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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, ein Fahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.
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Bei Brennkraftmaschinen, welche einen Ladepfad aufweisen, in dem ein Verdichter angeordnet ist, besteht typischerweise das Problem, dass bei kalten Betriebs- oder Umgebungsbedingungen und niedrigen Lastpunkten ein zu tiefes Absinken der Temperatur des entlang des Ladepfads strömenden Medienstroms auftreten kann, weil der Verdichter in diesen Betriebspunkten eine zu geringe Kompressionsarbeit leistet. Als Konsequenz kann ein wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine über den Ladepfad zugeführtes Medium, insbesondere Ladeluft oder ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch, zu kalt werden, sodass es zu vermehrtem Auftreten von Weißrauch, insbesondere unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas, oder sogar zu Zündaussetzern kommen kann. Dieses Problem tritt besonders verschärft dann auf, wenn stromabwärts des Verdichters in dem Ladepfad ein Ladeluftkühler vorgesehen ist, der mit einem Niedertemperatur-Kühlkreislauf in thermischer Wirkverbindung ist. In niedrigen Lastpunkten und bei kalten Randbedingungen, das heißt insbesondere kalten Betriebs- und/oder Umgebungsbedingungen, kann der Niedertemperatur-Kühlkreislauf auskühlen und unter Umständen auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt fallen. Um diese Problematik zu umgehen, ist teilweise vorgeschlagen worden, ein Zuheizgerät in dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf oder parallel zu diesem vorzusehen. Diese Lösung ist jedoch teuer, weil sie ein zusätzliches Gerät erfordert, und bringt zusätzlichen Ressourcenverbrauch für die Zuheizung mit sich. Alternativ ist ein zusätzlicher schaltbarer Wärmetauscher vorgeschlagen worden, welcher die Ladeluft stromabwärts des Ladeluftkühlers nach Bedarf erwärmt. Auch hierfür ist eine zusätzliche Komponente notwendig, außerdem muss wenigstens ein Schaltventil vorgesehen sein. Auch diese Lösung ist daher kompliziert und teuer. Alternativ ist weiterhin ein aufgeteilter Ladeluftkühler vorgeschlagen worden, wobei ein erster Teil-Ladeluftkühler mit einem Hochtemperatur-Kühlkreislauf in thermischer Wirkverbindung ist, wobei ein zweiter Teil-Ladeluftkühler mit dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf in thermischer Wirkverbindung ist.
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Nachteilig hieran ist der komplexe und teure Aufbau des Ladeluftkühlers. Weiter alternativ ist vorgeschlagen worden, einen Ladeluftkühler in einen Mischkreislauf einzubinden, wobei bevorzugt alle Komponenten der Brennkraftmaschine in einem Kühlkreislauf zusammengeschaltet sind. Nachteilig hierbei ist aber die schwierige hydraulische Abstimmung, wobei insbesondere die Ladelufttemperatur nicht unabhängig eingestellt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine, ein Fahrzeug und ein Verfahren zu schaffen, wobei die genannten Teile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche einen Ladepfad aufweist, in dem ein Verdichter angeordnet ist, wobei ein erster Kühlkreislauf für ein erstes Kühlmedium vorgesehen ist, wobei der erste Kühlkreislauf einen Motorblock der Brennkraftmaschine umfasst. Die Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass a) der Verdichter – und/oder b) ein Wärmetausch-Abschnitt des Ladepfads stromaufwärts eines Ladeluftkühlers – zumindest bereichsweise mit dem ersten Kühlkreislauf in thermischer Wirkverbindung ist/sind. Da der erste Kühlkreislauf den Motorblock der Brennkraftmaschine umfasst, weist dieser ein vergleichsweise hohes Temperaturniveau auf. Dadurch, dass der Verdichter und/oder der Wärmetausch-Abschnitt bereichsweise mit dem ersten Kühlkreislauf in thermischer Wirkverbindung ist/sind, kann dem Verdichter unter kalten Randbedingungen, insbesondere bei niedriger Temperatur der angesaugten Umgebungsluft, Wärme aus dem ersten Kühlkreislauf zugeführt werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die in dem Verdichter strömende Ladeluft eine niedrigere Temperatur aufweist als das erste Kühlmedium in dem ersten Kühlkreislauf. Auch bei niedrigen Lastpunkten, insbesondere unter Teillast oder im Leerlauf, kann dann kein Auskühlen des Ladepfads auftreten, selbst wenn der Verdichter zu wenig Verdichtungsleistung erbringt, um die Ladeluft effektiv zu erwärmen, weil Wärme aus dem ersten Kühlkreislauf zur Verfügung steht, um das Auskühlen zu verhindern. Ein Auftreten von Weißrauch oder Zündaussetzern kann somit wirksam vermieden werden.
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Unter einem Ladepfad wird insbesondere ein Fluidpfad verstanden, in welchem im Betrieb der Brennkraftmaschine ein Medium strömt, welches wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wobei das Medium in dem Verdichter verdichtet wird. Das Medium wird hier und im Folgenden allgemein als Ladeluft bezeichnet. Es kann sich hierbei um Verbrennungsluft im engeren Sinne, insbesondere um angesaugte Umgebungsluft, oder aber um ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch handeln, insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als gemischverdichtende Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
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Dass der erste Kühlkreislauf den Motorblock der Brennkraftmaschine umfasst, bedeutet insbesondere, dass das erste Kühlmedium den Motorblock der Brennkraftmaschine durchsetzt, um Abwärme aus dem Motorblock der Brennkraftmaschine aufzunehmen und abzuführen.
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Bei dem ersten Kühlmedium handelt es sich bevorzugt um ein flüssiges Kühlmittel, besonders bevorzugt um Wasser oder ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch. Als Frostschutzmittel kommt insbesondere Glykol infrage, es sind aber auch andere Frostschutzmittel möglich.
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Dass der Verdichter zumindest bereichsweise mit dem ersten Kühlkreislauf in thermischer Wirkverbindung ist, bedeutet insbesondere, dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Verdichter und dem Kühlkreislauf möglich ist, wobei bevorzugt das erste Kühlmedium des ersten Kühlkreislaufs den Verdichter zumindest bereichsweise derart durchsetzt, dass ein Wärmeübergang von dem Verdichter in das Kühlmedium oder umgekehrt möglich ist. Das Kühlmedium kann insbesondere in bestimmten Betriebspunkten Wärme aus dem Verdichter aufnehmen und/oder in anderen Betriebspunkten Wärme an den Verdichter abgeben. Besonders bevorzugt ist in oder an einem Verdichtergehäuse, insbesondere in oder an einem Spiralgehäuse des Verdichters, wenigstens eine Kühlleitung vorgesehen, durch welche das erste Kühlmedium strömen kann. Besonders bevorzugt ist wenigstens eine solche Kühlleitung in das Verdichtergehäuse und/oder in das Spiralgehäuse des Verdichters integriert.
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Dass ein Wärmetausch-Abschnitt des Ladepfads stromaufwärts eines Ladeluftkühlers zumindest bereichsweise mit dem ersten Kühlkreislauf in thermischer Wirkverbindung ist, bedeutet insbesondere, dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Wärmetausch-Abschnitt und dem Kühlkreislauf möglich ist, wobei bevorzugt der Wärmetausch-Abschnitt derart von dem ersten Kühlmedium durchsetzt wird, dass ein Wärmeübergang von dem ersten Kühlmedium auf den Wärmetausch-Abschnitt oder umgekehrt möglich ist. Dabei kann das Kühlmedium in einem Betriebspunkt Wärme aus dem Wärmetausch-Abschnitt aufnehmen und/oder in einem anderen Betriebspunkt Wärme an den Wärmetausch-Abschnitt abgeben. Besonders bevorzugt ist an oder in einer Wandung des Wärmetausch-Abschnitts wenigstens eine Kühlleitung angeordnet, durch welche das erste Kühlmedium strömen kann. Besonders bevorzugt ist die wenigstens eine Kühlleitung in die Wandung des Wärmetausch-Abschnitts integriert.
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Es wird ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass ein Verdichtergehäuse, insbesondere ein Spiralgehäuse des Verdichters, und/oder der Wärmetausch-Abschnitt mit dem Kühlmedium des ersten Kühlkreislaufs beaufschlagbar sind. Hierzu ist/sind insbesondere die zuvor erwähnten Kühlleitung(en) vorgesehen. Insbesondere zeigt sich, dass das Verdichtergehäuse, insbesondere das Spiralgehäuse, und/oder der Wärmetausch-Abschnitt bevorzugt mit dem ersten Kühlkreislauf in Fluidverbindung sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine direkte thermische Wirkverbindung mit dem ersten Kühlkreislauf, sodass der Ladeluft insbesondere unter kalten Randbedingungen Wärme aus dem ersten Kühlkreislauf zuführbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Ladepfad ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters angeordnet ist, wobei der Ladeluftkühler mit einem zweiten Kühlkreislauf für ein zweites Kühlmedium in thermischer Wirkverbindung ist. Mittels des Ladeluftkühlers ist es unter warmen Randbedingungen und/oder in hohen Lastpunkten, insbesondere bei Volllast, möglich, die beim Verdichten erwärmte Ladeluft effizient zu kühlen, um dem wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine gekühlte Ladeluft zuführen zu können.
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Als zweites Kühlmedium wird vorzugsweise ein flüssiges Kühlmittel verwendet, insbesondere Wasser oder ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch. Als Frostschutzmittel kommt insbesondere Glykol infrage, es sind aber auch andere Frostschutzmittel möglich. Es ist insbesondere möglich, dass das erste Kühlmedium und das zweite Kühlmedium gleich oder identisch ausgebildet sind, wobei sie sich nur insoweit unterscheiden, als sie in verschiedenen Kühlkreisläufen strömen. Es ist aber auch möglich, dass für den ersten Kühlkreislauf als erstes Kühlmedium ein Kühlmedium gewählt wird, welches sich von dem zweiten Kühlmedium für den zweiten Kühlkreislauf unterscheidet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Kühlkreislauf und der zweite Kühlkreislauf separat oder getrennt voneinander angeordnet sind. Insbesondere sind der erste und der zweite Kühlkreislauf thermisch getrennt voneinander angeordnet. Es ist auf diese Weise möglich, die Temperaturniveaus der beiden Kühlkreisläufe voneinander getrennt zu halten, wobei diese insbesondere verschiedene Temperaturniveaus aufweisen können. Hierdurch können sie spezifisch auf die von ihnen zu leistenden Kühlaufgaben angepasst sein. Dabei ist es insbesondere möglich, spezifische, vorteilhafte Temperaturniveaus für bestimmte zu kühlende Elemente der Brennkraftmaschine einzustellen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Kühlkreislauf im Betrieb der Brennkraftmaschine ein höheres Temperaturniveau aufweist als der zweite Kühlkreislauf. Der erste Kühlkreislauf ist vorzugsweise als Hochtemperatur-Kühlkreislauf ausgebildet, wobei der zweite Kühlkreislauf vorzugsweise als Niedertemperatur-Kühlkreislauf ausgebildet ist. Der erste Kühlkreislauf dient insbesondere zur Kühlung des Motorblocks der Brennkraftmaschine, wobei er zu diesem Zweck ein vergleichbar hohes Temperaturniveau aufweisen kann. Der zweite Kühlkreislauf dient insbesondere der Kühlung des Ladeluftkühlers, wobei zu diesem Zweck ein niedrigeres Temperaturniveau sinnvoll ist, um die Ladeluft möglichst effizient zu kühlen. Bei einer solchen Konstellation besteht insbesondere normalerweise das Problem, dass der Niedertemperatur-Kühlkreislauf bei kalten Randbedingungen und niedrigen Lastpunkten, insbesondere im Leerlauf oder bei Teillast, auskühlen kann, wobei die Ladelufttemperatur unter den Gefrierpunkt fallen kann. Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch vermieden, dass der Verdichter und/oder der Wärmetausch-Abschnitt bereichsweise mit dem ersten Kühlkreislauf, also mit dem Hochtemperatur-Kreislauf, in thermischer Wirkverbindung sind. Der kalten Ladeluft kann also zunächst im Bereich des Verdichters oder in dem Wärmtausch-Abschnitt stromaufwärts des Ladeluftkühlers Wärme zugeführt werden, wodurch die Gefahr des Auskühlens des Niedertemperatur-Kühlkreislaufs über den Ladeluftkühler vermieden wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verdichter Teil eines Abgasturboladers ist. Der Abgasturbolader weist vorzugsweise eine in einem Abgaspfad der Brennkraftmaschine angeordnete Turbine auf, welche mit einem Verdichterrad des Verdichters antriebswirkverbunden ist. Alternativ ist es möglich, dass der Verdichter Teil eines Kompressors ist, wobei ein Verdichterrad des Verdichters vorzugsweise von einer Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Elektromotor, oder über die Kurbelwelle, beispielsweise vermittelt über einen Riementrieb oder Zahntrieb, angetrieben wird. Ist der Verdichter als Teil eines Abgasturboladers ausgebildet, kann in vorteilhafter Weise von dem Abgas umfasste Enthalpie für den Betrieb der Brennkraftmaschine nutzbar gemacht werden, sodass insgesamt der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine steigt. Ist der Verdichter als Teil eines Kompressors ausgebildet, kann in vorteilhafter Weise eine hinreichende Verdichtung unabhängig von einem Abgasstrom in dem Abgaspfad gewährleistet werden.
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Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Fahrzeug geschaffen wird, welches eine Brennkraftmaschine nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. Dabei ergeben sich in Zusammenhang mit dem Fahrzeug insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine erläutert wurden. Insbesondere können durch die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine vermehrte Weißrauchemissionen bei kalten Randbedingungen und/oder Zündaussetzer vermieden werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug als Schifffahrzeug ausgebildet ist. Insbesondere bei Schifffahrzeugen ergibt sich die Problematik eines Auskühlens unter kalten Randbedingungen verschärft, da zum einen auf Wasser, insbesondere auf See, besonders kalte Bedingungen auftreten können, wobei zum anderen Schifffahrzeuge häufig mit Seewasser rückgekühlt werden, welches seinerseits ein sehr niedriges Temperaturniveau, teilweise unterhalb des Gefrierpunkts, aufweisen kann. Daher ist die hier vorgeschlagene Brennkraftmaschine besonders vorteilhaft anwendbar bei einem Schifffahrzeug.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest der zweite Kühlkreislauf einen Rückkühler aufweist, der mit Fahrwasser für das Schifffahrzeug beaufschlagbar ist. Wie bereits angesprochen, besteht in diesem Fall die Problematik eines Auskühlens des zweiten Kühlkreislaufs und damit letztlich auch des Ladepfads in verschärfter Weise, da das Fahrwasser bereits selbst ein sehr niedriges Temperaturniveau, teilweise unterhalb des Gefrierpunkts, aufweisen kann.
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Unter dem Begriff „Fahrwasser“ wird dabei insbesondere Wasser verstanden, in welchem das Schifffahrzeug schwimmt oder auf welchem das Schifffahrzeug fährt. Dabei kann es sich um das Wasser eines Binnengewässers, insbesondere um Flusswasser oder das Wasser eines Binnensees, um Seewasser, also Meerwasser, oder um das Wasser eines anderen Gewässers handeln.
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Unter einem Schifffahrzeug wird insbesondere ein Fahrzeug verstanden, das zumindest auch zur Fortbewegung in oder auf Wasser eingerichtet ist. Dabei kann es sich um ein Schiff, ein Unterseeboot, eine Yacht, ein wasserlandefähiges Flugzeug, ein Amphibienfahrzeug, ein Luftkissenfahrzeug, ein Fährfahrzeug, oder um ein anderes, zum Fahren in oder auf Wasser geeignetes Fahrzeug handeln.
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Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, geschaffen wird, bei welchem ein wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine zuzuführendes Medium, insbesondere Ladeluft, also Verbrennungsluft oder ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch, entlang eines Ladepfads geführt wird, wobei in dem Ladepfad ein Verdichter angeordnet ist, wobei im Rahmen des Verfahrens dem Verdichter – und/oder einem Wärmetausch-Abschnitt des Ladepfads stromaufwärts eines Ladeluftkühlers – Wärme aus einem ersten Kühlkreislauf für ein erstes Kühlmedium zugeführt wird, wobei der erste Kühlkreislauf einen Motorblock der Brennkraftmaschine umfasst. In Zusammenhang mit dem Verfahren verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine und dem Fahrzeug erläutert wurden. Insbesondere unter kalten Randbedingungen findet ein Wärmestrom aus dem ersten Kühlkreislauf in den Verdichter oder den Wärmetausch-Abschnitt statt, wodurch ein Auskühlen des Ladepfads vermieden werden kann, sodass insbesondere eine vermehrte Weißrauchproblematik und/oder Zündaussetzer vermieden werden.
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Die Beschreibung der Brennkraftmaschine und des Fahrzeugs einerseits sowie des Verfahrens andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs, welche explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine und/oder dem Fahrzeug erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, welcher durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine und/oder des Fahrzeugs bedingt ist. Die Brennkraftmaschine und/oder das Fahrzeug zeichnen/zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine.
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Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1, das bevorzugt als Schifffahrzeug ausgebildet ist. Das Fahrzeug 1 weist eine Brennkraftmaschine 3 auf, die ihrerseits einen Ladepfad 5 aufweist, in dem ein Verdichter 7 angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine 3 weist außerdem einen ersten Kühlkreislauf 9 auf, in dem ein erstes Kühlmedium strömt, wobei der erste Kühlkreislauf 9 einen Motorblock 11 der Brennkraftmaschine 3 umfasst. Insbesondere wird der Motorblock 11 von dem ersten Kühlkreislauf 9, insbesondere von dem in diesem zirkulierenden, ersten Kühlmedium gekühlt. Weiterhin umfasst der erste Kühlkreislauf 9 bevorzugt ein Kurbelgehäuse, einen Zylinderkopf, Zylinderlaufbuchsen, eine Abgasleitung und/oder ein Trägergehäuse eines Abgasturboladers, welcher bevorzugt den Verdichter 7 aufweist.
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Außerdem ist in dem ersten Kühlkreislauf 9 bevorzugt ein Öl-Wärmetauscher 13 angeordnet.
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Der erste Kühlkreislauf 9 weist außerdem eine erste Fördereinrichtung 15, insbesondere eine Pumpe, zur Förderung des ersten Kühlmediums entlang des ersten Kühlkreislaufs 9 auf.
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Weiterhin weist der erste Kühlkreislauf 9 einen ersten Rückkühler 17 auf, der als Radiator ausgebildet sein kann. Besonders bevorzugt wird der erste Rückkühler 17 allerdings mit Fahrwasser für das als Schifffahrzeug ausgebildete Fahrzeug 1 gekühlt.
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In für sich genommen bekannter Weise weist der erste Kühlkreislauf 9 auch ein erstes Thermostat 19 sowie einen den ersten Rückkühler umgehenden, ersten Umgehungspfad 21 zur Temperatursteuerung oder -regelung in dem ersten Kühlkreislauf 9 auf.
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Schematisch dargestellt ist hier eine Wärmetauschstelle 23, die an dem Verdichter 7 und/oder an einem Wärmetausch-Abschnitt des Ladepfads 5 stromaufwärts eines Ladeluftkühlers 25 angeordnet ist. Die Wärmetauschstelle 23 ist mit dem ersten Kühlkreislauf 9 in thermischer Wirkverbindung, insbesondere in Fluidverbindung, wobei hier insbesondere ein Zulauf 27 und ein Ablauf 29 zu beziehungsweise von der Wärmetauschstelle 23 vorgesehen sind, welche diese mit dem ersten Kühlkreislauf 9 fluidisch und damit auch thermisch verbinden. Zwischen dem Zulauf 27 und dem Ablauf 29 kann eine Stichleitung 31, bevorzugt mit einer Drossel 33, vorzugsweise einer Konstantdrossel, vorgesehen sein.
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Die Wärmetauschstelle 23 ist typischerweise, insbesondere bei einem Schifffahrzeug, vorgesehen, um eine Oberfläche des Verdichters, insbesondere des Verdichtergehäuses, oder des Ladepfads, unter einer bestimmten Maximaltemperatur, beispielsweise unter 220 °C zu halten, um die Brandgefahr an Bord des Schifffahrzeugs zu reduzieren. Dabei ist bei herkömmlichen Schifffahrzeugen typischerweise vorgesehen, dass die Wärmetauschstelle 23 mit einem Niedertemperatur-Kühlkreislauf in Fluidverbindung ist.
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Hiervon abweichend ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wärmetauschstelle 23 mit dem ersten Kühlkreislauf 9 in Fluidverbindung ist, der als Hochtemperatur-Kühlkreislauf ausgebildet ist, wobei er insbesondere den Motorblock 11 als Wärmequelle umfasst und so ein vergleichsweise hohes Temperaturniveau aufweist.
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Wie bereits angesprochen, ist bevorzugt stromabwärts des Verdichters 7 und stromabwärts der Wärmetauschstelle 23 ein Ladeluftkühler 25 angeordnet, der mit einem zweiten Kühlkreislauf 35 für ein zweites Kühlmedium in thermischer Wirkverbindung ist. Insbesondere durchsetzt das zweite Kühlmedium den Ladeluftkühler 25. Der zweite Kühlkreislauf 35 weist insbesondere eine zweite Fördereinrichtung 37, insbesondere eine Pumpe, zur Förderung des zweiten Kühlmediums entlang des zweiten Kühlkreislaufs 35 auf, sowie einen zweiten Rückkühler 39, der bevorzugt als Radiator oder besonders bevorzugt als fahrwassergekühlter Rückkühler 39 eines Schifffahrzeugs ausgebildet ist. Analog zu dem ersten Kühlkreislauf 9 weist außerdem der zweite Kühlkreislauf 35 auch ein zweites Thermostat 41 sowie einen zweiten Umgehungspfad 43 zur Umgehung des Rückkühlers 39 und damit insgesamt zur Temperatursteuerung oder Temperaturregelung in dem zweiten Kühlkreislauf 35 auf.
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In niedrigen Lastpunkten, insbesondere bei Teillast oder bei Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine 3 besteht die Gefahr, dass unter kalten Randbedingungen, wenn der Verdichter 7 eine zu geringe Verdichterleistung aufbringt, um die Ladeluft effizient zur wärmen, und wenn das zweite Thermostat 41 die Fluidverbindung zu dem Rückkühler 39 sperrt und das gesamte zweite Kühlmedium über den Umgehungspfad 43 leitet, weil die Temperatur des zweiten Kühlmediums in dem zweiten Kühlkreislauf 35 bereits unter einer Soll-Temperatur liegt, durch die kalte Ladeluft und die Temperatur des zweiten Kühlkreislaufs 35 sukzessive abgesenkt wird, wobei insgesamt letztlich Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts erreicht werden können. Es kann dann zu einer vermehrten Weißrauchproblematik sowie zu Zündaussetzern kommen.
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Dem wird erfindungsgemäß dadurch entgegengewirkt, dass die Wärmetauschstelle 23 mit dem ersten Kühlkreislauf 9, also einem Hochtemperatur-Kühlkreislauf, in thermischer Wirkverbindung ist. Dabei werden besonders bevorzugt ein Verdichtergehäuse des Verdichters 7 und/oder ein Wärmetausch-Abschnitt des Ladepfads 5 stromaufwärts des Ladeluftkühlers 25 mit dem Kühlmedium des ersten Kühlkreislaufs 9, also mit dem ersten Kühlmedium, beaufschlagt.
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Dadurch kann die Ladeluft unter kalten Randbedingungen über den ersten Kühlkreislauf 9 und die Wärmetauschstelle 23 gewärmt werden, sodass die zuvor beschriebene Unterkühlung nicht auftritt. Dadurch wird auch die zuvor erwähnte Weißrauchproblematik vermieden, und/oder Zündaussetzer können verhindert werden.
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Es zeigt sich, dass der erste Kühlkreislauf 9 und der zweite Kühlkreislauf 35 bevorzugt voneinander getrennt, insbesondere thermisch voneinander getrennt, sind. Der erste Kühlkreislauf 9 weist im Betrieb der Brennkraftmaschine 3 ein höheres Temperaturniveau auf als der zweite Kühlkreislauf 35.
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Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe der Brennkraftmaschine 3, dem Fahrzeug 1 und dem Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine 3 ein Betrieb mit separaten Hochtemperatur- und Niedrigtemperatur-Kühlkreisläufen auch bei kalten Randbedingungen ohne weitere, zusätzliche Geräte, beispielsweise Vorheizgeräte, oder ohne komplexeren Ladeluftkühler, und ohne Weißrauchproblematik und/oder Zündaussetzer möglich ist.
