DE102014215074B4 - Temperieranordnung für Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zum Temperieren von Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Temperieranordnung für Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen eine Brennkraftmaschine (2) und einen Kühler (3) fluidleitend verbindenden Kühlmittelkreislauf (4) mit einem Thermostat (5), welches dazu ausgebildet ist, ein die Brennkraftmaschine (2) verlassendes Kühlmittel zumindest anteilig direkt oder zuvor durch den Kühler (3) zurück zur Brennkraftmaschine (2) zu leiten, wobei zur Wärmeübertragung zwischen Kühlmittel und Getriebeöl ein Wärmetauscher (14) vorgesehen ist, wobei ein Bypass (9a) vorgesehen ist, um das Kühlmittel anteilig unter Umgehung des Kühlers (3) direkt zurück zur Brennkraftmaschine (2) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl eine Eingangsleitung (I) als auch eine Ausgangsleitung (m) des Wärmetauschers (14) in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen jeweils hinter einer Einmündung des Bypass (9a) in einer Rücklaufleitung (9) des Kühlmittelkreislaufs (4) jeweils mit der Rücklaufleitung (9) verbunden ist, wobei ein Teil des durch den Kühler (3) und/oder direkt zurückströmenden Kühlmittels richtungsgleich zunächst durch den Wärmetauscher (14) und anschließend zur Brennkraftmaschine (2) leitbar ist, wobei das Thermostat (5) mit einem Innenraumheizer (12) und dem Kühler (3) sowie mit dem Bypass (9a) fluidleitend verbunden ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperieranordnung für Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für ein Automatikgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Temperieren von Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für ein Automatikgetriebe mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
• Getriebe bilden einen Teil des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. In ihrer Anordnung zwischen Motor und Antriebsrädern dienen sie der Übersetzung zwischen Motordrehzahl und der jeweiligen Antriebsdrehzahl. Neben manuell zu schaltenden Mehrgang-Getrieben können diese auch automatisiert betätigt werden. In Form von Automatikgetrieben reicht deren Bauart von halbautomatischen Getrieben über automatisierte und Wandler-Automatikgetrieben bis hin zu stufenlosen Getrieben. Automatikgetriebe werden bisweilen vermehrt mit Brennkraftmaschinen als Motor kombiniert.
• Wie auch bei Brennkraftmaschinen sind die einzelnen Bauteile von Automatikgetrieben so gefertigt, dass diese innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs ideal ineinandergreifen. Da die Temperatur des Getriebes im Betrieb und mit steigender Belastung und Umdrehung steigt, muss das darin befindliche Getriebeöl gekühlt werden. Hierzu kann das Getriebe beispielsweise mit einem geeigneten Luft--Öl-Kühler fluidleitend verbunden sein. Durch die zunehmenden Abmessungen heutiger Kühlsysteme in Kraftfahrzeugen reichen diese mitunter aus, um zur Kühlung des Getriebes mit herangezogen zu werden. Hierzu eignen sich als Wasser-Öl-Wärmetauschern ausgebildete Wärmetauscher, welche zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine und dem Getriebeöl dienen.
• In diesem Zusammenhang gehen die Bestrebungen dahin, einen solchen Aufbau auch zur Erwärmung des Getriebeöls in der Kaltstartphase heranzuziehen. Ziel ist das rasche Erreichen der Betriebstemperatur, um den Widerstand innerhalb des Getriebes und damit den Energieverbrauch zu senken. Da sich das Kühlmittel im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine schneller als das Getriebeöl erwärmt, erfolgt durch den Wärmetauscher ein Wärmeübertrag von dem Kühlmittel auf das Getriebeöl. Hierdurch erfüllt der Wärmetauscher nicht nur die Aufgabe des Kühlens von Getriebeöl, sondern generell dessen Temperierung. In Bezug auf die Anordnung eines solchen Wärmetauschers und dessen Betrieb sind im Stand der Technik bereits einige Ausgestaltungsformen bekannt.
• So wird gemäß der DE 103 01 448 A1 die Temperierung des Getriebeöls dadurch erreicht, dass wenigstens zwei Thermostate vorgesehen sind. Einer der Thermostate ist dabei einem Wärmetauscher zugeordnet, welcher zum Austausch von Wärme zwischen dem Getriebeöl und einem Kühlmittel dient. Insbesondere in der Kaltstartphase der zugehörigen Brennkraftmaschine dient das andere Thermostat dazu, das Kühlmittel nur innerhalb eines kleinen Kühlkreislaufs in Bezug auf die Brennkraftmaschine umlaufen zu lassen. So wird erst ab Erreichen einer vorbestimmten Temperatur des Kühlmittels das Thermostat geöffnet und eine Beaufschlagung des Wärmetauschers mit erhitztem Kühlmittel ermöglicht.
• Ferner geht aus der JP 2004 232 514 A eine Anordnung zum Temperieren von Getriebeöl für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs hervor. Ziel ist die rasche Erwärmung des Getriebeöls nach dem Start der Brennkraftmaschine, um den Kraftstoffverbrauch im Kaltstart zu senken. Hierzu ist ein Wärmetauscher vorgesehen, welcher den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine und dem Getriebeöl des Automatikgetriebes ermöglicht. Weiterhin benötigt die Anordnung ein Schaltventil mit einer Regelung, wobei das Schaltventil an einem Kühlwassereinlass des Wärmetauschers angeordnet ist. Das Schaltventil ist dazu ausgebildet, um den Zulauf des Kühlwassers in den Wärmetauscher hinein zwischen einem ersten und einem zweiten Kühlwasserkreislauf umzuschalten. Dabei korrespondieren der erste Kühlwasserkreislauf mit dem Zylinderkopf und der zweite Kühlwasserkreislauf mit dem Motorblock der Brennkraftmaschine. Die Regelung des Schaltventils erfolgt derart, dass der Wärmetauscher zum Erwärmen des Getriebeöls mit dem ersten Kühlwasserkreislauf und zum Kühlen des Getriebeöls mit dem zweiten Kühlwasserkreislauf in fluidleitender Verbindung steht.
• Auch der US 2011 / 0 120 396 A1 ist eine Temperieranordnung zu entnehmen, welche eine mit einem Kühlmittelkreislauf fluidleitend verbundene Wärmetauschereinheit aufweist. Die Wärmetauschereinheit besitzt ein Wärmetauscherteil sowie einen mit dem Wärmetauscherteil gekoppelten Ventilkörper. Innerhalb des Wärmetauscherteils ist ein Wärmetauscher angeordnet. Der Wärmetauscher ist dazu ausgebildet, um einen Austausch von Wärme zwischen Getriebeöl und einem innerhalb des Kühlmittelkreislaufs umlaufenden Kühlmittel zu ermöglichen. Insbesondere der Ventilkörper ist dazu ausgebildet, um das eine zugehörige Brennkraftmaschine verlassende Kühlmittel an jeweils geeignete Stelle weiterzuleiten. Hierzu ist eine Blende innerhalb des Ventilkörpers angeordnet, durch welche in Abhängigkeit der Temperatur von Kühlmittel und Getriebeöl der Durchfluss des Kühlmittels gesteuert wird. Ferner ist ein das Wärmetauscherteil umgehender Bypass vorgesehen, so dass insbesondere in der Kaltstartphase das Kühlmittel ohne Abgabe von Wärme an besagten Wärmetauscher aus der Brennkraftmaschine heraus über eine Kühlmittelpumpe wieder in die Brennkraftmaschine hinein umlaufen kann.
• Durch die Anordnung des Wärmetauschers gemäß den zuvor aufgezeigten Lehren wird eine Erwärmung des Getriebeöls ermöglicht, nachdem die Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur erreicht hat. Allen gemein ist somit das Abwarten bis zum Erreichen einer vorbestimmten Temperatur des Kühlmittels, bevor dieses zur Beaufschlagung des Wärmetauschers herangezogen wird.
• Weitergehende Lehren sehen das parallele Erwärmen von Brennkraftmaschine und Getriebe vor, wie beispielsweise in der US 5 638 774 A beschrieben. Diese offenbart eine Temperieranordnung für Getriebeöl eines Automatik-Kraftfahrzeugs. Hierzu sind eine Brennkraftmaschine und ein Kühler vorgesehen, welche durch einen Kühlmittelkreislauf fluidleitend miteinander verbunden sind. Der Kühlmittelkreislauf beinhaltet ein dem Kühler nachgeschaltetes Thermostat. Das Thermostat ist dazu ausgebildet, um ein im Kühlmittelkreislauf zirkulierendes Kühlmittel zumindest teilweise durch den Kühler und/oder unter Umgehung des Kühlers zumindest teilweise durch einen Bypass hindurch zurück zur Brennkraftmaschine zu leiten. Um einen Austausch von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Getriebeöl zu erreichen, ist ferner ein entsprechender Wärmetauscher vorgesehen. Besagter Wärmetauscher ist innerhalb eines die Brennkraftmaschine umgehenden Bypass angeordnet. Dieser erstreckt sich von einem zwischen einer Wärmepumpe und der Brennkraftmaschine verlaufenden Abschnitt zu einem stromabwärts der Brennkraftmaschine gelegenen Abschnitt des Kühlmittelkreislaufs. Hierdurch ist der Bypass zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf des Kühlmittelkreislaufs angeordnet, wobei das den Kühler durchlaufende und das den Kühler umgehende Kühlmittel vor seinem Eintritt in die Brennkraftmaschine zumindest teilweise durch den Wärmetauscher hindurch leitbar ist. Anschließend wird das den Wärmetauscher verlassende Kühlmittel nach der Brennkraftmaschine wieder in den Kühlmittelkreislauf eingeleitet.
• Auch mit der US 2008 / 0 276 886 A1 ist ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt geworden, welches die gleichzeitige Erwärmung von Getriebeöl vorsieht. Dabei dient ein Kühlmittelkreislauf der fluidleitenden Verbindung einer Brennkraftmaschine mit einem Kühler. Ein innerhalb des Kühlmittelkreislaufs zirkulierendes Kühlmittel wird in Abhängigkeit von dessen Temperatur mit Hilfe eines Thermostats entweder durch den Kühler hindurch oder an diesem vorbei geleitet. Weiterhin ist ein Wärmeaustauscher vorgesehen, welcher einen Austausch von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Getriebeöl eines mit der Brennkraftmaschine gekoppelten Automatikgetriebes ermöglicht. Hierfür ist der Wärmetauscher innerhalb eines Bypasses angeordnet, welcher sich zwischen dem Vorlauf des Kühlmittels zum Kühler hin und dem Rücklauf vom Kühler weg erstreckt. Der Bypass ist dabei so ausgeführt, dass dieser zusammen mit dem Wärmetauscher je nach Schaltzustand des Thermostats in jeweils entgegengesetzte Richtungen durchströmt wird. Hierdurch kann das die Brennkraftmaschine verlassende Kühlmittel entweder bei geschlossenem Thermostat unter Umgehung des Kühlers oder bei geöffnetem Thermostat durch den Kühler hindurch und anschließend durch den Wärmetauscher hindurch zurück zur Brennkraftmaschine geleitet wird.
• Durch die beiden letztgenannten Anordnungen des Wärmetauschers innerhalb des Kühlmittelkreislaufs wird eine Kopplung der einzelnen Phasen der Temperierung von Kühlmittel und Getriebeöl erreicht. Hierzu wird die Anordnung eines Bypasses vorgeschlagen, welcher sich jeweils zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf des Kühlmittels zum Kühler und von diesem weg erstreckt. Durch die Vielzahl benötigter Drosseln zur gezielten Leitung des Kühlmittels verlangt die US 2008/0276886 A1 einen verhältnismäßig aufwendigen Aufbau. Hinzu kommen die entsprechend hohen Materialkosten und das erhöhte Gewicht einer solchen Ausgestaltung. Hinzu kommt die erforderliche Richtungsumkehr des Kühlmittels, welche einen präzisen Aufbau der Leitungswiderstände erfordert, um ausreichende Kühlleistungen zu erhalten. Mit Blick auf eine schnelle Erwärmung des Getriebeöls beim Kaltstart weist die US 5 638 774 A lange Verlustwege auf, bis dass die Brennkraftmaschine verlassende Kühlmittel den Wärmetauscher erreicht.
• Die DE 103 32 947 A1 befasst sich mit einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, bei welcher eine Hauptkühlmittelpumpe zu- oder abschaltbar ist, so dass in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine der Kühlmittelfluss vollständig unterbindbar ist. So soll die Kaltstartphase verkürzbar, und Verbrauch sowie Emissionen reduzierbar sein. In einem Ausführungsbeispiel ist ein Getriebeölkühler offenbart, welcher sowohl mit seiner Einlassleitung als auch mit seiner Auslassleitung in Strömungsrichtung des Kühlmittels vor einer Einmündung eines Bypass in einer Rücklaufleitung mit dieser verbunden ist. So erhält der Getriebeölkühler entweder Kühlmittel, welches aus einem Hauptkühler strömt oder welches zunächst durch einen Wärmetauscher für den Passagierraum strömt.
• Aus der US 4 535 729 ist ein Kühlsystem mit einem Hauptkühler bekannt. Zudem sind einige Zusatzkühler in dem Kühlsystem eingebunden. An dem Verbrennungsmotor sind hydraulisch arbeitende Hilfsaggregate angeschlossen, wobei das verwendete Hydrauliköl der Kühlung bedarf. So ist einer der Zusatzkühler ein Hydraulikölkühler, wobei ein anderer Zusatzkühler die Hydraulikflüssigkeit eines Drehmomentwandlers kühlt. Beide Zusatzkühler sind mit ihrer jeweiligen Eingangsleitung an einen unteren Teil des Hauptkühlers, welcher in zwei Kammern unterteilt ist, angeschlossen. Insofern sind beide Eingangsleitungen der Zusatzkühler mit dem Vorlauf des Kühlsystems, also mit der „kalten“ Seite verbunden. Eine Ausgangsleitung des Hydraulikölkühlers mündet in einer Ausgangsleitung des anderen Zusatzkühlers. In der Ausgangsleitung des Hydraulikölkühlers ist ein Ventil angeordnet. Das Kühlmittel wird so zur Brennkraftmaschine zurückgeführt. Ein Bypass ist vorgesehen, mit welchem der Hauptkühler umgangen werden kann, so dass Kühlmittel thermostatgesteuert den Bypass entlang strömend direkt zu dem Zusatzkühler für die Hydraulikflüssigkeit des Drehmomentwandlers gelangen kann.
• Die DE 10 2005 056 638 A1 befasst sich mit einem Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug, wobei ein Thermostat angesprochen ist, welches mit einem Bypass, einer Kabinenheizung und dem Kühler in Verbindung steht. Dabei soll ein verbessertes Mittel zur Regelung des Kühlmittelstromes durch ein Motorkühlsystem unter Verwendung einer motorbetriebenen Kühlmittelpumpe zur Verfügung gestellt werden, wozu ein elektronisch gesteuertes Strömungsregelventil vorgeschlagen wird.
• Die DE 10 2013 203 476 A1 befasst sich mit einem Verbrennungsmotor, dessen Zylinderblock und Zylinderkopf gekühlt ist. Der Zylinderkopf weist zwei voneinander getrennte Kühlmittelmäntel auf. Einer der Kühlmittelmäntel ist direkt mit einer Innenraumheizung verbunden, die mit ihrer Ausgangsleitung in einem Bypass mündet. Der andere Kühlmittelmantel führt zu einem Thermostaten, der mit dem Bypass und einer Kühlerleitung in Verbindung steht. Dieser Kühlmittelmantel steht auch mit dem Blockkühlmittelmantel in Verbindung.
• Die DE 10 2010 035 174 A1 offenbart ein Kühlsystem für ein Fahrzeug mit AGR.
• In der DE 42 26 531 A1 ist ein Taktventil zur diskontinuierlichen Dosierung eines Volumenstromes beschrieben. Bei geöffnetem Taktventil fließt das von der Kühlwasserpumpe umgewälzte Kühlwasser, das im Motor aufgeheizt ist, von diesem über das Taktventil zu dem Kühler wo es durch den, den Kühler durchströmenden Fahrtwind gekühlt wird, und von dort zurück zur Kühlwasserpumpe. In dem Taktventil ist ein Bypasskanal vorgesehen, wobei das Taktventil in dessen zweiter Schaltstellung zwangsgeöffnet ist.
• So werden insbesondere Aufwärm- und Kühlleistung des Kühlmittels in Bezug auf schnelles Erreichen und anschließendes Halten der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine durch den jeweiligen Aufbau einer solchen Anordnung beeinflusst. Zudem sollte ein solcher Aufbau möglichst einfach und dennoch effizient ausgestaltet sein. Demnach bieten die Anordnung eines Wärmetauschers für die Übertragung von Wärme zwischen Kühlmittel und Getriebeöl sowie der Betrieb einer derartigen Temperieranordnung noch Raum für Verbesserungen.
• Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Temperieranordnung für Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Temperieren von Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs dahingehend zu verbessern, dass trotz einfachem Aufbau der Anordnung und ohne zusätzliche Komponenten eine effiziente Temperierung des Getriebeöls in Bezug auf dessen rasche Erwärmung sowie effiziente Kühlung ermöglicht ist.
• Der gegenständliche Teil dieser Aufgabe wird durch eine Temperieranordnung für Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe findet seine Lösung in den Maßnahmen des Anspruchs 4. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
• Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
• Nachfolgend wird eine Temperieranordnung für Getriebeöl eines Fahrzeugs, insbesondere für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs aufgezeigt. Die Temperieranordnung umfasst eine Brennkraftmaschine und einen Kühler sowie einen Wärmetauscher. Weiterhin ist ein Kühlmittelkreislauf mit einem Thermostat vorgesehen, welcher die Brennkraftmaschine und den Kühler fluidleitend miteinander verbindet. Innerhalb des Kühlmittelkreislaufs zirkuliert ein geeignetes Kühlmittel. Das Thermostat ist derart ausgebildet und so innerhalb des Kühlmittelkreislaufs angeordnet, dass zumindest ein Teil des die Brennkraftmaschine verlassenden Kühlmittels entweder direkt zurück zur Brennkraftmaschine oder zuvor durch den Kühler und anschließend zurück zur Brennkraftmaschine leitbar ist. Dabei ist der Wärmetauscher derart mit dem Automatikgetriebe und dem Kühlmittelkreislauf fluidleitend verbunden, dass eine Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und dem Getriebeöl ermöglicht ist. Hierzu ist besagter Wärmetauscher als Wasser-Öl-Wärmetauscher ausgebildet.
• In Bezug auf die Brennkraftmaschine weist diese selbstverständlich einen Wassermantel auf, welcher zumindest bereichsweise in deren Wandung angeordnet ist. Das der Brennkraftmaschine zugeleitete Kühlmittel wird folglich durch entsprechende Hohlräume und/oder Kanäle innerhalb der Wandung der Brennkraftmaschine hindurch geleitet. Dabei entzieht das Kühlmittel auf seinem Weg durch die Wandung der Brennkraftmaschine insbesondere Wärme, um diese zu kühlen und auf Betriebstemperatur zu halten.
• Weiterhin weist die Temperieranordnung; näherhin der Kühlmittelkreislauf einen Bypass auf. Der Bypass ist für die direkte Rückführung des die Brennkraftmaschine verlassenden Kühlmittels vorgesehen. Die direkte Rückführung meint hierbei eine Rückführung des Kühlmittels auf kürzestem Wege. Hierzu ist der Bypass bevorzugt direkt mit dem Thermostat fluidleitend verbunden. Auf diese Weise kann das die Brennkraftmaschine verlassende und anschließend das Thermostat beaufschlagende Kühlmittel zumindest anteilig unter Umgehung des Kühlers direkt zurück zur Brennkraftmaschine geleitet werden.
• Erfindungsgemäß ist sowohl eine Eingangsleitung als auch eine Ausgangsleitung des Wärmetauschers in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen jeweils hinter der Einmündung des Bypass in einer Rücklaufleitung des Kühlmittelkreislaufs jeweils mit dieser verbunden, wobei die Temperieranordnung so ausgebildet ist, dass sowohl der zunächst durch den Kühler und anschließend zur Brennkraftmaschine strömende Anteil an Kühlmittel als auch der direkt zurück zur Brennkraftmaschine strömende Anteil an Kühlmittel zumindest anteilig durch den Wärmetauscher hindurch leitbar ist. Mit anderen Worten können die besagten Anteile des Kühlmittels vor ihrer Zuleitung zur Brennkraftmaschine zumindest teilweise erst durch den Wärmetauscher und von da aus in die Brennkraftmaschine eingeleitet werden. Hierbei ist die jeweilige Richtung des Kühlmittels durch den Wärmetauscher hindurch stets dieselbe.
• Zudem ist ein Innenraumheizer in dem Kühlmittelkreislauf angeordnet, welcher bevorzugt als Gas-Kühlmittel-Wärmetauscher ausgebildet ist. Hierdurch kann der Innenraumheizer die im Kühlmittel enthaltene Wärmeenergie an die Luft im Innenraum des Fahrzeugs abgeben. Dies wird erreicht, indem Luft von außerhalb des Fahrzeugs oder aus dessen Innenraum (Umluft) angesaugt und an mit dem Kühlmittel in Kontakt stehenden Bereichen des Innenraumheizers vorbei oder durch diese hindurch geführt wird. Dies geschieht beispielsweise über ein Gebläse. Auf dem Weg der Luft durch den Innenraumheizer nimmt diese so einen Teil der Wärmeenergie auf, bevor sie letztlich in den Innenraum des Fahrzeugs geleitet wird.
• Um eine effektive Kopplung von Innenraumheizer und Brennkraftmaschine zu erhalten, ist das Thermostat mit dem Innenraumheizer sowie mit dem Kühler fluidleitend verbunden. Auf diese Weise bildet das Thermostat einen geregelten Verteilungspunkt für das die Brennkraftmaschine verlassende und in der Regel erwärmte Kühlmittel. Dabei sind die Verbindungen bevorzugt so gewählt, dass der Innenraumheizer im Gegensatz zu dem Kühler unabhängig von der durch Wärme regulierten Schaltstellung des Thermostats ist. Mit anderen Worten bestimmt das Thermostat dabei die Durchflussmenge des Kühlmittels zum Kühler hin und ob dieser überhaupt mit Kühlmittel beaufschlagt wird. Gleichwohl ist der Anteil des an den Innenraumheizer weitergeleiteten Kühlmittels dabei unabhängig von der Schaltstellung des Thermostats.
• Der besondere Vorteil besteht hierbei in der vollständigen Anbindung des Wärmetauschers an den Rücklauf des Kühlmittelkreislaufs, indem gemäß der Erfindung sowohl die Einlassleitung als auch die Auslassleitung des Wärmetauschers in Strömungsrichtung des Kühlmittels stromabwärts der Einmündung des Bypass in die Rücklaufleitung mit dieser verbunden ist. So gelangt das die Brennkraftmaschine verlassende Kühlmittel auf kürzestem direktem Wege anteilig in den Wärmetauscher, von wo aus es nach dessen Durchlaufen wieder der Brennkraftmaschine zugeleitet wird. Auch das durch den Kühler hindurch fließende Kühlmittel wird somit zumindest anteilig zum Wärmetauscher geleitet, welchen es durchströmt, bevor es weiter der Brennkraftmaschine zugeleitet wird.
• Auf diese Weise kann das Kühlmittel in der Kaltstartphase anfänglich unter Umgehung des Kühlers durch die Brennkraftmaschine und den Wärmetauscher hindurch zirkulieren, wodurch eine schnelle Erwärmung des Kühlmittels und des Getriebeöls erreicht wird. Besagte Zirkulation wird bevorzugt bei geschlossenem Thermostat erreicht. Bei Überschreitung einer festgelegten Temperatur öffnet das Thermostat, so dass sowohl Wärmetauscher als auch Brennkraftmaschine mit dem den Kühler durchlaufenden Kühlmittel beaufschlagt werden. Hierdurch wird eine Temperaturabnahme von Kühlmittel sowie Getriebeöl bewirkt, wodurch die Brennkraftmaschine und das Automatikgetriebe entsprechend abgekühlt werden. Hierfür ist keine zusätzliche Regelung und/oder Anordnung von Bauteilen notwendig, um die notwendige Steuerung des Kühlmittels zu erreichen.
• Dank dieses Aufbaus wird eine mögliche Trägheit in der Temperierung des Getriebeöls und dem Erreichen der Betriebstemperatur auf ein Minimum reduziert. Durch den konsequenten Verzicht auf zusätzliche Komponenten sowie die Nutzung ohnehin erforderlicher und damit vorhandener Bauteile wird die Anordnung nicht unnötig verkomplizieren sowie gewichtsmäßig erschwert und verteuert. Durch die gezielte Anbindung des Wärmetauschers auch mit seiner Einlassleitung an die untere Schlauchführung, näherhin den Rücklauf, reicht die Richtungssteuerung des Kühlmittels durch das ohnehin vorhandene Thermostat aus, um eine effektive Erwärmung und Kühlung von Brennkraftmaschine und Getriebe zu ermöglichen. Durch die so ausreichend vorhandene Temperaturdifferenz wird folglich eine effektive Kühlleistung bei hohen Betriebstemperaturen sowie eine rasche Aufwärmung aus dem Kaltstart heraus erzielt.
• Durch die Anordnung des Bypasses wird ein baulich möglichst kleiner Kühlmittelkreislauf geschaffen, welcher dank kurzer Strecke einen schnellen Umlauf des Kühlmittels aus der Brennkraftmaschine und wieder zurück in diese bewirkt. Hierdurch wird eine rasche Erwärmung der Brennkraftmaschine aus dem Kaltstart heraus ermöglicht. Der Bypass mündet bevorzugt in eine Rücklaufleitung, welche fluidleitend mit einer Eingangsseite der Brennkraftmaschine verbunden ist. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher parallel zu besagter Rücklaufleitung angeordnet sein kann und über entsprechende Anschlüsse fluidleitend an diese angebunden ist. Dabei ist ein in der Rücklaufleitung angeordneter Anschluss des Wärmetauschers der Einmündung des Bypasses in die Rücklaufleitung nachgeschaltet. Auf diese Weise ist der Bypass über die Rücklaufleitung, insbesondere über einen Abschnitt der Rücklaufleitung fluidleitend mit dem Wärmetauscher verbunden. So kann das den Bypass passierende Kühlmittel gleichzeitig durch die Rücklaufleitung und zumindest anteilig durch den Wärmetauscher strömen. Im Ergebnis wird somit annähernd zeitgleich eine rasche Erwärmung der Brennkraftmaschine sowie des Getriebeöls und damit des Getriebes, insbesondere des Automatikgetriebes erreicht.
• Um eine Regelung in Bezug auf die jeweilige Durchflussmenge des Kühlmittels zunächst zum Innenraumheizer und direkt zurück zur Brennkraftmaschine zu erhalten, kann die Temperieranordnung in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Rückschlagventil aufweisen. Als Rückschlagventil ist im Sinne der Erfindung ein Ventil zu verstehen, welches zunächst richtungsabhängig ist. Mit anderen Worten ist dieses dazu ausgebildet, ein das Rückschlagventil durchströmendes Fluid nur in eine Richtung hindurch passieren zu lassen. Hierdurch wird eine unerwünschte Richtungsumkehr in Bezug auf die Strömungsrichtung des Kühlmittels wirksam verhindert. Weiterhin besitzt besagtes Rückschlagventil beispielsweise ein federbelastetes Regelelement. Das Regelelement dient der Manipulation der das Rückschlagventil passierenden Durchflussmenge. Auf diese Weise ist das Rückschlagventil in der Lage, neben der Richtungsvorgabe insbesondere eine Abhängigkeit der Durchflussmenge an Kühlmittel von dessen Strömungsgeschwindigkeit zu erwirken.
• Bevorzugt ist besagtes Rückschlagventil in oder an dem Thermostat angeordnet. Besonders bevorzugt ist das Rückschlagventil zwischen Thermostat und dem Bypass oder innerhalb des Bypasses selbst angeordnet. In vorteilhafter Weise ist das Rückschlagventil dabei so ausgerichtet, dass der die Brennkraftmaschine verlassende und über das Thermostat zum Bypass hin strömende Anteil an Kühlmittel in den Bypass einströmen kann. Mit anderen Worten ist hierbei die Gegenrichtung durch die Anordnung des Rückschlagventils gesperrt, so dass kein Kühlmittel aus dem Bypass heraus über das Thermostat zurück in die Brennkraftmaschine gelangen kann.
• Auf diese Weise ist das Rückschlagventil in der Lage, den Zulauf des die Brennkraftmaschine verlassenden Kühlmittels in den Bypass und den Innenraumheizer hinein in Abhängigkeit von dessen Strömungsgeschwindigkeit zu manipulieren und/oder zu kontrollieren. Hierbei wird aufgrund der Anordnung des Rückschlagventils mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels dessen Durchleitung durch den Bypass hindurch erhöht.
• Die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels kann insbesondere von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine das Kühlmittel fördernde Pumpe Drehmoment übertragend mit der Brennkraftmaschine gekoppelt ist. Durch die sich bei steigender Drehzahl erhöhende Förderleistung der Pumpe nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels dann entsprechend zu. Das Rückschlagventil kann so eingestellt sein, dass es erst ab einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit öffnet. In Kombination oder alternativ hierzu kann der Grad der Öffnung des Rückschlagventils an die Strömungsgeschwindigkeit gekoppelt sein. Mit anderen Worten kann so mit steigender Strömungsgeschwindigkeit mehr Kühlmittel das Rückschlagventil passieren.
• In typischer Weise steht bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine mehr Abwärme zur Verfügung, welche dann über das Kühlmittel in vorteilhafter Weise zum Erwärmen des Getriebeöls genutzt werden kann. So kann das Rückschlagventil bei niedrigen Drehzahlen aufgrund geringer Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels geschlossen bleiben. Hierdurch kann die in typischer Weise dann ohnehin nur geringe Abwärme primär zur raschen Erwärmung der Brennkraftmaschine genutzt werden.
• Mit Blick auf die Reduzierung von Stickoxiden im Abgas der Brennkraftmaschine kann die Temperieranordnung in vorteilhafter Weise einen AGR-Kühler mit umfassen. Die Abgasrückführung (AGR) nutzt die Zuführung eines inerten Gases zur Verbrennungsluft, um einen umweltschonenderen Ausstoß zu erhalten. Als inertes Gas wird ein Teil des Abgases eingesetzt, welches in den Verbrennungsprozess zurückgeführt wird. Da das Abgas in der Regel hohe Temperaturen aufweist, führt dessen Zuführung zu einer verringerten Luftmasse mit entsprechend weniger Luftsauerstoff. AGR-Kühler dienen hierbei der Abkühlung des heißen Abgases, bevor dieses in den Verbrennungsprozess rückgeführt wird. Auf diese Weise kann insbesondere der Anteil an Luftsauerstoff erhöht werden, wodurch sich aufgrund der verbesserten Verbrennung die Abgasqualität erhöht.
• Bevorzugt kann besagter AGR-Kühler stromabwärts des Innenraumheizers angeordnet sein. In dieser Lage befindet er sich folglich zwischen dem Innenraumheizer und der Brennkraftmaschine. Auf diese Weise wird das dem Innenraumheizer zugeführte Kühlmittel vor seinem Eintritt in die Brennkraftmaschine zunächst durch den AGR-Kühler geführt. Da dem Kühlmittel über den Innenraumheizer ein Teil der Wärmeenergie entzogen wird, kann die sich so ergebende Temperaturdifferenz vor und hinter dem Innenraumheizer genutzt werden, um nun den rückzuführenden Anteil an Abgas über den AGR-Kühler abzukühlen.
• Die zuvor aufgezeigte Temperieranordnung für das Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für ein Automatikgetriebe ermöglicht weitestgehend ohne die Anordnung zusätzlicher Komponenten und Regelungen eine effektive Temperierung des Getriebeöls. Trotz des somit einfachen Aufbaus der Anordnung wird eine effiziente Temperierung des Getriebeöls in Bezug auf dessen rasche Erwärmung sowie effiziente Kühlung ermöglicht. Insbesondere die Anordnung des hierfür verwendeten Wärmetauschers an dem Rücklauf des Kühlmittelkreislaufs erlaubt die Nutzung der bereits vorhandenen Regelung durch das Thermostat. So werden Brennkraftmaschine und Wärmetauscher in annähernd gleicher Weise mit gekühltem oder ungekühltem Kühlmittel beaufschlagt. Dies trifft bereits im Kaltstart zu, so dass innerhalb kürzester Zeit eine rasche und somit vorteilhafte Erwärmung von Brennkraftmaschine und Getriebe auf deren jeweilige Betriebstemperatur erreicht wird.
• Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Temperierung von Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs gerichtet, wobei die Temperierung über die erfindungsgemäße Temperieranordnung erfolgt.
• Hierzu umfasst die Temperieranordnung eine Brennkraftmaschine und einen Kühler. Brennkraftmaschine und Kühler sind über einen Kühlmittelkreislauf fluidleitend miteinander verbunden. Der Kühlmittelkreislauf weist ferner einen Thermostat auf. Besagter Thermostat ist dazu ausgebildet, ein die Brennkraftmaschine verlassendes Kühlmittel zumindest anteilig entweder direkt zurück in die Brennkraftmaschine oder zuvor durch den Kühler und von dort aus zurück zur Brennkraftmaschine zu leiten. Die notwendige Wärmeübertragung zwischen Kühlmittel und Getriebeöl erfolgt dabei durch einen Wärmetauscher.
• Dabei wird ein Teil des erst durch den Kühler und/oder direkt zu der Brennkraftmaschine zurück strömenden Kühlmittels zunächst durch den Wärmetauscher geleitet, bevor es wieder zur Brennkraftmaschine geleitet wird wobei das Kühlmittel anteilig unter Umgehung des Kühlers durch einen Bypass direkt zurück zur Brennkraftmaschine leitbar ist. Eine Eingangsleitung und eine Ausgangsleitung des Wärmetauschers sind gemäß der Erfindung in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen jeweils hinter der Einmündung des Bypass in einer Rücklaufleitung des Kühlmittelkreislaufs derart mit dieser verbunden, dass ein Teil des durch den Kühler und/oder direkt zurückströmenden Kühlmittels richtungsgleich zunächst durch den Wärmetauscher und anschließend zur Brennkraftmaschine geleitet wird, wobei das die Brennkraftmaschine verlassende Kühlmittel über das Thermostat anteilig zu einem Innenraumheizer und bei Bedarf zu dem Kühler geleitet wird, wobei das Thermostat mit dem Bypass fluidleitend verbunden ist.
• Hierbei erfolgt die Leitung des Kühlmittels jeweils richtungsgleich, so dass sowohl das direkt zur Brennkraftmaschine strömende Kühlmittel als auch das zunächst durch den Kühler fließende Kühlmittel in jeweils derselben Richtung durch den Wärmetauscher hindurch geleitet werden. Das Thermostat ist mit dem Bypass fluidleitend verbunden, wodurch das Kühlmittel anteilig durch den Bypass hindurch und unter Umgehung des Kühlers direkt zurück zur Brennkraftmaschine geleitet wird. Weiterhin kann das die Brennkraftmaschine verlassende Kühlmittel über das Thermostat jeweils anteilig sowohl zu einem Innenraumheizer als auch bei Bedarf zu dem Kühler geleitet werden.
• Die sich hieraus ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der zuvor erläuterten erfindungsgemäßen Temperieranordnung näher dargelegt, so dass an dieser Stelle auf die vorherigen Ausführungen verwiesen wird. Dies gilt im Übrigen auch für die weiteren nachfolgend erläuterten vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Besonders bevorzugt weist das Thermostat ein Rückschlagventil auf, um eine Regelung der Durchflussmengen zu erreichen. Besagtes Rückschlagventil ist dann dazu ausgebildet, um den Zulauf des die Brennkraftmaschine verlassenden Kühlmittels in den Bypass und den Innenraumheizer hinein in Abhängigkeit von dessen Strömungsgeschwindigkeit zu manipulieren. Auf diese Weise kann mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels dessen Durchleitung durch den Bypass erhöht werden und umgekehrt.
• Selbstverständlich kann mit Blick auf einzuhaltende Abgasnormen und dem generellen Umweltaspekt ein AGR-Kühler vorgesehen sein. Bevorzugt wird dieser in seiner Anordnung mit Kühlmittel durchströmt, welches zuvor den Innenraum heizer verlassen hat und sich auf dem Weg zurück zur Brennkraftmaschine befindet.
• In den Folgenden Figuren sind Anordnungen nach dem Stand der Technik dargestellt. Es zeigen
• 1 einen schematischen Aufbau einer beispielhaften ineffektiven Temperieranordnung zur Verdeutlichung der Erfindung,
• 2 einen zu 1 alternativen Aufbau einer ineffektiven Temperieranordnung zur Verdeutlichung der Erfindung in selber Darstellungsweise,
• 3 einen zu den 1 und 2 alternativen Aufbau einer weiteren ineffektiven Temperieranordnung zur Verdeutlichung der Erfindung in selber Darstellungsweise.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden näher erläutert. Es zeigt:
• 4 einen erfindungsgemäßen Aufbau einer Temperieranordnung für Getriebeöl in Abgrenzung zu den ineffektiven Beispielen der 1 bis 3 in selber Darstellungsweise.
• Es sei betont, dass die in den nachfolgend beschriebenen 1 bis 3 gezeigten Temperieranordnungen einen jeweils möglichen und im Stand der Technik bekannten Aufbau zeigen, welcher eine nur geringe Effektivität oder einen allgemein aufwendigen Aufbau verlangen. Diesen gegenüber ist in 4 die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Temperieranordnung gezeigt, wie sie im Rahmen der Erfindung beansprucht wird.
• 1 ist eine schematische Darstellung eines möglichen Aufbaus einer Temperieranordnung 1 zu entnehmen. Die Temperieranordnung 1 dient der Temperierung von Getriebeöl eines nicht näher gezeigten Kraftfahrzeugs. Als solche umfasst die Temperieranordnung 1 eine Brennkraftmaschine 2 und einen Kühler 3. Weiterhin ist ein Kühlmittelkreislauf 4 vorgesehen, welcher sich aus unterschiedlichen Leitungen zusammensetzt. Durch besagten Kühlmittelkreislauf 4 sind die Brennkraftmaschine 2 und der Kühler 3 fluidleitend miteinander verbunden.
• Innerhalb des Kühlmittelkreislaufs 4 zirkuliert ein nicht näher gezeigtes Kühlmittel.
• Der Kühlmittelkreislauf beinhaltet ein Thermostat 5, welches vorliegend an der Brennkraftmaschine 2 angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine 2 besitzt einen nicht näher gezeigten Wassermantel, welcher sich in nicht näher dargestellter Weise durch einzelne Bereiche einer Wandung der Brennkraftmaschine 2 erstreckt. Hierzu besitzt die Brennkraftmaschine 2 eine Eingangsseite A und eine Ausgangsseite B, wobei die Strömungsrichtung des Kühlmittels durch die Brennkraftmaschine 2 hindurch von der Eingangsseite A zur Ausgangsseite B hin verläuft. Die Brennkraftmaschine 2 selbst setzt sich in üblicher Weise aus einem Motorblock 6 und einem Zylinderkopf 7 zusammen. Motorblock 6 und Zylinderkopf 7 sind in Bezug auf den Wassermantel der Brennkraftmaschine 2 entsprechend fluidleitend miteinander verbunden.
• Wie zu erkennen, ist das Thermostat 5 an der Ausgangsseite B der Brennkraftmaschine 2 angeordnet. Demgegenüber ist auf der Eingangsseite A der Brennkraftmaschine 2 eine Pumpe 8 angeordnet. Die Pumpe 8 ist als Kühlmittelpumpe ausgebildet, so dass sie zur Förderung des Kühlmittels von der Eingangsseite A zu der Ausgangsseite B durch die Brennkraftmaschine 2 hindurch dient. Hierzu ist die Pumpe 8 in nicht näher gezeigter Weise über die Brennkraftmaschine 2 mechanisch angetrieben, beispielsweise über einen nicht dargestellten Riemenantrieb.
• Von dem Thermostat 5 erstreckt sich eine Zulaufleitung c hin zu dem Kühler 3. Die Strömungsrichtung des Kühlmittels verläuft dabei von der Brennkraftmaschine 2 hin zum Kühler 3. Weiterhin ist zwischen Thermostat 5 und der Eingangsseite A der Brennkraftmaschine 2 eine Rücklaufleitung 9 angeordnet, welche über einen Bypass 9a fluidleitend mit dem Thermostat 5 verbunden ist. Die Rücklaufleitung 9 stellt zusammen mit dem Bypass 9a die kürzeste Verbindung für das Kühlmittel dar, um in Form eines kleinen Kühlkreislaufs durch die Brennkraftmaschine 2 zu zirkulieren. Da der Bypass 9a fluidleitend mit dem Thermostat 5 verbunden ist, kann das Kühlmittel zumindest anteilig unter Umgehung des Kühlers 3 direkt zur Eingangsseite A der Brennkraftmaschine 2 geleitet werden. Hierdurch stellen die Rücklaufleitung 9 und der Bypass 9a eine annähernd direkte fluidleitende Verbindung zwischen der Ausgangsseite B in Richtung zur Eingangsseite A der Brennkraftmaschine 2 hin dar. Dabei ist die Rücklaufleitung 9 auf der Eingangsseite A der Brennkraftmaschine mit der daran angeordneten Pumpe 8 verbunden.
• Um den Rücklauf des Kühlmittels aus dem Kühler 3 hin zur Brennkraftmaschine 2 zu gewährleisten, ist weiterhin ein Kühlerrücklauf d vorgesehen. Diese erstreckt sich von dem Kühler 3 zur Rücklaufleitung 9 hin, wobei die Strömungsrichtung des Kühlmittels vom Kühler 3 zur Rücklaufleitung 9 hin verläuft. Das Thermostat 5 wird temperaturabhängig betätigt, wobei es je nach Temperatur des Kühlmittels den Strom des Kühlmittels in die Zulaufleitung c hinein variiert. Insbesondere im Kaltstart der Brennkraftmaschine 2, in welchem das Kühlmittel beispielsweise Umgebungstemperatur aufweist, ist das Thermostat 5 in Bezug auf die Zulaufleitung c geschlossen. Hierdurch wird das Kühlmittel primäre durch den Bypass 9a hindurch zurück auf die Eingangsseite A der Brennkraftmaschine 2 geleitet. Aufgrund der Pumpleistung der Pumpe 8 wird das zirkulierende Kühlmittel anschließend wieder in die Brennkraftmaschine 2 geleitet. Dieser kleine Kreislauf ermöglicht eine rasche Erwärmung des Kühlmittels und gleichzeitig ein zeitnahes Erreichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine.
• Sobald eine bestimmte Temperatur oder ein bestimmter Temperaturbereich des Kühlmittels erreicht ist, öffnet das Thermostat 5 vollständig in Richtung Zulaufleitung c. Folglich durchläuft das nunmehr erwärmte Kühlwasser primär den Kühler 3. Durch dessen Kühlleistung wird dem Kühlmittel Wärme entzogen, so dass es mit entsprechendem Temperaturunterschied (ΔT) über den Kühlerrücklauf d zurück in die Rücklaufleitung 9 geleitet wird. Von hier aus läuft das gekühlte Kühlmittel primär über die Eingangsseite A zurück zur Brennkraftmaschine 2, wodurch diese gekühlt wird bzw. innerhalb eines gewünschten Betriebstemperaturbereichs gehalten wird.
• Als weitere Komponenten sind noch ein Ölkühler 10 sowie ein Ausgleichsbehälter 11, ein Innenraumheizer 12 und ein AGR-Kühler 13 zu nennen. Der Ölkühler 10 ist an dem Motorblock 6 der Brennkraftmaschine 2 angeordnet, wo er der Kühlung des nicht näher gezeigten Motoröls dient. Der Ausgleichsbehälter 11 ist innerhalb des Kühlmittelkreislaufs 4 angeordnet. Der Ausgleichsbehälter 11 ist für die Bevorratung von Kühlmittel und den Ausgleich etwaiger Schwankungen des Füllstandes an Kühlmittel vorgesehen. Auch dient er als notwendiges Ausweichvolumen, um Raum für das sich im erwärmten Zustand expandierende Kühlmittel zu schaffen. Hierzu ist der Ausgleichsbehälter 11 über eine erste Ausgleichsleitung e und eine zweite Ausgleichsleitung f mit dem Thermostat 5 und dem Kühler 3 verbunden. Dabei erstreckt sich die erste Ausgleichsleitung e zwischen dem Thermostat 5 und dem Ausgleichsbehälter 11, während die zweite Ausgleichsleitung f zwischen dem Kühler 3 und dem Ausgleichsbehälter 11 verläuft. Zudem ist eine dritte Ausgleichsleitung g vorgesehen, welche vom Ausgleichsbehälter 11 hin zum Bypass 9 in der Nähe der Eingangsseite A verläuft.
• Innenraum heizer 12 und AGR-Kühler 13 sind innerhalb des Kühlmittelkreislaufs 4 hintereinander angeordnet. Hierbei erstreckt sich zunächst eine Heizleitung h von dem Thermostat 5 hin zum Innenraumheizer 12. Der AGR-Kühler 13 ist stromabwärts des Innenraumheizers 12 angeordnet, wobei sich eine Verbindungsleitung i von dem Innenraumheizer 12 hin zum AGR-Kühler 13 erstreckt. Um den Rücklauf des Kühlmittels zu erreichen, ist der AGR-Kühler 13 über eine Ablaufleitung j mit der Rücklaufleitung 9 fluidleitend verbunden. Hierbei mündet die Ablaufleitung j in der Nähe der Eingangsseite A in die Rücklaufleitung 9. Mit Blick auf die Darstellung wird deutlich, dass die Ablaufleitung j des AGR-Kühlers und die dritte Ausgleichsleitung g vom Ausgleichsbehälter 11 an einer gemeinsamen Schnittstelle K mit der Rücklaufleitung 9 fluidleitend verbunden sind.
• Der bis hierhin beschriebene Aufbau der Temperieranordnung 1 ist in allen drei 1 bis 3 identisch. Einziger Unterschied bildet die Einbindung eines Wärmetauschers 14 in den Kühlmittelkreislauf 4, welcher zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und einem Getriebeöl in einem nicht näher gezeigten Getriebe, insbesondere in einem Automatikbetriebe vorgesehen ist. Wie zu erkennen, verfügt besagter Wärmetauscher 14 über eine Eingangsleitung I und eine Ausgangsleitung m, über welche der Wärmetauscher 14 fluidleitend in den Kühlmittelkreislauf 4 der Temperieranordnung 1 eingebunden ist.
• Vorliegend erstreckt sich die Eingangsleitung I vom Thermostat 5 hin zum Wärmetauscher 14. Weiterhin verläuft die Ausgangsleitung m von dem Wärmetauscher 14 hin zur Rücklaufleitung 9, wo sie im Bereich der Schnittstelle K mit dem Bypass 9 fluidleitend verbunden ist. Die Durchflussrichtung des Kühlmittels durch den Wärmetauscher 14 verläuft somit vom Thermostat 5 über die Eingangsleitung I und die Ausgangsleitung m hin zur Rücklaufleitung 9. Somit ist der Wärmetauscher 14 zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf des Kühlmittelkreislaufs 4 angeordnet.
• Durch diese Anordnung des Wärmetauschers 14 wird eine rasche Erwärmung des Getriebeöls erreicht, da im Betrieb der Brennkraftmaschine 2 die Temperatur des Kühlmittels rasch ansteigt. Durch die Anordnung der Eingangsleitung I am Thermostat 5, wird der Wärmetauscher 14 direkt mit dem so erwärmten Kühlmittel durchströmt. Die dabei vorhandene Wärme kann zu einem Teil an das Getriebeöl abgegeben werden. Sobald die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 2 erreicht ist, öffnet das Thermostat 5. Zur Kühlung des Getriebeöls steht allerdings nur das relativ heiße Kühlmittel an der Ausgangsseite B der Brennkraftmaschine 2 zur Verfügung, da die Zulaufleitung I keine Verbindung zum der das gekühlte Kühlmittel führenden Kühlerrücklauf d besitzt. Dadurch ist nur eine geringe Kühlung des Getriebeöls möglich und ein zusätzlicher Kühler notwendig.
• 2 zeigt den Aufbau der Temperieranordnung 1 aus 1, wobei die Anbindung des Wärmetauschers 14 verändert ist. Wie zu erkennen, ist die Eingangsleitung I des Wärmetauschers 14 nunmehr nicht mit dem Thermostat 5, sondern direkt mit dem Kühlerrücklauf d vom Kühler 3 fluidleitend verbunden. Hierdurch wird eine gute Kühlung des Getriebeöls ermöglicht, da der Wärmetauscher 14 direkt mit gekühltem Kühlmittel beaufschlagt werden kann. Allerdings ist keine rasche Erwärmung des Getriebeöls im Kaltstart möglich, da das durch die Brennkraftmaschine 2 erwärmte Kühlmittel nicht durch den Wärmetauscher 14 hindurch leitbar ist. Selbst bei Erreichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 2 und dem Öffnen des Thermostats 5 wird der Wärmetauscher auch weiterhin mit gekühltem Kühlmittel beaufsch lagt.
• 3 versucht die aus den 1 und 2 bekannten Nachteile durch den Einsatz eines zusätzlichen Drei-Wege-Ventils 15 zu verhindern. Hierzu ist die Eingangsleitung I der 1 und 2 in eine Warmleitung n und eine Kaltleitung o unterteilt. Dabei erstreckt sich die Warmleitung n zwischen dem Thermostat 5 und dem Drei-Wege-Ventil 15, während die Kaltleitung o an dem Kühlerrücklauf d des Kühlers 3 angebunden ist und zum Drei-Wege-Ventil 15 hin verläuft. Letztlich ist das Drei-Wege-Ventil 15 über eine Sammelleitung p mit dem Wärmetauscher 14 verbunden. Sowohl Warmleitung n sowie Kaltleitung o als auch die Sammelleitung p stellen jeweils fluidleitende Verbindungen dar.
• Auf diese Weise kann im Kaltstart das Drei-Wege-Ventil 15 eine Verbindung zwischen der Warmleitung n und der Sammelleitung p schaffen, so dass der Wärmetauscher 14 bereits zu Beginn mit erwärmtem Kühlwasser beaufschlagbar ist. Demgegenüber kann das Drei-Wege-Ventil 15 ab Erreichen einer bestimmten Temperatur des Kühlmittels und/oder des Getriebeöls eine Verbindung zwischen der Kaltleitung o und der Sammelleitung p einstellen, wobei die Warmleitung n ver-schlossen wird. Hierdurch kann nunmehr gekühltes Kühlmittel aus dem Kühler 3 über dessen Rücklaufleitung d und die Kaltleitung o sowie die Sammelleitung p durch den Wärmetauscher 14 hindurch strömen. Im Ergebnis dann das Getriebeöl durch Wärmeabgabe an das gekühlte Kühlmittel über den Wärmetauscher 14 gekühlt werden.
• Nachteilig hierbei ist ein verhältnismäßig aufwendiger Aufbau der Temperieranordnung 1, welche zudem eine zusätzliche Regelung mittels des Drei-Wege-Ventil 15 erfordert.
• Die erfindungsgemäße Lösung geht aus 4 hervor. Hierin wird nun vorgeschlagen, die Eingangsleitung I des Wärmetauschers 14 ebenfalls mit der Rücklaufleitung 9 des Kühlmittelkreislaufs 4 hinter der Einmündung des Bypasses 9a zu verbinden. Hierzu ist die Eingangsleitung I im Bereich der Ausgangsseite B der Brennkraftmaschine 2 an die Rücklaufleitung 9 fluidleitend angebunden. Auf diese Weise wird erreicht, dass ohne zusätzliche Komponenten eine überaus effiziente Kühlung sowie Erwärmung, mit anderen Worten die Temperierung des Getriebeöls erreicht wird. Da der Wärmetauscher 14 nunmehr an die Umschaltung des Kühlmittelstroms über das bestehende Thermostat 5 gekoppelt ist, wird dieser so lange mit warmem Kühlmittel durchflossen, wie die Brennkraftmaschine 2 im Kaltstart läuft. Ab Erreichen der Betriebstemperatur und dem damit einhergehenden Umschalten des Thermostats 5 werden sowohl Brennkraftmaschine 2 als auch Wärmetauscher 14 mit über den Kühler 3 gekühltem Kühlmittel durchströmt.
• Wie bereits in der 1 bis 3 zuvor ersichtlich, weist das Thermostat 5 ein Rückschlagventil 16 auf, welches zwischen Thermostat 5 und Bypass 9a angeordnet ist. Dieses dient der Richtungsgebung des Kühlmittels, wobei das Kühlmittel nur vom Thermostat 5 weg in den Bypass 9a einströmen kann und nicht in Gegenrichtung. Zudem ist der Öffnungsgrad des Rückschlagventils 16 an die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels gekoppelt. Hierdurch wird bei geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 und folglich geringer Pumpleistung der Pumpe 8 eine maximale Strömung des Kühlmittels über die Heizleitung h durch den Innenraumheizer 12 ermöglicht. Demgegenüber bewirkt eine hohe Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 eine hohe Pumpleistung der Pumpe 8, wodurch das Rückschlagventil 16 aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels weit öffnet und ein vermehrter Rückfluss durch den Bypass 9a zurück zur Brennkraftmaschine 2 erreicht wird. Hierdurch wird eine vermehrte Beaufschlagung des Wärmetauschers 14 mit Kühlmittel bei hohen Drehzahlen erreicht, wodurch eine rasche Erwärmung des Getriebeöls ermöglicht ist.
• Durch das typischer Weise in beiden Richtungen agierende Thermostat 5 wird bei hohen Temperaturen des Kühlmittels der Bypass 9a verschlossen und das Kühlmittel primär durch die Zulaufleitung c zum Kühler 3 und von diesem zurück über den Kühlerrücklauf d geleitet. Hierdurch sind die Temperaturen des Kühlmittels im Rücklauf annähernd gleich mit denen in der unteren Leitungsführung, wodurch sich eine hohe Temperaturdifferenz ΔT zwischen dem Getriebeöl und dem Kühlmittel im Wärmetauscher 14 ergibt.
• Bezugszeichenliste

1

Temperieranordnung

2

Brennkraftmaschine von 1

3

Kühler von 1

4

Kühlmittelkreislauf

5

Thermostat in 4

6

Motorblock von 2

7

Zylinderkopf von 2

8

Pumpe von 1

9

Rücklaufleitung

9a

Bypass

10

Ölkühler

11

Ausgleichsbehälter von 1

12

Innenraumheizer von 1

13

AGR-Kühler von 1

14

Wärmetauscher

15

Drei-Wege-Ventil zwischen n, o und p

16

Rückschlagventil von 5

A

Eingangsseite von 2

B

Ausgangsseite von 2

c

Zulaufleitung von 4

d

Kühlerrücklauf von 4

e

erste Ausgleichsleitung zwischen 5 und 11

f

zweite Ausgleichsleitung zwischen 3 und 11

g

dritte Ausgleichsleitung zwischen 11 und 9

h

Heizleitung zwischen 5 und 12

i

Verbindungsleitung zwischen 12 und 13

j

Ablaufleitung zwischen 13 und 9

K

Schnittstelle zwischen 9, g und j

I

Eingangsleitung von 14

m

Ausgangsleitung von 14

n

Warmleitung von I

o

Kaltleitung von I

p

Sammelleitung zwischen 15 und 14

Claims (6)

1. Temperieranordnung für Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen eine Brennkraftmaschine (2) und einen Kühler (3) fluidleitend verbindenden Kühlmittelkreislauf (4) mit einem Thermostat (5), welches dazu ausgebildet ist, ein die Brennkraftmaschine (2) verlassendes Kühlmittel zumindest anteilig direkt oder zuvor durch den Kühler (3) zurück zur Brennkraftmaschine (2) zu leiten, wobei zur Wärmeübertragung zwischen Kühlmittel und Getriebeöl ein Wärmetauscher (14) vorgesehen ist, wobei ein Bypass (9a) vorgesehen ist, um das Kühlmittel anteilig unter Umgehung des Kühlers (3) direkt zurück zur Brennkraftmaschine (2) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl eine Eingangsleitung (I) als auch eine Ausgangsleitung (m) des Wärmetauschers (14) in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen jeweils hinter einer Einmündung des Bypass (9a) in einer Rücklaufleitung (9) des Kühlmittelkreislaufs (4) jeweils mit der Rücklaufleitung (9) verbunden ist, wobei ein Teil des durch den Kühler (3) und/oder direkt zurückströmenden Kühlmittels richtungsgleich zunächst durch den Wärmetauscher (14) und anschließend zur Brennkraftmaschine (2) leitbar ist, wobei das Thermostat (5) mit einem Innenraumheizer (12) und dem Kühler (3) sowie mit dem Bypass (9a) fluidleitend verbunden ist.
2. Temperieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostat (5) ein Rückschlagventil (16) aufweist, welches dazu ausgebildet ist, um den Zulauf des die Brennkraftmaschine (2) verlassenden Kühlmittels in den Bypass (9a) und den Innenraumheizer (12) hinein in Abhängigkeit von dessen Strömungsgeschwindigkeit zu manipulieren, wobei mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels dessen Durchleitung durch den Bypass (9a) erhöht ist.
3. Temperieranordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen AGR-Kühler (13), welcher stromabwärts des Innenraumheizers (12) zwischen diesem und der Brennkraftmaschine (2) angeordnet ist.
4. Verfahren zur Temperierung von Getriebeöl eines Kraftfahrzeugs mit einer Temperieranordnung (1) für Getriebeöl, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen eine Brennkraftmaschine (2) und einen Kühler (3) fluidleitend verbindenden Kühlmittelkreislauf (4) mit einem Thermostat (5), welches dazu ausgebildet ist, ein die Brennkraftmaschine (2) verlassendes Kühlmittel zumindest anteilig direkt oder zuvor durch den Kühler (3) zurück zur Brennkraftmaschine (2) zu leiten, wobei die Wärme zwischen Kühlmittel und Getriebeöl durch einen Wärmetauscher (14) übertragen wird, und wobei das Kühlmittel anteilig unter Umgehung des Kühlers (3) durch einen Bypass (9a) direkt zurück zur Brennkraftmaschine (2) leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangsleitung (I) und eine Ausgangsleitung (m) des Wärmetauschers (14) in Strömungsrichtung des Kühlmittels gesehen jeweils hinter einer Einmündung des Bypass (9a) in einer Rücklaufleitung (9) des Kühlmittelkreislaufs (4) derart mit dieser verbunden ist, dass ein Teil des durch den Kühler (3) und/oder direkt zurückströmenden Kühlmittels richtungsgleich zunächst durch den Wärmetauscher (14) und anschließend zur Brennkraftmaschine (2) geleitet wird, wobei das die Brennkraftmaschine (2) verlassende Kühlmittel über das Thermostat (5) anteilig zu einem Innenraumheizer (12) und bei Bedarf zu dem Kühler (3) geleitet wird, wobei das Thermostat (5) mit dem Bypass (9a) fluidleitend verbunden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostat (5) ein Rückschlagventil (16) aufweist, welches dazu ausgebildet ist, um den Zulauf des die Brennkraftmaschine (2) verlassenden Kühlmittels in den Bypass (9a) und den Innenraumheizer (12) hinein in Abhängigkeit von dessen Strömungsgeschwindigkeit zu manipulieren, wobei mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels dessen Durchleitung durch den Bypass (9a) erhöht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen AGR-Kühler (13), welcher mit den Innenraumheizer (12) verlassenden und zurück zur Brennkraftmaschine (2) fließendem Kühlmittel durchströmt wird.

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