen. Anstatt der Pl-Regler können auch andere Regler verwendet werden, die entsprechend des Verhaltens der Regelstrecke ausgewählt werden, insbesondere Regler mit einem Verhalten, das im Wesentlichen komplementär zu dem Verhalten der Regelstrecke ist. Das Verhalten der Regelstrecke gibt das Ansteuerverhalten von Komponenten der Temperierungsvorrichtung wieder, mit denen zumindest eine der Stellgrößen eingestellt wird.

Das Regelungskonzept soll anhand des unteren Teilregelkreises 300 - 312 betreffend die Temperatur T3 (welche der ersten Temperatur entspricht) erläutert wer- den, der Teilregelkreis 200 - 212 von T₆ (d.h. der zweiten Temperatur) ist analog zu diesem aufgebaut. Die Stellgröße, nämlich die Pumpendrehzahl n i des ersten Fördermittels (dem Abgasrückführungskühler vorgeschaltet oder auch innerhalb des Abschnitts vorgesehen, in dem sich der Abgasrückführungskühler befindet), setzt sich aus drei Anteilen zusammen. Diese sind die Drehzahl ni__v der Vorsteuerung, der Regleranteil Δηι__ν, sowie der Anteil der Störgrößenaufschaltung Ani s-

DieVariable Ani s beschreibt hier die Störgröße, die von dem oberen Teilregelkreis ausgeht. Für die Störgrößenaufschaltung wird der Volumenstrom des Ladeluft- kühlkreislaufs V₂j_st mithilfe einer Störungsübertragungsfunktion in eine Reduzierung des Volumenstromes AVi des betrachteten Regelkreises umgerechnet. Mittels eines inversen Pumpenmodells (d.h. der Inversen der Ü bertrag ungsfunktion, welche das Verhalten der betreffenden Fördereinrichtung wiedergibt), wird aus AVi eine Drehzahl korrektur Ani s berechnet, durch die die Störung AVi kompensiert wird.

Die Ausgaben der Vorsteuerungen 200, 300 (ni__v, n_{2 V}) und die Ausgaben der Pl- Regler 202, 302 (Ani__R, An_{2 R}) werden jeweils einem Additionspunkt zugeführt, der auch ein rückgekoppeltes (Korrektur-)Signal (Ani s, An_{2 S}) über eine jeweilige inverse Ansteuerfunktion 206, 306, d.h. die Ansteuerfunktion der ersten Fördereinrichtung 304 (d.h. die inverse Ansteuerfunktion 306) beziehungsweise der zweiten Fördereinrichtung 204 (inverse Ansteuerfunktion 206) erhält. Aus der Addition am Additionspunkt der unteren Teilregelungsstrecke ergibt sich die Ansteuerdrehzahl ni der ersten Fördereinrichtung 304. Aus der Addition am Additionspunkt der oberen Teilregelungsstrecke ergibt sich die Ansteuerdrehzahl n₂ der zweiten Fördereinrichtung 204. Dadurch erzeugt die erste Fördereinrichtung 304 einen Volumenstrom Vi soh und die zweite Fördereinrichtung 204 einen Volumenstrom V_{2 S0}II. Durch die wechselseitige Beeinflussung ergibt sich im unteren Teilregelkreis (betreffend die erste Fördereinrichtung 304) eine Abweichung im Volumenstrom AVi und im oberen Teilregelkreis (betreffend die zweite Fördereinrichtung 204) eine Abweichung im Volumenstrom AV₂. Diese führen zu veränderten tatsächlichen Volumenströmen Vi__ist nach der ersten Fördereinrichtung 304 und V₂__ist nach der zweiten Fördereinrichtung 204.

In der ersten Teilregelungsstrecke folgt auf die erste Fördereinrichtung 304 eine erste Teilstrecke 308, die das Verhalten des Abgasrückführungskühlers und des Radiators im Sekundärkreislauf wiedergibt. In der zweiten Teilregelungsstrecke folgt auf die zweite Fördereinrichtung 204 eine zweite Teilstrecke 208, die das

Verhalten des Ladeluftkühlers und des Radiators (und ggf noch weiterer zu temperierender Komponenten) im Sekundärkreislauf wiedergibt. Es ergibt sich nach der ersten Teilstrecke 308 die Temperatur T₃ und nach der zweiten Teilstrecke 208 die Temperatur T₆. Der tatsächliche Volumenstrom V_2jst nach der zweiten Fördereinrichtung wird ferner über eine zweite Störungsübertragungsfunktion 210 und über die inverse Ansteuerfunktion 206, welche das inverse Ansteuerverhalten der zweiten Fördereinrichtung 204 wiedergibt, als Korrektursignal An_{2 S} an den Additions- punkt des oberen Teilregelkreises abgegeben. Der tatsächliche Volumenstrom Vi_jst nach der ersten Fördereinrichtung wird ferner über eine erste Störungsübertragungsfunktion 310 und über die inverse Ansteuerfunktion 306, welche das inverse Ansteuerverhalten der ersten Fördereinrichtung 304 wiedergibt, als Korrektursignal Ani__s an den Additionspunkt des oberen Teilregelkreises abgegeben.

Das Störsignal AVi ergibt sich durch Anwenden der erste Störungsübertragungsfunktion 310 auf den Volumenstrom V_2jst , der nach der zweiten Fördereinrichtung 204 herrscht. Das Störsignal AV₂ ergibt sich durch Anwenden der zweiten Störungsübertragungsfunktion 210 auf den Volumenstrom Vi__ist , der nach der ersten Fördereinrichtung 204 herrscht. Die erste Störungsübertragungsfunktion 310 gibt wieder, wie sich Änderungen (des Volumenstroms) im zweiten, oberen Teilregelkreis auf den ersten, unteren Teilregelkreis niederschlagen, insbesondere auf den tatsächlichen Volumenstrom durch den Abgasrückführungskühler. Die zweite Störungsübertragungsfunktion 210 gibt wieder, wie sich Änderungen (des Volu- menstroms) im ersten, unteren Teilregelkreis auf den zweiten, oberen Teilregelkreis niederschlagen, insbesondere auf den tatsächlichen Volumenstrom durch die zweite Fördereinrichtung.

Die Bezugszeichen 304 und 204 geben das Verhalten der ersten und zweiten Fördereinrichtung wieder und werden im Rahmen der Beschreibung der Figur 3 zum besseren Verständnis auch zur Bezeichnung dieser Komponenten selbst verwendet. Mit dem Bezugszeichen 312 wird das Ansteuerverhalten des ersten Abschnitts (umfassend Abgasrückführungskühler, erste Fördereinrichtung und Radiator) bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 212 wird das Ansteuerverhalten des zweiten Abschnitts (umfassend Ladeluftkühler, zweite (gemeinsame) Fördereinrichtung und Radiator) bezeichnet.

Aus den Figuren 1 - 3 ist ersichtlich, dass zahlreiche weitere Ausführungsvarianten bestehen, wobei die dargestellten Varianten nur einige beispielhafte Ausfüh- rungen sind, die zum Verständnis des grundlegenden Konzepts der Erfindung dienen. Bezugszeichenliste

10 Temperierungsvor chtung

20 Verbrennungsmotor

21 Lufteinlass

22 Luftgasauslass

23 Turbine eines Turboladers

24 Katalysatoranordnung der Abgasanlage

25 Auslass der Abgasanlage, beispielsweise Schalldämpfer und/oder

Endrohr

26 Frischluftzufuhr

27 Verdichter, insbesondere des Turboladers, Verdichter gekoppelt mit Turbine 23

30, 30', 130 Abgasrückführungskühler

32 Primärseite des Abgasrückführungskühler

34, 134 Sekundärseite des Abgasrückführungskühler, gekoppelt mit der

Primärseite des Abgasrückführungskühlers 32

40, 140 Ladeluftkühler

42 Primärseite des Ladeluftkühlers

44, 144 Sekundärseite des Ladeluftkühlers, gekoppelt mit der Primärseite des Ladeluftkühlers 42

50, 52, 54 Abschnitte des Sekundärwärmekreislaufs

60, 62 Verteiler bzw. Verzweigungen des Sekundärwärmekreislaufs

70 Wärmetauscher, insbesondere Radiator gekoppelt mit der Umge- bung

80, 82 erste und zweite Fördereinrichtung

160 Wegeventil

160a Eingang des Wegeventils

160b, c Ausgänge des Wegeventils

170 gemeinsamer Wärmetauscher, mit Umgebung verbunden, insbesondere Radiator

172 Primärseite des Wärmetauschers 170

174 Sekundärseite des Wärmetauschers 170

162 Verzweigung des Sekundärwärmekreislaufs, insbesondere zur

Zusammenführung von Teilströmungen

180 Fördereinrichtung

200, 300 Vorsteuerungen

202, 302 Regler, insbesondere Pl-Regler , 304 Teilstrecken betreffend zweite und erste Fördereinrichtungen, 306 inverse Ansteuerfunktion, inverses Ansteuerungsverhalten der

Fördereinrichtungen

, 308 Teilstrecken (Ladeluftkühler + Radiator, Abgasrückführungskühler

+ Radiator)

, 310 Störungsübertragungsfunktion, kennzeichnet wechselweise Beeinflussung

, 312 Ansteuerverhalten zweiter bzw. erster Abschnitt der Figur 3

Claims

Ansprüche

1 . Verfahren zum Temperieren eines Abgasrückführungskühlers (30, 130) einer Verbrennungsmotoranordnung (10) mit den Schritten:

- Übertragen von Wärme zwischen einer Abgasströmung (22), die von einem Verbrennungsmotor (20) der Verbrennungsmotoranordnung (10) abgegeben wird, und einer Sekundärseite (34, 134) des Abgasrückführungskühlers (30, 130), mittels des Abgasrückführungskühlers; und

- Übertragen von Wärme zwischen einer Luftzufuhrströmung (21 ), die an den Verbrennungsmotor (20) abgegeben wird, und einer Sekundärseite

(44, 144) eines Ladeluftkühlers (40, 140), mittels des Ladeluftkühlers, gekennzeichnet durch den Schritt des

- Übertragens von Wärme zwischen der Sekundärseite (34) des Abgasrückführungskühlers (30) und der Sekundärseite (44, 144) des Ladeluft- kühlers (40, 140), wodurch der Abgasrückführungskühler (30, 130) durch die zwischen den Sekundärseiten (44, 144) übertragene Wärme temperiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Wärme zwischen den Sekundärsei- ten (34; 44, 134; 144) übertragen wird mittels einer

Wärmemediumströmung eines Sekundärwärmekreislaufs, an den beide Sekundärseiten (34; 44, 134; 144) angeschlossen sind, wobei mittels des Abgasrückführungskühlers (30, 130) und mittels des Ladeluftkühlers (40, 144) Wärme zwischen der Abgasströmung (22) und der Luftzufuhrströmung (21 ) einerseits und der Wärmemediumströmung andererseits übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei zur Übertragung von Wärme von der Sekundärseite des Ladeluftkühlers zu der Sekundärseite des Abgasrück- führungskühlers die Wärmemediumströmung an der Sekundärseite des

Abgasrückführungskühlers eine Richtung aufweist, die entgegengesetzt ist zu einer Richtung der Wärmemediumströmung, die diese aufweist, um Wärme von der Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers abzuführen. 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine erste Fördereinrichtung (80), die die Wärmemediumströmung des Sekundärkreislaufs unterstützt, oder ein Ventil, das die Wärmemediumströmung durch die Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers steuert, zur Übertragung von Wärme von der Se- kundärseite (44, 144) des Ladeluftkühlers (40, 140) an die Sekundärseite (34, 134) des Abgasrückführungskühlers (30, 130) einen anderen Betriebszustand aufweist, als während des Abführens von Wärme von der Sekundärseite (34, 134) des Abgasrückführungskühlers (30, 130).

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Fördereinrichtung (80) nur die Wärmemediumströmung durch die Sekundärseite (34) des Abgasrückführungskühlers (30) unterstützt beziehungsweise das Ventil nur die

Wärmemediumströmung durch die Sekundärseite des Abgasrückführungskühlers steuert, und ferner die Wärmemediumströmung für die beiden Sekundärseiten gemeinsam von einer zweiten Fördereinrichtung (82) unterstützt wird, wobei der Betriebszustand der erste Fördereinrichtung (80) beziehungsweise des Ventils getrennt von einem Betriebszustand der zweiten Fördereinrichtung (82) eingestellt werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend:

Übertragen von Wärme von den Sekundärseiten (34, 44; 134, 144) des Ladeluftkühlers (40, 140) und des Abgasrückführungskühlers (30, 130) an eine Umgebung über einen gemeinsamen Wärmetauscher (70), insbesondere über einen Radiator, wobei die Wärme über eine gemeinsame Sekundärseite des gemeinsamen Wärmetauschers (70) an die Umgebung übertragen wird.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sekundärseiten (34, 44) des Abgasrückführungskühlers (30) und des Ladeluftkühler (40) in unterschiedlichen Abschnitten (50- 54) eines gemeinsamen Sekundärwärmekreislaufs vorliegen, wobei eine Wärmemediumströmung des Sekundärkreislaufs aufgeteilt wird in Teilwärmemediumströmungen durch die unterschiedlichen Abschnitte hindurch, wobei das Verfahren ferner um- fasst:

Regeln der Temperatur einer Primärseite des Ladeluftkühlers (40) und/oder einer Primärseite des Abgasrückführungskühlers (30) und/oder eines Zuführungspunkts (26) von Frischluft, der auf die Primärseite des Abgasrückführungskühlers folgt, auf eine Temperatur oberhalb des Taupunkts als Regelungsziel, durch Einstellen mindestens einer Stellgröße in zumindest einem der unterschiedlichen Abschnitte mittels Steuern der Aufteilung, der Strömungsgeschwindigkeit, der Strömungsrichtung oder der Durchflussrate zumindest einer der Teilwärmeströmungen oder einer Frischluftzufuhr am Zuführungspunkt und/oder eines Strömungsquerschnitts zumindest eines Ventils oder einer Förderleistung oder passiven Durchflussrate zumindest einer Fördereinrichtung innerhalb des Sekundärwärmekreislaufs oder an der Frischluftzufuhr.

Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Regeln umfasst: Regeln der Temperatur der Primärseite (42) des Ladeluftkühlers (40) als eine erste Temperatur und Regeln der Temperatur der Primärseite (32) des Abgasrückführungskühlers (30) oder der Temperatur des Zuführungspunkts (26) von Frischluft als zweite Temperatur, wobei die Sekundärseite (44) des Ladeluftkühlers (40) einerseits und die Sekundärseite (34) des Abgasrückführungskühlers (30) oder der Zuführungspunkt (26) andererseits in unterschiedlichen Abschnitten (50 - 54) vorgesehen sind, wobei

das Regeln einen ersten Teilregelungsschritt umfasst, in dem die erste Temperatur geregelt wird, und einen zweiten Teilregelungsschritt umfasst, in dem die zweite Temperatur geregelt wird, wobei in den ersten Teilregelungsschritt eine Störgröße des zweiten Teilregelungsschritts einfließt, und in den zweiten Teilregelungsschritt eine Störgröße des ersten Teilregelungsschritts einfließt, wobei durch das Einfließen der Störgrößen in die Teilregelungsschritte die wechselseitige Beeinflussung der unterschiedlichen Abschnitte wiedergegeben wird.

Kombinierte Temperierungsvorrichtung (10) eingerichtet zur Temperierung einer Abgasströmung (22) und einer Luftzufuhrströmung (21 ) eines Verbrennungsmotors (20), umfassend:

- einen Abgasrückführungskühler (30, 130) mit einer Sekundärseite (34,

134) und einer damit gekoppelten Primärseite (32) eingerichtet zum An- schluss an die Abgasströmung (22);

- einen Ladeluftkühler (40, 140) mit einer Sekundärseite (44, 144) und einer damit gekoppelten Primärseite (42) eingerichtet zum Anschluss die Luftzufuhrströmung (21 ); dadurch gekennzeichnet, dass

die Sekundärseiten (34, 134; 44, 144) des Abgasrückführungskühlers (30, 130) und des Ladeluftkühlers (40, 144) miteinander wärmeübertragend verbunden sind.

10. Temperierungsvorrichtung nach Anspruch 9, die ferner einen Sekundärwärmekreislauf eingerichtet zum Führen einer Wärmemediumströmung aufweist, wobei die Sekundärseiten (34, 134; 44, 144) des Abgasrückfüh- rungskühlers und des Ladeluftkühlers über den Sekundärwärmekreislauf miteinander verbunden sind.

Temperierungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Sekundärkreislauf einen Abschnitt (50) aufweist, in dem der Abgasrückführungskühler (30) vorgesehen ist, und einen dazu verschiedenen Abschnitt (52) aufweist, in dem der Ladeluftkühler (40) vorgesehen ist, wobei der Abschnitt (50), in dem der Abgasrückführungskühler (30) vorgesehen ist, eine Fördereinrichtung (80) oder ein Ventil aufweist oder über eine Fördereinrichtung oder ein Ventil an den restlichen Sekundärkreislauf angeschlossen ist, wobei die Fördereinrichtung (80) oder das Ventil unterschiedliche Betriebszustände aufweisen, in denen die Wärmemediumströmung in unterschiedlichen Richtungen die Fördereinrichtung oder das Ventil durchfließen können.

Temperierungsvorrichtung nach Anspruch 1 1 , wobei der Sekundärkreislauf eine zweite Fördereinrichtung (82) aufweist, die den Sekundärseiten (34, 44) des Abgasrückführungskühlers (30) und des Ladeluftkühlers (40) gemeinsam vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist.

Temperierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 - 12, die ferner einen gemeinsamen Wärmetauscher (70) aufweist, insbesondere einen Radiator, der eine Sekundärseite aufweist, die über den Sekundärkreislauf mit den Sekundärseiten (34, 44) des Abgasrückführungskühlers (30) und des Ladeluftkühlers (40) verbunden ist.