BRENNKRAFTMASCHINE MIT EINEM KÜHLMITTELKREISLAUF

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem mittels einer Kühlmittelpumpe betriebenen Kühlmittelkreislauf nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit der Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 10.

[0002] Beim Betrieb einer Brennkraftmaschine muss eine Verbrennungseinheit der Brennkraftmaschine, insbesondere deren Motorblock, gekühlt werden. In an sich bekannter Weise wird dazu ein Kühlmittelfluid mit einer Kühlmittelpumpe in einem Kühlmittelkreislauf durch Kühlmittelkanäle der Verbrennungseinheit bzw. des Motorblocks gepumpt. Das dadurch erhitzte Kühlmittel wird weiter durch externe Wärmetauscher gepumpt und dort wieder abgekühlt. Weiter ist es allgemein bekannt, zusätzliche Komponenten der Brennkraftmaschine oder eines die Brennkraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs als Wärmequellen zu kühlen und/oder als Wärmesenken zu heizen, wobei diese in einem Nebenkühlmittelkreislauf angeordnet sind, der vom Haupt-Kühlmittelkreislauf abzweigt und wieder in diesen einmündet. Solche Komponenten sind beispielsweise ein zu kühlender Luftpresser oder ein Getriebeölkühler oder ein zu heizender Heizungswärmeübertrager einer HVAC-Anlage (Heating, Ventilation and Air Conditioning-Anlage).

[0003] In an sich bekannter Weise wird auch der Neben-Kühlmittelkreislauf mittels der Kühlmittelpumpe des Haupt-Kühlmittelkreislaufs betrieben, in dem der Neben-Kühlmittelkreislauf stromab nach der Kühlmittelpumpe als Vorlauf abzweigt und stromauf vor der Kühlmittelpumpe wieder in den Haupt-Kühlmittelkreislauf als Rücklauf einmündet. Es können dabei ein oder mehrere Neben-Kühlmittelkreisläufe vorgesehen sein, in denen eine oder mehrere Komponenten seriell hintereinander oder parallel angeordnet sein können.

[0004] Die bei der vorstehenden Anordnung verwendete Kühlmittelpumpe ist wie üblich mit dem Kurbeltrieb der Brennkraftmaschine bzw. dem Antriebsstrang für einen mechanischen Pumpenantrieb gekoppelt. Ersichtlich hängt dadurch die Kühlleistung und/oder Heizleistung für die im wenigstens einen Nebenkühlmittelkreislauf angeordneten Komponenten direkt von der Drehzahl und Pumpleistung der Kühlmittelpumpe im Haupt-Kühlmittelkreislauf ab.

[0005] Bei einer starren Kopplung der Kühlmittelpumpe des Haupt-Kühlkreislaufs hängt die Heizleistung und/oder Kühlleistung für die Komponenten im wenigstens einen Neben-Kühlmittelkreislauf unmittelbar von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ab.

[0006] Es ist weiter bekannt, die Kühlmittelpumpe über den Kurbeltrieb der Brennkraftmaschine bzw. den Antriebstrang mechanisch anzutreiben, jedoch unabhängig von der Motordrehzahl zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs zum Beispiel mit Hilfe einer Viscokupplung zu regeln.

[0007] Die Kühlmittelpumpe und gegebenenfalls deren Regelung ist in jedem Fall für die erforderliche Kühlung der Brennkraftmaschine ausgelegt. Zudem muss gewährleistet sein, dass in jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine auch ein zwingend notwendiger Kühlmittelvolumenstrom für alle mit Kühlmittel gekühlten und/oder beheizten Komponenten im wenigstens einen Nebenkühlmittelkreislauf zur Verfügung steht. Je nach den aktuellen Randbedingungen, beispielsweise durch unterschiedliche Umgebungstemperaturen kann das Potential einer regelbaren Kühlmittelpumpe durch andere mit Kühlmittel gekühlte/beheizte Komponenten begrenzt werden. Beispielsweise muss im Winterbetrieb die Heizung des Fahrerhauses funktionieren und gewährleistet werden. Da der Kühlmittelvolumenstrom in Heizungswärmeübertrager von der Drehzahl der Kühlmittelpumpe abhängt, kann es passieren, dass im Winterbetrieb die Pumpendrehzahl einer regelbaren Kühlmittelpumpe angehoben werden muss, obwohl dies für die Kühlung der Brennkraftmaschine nicht erforderlich wäre. Eine solche Anhebung der Pumpendrehzahl der großen und leistungsintensiven Kühlmittelpumpe des Hauptkühlmittelkreislaufs belastet den Energiehaushalt und erhöht den Kraftstoffverbrauch, der gerade durch die Anwendung einer regelbaren Kühlmittelpumpe reduziert werden soll. Ähnlich kann auch eine energetisch ungünstige Anhebung der Pumpendrehzahl der Kühlmittelpumpe erforderlich werden, wenn nur dadurch eine zwingend erforderliche Kühlung einer Komponente, beispielsweise eines Luftpressers oder eines Getriebeölwärmeübertragers erreichbar ist.

[0008] Da die Kühlleistung/Heizleistung für die Komponenten mit der Kühlleistung für die Brennkraftmaschine gekoppelt ist, sind Optimierungen in Abhängigkeit von aktuell thermischen Belastungen einzelner Komponenten nur bedingt möglich.

[0009] Das Dokument WO 2005/012704 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Zylinderkopf mit einem Kühlmittelzulaufanschluss und einem Kühlmittelrücklaufanschluss, einem Kurbelgehäuse mit einem Kühlmittelzulaufanschluss und einem mit dem Zylinderkopf gemeinsamen Kühlmittelrücklaufanschluss und/oder einem dem Kurbelgehäuse zugeordneten Rücklaufanschluss, einer Hauptkühlmittelpumpe, dessen Saugseite mit dem Kühlmittelrücklaufanschluss verbunden ist und dessen Druckseite mit einer ersten Steuereinheit verbunden ist, die in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur Kühlmittel dem Zulaufanschluss des Zylinderkopfes und/oder dem Zulaufanschluss des Kurbelgehäuses zuführt, wobei die Hauptkühlmittelpumpe zu- und abschaltbar ist.

[0010] Das Dokument DE 103 32 949 A1 beschreibt eine Vorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Hauptkühlmittelpumpe und einer ersten Steuereinheit, die das Kühlmittel entweder über einen großen Kühlkreislauf, in dem ein Luft-Flüssigkeitskühler angeordnet ist, oder übber einen kleinen Kühlkreislauf unter Umgehung des Luft-Flüssigkeitskühlers zum Ansaugmund der Hauptkühlmittelpumpe zurückleitet. Des Weiteren ist ein zweiter Wärmetauscher zur Vorwärmung oder Kühlung eines Ölstromes, insbesondere von Getriebeöl, im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine angeordnet. Der Kühlmitteldurchfluss durch den zweiten Wärmetauscher ist über eine zweite Steuereinheit gesteuert.

[0011] Aus Dokument EP 1 319 815 A2 ist ein Kühlkreislauf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bekannt, mit einer Kühlmittelpumpe, einem elektrischen Mischventil, einem Kühlwasserkühler, einem Heizungswärmetauscher, einem Motorölwärmetauscher, einem Getriebeölkühler, mit einem Wärmestrom vom Getriebeöl zur Umgebungsluft, und einem Getriebeölwärmetauscher, mit einem Wärmestrom zwischen Getriebeöl und Kühlwasser, wobei zwischen dem Getriebeölkühler und dem zum Getriebeölkühler parallelgeschalteten Getriebeölwärmetauscher ein die Ölstromverteilung regelndes Stellglied angeordnet und im Getriebeölwärmetauscher die Wärmeübertragung mittels des elektrischen Mischventils steuerbar ist.

[0012] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine mit einem Haupt-Kühlmittelkreislauf und wenigstens einem Neben-Kühlmittelkreislauf so weiterzubilden, dass eine Verbesserung und Optimierung einer Kühlung und/oder Heizung von Komponenten mit der Möglichkeit einer Kraftstoffeinsparung gegeben ist.

[0013] Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

[0014] Gemäß Patentanspruch 1 wird eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, mit einem mittels einer Kühlmittelpumpe betriebenen Kühlmittelkreislauf als Haupt-Kühlmittelkreislauf zur Kühlung einer Verbrennungseinheit der Brennkraftmaschine, und mit wenigstens einem vom Haupt-Kühlmittelkreislauf abzweigenden und wieder einmündenden Neben-Kühlmittelkreislauf zur Kühlung wenigstens einer weiteren Wärmequelle und/oder zur Heizung wenigstens einer Wärmesenke als wenigstens eine weitere Komponente der Brennkraftmaschine oder eines die Brennkraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Kühlung eines Luftpressers und/oder eines Getriebeölkühlers und/oder eines Heizungswärmeübertragers, wobei die Kühlmittelpumpe mit dem Kurbeltrieb der Brennkraftmaschine direkt oder indirekt für einen, insbesondere mechanischen, Pumpenantrieb gekoppelt ist. Erfindungsgemäß ist in dem wenigstens einen Neben-Kühlmittelkreislauf zumindest eine dem Kühl- oder Heizbedarf wenigstens einer dem Neben-Kühlmittelkreislauf zugeordneten Komponente angepasste Umwälzpumpe zusätzlich zur Kühlmittelpumpe des Haupt-Kühlmittelkreislaufs angeordnet ist.

[0015] Vorzugsweise soll die Kühlmittelpumpe des Haupt-Kühlmittelkreislaufs mit dem Kurbeltrieb der Brennkraftmaschine bzw. dem Antriebstrang drehzahlgeregelt, insbesondere mittels einer Viscokupplung gekoppelt sein. Die Regelung der Kühlmittelpumpe kann hier die aktuell erforderliche Kühlleistung für die Brennkraftmaschine berücksichtigen mit optimaler Einsparung von Kraftstoff, weitgehend unabhängig vom Kühl- oder Heizbedarf der Komponenten, die weitgehend unabhängig von der Kühlmittelpumpe von wenigstens einer zusätzlichen Umwälzpumpe versorgt werden. Der oder die Umwälzpumpen werden dabei vorzugsweise elektrisch oder pneumatisch angetrieben bei im Vergleich zur Kühlmittelpumpe des Haupt-Kühlmittelkreislaufs wesentlich kleineren Abmessungen und geringerer Leistungsaufnahme. Damit ist der zusätzlich erforderliche Bauraum für eine zusätzliche Umwälzpumpe gering und der Betrieb der wenigstens einen Umwälzpumpe ist insbesondere gegenüber einer vorstehend erläuterten Drehzahlanhebung der leistungsintensiven Kühlmittelpumpe des Haupt-Kühlmittelkreislaufs energetisch wesentlich günstiger. Alternativ könnte die wenigstens eine Umwälzpumpe aber auch mit dem Kurbeltrieb der Brennkraftmaschine gekoppelt sein, so dass die Umwälzpumpe mittels der Brennkraftmaschine angetrieben werden kann.

[0016] In einer besonders bevorzugten Weiterbildung wird die zumindest eine Umwälzpumpe regelbar ausgeführt, dergestalt, dass damit der geförderte Kühlmittelvolumenstrom in Abhängigkeit eines Kühl- oder Heizbedarfs einer oder mehrerer Komponenten qualitativ und/oder quantitativ regelbar ist. Damit ist eine besonders energieeffiziente Optimierung der Komponentenkühlung oder Komponentenheizung weitgehend unabhängig vom Hauptkühlmittelkreis möglich. Für eine Qualitativregelung kann insbesondere mittels Sensoren ein Temperatur-Istwert an den Komponenten sowie die aktuelle Temperatur des Kühlmittels erfasst werden und die Drehzahl der zumindest einen Umwälzpumpe so geregelt werden, dass ein geeigneter Kühlmittelvolumenstrom zur Erreichung/Einhaltung eines Temperatur-Sollwerts gefördert wird. Dies kann mittels eines Thermostats realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann für eine derartige Qualitativregelung auch ein Kühlmitteldruck-Istwert mittels einer Sensorik erfasst bzw. überwacht werden. Für eine Quantitativregelung kann ein Kühlmittelvolumenstrom-Istwert mittels einer Sensorik erfasst werden.

[0017] Alternativ oder zusätzlich kann eine Regelungsstrategie und/oder Steuerung der wenigstens einen Umwälzpumpe so ausgelegt sein, dass, insbesondere in Abhängigkeit festgestellter Umweltbedingungen, eine vorgegebene kritische maximale Temperatur wenigstens einer vorbestimmten Wärmequelle und/oder eine vorgegebene kritische minimale Temperatur wenigstens einer vorbestimmten Wärmesenke entsprechend jeweils einem erforderlichen Kühlmittelvolumenstrom nicht überschritten bzw. unterschritten wird.

[0018] Ein Algorithmus für eine solche Regelung und/oder Steuerung kann vorzugsweise in einem Pumpensteuergerät und/oder einem Fahrzeugsteuergerät und/oder einem Motorsteuergerät implementiert sein. Solche Steuergeräte sind regelmäßig als Hardware ohnehin vorhanden, so dass für die erfindungsgemäße zusätzliche Steuerung nur minimale Kosten entstehen.

[0019] Um die mit der Kühlmittelpumpe im Haupt-Kühlmittelkreislauf erzeugte Strömung auch im wenigstens einem Neben-Kühlmittelkreislauf zusätzlich zur dortigen Umwälzpumpe auszunützen ist es vorteilhaft, dass der wenigstens eine Neben-Kühlmittelkreislauf stromab nach der Kühlmittelpumpe vom Haupt-Kühlmittelkreislauf als Vorlauf abzweigt und stromauf vor der Kühlmittelpumpe in den Haupt-Kühlmittelkreislauf als Rücklauf wieder einmündet.

[0020] In einer einfachen, nicht beanspruchten konkreten Ausführungsform können die weiteren Komponenten in dem Nebenkühlkreislauf hydraulisch seriell hintereinander geschaltet sein, wobei wenigstens eine Umwälzpumpe vor und/oder nach und/oder zwischen den Komponenten angeordnet sein kann.

[0021] Erfindungsgemäß umfasst die mindestens eine weitere Komponente mehrere weitere Komponenten, wobei die mehreren weiteren Komponenten den Luftpresser, den Getriebeölkühler und den Heizungswärmeübertrager umfassen. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die mehreren Komponenten hydraulisch parallel angeordnet sind. Eingangsseitig sind dabei zwei Variationen je nach den Gegebenheiten möglich: Die Komponenten sind erfindungsgemäß jeweils einzeln an Kühlmittelversorgungsstellen mit dem Hauptkühlkreislauf verbunden.

[0022] Alternativ können die Komponenten, in einer nicht beanspruchten Ausführungsform, eingangsseitig ausgehend von einer einzigen Kühlmittelversorgungsstelle über eine Verteilerstelle und eine gemeinsame Verteilerleitung mit dem Hauptkühlkreislauf verbunden sein. Beide Varianten können je nach den Gegebenheiten und der Anzahl der Komponenten auch kombiniert werden.

[0023] Auch ausgangsseitig sind zwei Varianten möglich: die Komponenten können dabei jeweils einzeln an Kühlmittelrückführungsstellen mit dem Hauptkühlkreislauf verbunden sein. Alternativ können die Komponenten ausgangsseitig mit einer gemeinsamen Kühlmittelsammelleitung verbunden sein, wobei ausgehend von einer Sammelstelle eine Verbindung zu nur einer Kühlmittelrückführungsstelle des Hauptkühlkreislaufs hergestellt ist. Auch ausgangsseitig ist je nach den Gegebenheiten und der Anzahl der Komponenten eine Kombination beider Varianten möglich.

[0024] Bei parallel angeordneten Komponenten kann dabei wenigstens eine Umwälzpumpe vor einer Verteilerstelle und/oder nach einer Sammelstelle angeordnet sein.

[0025] Weiter wird auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine beansprucht. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind identisch mit den bereits gewürdigten Vorteilen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, so dass diese an dieser Stelle nicht wiederholt werden.

[0026] Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen lediglich beispielhaft näher erläutert.

[0027] Es zeigen:

Figur 1

eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Kühlmittelkreislauf aus einem Haupt-Kühlmittelkreislauf und einem Neben-Kühlmittelkreislauf einer ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform,

Figur 2

eine schematische Darstellung eines Neben-Kühlmittelkreislaufs einer zweiten, nicht beanspruchten Ausführungsform,

Figur 3

eine schematische Darstellung eines Neben-Kühlmittelkreislaufs einer dritten, nicht beanspruchten Ausführungsform, und

Figur 4

eine schematische Darstellung eines Neben-Kühlmittelkreislaufs einer vierten von der Erfindung beanspruchten Ausführungsform.

[0028] In Figur 1 ist schematisch eine nicht beanspruchte Ausführungsform einer Brennkraftmaschine 1 mit acht Zylindern in einem (nicht weiter dargestellten) Nutzfahrzeug gezeigt mit einem Kühlmittelkreislauf 2, der aus einem Haupt-Kühlmittelkreislauf 3 und einem Neben-Kühlmittelkreislauf 4 besteht.

[0029] Der Haupt-Kühlmittelkreislauf 3 verläuft ausgehend von einer relativ großen leistungsstarken Kühlmittelpumpe 5 über eine Leitung 6 zu einer Verzweigung 7, von wo sich der Kühlmittelstrom aufteilt und sowohl durch Kühlmittelkanäle einer, einen Motorblock aufweisenden Verbrennungseinheit 7a der Brennkraftmaschine 1 als auch durch eine Anlage zur Abgasrückführung 8 strömt und sich in einer Leitung 9 wieder vereint. In der Leitung 9 ist ein steuerbares Zweiwegeventil 10 angeordnet, mit der der Kühlmittelstrom in einer Aufwärmphase der Brennkraftmaschine 1 über eine Leitung 11 direkt an den Eingang der Kühlmittelpumpe 5 zurückführbar ist oder nach der Aufwärmung über eine Leitung 12 über einen Kühler 13 mit Ventilator 14 zur Kühlmittelpumpe 5 geleitet ist.

[0030] Der Neben-Kühlmittelkreislauf 4 zweigt stromab nach der Kühlmittelpumpe 5 an einer Anschlussstelle 14 von der Leitung 6 des Haupt-Kühlmittelkreislaufs 3 ab und mündet stromauf vor der Kühlmittelpumpe 5 an einer weiteren Anschlussstelle 14` wieder in den Hauptkühlmittelkreislauf 3 ein.

[0031] Im Neben-Kühlmittelkreislauf 4 sind in Strömungsrichtung seriell der Reihe nach ein Luftpresser 15, ein Getriebeölkühler 16, ein Heizungswärmeübertrager 17 für eine Kabinenheizung und eine elektrisch betriebene, regelbare Umwälzpumpe 18 angeordnet, wobei die Umwälzpumpe 18 im Vergleich zur Kühlmittelpumpe 5 kleiner und leistungsschwächer dimensioniert ist.

[0032] Der Kühlmittelvolumenstrom durch die Komponenten 15, 16, 17 im Nebenkühlmittelkreislauf 4 kann hier ersichtlich weitgehend unabhängig vom Haupt-Kühlmittelkreislauf 3 mit der Umwälzpumpe 18 gefördert werden, wobei dieser Kühlmittelvolumenstrom in Abhängigkeit des Kühl- und/oder Heizbedarfs der Komponenten 15, 16, 17 steuerbar oder regelbar ist.

[0033] Die Art und Anzahl der Komponenten als Luftpresser 15, Getriebeölkühler 16 und Heizungswärmeübertrager 17 ist hier lediglich beispielhaft. Es können auch eine andere Anzahl oder andere Arten von Komponenten oder Nebenaggregaten alternativ oder zusätzlich verwendet werden.

[0034] In Figur 2 ist schematisch und beispielhaft eine zweite nicht beanspruchte Ausführungsform der hydraulischen Anordnung der Komponenten 15, 16, 17 vereinfacht dargestellte: durch die Brennkraftmaschine 1 ist wiederum der Haupt-Kühlmittelkreislauf 3 mit seiner Kühlmittelpumpe 5 geleitet. Die Komponenten als Luftpresser 15, Getriebeölkühler 16 und Heizungswärmeübertrager 17 sind hier hydraulisch parallel angeordnet und eingangsseitig ausgehend von einer mit dem Haupt-Kühlmittelkreislauf 3 verbundenen Kühlmittelversorgungsstelle 19 über eine Verteilerstelle 20 und eine gemeinsame Kühlmittelverteilerleitung 21 mit dem Haupt-Kühlmittelkreislauf 3 verbunden.

[0035] Zwischen der Kühlmittelversorgungstelle 19 und der Verteilerstelle 20 ist die elektrisch betriebene, regelbare Umwälzpumpe 18 angeordnet. Ausgangsseitig sind die Komponenten 15, 16, 17 jeweils einzeln an Kühlmittelrückführungsstellen vor der Kühlmittelpumpe 5 am Haupt-Kühlmittelkreislauf 3 angeschlossen.

[0036] Figur 3 entspricht weitgehend der Anordnung nach Figur 2, so dass die Bezugszeichen entsprechend verwendet sind. Die nicht beanspruchte Ausführungsform nach Figur 3 ist ausgangsseitig dahingehend modifiziert, dass die Komponenten 15, 16, 17 mit einer gemeinsamen Kühlmittelsammelleitung 22 verbunden sind, die ausgehend von einer Sammelstelle 23 mit nur einer Kühlmittelrückführungsstelle des Haupt-Kühlkreislaufs verbunden ist. Anders als in Figur 2 ist hier die elektrisch betriebene, regelbare Umwälzpumpe nicht vor der Verteilerstelle 20 sondern nach der Sammelstelle 23 in der Leitung zur Kühlmittelrückführungsstelle eingebaut.

[0037] Die durch die Erfindung beanspruchte Ausführungsform nach Figur 4 entspricht weitgehend der Ausführungsform nach Figur 3 mit einer parallelen Anordnung der Komponenten 15, 16, 17. Der Unterschied zur Figur 3 besteht nach Figur 4 darin, dass die Komponenten 15, 16, 17 eingangsseitig jeweils einzeln an (hier schematisch dargestellten) Kühlmittelversorgungsstellen 19, 19`, 19" mit dem Haupt-Kühlkreislauf verbunden sind.

[0038] Welche der vorstehenden Ausführungsformen oder gegebenenfalls Kombinationen davon vorteilhafter verwendbar sind, hängt von den individuellen konkreten Bauraumgegebenheiten, Anschlussmöglichkeiten und Versorgungsmöglichkeiten sowie von der Anzahl und Art der Komponenten im Fahrzeug und an der Brennkraftmaschine ab.

Bezugszeichenliste

[0039] 

1

Brennkraftmaschine

2

Kühlmittelkreislauf

3

Haupt-Kühlmittelkreislauf

4

Neben-Kühlmittelkreislauf

5

Kühlmittelpumpe

6

Leitung

7

Verzweigung

7a

Verbrennungseinheit

8

Abgasrückführung

9

Leitung

10

Zwei-Wege-Ventil

11

Leitung

12

Leitung

13

Kühler

14, 14`

Anschlussstelle

15

Luftkompresser

16

Getriebeölkühler

17

Heizungswärmeübertrager

18

Umwälzpumpe

19, 19`, 19"

Kühlmittelversorgungsstelle

20

Verteilerstelle

21

Kühlmittelverteilerleitung

22

Kühlmittelsammelleitung

23

Sammelstelle

Ansprüche

1. Brennkraftmaschine (8), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem mittels einer Kühlmittelpumpe (5) betriebenen Kühlmittelkreislauf (2) als Haupt-Kühlmittelkreislauf (3) zur Kühlung der Brennkraftmaschine, und mit wenigstens einem vom Haupt-Kühlmittelkreislauf (3) abzweigenden und wieder einmündenden Neben-Kühlmittelkreislauf (4) zur Kühlung wenigstens einer weiteren Wärmequelle und/oder zur Heizung wenigstens einer Wärmesenke als wenigstens eine weitere Komponente der Brennkraftmaschine (8) oder eines die Brennkraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Kühlung eines Luftpressers (15) und/oder eines Getriebeölkühlers (16) und/oder eines Heizungswärmeübertragers (17), wobei

die Kühlmittelpumpe (5) mit dem Kurbeltrieb der Brennkraftmaschine (8) direkt oder indirekt für einen Pumpenantrieb gekoppelt ist,

wobei

in dem wenigstens einen Neben-Kühlmittelkreislauf (4) zumindest eine dem Kühl- oder Heizbedarf wenigstens einer zugeordneten Komponente (15, 16, 17) angepasste Umwälzpumpe (18) zusätzlich zur Kühlmittelpumpe (5) des Haupt-Kühlmittelkreislaufs (3) angeordnet ist und

die mindestens eine weitere Komponente mehrere weitere Komponenten (15, 16, 17) umfasst, dadurch gekennzeichnet,

dass die mehreren weiteren Komponenten (15, 16, 17) den Luftpresser (15), den Getriebeölkühler (16) und den Heizungswärmeübertrager (17) umfassen, wobei

die weiteren Komponenten (15, 16, 17) hydraulisch parallel angeordnet sind, derart dass diese Komponenten (15, 16, 17) eingangsseitig jeweils einzeln an Kühlmittelversorgungsstellen (19, 19`, 19") mit dem Hauptkühlkreislauf (3) verbunden sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Neben-Kühlmittelkreislauf (4) stromab der Kühlmittelpumpe (5) vom Haupt-Kühlmittelkreislauf (3) als Vorlauf abzweigt und stromauf der Kühlmittelpumpe (5) in den Haupt-Kühlmittelkreislauf (3) als Rücklauf einmündet.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Kurbeltrieb der Brennkraftmaschine (8) gekoppelte Kühlmittelpumpe (5) starr gekoppelt oder drehzahlgeregelt, insbesondere mittels einer Viscokupplung gekoppelt ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Umwälzpumpe (18) elektrisch oder pneumatisch angetrieben ist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Umwälzpumpe (18) und dadurch der damit geförderte Kühlmittelvolumenstrom in Abhängigkeit eines Kühl- oder Heizbedarfs einer oder mehrerer Komponenten (15, 16, 17) qualitativ und/oder quantitativ regelbar ist.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsstrategie der wenigstens einen Umwälzpumpe (18), insbesondere einer elektrisch betriebenen Umwälzpumpe (18), so ausgelegt ist, dass, insbesondere in Abhängigkeit festgestellter Umweltbedingungen, eine vorgegebene maximale Temperatur wenigstens einer vorbestimmten Wärmequelle (15, 16) und/oder eine vorgegebene minimale Temperatur wenigstens einer vorbestimmten Wärmesenke (17) entsprechend jeweils einem erforderlichen Kühlmittelvolumenstrom nicht überschritten bzw. unterschritten wird.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Regelung und/oder eine Steuerung der Algorithmus in einem Pumpensteuergerät und/oder einem Fahrzeugsteuergerät und/oder einem Motorsteuergerät implementiert ist.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

dass die Komponenten (15, 16, 17) ausgangsseitig jeweils einzeln an Kühlmittelrückführungsstellen mit dem Haupt-Kühlkreislauf (3) verbunden sind, oder

dass die Komponenten (15, 16, 17) ausgangsseitig mit einer gemeinsamen Kühlmittelsammelleitung (22) verbunden sind und ausgehend von einer Sammelstelle (23) eine Verbindung zu einer Kühlmittelrückführungsstelle des Haupt-Kühlkreislaufs (3) hergestellt ist.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei parallel angeordneten Komponenten wenigstens eine Umwälzpumpe (18) vor einer Verteilerstelle (20) und/oder nach einer Sammelstelle (23) angeordnet ist.

10. Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Claims

1. Internal combustion engine (8), preferably for a motor vehicle, comprising a coolant circuit (2) operated by means of a coolant pump (5) as the main coolant circuit (3) for cooling the internal combustion engine, and comprising at least one secondary coolant circuit (4), that is branching off from the main coolant circuit (3) and flowing again into the main coolant circuit (3), for cooling at least one further heat source and/or for heating at least one heat sink as at least one further component of the internal combustion engine (8) or of a motor vehicle comprising the internal combustion engine, preferably for cooling an air compressor (15) and/or a transmission oil cooler (16) and/or a heating heat exchanger (17), wherein

the coolant pump (5) is coupled directly or indirectly to the crank drive of the internal combustion engine (8) for a pump drive,

wherein,

in addition to the coolant pump (5) of the main coolant circuit (3), at least one circulation pump (18), adapted to the cooling or heating requirement of at least one associated component (15, 16, 17), is arranged in the at least one secondary coolant circuit (4), and

the at least one further component comprises a plurality of further components (15, 16, 17), characterised in that the plurality of further components (15, 16, 17) comprises the air compressor (15), the gear oil cooler (16) and the heating heat exchanger (17), wherein the further components (15, 16, 17) are arranged hydraulically in parallel in such a way that these components (15, 16, 17) are each connected individually on the inlet side at coolant supply points (19, 19', 19") to the main cooling circuit (3).

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterised in that the at least one secondary coolant circuit (4) branches off from the main coolant circuit (3), as a flow line, downstream of the coolant pump (5) and flows back into the main coolant circuit (3), as a return line, upstream of the coolant pump (5).

3. Internal combustion engine according to claim 1 or claim 2, characterised in that the coolant pump (5) coupled to the crank mechanism of the internal combustion engine (8) is rigidly coupled or rotational speed-controlled coupled, preferably by means of a visco coupling.

4. Internal combustion engine according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the at least one circulation pump (18) is driven electrically or pneumatically.

5. Internal combustion engine according to one of the claims 1 to 4, characterised in that the at least one circulation pump (18) and thereby the coolant volumetric flow conveyed thereby can be controlled qualitatively and/or quantitatively as a function of a cooling or heating requirement of one or more components (15, 16, 17).

6. Internal combustion engine according to claim 5, characterised in that the control strategy of the at least one circulation pump (18), in particular an electrically driven circulation pump (18), is conifgured in such a way that, preferably as a function of established environmental conditions, a predetermined maximum temperature of at least one predetermined heat source (15, 16) and/or a predetermined minimum temperature of at least one predetermined heat sink (17) corresponding in each case to a required coolant volumetric flow is not exceeded or is not undershot.

7. Internal combustion engine according to claim 5 or claim 6, characterised in that for open loop or closed loop control, the algorithm is implemented in a pump control unit and/or a vehicle control unit and/or an engine control unit.

8. Internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, characterised

in that in that the components (15, 16, 17) are each individually connected on the output side to the main cooling circuit (3) at coolant return points, or

in that the components (15, 16, 17) are connected on the outlet side to a common coolant collecting line (22) and, starting from a collecting point (23), a connection is established to a coolant return point of the main cooling circuit (3).

9. Internal combustion engine according to claim 8, characterised in that, in the case of components arranged in parallel, at least one circulation pump (18) is arranged upstream of a distributor point (20) and/or downstream of a collecting point (23).

10. Motor vehicle, preferably a utility vehicle, comprising an internal combustion engine (8) according to one of the preceding claims.

Revendications

1. Moteur à combustion interne (8), notamment pour un véhicule automobile, comprenant un circuit à liquide de refroidissement (2) fonctionnant au moyen d'une pompe à liquide de refroidissement (5) et faisant office de circuit à liquide de refroidissement principal (3) pour le refroidissement du moteur à combustion interne, et comprenant au moins un circuit à liquide de refroidissement secondaire (4), dérivant du circuit à liquide de refroidissement principal (3) et y débouchant de nouveau, servant au refroidissement d'au moins une source de chaleur supplémentaire et/ou au chauffage d'au moins un puits de chaleur en tant qu'au moins un composant supplémentaire du moteur à combustion interne (8) et d'un véhicule automobile possédant le moteur à combustion interne, notamment pour le refroidissement d'un compresseur d'air (15) et/ou d'un radiateur à huile de boîte de vitesses (16) et/ou d'un transmetteur de chaleur de chauffage (17),

la pompe à liquide de refroidissement (5) étant couplée directement ou indirectement à la transmission à bielle du moteur à combustion interne (8) pour un entraînement de la pompe,

au moins une pompe de circulation (18) étant disposée dans l'au moins un circuit à liquide de refroidissement secondaire (4), adaptée au besoin de refroidissement ou de chauffage de l'au moins un composant supplémentaire (15, 16, 17), en plus de la pompe à liquide de refroidissement (5) du circuit à liquide de refroidissement principal (3) et

l'au moins un composant supplémentaire comprenant plusieurs composants supplémentaires (15, 16, 17), caractérisé en ce que

les plusieurs composants supplémentaires (15, 16, 17) comprennent le compresseur d'air (15), le radiateur à huile de boîte de vitesses (16) et le transmetteur de chaleur de chauffage (17),

les composants supplémentaires (15, 16, 17) étant montés hydrauliquement en parallèle, de sorte que ces composants (15, 16, 17) soient reliés du côté de l'entrée respectivement individuellement au circuit à liquide de refroidissement principal (3) au niveau de points d'alimentation en liquide de refroidissement (19, 19', 19").

2. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'au moins un circuit à liquide de refroidissement secondaire (4) est dérivé du circuit à liquide de refroidissement principal (3) en tant que départ en aval de la pompe à liquide de refroidissement (5) et débouche dans le circuit à liquide de refroidissement principal (3) en tant que retour en amont de la pompe à liquide de refroidissement (5).

3. Moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la pompe à liquide de refroidissement (5) couplée à la transmission à bielle du moteur à combustion interne (8) est couplée de manière rigide ou couplée avec régulation de la vitesse de rotation, notamment au moyen d'un viscocoupleur.

4. Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'au moins une pompe de circulation (18) est entraînée électriquement ou pneumatiquement.

5. Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'au moins une pompe de circulation (18), et de ce fait le débit volumique de liquide de refroidissement transporté par celle-ci, est régulable qualitativement et/ou quantitativement en fonction d'un besoin de refroidissement ou de chauffage d'un ou plusieurs composants (15, 16, 17).

6. Moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que la stratégie de régulation de l'au moins une pompe de circulation (18), notamment d'une pompe de circulation (18) à fonctionnement électrique, est conçue de telle sorte que, notamment en fonction de conditions environnantes spécifiées, une température maximale prédéfinie d'au moins une source de chaleur (15, 16) prédéterminée et/ou une température minimale prédéfinie d'au moins un puits de chaleur (17) prédéterminé, correspondant respectivement à un débit volumique de liquide de refroidissement nécessaire, n'est pas franchie vers le haut ou franchie vers le bas.

7. Moteur à combustion interne selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que pour la régulation et/ou une commande, l'algorithme est mis en œuvre dans un contrôleur de pompe et/ou un contrôleur de véhicule et/ou un contrôleur de moteur.

8. Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce

que les composants (15, 16, 17) sont reliés du côté de la sortie respectivement individuellement au circuit à liquide de refroidissement principal (3) au niveau de points de retour de liquide de refroidissement, ou

que les composants (15, 16, 17) sont reliés du côté de la sortie à une conduite collectrice de liquide de refroidissement commune (22) et une liaison avec un point de retour de liquide de refroidissement du circuit à liquide de refroidissement principal (3) est réalisée à partir d'un point de collecte (23).

9. Moteur à combustion interne selon la revendication 8, caractérisé en ce que dans le cas de composants montés en parallèle, au moins une pompe de circulation (18) est disposée avant un point de répartition (20) et/ou après un point de collecte (23).

10. Véhicule automobile, notamment véhicule utilitaire, comprenant un moteur à combustion interne (8) selon l'une des revendications précédentes.

Zeichnung