DE102008029340A1

DE102008029340A1 - Cooling circuit arrangement for motor vehicle, has engine cooling circuit for cooling internal-combustion engine, in which engine heat transducer and engine coolant pump are arranged

Info

Publication number: DE102008029340A1
Application number: DE200810029340
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl.-Ing. Gärtner; Thomas Dr-Ing. Koch; Marcus Schrade; Raimund Dr.-Ing. Siegert
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2009-12-24

Abstract

The cooling circuit arrangement (1) has an engine cooling circuit (2) for cooling an internal-combustion engine (3), in which an engine heat transducer (5) and an engine coolant pump (6) are arranged. An internal heating branch (7) is provided for heating an air flow for heating vehicle internal space. A gearbox oil cooling branch (13) is provided for cooling the gearbox oil, where the gearbox oil cooling branch is independent from internal heating branch.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlkreisanordnung für ein Kraftfahrzeug.The The present invention relates to a refrigeration cycle arrangement for a motor vehicle.

Eine Kühlkreisanordnung eines Kraftfahrzeugs umfasst üblicherweise einen Motorkühlkreis zum Kühlen einer Brennkraftmaschine, wobei im Motorkühlkreis zumindest ein Motorwärmeübertrager sowie eine Motorkühlmittelpumpe angeordnet sind. Zusätzlich kann ein Innenraumheizzweig zum Heizen eines Luftstroms zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums vorgesehen sein, wobei in diesem Innenraumheizzweig ein Innenraumwärmeübertrager angeordnet sein kann. Darüber hinaus kann ein Getriebeölkühlzweig vorgesehen sein, der zum Kühlen von Getriebeöl dient und der einen Getriebeölwärmeübertrager enthält.A Cooling circuit arrangement of a motor vehicle usually includes an engine cooling circuit for cooling an internal combustion engine, wherein in the engine cooling circuit at least one engine heat exchanger and an engine coolant pump are arranged. additionally For example, an indoor heating branch may be used to heat an airflow for heating be provided a vehicle interior, wherein in this Innenraumheizzweig an indoor heat exchanger can be arranged. In addition, a transmission oil cooling branch be provided for cooling of transmission oil serves and a transmission oil heat exchanger contains.

Aus der GB 2 429 763 A ist eine Kühlkreisanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein Motorkühlkreis mit einem Motorwärmeübertrager und einer Motorkühlmittelpumpe vorgesehen ist, wobei der Motorkühlkreis einen Zweig enthält der stromab des Motorwärmeübertragers und stromauf einer Brennkraftmaschine abzweigt und der stromauf des Motorwärmeübertragers und stromab der Brennkraftmaschine in den Motorkühlkreis wieder einmündet. In diesem Zweig sind hintereinander ein Abgaswärmeübertrager, danach ein Innenraumwärmeübertrager und anschließend ein Getriebeölwärmeübertrager angeordnet. Parallel zum Getriebeölwärmeübertrager ist außerdem ein Motorölwärmeübertrager angeordnet. Der Abgaswärmeübertrager ist einerseits in den Zweig des Motorkühlkreises und andererseits unmittelbar in eine Abgasleitung der Brennkraftmaschine eingebunden. Insbesondere bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine kann dem Abgas Wärme entzogen werden und zum Aufheizen des Innenraums sowie zum Vorwärmen des Getriebeöls und zum Vorwärmen der Brennkraftmaschine genutzt werden.From the GB 2 429 763 A a cooling circuit arrangement for a motor vehicle is known in which an engine cooling circuit is provided with an engine heat exchanger and an engine coolant pump, wherein the engine cooling circuit includes a branch which branches off downstream of the engine heat exchanger and upstream of an internal combustion engine and the upstream of the engine heat exchanger and downstream of the internal combustion engine in the engine cooling circuit re-opens , In this branch, an exhaust gas heat exchanger, then an indoor heat exchanger and then a transmission oil heat exchanger are arranged one behind the other. In addition to the transmission oil heat exchanger, an engine oil heat exchanger is also arranged. The exhaust gas heat exchanger is integrated on the one hand in the branch of the engine cooling circuit and on the other hand directly into an exhaust pipe of the internal combustion engine. In particular, in a cold start of the engine heat can be withdrawn from the exhaust gas and used to heat the interior and for preheating the gearbox oil and for preheating the internal combustion engine.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Kühlkreisanordnung der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie einen konstruktiv einfachen Aufbau aufweist und zusätzliche Nutzungsmöglichkeiten bietet.The The present invention addresses the problem of for a cooling circuit arrangement of the aforementioned Kind an improved or at least another embodiment particular distinguished by the fact that they have a structurally simple construction and additional uses offers.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively by the subject of the independent claim. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Innenraumwärmeübertrager und den Getriebeölwärmeübertrager hinsichtlich der Durchströmung mit Kühlmittel parallel zueinander und parallel zum Motorwärmeübertrager anzuordnen. Hierzu sind Innenraumheizzweig und Getriebeölkühlzweig als voneinander unabhängige separate Zweige ausgestaltet. Ferner ist jeder Zweig mit einer separaten Pumpe ausgestattet, die von der Motorkühlmittelpumpe zum Antreiben des Kühlmittels im Motorkühlkreis unabhängig ist. Hierdurch ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur gezielten Wärmeübertragung bzw. Wärmenutzung während des Betriebs der Brennkraftmaschine.The Invention is based on the general idea, the indoor heat exchanger and the transmission oil heat exchanger in terms the flow with coolant parallel to each other and to arrange parallel to the engine heat exchanger. For this purpose, the interior heating branch and the transmission oil cooling branch are designed independent branches separate. Further Each branch is equipped with a separate pump by the engine coolant pump for driving the coolant is independent in the engine cooling circuit. This results manifold possibilities for targeted heat transfer or Heat utilization during operation of the internal combustion engine.

Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher der Getriebeölkühlzweig stromauf einer Abzweigstelle des Innenraumheizzweigs vom Motorkühlkreis abzweigt und stromauf einer Einleitstelle des Innenraumheizzweigs in den Motorkühlkreis einmündet. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die Strömungsrichtung des Kühlmittels im Getriebeölkühlzweig für bestimmte Betriebszustände umzukehren, ohne dass hierdurch nachteilige Wechselwirkungen mit dem Innenraumheizzweig entstehen.Especially an embodiment is advantageous in which the transmission oil cooling branch upstream of a branch point der Innenraumheizzweigs branches off the engine cooling circuit and upstream of a discharge point of the Innenraumheizzweigs in the engine cooling circuit opens. This makes it possible in particular the flow direction of the coolant in the transmission oil cooling branch to reverse for certain operating conditions, without that this causes adverse interactions with the Innenraumheizzweig.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann zumindest eine der Pumpen, also die Motorkühlmittelpumpe und/oder die Innenraumkühlmittelpumpe und/oder die Getriebeölkühlmittelpumpe elektrisch betrieben und hinsichtlich ihrer Förderleistung einstellbar sein. Auf diese Weise können die benötigten Wärmemengen gezielt eingestellt werden, wodurch die Kühlkreisanordnung besonders effektiv arbeitet.According to one In another embodiment, at least one of the pumps, So the engine coolant pump and / or the interior coolant pump and / or the transmission oil coolant pump electrically operated and adjustable in terms of their capacity be. In this way, the required amounts of heat be set specifically, causing the cooling circuit arrangement works very effectively.

Gemäß einer anderen besonders vorteilhaften Ausführungsform kann ein Abgaswärmeübertrager vorgesehen sein, der einerseits in eine Abgasleitung der Brennkraftmaschine eingebunden ist und der andererseits mit dem Motorkühlkreis wärmeübertragend gekoppelt ist. Durch diese Bauweise kann insbesondere für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine die im Abgas enthaltene Wärme zum Vorwärmen der Brennkraftmaschine und/oder zum Vorwärmen des Getriebeöls und/oder zum Aufheizen des Fahrzeuginnenraums genutzt werden.According to one Another particularly advantageous embodiment may be Exhaust heat exchanger to be provided, on the one hand is integrated into an exhaust pipe of the internal combustion engine and the on the other hand heat-transmitting with the engine cooling circuit is coupled. This construction can be used in particular for a cold start of the engine, the heat contained in the exhaust gas for preheating the internal combustion engine and / or for preheating the transmission oil and / or for heating the vehicle interior be used.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann besagter Abgaswärmeübertrager über einen Wärmeübertragungskreis mit dem Motorkühlkreis wärmeübertragend gekoppelt sein, der insbesondere als Rankine-Kreis ausgestaltet sein kann. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die im Abgas enthaltene Wärme zum Erzeugen mechanischer Leistung zu verwenden, die beispielsweise in Antriebsleistung oder in elektrische Energie umgewandelt werden kann.at an advantageous development, said exhaust gas heat exchanger via a heat transfer circuit with the engine cooling circuit be heat transfer coupled, in particular can be configured as a Rankine circle. This is especially true possible to generate the heat contained in the exhaust gas to use mechanical power, for example, in drive power or can be converted into electrical energy.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawings and from the associated Description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.preferred Embodiments of the invention are in the drawings and will become more apparent in the following description explained, wherein the same reference numerals to the same or similar or functionally identical components relate.

Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,

1 bis 5 jeweils eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Kühlkreisanordnung bei unterschiedlichen Betriebszuständen. 1 to 5 in each case a greatly simplified, schematics-like schematic representation of a cooling circuit arrangement at different operating states.

Entsprechend den 1 bis 5 umfasst eine Kühlkreisanordnung 1, die in einem nicht gezeigten Kraftfahrzeug zur Anwendung kommen kann, einen Motorkühlkreis 2 zum Kühlen einer Brennkraftmaschine 3. Der Motorkühlkreis 2 weist eine Kühlkreisleitung 4 auf, die von der Brennkraftmaschine 3 zu wenigstens einem Motorwärmeübertrager 5 und von diesem zurück zur Brennkraftmaschine 3 führt. In die Kühlkreisleitung 4 ist außerdem eine Motorkühlmittelpumpe 6 angeordnet, die ein Kühlmittel im Motorkühlkreis 2 antreibt. Im Beispiel ist die Motorkühlmittelpumpe 6 stromab des Motorwärmeübertragers 5 angeordnet.According to the 1 to 5 includes a refrigeration cycle arrangement 1 , which can be used in a motor vehicle, not shown, an engine cooling circuit 2 for cooling an internal combustion engine 3 , The engine cooling circuit 2 has a cooling circuit line 4 on, by the internal combustion engine 3 to at least one engine heat exchanger 5 and from this back to the engine 3 leads. In the cooling circuit line 4 is also an engine coolant pump 6 arranged, which is a coolant in the engine cooling circuit 2 drives. In the example, the engine coolant pump 6 downstream of the engine heat exchanger 5 arranged.

Die Kühlkreisanordnung 1 weist außerdem einen Innenraumheizzweig 7 auf, der zum Beheizen eines Luftstroms dient, der seinerseits zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums verwendet werden kann. Der Innenraumheizzweig 7 besitzt eine Heizzweigleitung 8, die von einer Entnahmestelle 9 zu einer Einleitstelle 10 führt. In der Heizzweigleitung 8 sind ein Innenraumwärmeübertrager 11 sowie eine Innenraumkühlmittelpumpe 12 angeordnet. Im Beispiel ist die Innenraumkühlmittelpumpe 12 stromab des Innenraumwärmeübertragers 11 angeordnet. Die Entnahmestelle 9, in welcher der Innenraumheizzweig 7 vom Motorkühlkreis 2 abzweigt, befindet sich stromab der Brennkraftmaschine 3 und stromauf des Motorwärmeübertragers 5. Die Einleitstelle 10, über welche der Innenraumheizzweig 7 in den Motorkühlkreis 2 einmündet, befindet sich stromauf der Brennkraftmaschine 3 und stromab des Motorwärmeübertragers 5.The cooling circuit arrangement 1 also has an interior heating branch 7 on which serves to heat an air flow, which in turn can be used for heating a vehicle interior. The interior heating branch 7 has a heating branch line 8th coming from a donor site 9 to a discharge point 10 leads. In the heating branch line 8th are an indoor heat exchanger 11 and an indoor coolant pump 12 arranged. In the example is the interior coolant pump 12 downstream of the indoor heat exchanger 11 arranged. The sampling point 9 in which the interior heating branch 7 from the engine cooling circuit 2 branches off, located downstream of the internal combustion engine 3 and upstream of the engine heat exchanger 5 , The discharge point 10 , via which the interior heating branch 7 in the engine cooling circuit 2 opens, is located upstream of the internal combustion engine 3 and downstream of the engine heat exchanger 5 ,

Des Weiteren ist die Kühlkreisanordnung 1 mit einem Getriebeölkühlzweig 13 ausgestattet, der zum Kühlen eines Getriebeöls dient. Hierzu enthält eine Kühlzweigleitung 14 des Getriebeölkühlzweigs 13 einen Getriebeölwärmeübertrager 15 sowie eine Getriebeölkühlmittelpumpe 16. Der Getriebeölkühlzweig 13 ist vom Innenraumheizzweig 7 unabhängig, besitzt daher eine eigene Leitung 14, die über zwei Anschlussstellen 17 und 18 an die Kühlkreisleitung 4 angeschlossen ist. Bezüglich der Förderrichtung der Getriebeölkühlmittelpumpe 16 bildet die saugseitige Anschlussstelle 17 eine Entnahmestelle 17, während die druckseitige Anschlussstelle 18 eine Einleitstelle 18 bildet. Die Entnahmestelle 17, über welche der Getriebeölkühlzweig 13 vom Motorkühlkreis 2 abzweigt, befindet sich stromab der Brennkraftmaschine 3 und stromauf des Motorwärmeübertragers 5. Im gezeigten Beispiel befindet sich diese Entnahmestelle 17 außerdem stromauf der Entnahmestelle 9, über welche der Innenraumheizzweig 7 vom Motorkühlkreis 2 abzweigt. Im Unterschied dazu befindet sich die Einleitstelle 18, über welche der Getriebeölkühlzweig 13 in den Motorkühlkreis 2 einmündet, stromauf der Brennkraftmaschine 3 und stromab des Motorwärmeübertragers 5. Im Beispiel befindet sich besagte Einleitstelle 18 außerdem stromauf der Einleitstelle 10, über welche der Innenraumheizzweig 7 in den Motorkühlkreis 2 einmündet.Furthermore, the cooling circuit arrangement 1 with a transmission oil cooling branch 13 equipped for cooling a transmission oil. For this purpose contains a cooling branch line 14 of the transmission oil cooling branch 13 a transmission oil heat exchanger 15 and a transmission oil coolant pump 16 , The transmission oil cooling branch 13 is from the interior heating branch 7 independent, therefore has its own line 14 that have two connection points 17 and 18 to the cooling circuit line 4 connected. With regard to the conveying direction of the transmission oil-coolant pump 16 forms the suction-side connection point 17 a sampling point 17 , while the pressure-side connection point 18 a discharge point 18 forms. The sampling point 17 over which the transmission oil cooling branch 13 from the engine cooling circuit 2 branches off, located downstream of the internal combustion engine 3 and upstream of the engine heat exchanger 5 , In the example shown, this sampling point is located 17 also upstream of the sampling point 9 , via which the interior heating branch 7 from the engine cooling circuit 2 branches. In contrast to this is the discharge point 18 over which the transmission oil cooling branch 13 in the engine cooling circuit 2 opens, upstream of the internal combustion engine 3 and downstream of the engine heat exchanger 5 , In the example, said discharge point is located 18 also upstream of the discharge point 10 , via which the interior heating branch 7 in the engine cooling circuit 2 opens.

Der Motorwärmeübertrager 5 wird im Betrieb des Fahrzeugs mit Umgebungsluft durchströmt. Im Unterschied dazu wird der Innenraumwärmeübertrager 11 gegebenenfalls von einem Luftstrom durchströmt, der zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums dient. Im Unterschied dazu wird der Getriebeölwärmeübertrager 15 von Getriebeöl durchströmt, um dieses mit dem Kühlmittel des Kühlmittelkreises 2 wärmeübertragend zu koppeln.The engine heat exchanger 5 is traversed during operation of the vehicle with ambient air. In contrast, the indoor heat exchanger 11 optionally flows through an air flow, which serves to heat the vehicle interior. In contrast, the transmission oil heat exchanger 15 Flowed through by transmission oil to this with the coolant of the coolant circuit 2 couple heat transfer.

Bei der hier gezeigten, besonderen Ausführungsform umfasst die Kühlkreisanordnung 1 außerdem einen Abgaswärmeübertrager 19. Dieser ist einerseits in eine Abgasleitung 20 der Brennkraftmaschine 3 eingebunden, die im Betrieb der Brennkraftmaschine 3 Verbrennungsabgase abführt. Mit 21 ist eine Frischluftleitung bezeichnet, die der Brennkraftmaschine 3 im Betrieb Frischluft zuführt. Der Abgaswärmeübertrager 19 ist andererseits mit dem Motorkühlkreis 2 wärmeübertragend gekoppelt. Im gezeigten Beispiel erfolgt diese wärmeübertragende Kopplung mit Hilfe eines Wärmeübertragungskreises 22, der zusätzlich zum Abgaswärmeübertrager 19 noch einen Kopplungswärmeübertrager 23 enthält. Dieser Kopplungswärmeübertrager 23 ist einerseits in den Wärmeübertragungskreis 22 bzw. in dessen Übertragungsleitung 24 und andererseits in den Motorkühlkreis 2 bzw. in dessen Kühlkreisleitung 4 eingebunden. Im Unterschied dazu ist der Abgaswärmeübertrager 19 einerseits in die Abgasleitung 20 und andererseits in den Wärmeübertragungskreis 22 bzw. in dessen Übertragungsleitung 24 eingebunden.In the particular embodiment shown here, the refrigeration cycle arrangement comprises 1 also an exhaust gas heat exchanger 19 , This is on the one hand in an exhaust pipe 20 the internal combustion engine 3 involved in the operation of the internal combustion engine 3 Dissipates combustion exhaust gases. With 21 is a fresh air pipe called the internal combustion engine 3 to supply fresh air during operation. The exhaust gas heat exchanger 19 on the other hand, with the engine cooling circuit 2 coupled heat transfer. In the example shown, this heat-transfer coupling takes place with the aid of a heat transfer circuit 22 , in addition to the exhaust heat exchanger 19 still a coupling heat exchanger 23 contains. This coupling heat exchanger 23 is on the one hand in the heat transfer circuit 22 or in its transmission line 24 and on the other hand into the engine cooling circuit 2 or in its cooling circuit line 4 involved. In contrast, the exhaust gas heat exchanger 19 on the one hand into the exhaust pipe 20 and on the other hand in the heat transfer circuit 22 or in its transmission line 24 involved.

Der Abgaswärmeübertrager 19 ist dabei stromab der Brennkraftmaschine 3 und stromauf des Motorwärmeübertragers 5 sowie vorzugsweise stromauf der Entnahmestelle 9 sowie insbesondere auch stromauf der Entnahmestelle 17 mit dem Motorkühlkreis 2 wärmeübertragend gekoppelt. Dementsprechend befindet sich der Kopplungswärmeübertrager 23 im Motorkühlkreis 2 stromab der Brennkraftmaschine 3 und stromauf des Motorwärmeübertragers 5 sowie gegebenenfalls stromauf der Entnahmestelle 9 und/oder stromauf der Entnahmestelle 17.The exhaust gas heat exchanger 19 is downstream of the engine 3 and upstream of the Motorwärmeübertragers 5 and preferably upstream of the sampling point 9 and in particular also upstream of the sampling point 17 with the engine cooling circuit 2 coupled heat transfer. Accordingly, there is the coupling heat exchanger 23 in the engine cooling circuit 2 downstream of the internal combustion engine 3 and upstream of the engine heat exchanger 5 and optionally upstream of the sampling point 9 and / or upstream of the sampling point 17 ,

Gemäß der hier gezeigten, besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreis 22 als Rankine-Kreis ausgestaltet sein, der im Folgenden ebenfalls mit 22 bezeichnet wird. Der Rankine-Kreis 22 enthält in üblicher Weise einen Verdampfer, der hier durch den Abgaswärmeübertrager 19 gebildet ist, einen Kondensator, der hier durch den Kopplungswärmeübertrager 23 gebildet ist, eine Kompressionseinrichtung 25 sowie eine Expansionseinrichtung 26. Der Rankine-Kreis 22 ermöglicht eine Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie, die über die Expansionseinrichtung 26 bereitgestellt werden kann. Beispielsweise treibt die Expansionseinrichtung 26 über eine Antriebswelle 27 einen Generator 28 an. Insoweit kann die Wärme des Abgases hier zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden. Ebenso kann die Expansionseinrichtung 26 unmittelbar Antriebsleistung zur Entlastung der Brennkraftmaschine 3 erzeugen. Bei der Expansionseinrichtung 26 kann es sich beispielsweise um eine Turbine handeln. Die Kompressionseinrichtung 25, bei der es sich bevorzugt um eine Pumpe handelt, befindet sich bezüglich einer Zirkulationsrichtung eines Wärmeübertragungsmittels, das in Wärmeübertragungskreis 22 zirkuliert, stromab des Kondensators 23 und stromauf des Verdampfers 19. Im Unterschied dazu befindet sich die Expansionseinrichtung 26 bezüglich der Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmittels stromab des Verdampfers 19 und stromauf des Kondensators 23. Die Abgasleitung 20 kann einen Bypass 29 aufweisen, der beispielsweise mit Hilfe eines Bypassventils 30 steuerbar ist, und der eine Umgehung des Abgaswärmeübertragers 19 bzw. des Verdampfers 19 ermöglicht. Die schaltbaren Komponenten der Kühlkreisanordnung 1 können auf geeignete Weise mit einer Steuereinrichtung 31 verbunden sein. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung 31 über geeignete Steuerleitungen 32 mit den verschiedenen Pumpen 6, 12, 16, 25 verbunden, ebenso mit dem Bypassventil 30 und einem Steuerventil 33 zum Steuern des Durchflusses bzw. Abflusses an der Abzweigstelle 9.According to the particularly advantageous embodiment shown here, the heat transfer circuit 22 be designed as a Rankine circle, which in the following also with 22 referred to as. The Rankine Circle 22 contains in the usual way an evaporator, here by the exhaust gas heat exchanger 19 is formed, a condenser here by the coupling heat exchanger 23 is formed, a compression device 25 and an expansion device 26 , The Rankine Circle 22 allows a conversion of thermal energy into mechanical energy, through the expansion device 26 can be provided. For example, the expansion device is driving 26 via a drive shaft 27 a generator 28 at. In that regard, the heat of the exhaust gas can be used here to generate electrical energy. Likewise, the expansion device 26 directly drive power to relieve the engine 3 produce. In the expansion device 26 it may, for example, be a turbine. The compression device 25 , which is preferably a pump, is located in a heat transfer circuit with respect to a circulation direction of a heat transfer medium 22 circulates, downstream of the condenser 23 and upstream of the evaporator 19 , In contrast, there is the expansion device 26 with respect to the flow direction of the heat transfer medium downstream of the evaporator 19 and upstream of the condenser 23 , The exhaust pipe 20 can a bypass 29 having, for example, by means of a bypass valve 30 is controllable, and a bypass of the Abgaswärmeübertragers 19 or the evaporator 19 allows. The switchable components of the cooling circuit arrangement 1 can be suitably with a control device 31 be connected. For example, the control device 31 via suitable control lines 32 with the different pumps 6 . 12 . 16 . 25 connected, as well with the bypass valve 30 and a control valve 33 for controlling the flow or outflow at the branching point 9 ,

Wenigstens eine der Pumpen 6, 12, 16, 25 ist elektrisch betrieben und kann hinsichtlich ihrer Förderleistung eingestellt werden. Vorzugsweise sind alle Pumpen 6, 12, 16, 25 elektrisch betrieben sowie mit Hilfe der Steuereinrichtung 31 hinsichtlich ihrer Förderleistung einstellbar.At least one of the pumps 6 . 12 . 16 . 25 is electrically operated and can be adjusted in terms of their capacity. Preferably, all pumps 6 . 12 . 16 . 25 electrically operated and with the aid of the control device 31 adjustable in terms of their delivery.

Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist außerdem in der Getriebeölkühlmittelpumpe 16 ein schaltbarer Bypass 34 ausgebildet, der eine Umgehung der eigentlichen Pumpeinrichtung 35 der Getriebeölkühlmittelpumpe 16 ermöglicht. Ein entsprechendes Bypassventil 36 kann ebenfalls durch die Steuerung 31 betätigt werden. Grundsätzlich kann ein derartiger Bypass 34 auch dadurch realisiert werden, dass die Pumpeinrichtung 35 entgegen ihrer Förderrichtung durchströmbar ist, wenn die Pumpeinrichtung 35 ausgeschaltet ist.In the embodiment shown here as well, in the transmission oil pump 16 a switchable bypass 34 formed, a bypass of the actual pumping device 35 the transmission oil coolant pump 16 allows. A corresponding bypass valve 36 can also be through the controller 31 be operated. Basically, such a bypass 34 also be realized by the fact that the pumping device 35 can be flowed through contrary to their conveying direction when the pumping device 35 is off.

Im Folgenden werden unterschiedliche Betriebszustände der Kühlkreisanordnung 1 näher erläutert, die von verschiedenen Temperaturen abhängen. Hierzu kann die Steuereinrichtung 31 mit einem oder mit mehreren Temperatursensoren 37 gekoppelt sein. In den Beispielen ist lediglich repräsentativ ein einziger Temperatursensor 37 dargestellt.In the following, different operating states of the cooling circuit arrangement 1 explained in more detail, which depend on different temperatures. For this purpose, the control device 31 with one or more temperature sensors 37 be coupled. In the examples, only a representative temperature sensor is representative 37 shown.

1 zeigt einen Grundzustand der Kühlkreisanordnung 1. In diesem Grundzustand sind alle Pumpen 6, 12, 16, 25 deaktiviert. Der Bypass 34 zur Umgehung der Getriebeölkühlmittelpumpe 16 ist ebenfalls deaktiviert. Das Steuerventil 33 befindet sich in einem Sperrzustand, so dass es sowohl in der Durchlassrichtung zum Motorwärmeübertrager 5 als auch in der Abzweigrichtung zum Innenraumwärmeübertrager 11 sperrt. Auch der Bypass 29 zur Umgebung des Abgaswärmeübertragers 19 kann deaktiviert sein. 1 shows a ground state of the refrigeration cycle arrangement 1 , In this basic state are all pumps 6 . 12 . 16 . 25 disabled. The bypass 34 to bypass the transmission oil coolant pump 16 is also disabled. The control valve 33 is in a blocking state, allowing it both in the forward direction to the engine heat exchanger 5 as well as in the branch direction to the indoor heat exchanger 11 locks. Also the bypass 29 to the environment of the exhaust gas heat exchanger 19 can be disabled.

2 zeigt einen Zustand, wie er beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 3 in Verbindung mit einer niedrigen Umgebungstemperatur vorliegen kann. Eine niedrige Umgebungstemperatur liegt dann vor, wenn eine Aufheizung des Fahrzeuginnenraums erforderlich ist. 2 shows a state, such as in a cold start of the internal combustion engine 3 may be present in conjunction with a low ambient temperature. A low ambient temperature is present when heating of the vehicle interior is required.

In diesem Zustand ist zum Einen die Kompressionspumpe 25 aktiviert, um Wärmeübertragungsmittel vom Abgaswärmeübertrager 19 zum Kopplungswärmeübertrager 23 zu fördern. Der Bypass 29 zur Umgehung des Abgaswärmeübertragers 19 bleibt deaktiviert, so dass die heißen Verbrennungsabgase den Abgaswärmeübertrager 19 durchströmen. Die Innenraumkühlmittelpumpe 12 ist aktiviert. Das Steuerventil 33 ist so geschaltet, dass Kühlmittel durch den Innenraumheizzweig 7, jedoch nicht durch den Motorwärmeübertrager 5 strömen kann. Somit strömt Kühlmittel durch den Innenraumwärmeübertrager 11 und ermöglicht eine Aufheizung des Luftstroms, welcher dem Fahrzeuginnenraum zugeführt wird. Des Weiteren ist auch die Getriebeölkühlmittelpumpe 16 aktiviert, so dass sie Kühlmittel durch den Getriebeölkühlzweig fördert, wodurch Getriebeöl über den Getriebeölwärmeübertrager 15 vorgewärmt werden kann. Die Motorkühlmittelpumpe 6 bleibt dabei deaktiviert. Die aktiven Kühlmittelpumpen 12 und 16 fördern vorgewärmtes Kühlmittel durch die Brennkraftmaschine 3, wodurch auch diese vorgewärmt werden kann.In this state, on the one hand, the compression pump 25 activated to heat transfer means from the exhaust gas heat exchanger 19 to the coupling heat exchanger 23 to promote. The bypass 29 to bypass the exhaust gas heat exchanger 19 remains deactivated, so that the hot combustion gases exhaust gas heat exchanger 19 flow through. The interior coolant pump 12 is activated. The control valve 33 is switched so that coolant through the Innenraumheizzweig 7 , but not by the engine heat exchanger 5 can flow. Thus, coolant flows through the indoor heat exchanger 11 and allows heating of the air flow, which is supplied to the vehicle interior. Furthermore, the transmission oil coolant pump is also 16 activated so that it promotes coolant through the transmission oil cooling branch, whereby transmission oil through the transmission oil heat exchanger 15 can be preheated. The engine coolant pump 6 remains deactivated. The active coolant pumps 12 and 16 promote preheated coolant by the internal combustion engine 3 , which also allows them to be preheated.

3 zeigt einen Zustand, der sich bei einem Kaltstart in Verbindung mit einer höheren Umgebungstemperatur einstellen kann. Die höhere Umgebungstemperatur unterscheidet sich von der niedrigen Umgebungstemperatur dadurch, dass ein Aufheizen des Fahrzeuginnenraums nicht erforderlich ist. Dementsprechend unterscheidet sich der in 3 gezeigte Zustand von dem in 2 gezeigten Zustand lediglich dadurch, dass hier die Innenraumkühlmittelpumpe 12 deaktiviert ist und dass das Steuerventil 33 so geschaltet ist, dass weder durch den Motorwärmeübertrager 5 noch durch den Innenraumwärmeübertrager 11 Kühlmittel strömt. Die Vorwärmung des Getriebeöls über den Getriebeölwärmeübertrager 15 und die Vorwärmung der Brennkraftmaschine 3 werden lediglich durch die aktive Getriebeölkühlmittelpumpe 16 realisiert. 3 shows a state that can occur at a cold start in conjunction with a higher ambient temperature. The higher ambient temperature differs from the low ambient temperature in that a heating of the vehicle interior is not required. Accordingly, the in. Differs 3 shown state of the in 2 shown state only in that here the interior coolant pump 12 is disabled and that the control valve 33 is switched so that neither by the engine heat exchanger 5 still through the indoor heat exchanger 11 Coolant flows. Preheating the transmission oil via the transmission oil heat exchanger 15 and the preheating of the internal combustion engine 3 are only by the active transmission oil coolant pump 16 realized.

Der in 4 gezeigte Zustand kann bei niedriger Umgebungstemperatur und bei auf Betriebstemperatur befindlicher Brennkraftmaschine 3 vorliegen. Dieser Zustand ergibt sich somit während des Betriebs bzw. während eines Warmstarts. Zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums ist die Innenraumkühlmittelpumpe 12 aktiviert. Zum Kühlen der Brennkraftmaschine 3 ist nun auch die Motorkühlmittelpumpe 6 aktiviert. Des Weiteren ist das Steuerventil 33 so geschaltet, dass Kühlmittel sowohl durch den Motorwärmeübertrager 5 als auch durch den Innenraumwärmeübertrager 11 strömt. Zum Kühlen des Getriebeöls wird nun die Getriebeölkühlmittelpumpe 16 deaktiviert sowie der zugehörige Bypass 34 aktiviert. In der Folge fördert die Motorkühlmittelpumpe 6 entgegen der Förderrichtung der Getriebeölkühlmittelpumpe 16 Kühlmittel durch den Getriebeölwärmeübertrager 15. Hierdurch gelangt Kühlmittel, das im Motorwärmeübertrager 5 gekühlt worden ist, zum Getriebeölwärmeübertrager 15 und ermöglicht somit eine Wärmeabfuhr aus dem Getriebeöl.The in 4 shown state can at low ambient temperature and at befindlichem operating temperature internal combustion engine 3 available. This condition thus arises during operation or during a warm start. For heating the vehicle interior is the interior coolant pump 12 activated. For cooling the internal combustion engine 3 is now also the engine coolant pump 6 activated. Furthermore, the control valve 33 switched so that coolant through both the engine heat exchanger 5 as well as through the indoor heat exchanger 11 flows. For cooling the transmission oil is now the transmission oil coolant pump 16 deactivated as well as the associated bypass 34 activated. As a result, promotes the engine coolant pump 6 against the conveying direction of the transmission oil coolant pump 16 Coolant through the transmission oil heat exchanger 15 , As a result, coolant enters the engine heat exchanger 5 has been cooled, to the transmission oil heat exchanger 15 and thus enables a heat dissipation from the transmission oil.

Der in 5 gezeigte Zustand unterscheidet sich von dem in 4 gezeigten Zustand durch erhöhte Umgebungstemperaturen, die ein Aufheizen des Fahrzeuginnenraums entbehrlich machen. Dementsprechend kann wieder die Innenraumkühlmittelpumpe 12 deaktiviert werden. Das Steuerventil 33 sperrt dann die Kühlmittelströmung zum Innenraumwärmeübertrager 11, so dass das Kühlmittel nur noch durch den Motorwärmeübertrager 5 strömt. Während den Betriebszuständen der 4 und 5 ist grundsätzlich ein Wärmeeintrag vom Abgas der Brennkraftmaschine 3 in den Kühlmittelkreis 2 nicht mehr erforderlich. Hierzu kann grundsätzlich der Bypass 29 zur Umgehung des Abgaswärmeübertragers 19 aktiviert werden. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, den Abgaswärmeübertrager 19 weiterhin aktiv zu schalten, dabei jedoch Expansionsarbeit über die Expansionseinrichtung 26 aus dem Wärmeübertragungsmittel herauszuziehen. Mit anderen Worten, bei hinreichender Betriebstemperatur kann der Rankine-Kreis 22 aktiv betrieben werden, wodurch dem Fahrzeug mechanische Energie zur Verfügung steht, die zum Beispiel in elektrische und/oder mechanische Energie umgewandelt werden kann.The in 5 State shown differs from that in 4 shown state by increased ambient temperatures, which make it unnecessary to heat the vehicle interior. Accordingly, again, the indoor coolant pump 12 be deactivated. The control valve 33 then blocks the flow of coolant to the indoor heat exchanger 11 , so that the coolant only through the engine heat exchanger 5 flows. During the operating conditions of the 4 and 5 is basically a heat input from the exhaust gas of the internal combustion engine 3 in the coolant circuit 2 not necessary anymore. This can in principle be the bypass 29 to bypass the exhaust gas heat exchanger 19 to be activated. It is also possible in principle, the exhaust gas heat exchanger 19 still active, but doing expansion work on the expansion device 26 to pull out of the heat transfer medium. In other words, with sufficient operating temperature, the Rankine circle 22 be actively operated, whereby the vehicle mechanical energy is available, which can be converted, for example, into electrical and / or mechanical energy.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

GB 2429763 A [0003]

Claims

Cooling circuit arrangement for a motor vehicle, - with an engine cooling circuit ( 2 ) for cooling an internal combustion engine ( 3 ), in which at least one engine heat exchanger ( 5 ) and an engine coolant pump ( 6 ) are arranged, - with a Innenraumheizzweig ( 7 ) for heating an air flow for heating a vehicle interior, in which an indoor heat exchanger ( 11 ) and an interior coolant pump ( 12 ) and the upstream of the engine heat exchanger ( 5 ) and downstream of the internal combustion engine ( 3 ) from the engine cooling circuit ( 2 ) branches off and the downstream of the engine heat exchanger ( 5 ) and upstream of the internal combustion engine ( 3 ) in the engine cooling circuit ( 2 ), with one of the Innenraumheizzweig ( 7 ) independent transmission oil cooling branch ( 13 ) for cooling transmission oil, in which a transmission oil heat exchanger ( 15 ) and a transmission oil coolant pump ( 16 ) and the upstream of the engine heat exchanger ( 5 ) and downstream of the internal combustion engine ( 3 ) from the engine cooling circuit ( 2 ) branches off and the downstream of the engine heat exchanger ( 5 ) and upstream of the internal combustion engine ( 3 ) in the engine cooling circuit ( 2 ).

Cooling circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the transmission cooling branch ( 13 ) upstream of a branch point ( 9 ) of the interior heating branch ( 7 ) from the engine cooling circuit ( 2 ) branches off and upstream of a discharge point ( 10 ) of the interior heating branch ( 7 ) in the engine cooling circuit ( 2 ).

Cooling circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the pumps ( 6 . 12 . 16 ) is electrically operated and adjustable in terms of their capacity.

Cooling circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized by an exhaust gas heat exchanger ( 19 ), on the one hand into an exhaust pipe ( 20 ) of the internal combustion engine ( 3 ) and, on the other hand, with the engine cooling circuit ( 2 ) is coupled heat-transmitting.

Cooling circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the exhaust gas heat exchanger ( 19 ) via a heat transfer circuit ( 22 ) with the engine cooling circuit ( 2 ) is heat-transmitting coupled, the a coupling heat exchanger ( 23 ), on the one hand in the heat transfer circuit ( 22 ) and on the other hand into the engine cooling circuit ( 2 ) is involved.

Cooling circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the heat transfer circuit ( 22 ) is designed as a Rankine cycle, in which an evaporator through the exhaust gas heat exchanger ( 19 ) is formed, in which a capacitor through the coupling heat exchanger ( 23 ) is formed, in which a compression device ( 25 ) downstream of the capacitor ( 23 ) and upstream of the evaporator ( 19 ) and in which an expansion device ( 26 ) downstream of the evaporator ( 19 ) and upstream of the capacitor ( 23 ) is arranged.