DE102021100282A1

DE102021100282A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102021100282A1
Application number: DE102021100282.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Däuber; Frank Schulz; Christoph Tischendorf
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung (1) wenigstens ein ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2), eine Abgasleitung zum Abführen des Abgases, einen ersten Kühlmittelkreislauf (4) zur Temperierung des Antriebsaggregats (2) und einen zweiten Kühlmittelkreislauf (8) zur Temperierung wenigstens einer zu temperierenden Einrichtung (3) aufweist, wobei der Abgasleitung mittels einer Abgasrückführeinrichtung zumindest zeitweise Abgas entnommen und gemeinsam mit Frischluft in das Antriebsaggregat (2) zurückgeführt wird, wobei zumindest zeitweise Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkreislaufs (8) einem Abgaskühler (13) zur Temperierung des zurückgeführten Abgases zugeführt wird. Dabei ist vorgesehen, dass ein Volumenstrom des dem Abgaskühler (13) zumindest zeitweise zugeführten Kühlmittels mittels einer Stelleinrichtung (14) eingestellt wird, indem zumindest ein Teil des Kühlmittels zumindest zeitweise durch einen Bypass (15) um den Abgaskühler (13) herumgeführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung wenigstens ein ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, eine Abgasleitung zum Abführen des Abgases, einen ersten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung des Antriebsaggregats und einen zweiten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung wenigstens einer zu temperierenden Einrichtung aufweist, wobei der Abgasleitung mittels einer Abgasrückführeinrichtung zumindest zeitweise Abgas entnommen und gemeinsam mit Frischluft in das Antriebsaggregat zurückgeführt wird, wobei zumindest zeitweise Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf einem Abgaskühler zur Temperierung des zurückgeführten Abgases zugeführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift GB 2509737 A bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasrückführeinrichtung einer Wärmequelle, beispielsweise eines Dieselmotors. Die Abgasrückführeinrichtung umfasst einen Abgasrückführkreislauf und einen Abgaskühler. Der Abgaskühler ist wärmeübertragend mit dem Abgasrückführkreislauf verbunden und weist eine Abgasrückführkühlmittelpumpe auf. Das Verfahren umfasst die Schritte (i) Überwachen eines Parameters, der eine Temperatur des Kühlmittels in dem Abgasrückführkreislauf repräsentiert, beispielsweise mittels eines Temperatursensors, und (ii) Betreiben der Abgasrückführkühlmittelpumpe auf Grundlage des Parameters und eines Sollwert desselben, vorzugsweise mittels eines Regelkreis einer Steuereinheit. Die Abgasrückführeinrichtung kann einen Bypass mit einem Bypassventil umfassen, welches geöffnet werden kann, wenn die Wärmelast der Wärmequelle kleiner als ein Sollwert ist.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift US 8,146,542 B2 bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine Bildung von Eis oder Kondensat in der Abgasrückführeinrichtung bei zugleich möglichst niedriger Temperatur des zurückgeführten Abgases vermeidet.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass ein Volumenstrom des dem Abgaskühler zumindest zeitweise zugeführten Kühlmittels mittels einer Stelleinrichtung eingestellt wird, indem zumindest ein Teil des Kühlmittels zumindest zeitweise durch einen Bypass um den Abgaskühler herumgeführt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Antriebseinrichtung dient beispielsweise dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Antriebseinrichtungen ist bevorzugt Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch auch separat von diesem vorliegen. Zum Bereitstellen eines Drehmoments, insbesondere des auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments, weist die Antriebseinrichtungen das Antriebsaggregat auf. Das Antriebsaggregat kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein, vorzugsweise liegt es in Form einer Brennkraftmaschine vor.
In das Antriebsaggregat wird zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments zumindest zeitweise Kraftstoff eingebracht und zusammen mit Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, in einem Verbrennungsprozess verbrannt. Hierzu wird dem Antriebsaggregat Frischluft zugeführt. Beispielsweise wird die Frischluft von dem Antriebsaggregat über einen Ansaugtrakt aus einer Au-ßenumgebung des Kraftfahrzeugs angesaugt. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, die Frischluft dem Antriebsaggregat über einen Verdichter zuzuführen. In diesem Fall dient das Antriebsaggregat beispielsweise als eine aufgelaufene Brennkraftmaschinen vor. Der Verdichter kann Teil eines Abgasturboladers sein oder als ein mechanisch oder elektrisch angetriebener Kompressor vorliegen.
Während eines Betriebs des Antriebsaggregats erzeugt diese Abgas, welches durch die Abgasanlage in Richtung der Außenumgebung des Kraftfahrzeugs abgeführt wird. Das Abgas enthält Schadstoffe, insbesondere Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, die Maßnahmen zur zumindest teilweisen Beseitigung dieser unerwünschten Schadstoffe erforderlich machen.
Hierzu ist es bekannt, das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas mittels einer Abgasrückführeinrichtung zumindest teilweise in das Antriebsaggregat zurückzuführen. Mittels der Abgasrückführeinrichtung wird der Abgasleitung zumindest zeitweise Abgas entnommen und in das Antriebsaggregat zurückgeführt. Hierbei wird es insbesondere mit der dem Antriebsaggregat zugeführten Frischluft vermischt. Dies führt zu einem geringeren Schadstoffgehalt in dem von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgas. Darüber hinaus kann durch das Zurückführen von Abgas in das Antriebsaggregat ein Kraftstoffverbrauch reduziert werden.
Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad des Antriebsaggregats zu erreichen, ist es vorteilhaft, das der Abgasleitung entnommene Abgas abzukühlen bevor dieses in das Antriebsaggregat zurückgeführt wird. Hierzu verfügt die Antriebseinrichtungen über den Abgaskühler. Dieser wird zur Temperierung des zurückgeführten Abgases zumindest zeitweise von Kühlmittel durchströmt.
Zur Kühlung des Antriebsaggregats verfügt die Antriebseinrichtung über den ersten Kühlmittelkreislauf. In diesem ist Kühlmittel zum Kühlen des Antriebsaggregats umwälzbar, insbesondere mittels einer ersten Kühlmittelpumpe. Um den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen der Schadstoffe des Antriebsaggregats möglichst positiv zu beeinflussen, wird der erste Kühlmittelkreislauf beziehungsweise das in ihm umgewälzte Kühlmittel auf eine erste Kühlmitteltemperatur eingestellt beziehungsweise eingeregelt. Hierdurch ist eine gleichmäßige Durchwärmung von mechanischen Bauteilen des Antriebsaggregats beziehungsweise der Brennkraftmaschine sowie eine hinreichend hohe Schmiermitteltemperatur gewährleistet. Beides hat einen positiven Einfluss auf die innere Reibung des Antriebsaggregats und senkt damit den Kraftstoffverbrauch.
Zusätzlich zu dem Antriebsaggregat weist die Antriebseinrichtung die wenigstens eine zu temperierende Einrichtung auf. Unter der zu temperierenden Einrichtung ist beispielsweise eine Einrichtung zu verstehen, während deren Betrieb Wärme anfällt, welche von der Einrichtung abgeführt werden muss. Die zu temperierende Einrichtung kann daher auch als wärmeerzeugende Einrichtung bezeichnet werden. Die zu temperierende Einrichtung ist beispielsweise ein Ladeluftkühler für das Antriebsaggregat oder eine Gehäusekühlung des Verdichters.
Da der Kühlbedarf des Antriebsaggregats und der Kühlbedarf der zu temperierenden Einrichtung häufig verschieden sind, ist der zu temperierenden Einrichtung der zweite Kühlmittelkreislauf zugeordnet. In diesem ist das Kühlmittel zur Temperierung der wenigstens einen zu temperierenden Einrichtung umwälzbar, insbesondere mittels einer zweiten Kühlmittelpumpe. Der zweite Kühlmittelkreislauf beziehungsweise das in ihm umgewälzte Kühlmittel wird auf eine zweite Kühlmitteltemperatur eingestellt beziehungsweise eingeregelt.
Die zweite Kühlmitteltemperatur ist, insbesondere während eines quasistationären Betriebs der Antriebseinrichtung, bei welchem das Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs und das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs ihre jeweilige Betriebstemperatur erreicht haben, vorzugsweise von der ersten Kühlmitteltemperatur verschieden, insbesondere ist sie niedriger. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs auf eine höhere erste Kühlmitteltemperatur und das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs auf eine niedrigere zweite Kühlmitteltemperatur geregelt wird, insbesondere durch Einstellen einer Kühlleistung des jeweiligen Kühlmittelkreislaufs. Der erste Kühlmittelkreislaufs kann insoweit auch als Hochtemperaturkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislaufs als Niedertemperaturkreislauf bezeichnet werden.
Um einen möglichst effizienten Betrieb des Antriebsaggregats zu erreichen, ist es vorteilhaft, dem Abgaskühler zur Temperierung des zurückgeführten Abgases Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkreislaufs zuzuführen, da das in dem zweiten Kühlmittelkreislauf umgewälzte Kühlmittel auf die niedrigere zweite Kühlmitteltemperatur eingestellt wird. Dies ermöglicht einen thermodynamisch effizienten Betrieb des Antriebsaggregats.
Allerdings kann bei der Temperierung des zurückgeführten Abgases in dem Abgas vorliegender Wasserdampf kondensieren. Dies kann zu einer Bildung von Kondensat und/oder Eis in der Abgasrückführeinrichtung führen und deren Funktion beeinträchtigen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn dem Abgaskühler zur Temperierung des zurückgeführten Abgases Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkreislaufs zugeführt wird.
Um die Bildung von Kondensat und/oder Eis zu vermeiden, kann es nun vorgesehen sein, dem Abgaskühler Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkreislauf zuzuführen. Da das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislauf auf die höhere erste Kühlmitteltemperatur eingestellt wird, kann die Bildung von Kondensat und/oder Eis auf diese Weise vermieden werden. Dies ist allerdings mit einer entsprechend höheren Abgastemperatur des zurückgeführten Abgases verbunden, was zu einem Wirkungsgradnachteil, insbesondere des Verdichters, führt. Darüber hinaus kann aufgrund der höheren ersten Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels in dem ersten Kühlmittelkreislauf in dem Abgaskühler ein Sieden des Kühlmittels auftreten, insbesondere bei einem Betrieb des Antriebsaggregats mit einer hohen Leistung.
Die Erfindung sieht daher vor, den Volumenstrom des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels mittels der Stelleinrichtung einzustellen. Hierdurch lässt sich eine Kühlleistung des Abgaskühlers einstellen. Beispielsweise ist vorgesehen, den Volumenstrom des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels zu reduzieren, um die Kühlleistung des Abgaskühlers zu verringern und somit eine stromabwärts des Abgaskühlers vorliegende Abgastemperatur anzuheben beziehungsweise auf eine Solltemperatur einzustellen.
Zum Einstellen des Volumenstroms wird zumindest ein Teil des Kühlmittels zumindest zeitweise durch den Bypass um den Abgaskühler herumgeführt. In anderen Worten wird ein Volumenstrom des in dem zweiten Kühlmittelkreislauf umgewälzten Kühlmittels nicht verändert, sondern lediglich ein dem Abgaskühler zugeführte Teil des Kühlmittels eingestellt. Hierdurch lässt sich die Kühlleistung des Abgaskühlers einstellen ohne zugleich die Temperierung der wenigstens einen zu temperierenden Einrichtung zu beeinträchtigen. Somit wird mittels des Stellelements das in dem zweiten Kühlmittel umgewälzte Kühlmittel in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Teil des Kühlmittels wird dem Abgaskühler zugeführt während ein zweiter Teil des Kühlmittels durch den Bypass um den Abgaskühler herumgeführt wird. Stromabwärts des Abgaskühlers werden der erste Teil des Kühlmittels und der zweite Teil des Kühlmittels wieder zusammengeführt.
Durch das Einstellen des Volumenstroms des dem Abgaskühler aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf zugeführten Kühlmittels kann die Bildung von Kondensat und/oder Eis zuverlässig vermieden werden. Zudem kann während eines Warmlaufbetriebs der Antriebseinrichtung ein Aufwärmen des in dem zweiten Kühlmittelkreislauf umgewälzten Kühlmittels auf die Betriebstemperatur beschleunigt werden.
Weiterhin kann durch das Einstellen des Volumenstroms das vorstehend beschriebene Sieden des Kühlmittels in dem Abgaskühler vermieden werden. Weiterhin wird durch die niedrigere zweite Kühlmitteltemperatur eine entsprechende Absenkung der Abgastemperatur des geführten Abgas erreicht, was zu den vorstehend beschriebenen Wirkungsgradvorteilen führt. Zudem lässt sich eine maximale Kühlleistung des Abgaskühlers steigern.
Darüber hinaus kann durch ein Anheben der Abgastemperatur des zurückgeführten Abgases eine Bildung von Kondensat und/oder Eis in dem Ansaugtrakt des Antriebsaggregats bei niedrigen Außentemperaturen vermieden werden, was insbesondere die Lebensdauer und Effizienz des Verdichters erhöht. Zudem ermöglicht das Einstellen des Volumenstroms eine Stabilisierung der Abgastemperatur des Abgases und somit eine genaue Regelung einer Menge des zurückgeführten Abgases.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Volumenstrom des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels und/oder einer Abgastemperatur des zurückgeführten Abgases eingestellt wird. Die erforderliche Kühlleistung des Abgaskühlers ist von der Kühlmitteltemperatur, der Abgastemperatur, dem Volumenstrom und einem Massenstrom des zurückgeführten Abgases abhängig. Daher ist es vorteilhaft, den Volumenstrom des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels in Abhängigkeit von diesen Größen einzustellen. Zum Ermitteln der Kühlmitteltemperatur und der Abgastemperatur können Temperatursensoren in dem zweiten Kühlmittelkreislauf und/oder dem Abgaskühler angeordnet sein. Hierdurch kann insbesondere eine konstante Kühlleistung des Abgaskühlers realisiert oder diese gezielt eingestellt werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Volumenstrom des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels in Abhängigkeit von der Außentemperatur der Außenumgebung des Kraftfahrzeugs eingestellt wird. Beispielsweise wird in einem Temperaturbereich der Außentemperatur, in denen in dem Ansaugtrakt des Antriebsaggregats eine Bildung von Eis auftreten kann, der Volumenstrom reduziert. Hierdurch wird die Kühlleistung des Abgaskühlers verringert und das Abgas mit einer entsprechend höheren Abgastemperatur in das Antriebsaggregat zurückgeführt. Hierdurch kann ein optimaler Betrieb der Antriebseinrichtung, insbesondere bei geringen Außentemperaturen, erreicht werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kühlmittel über einen gemeinsamen Ausgleichsbehälter dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf zugeführt wird. Der Ausgleichsbehälter dient einem Druckausgleich in den beiden Kühlmittelkreisläufen. Weiterhin dient der Ausgleichsbehälter einem Ausgleich einer temperaturbedingten Volumenänderung des Kühlmittels. Zudem kann der Ausgleichsbehälter wenigstens eine der folgenden Funktionen übernehmen: Abscheiden von Luft aus dem Kreislauf, Befüllen des Kühlmittelkreislaufs und Aufbauen eines Druckpolsters zur Vermeidung von Sieden des Kühlmittels.
Der erste Kühlmittelkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislauf sind nicht vollständig voneinander getrennt, sondern zumindest über den gemeinsamen Ausgleichsbehälter miteinander verbunden. Insofern stellt der Ausgleichsbehälter das Kühlmittel für beide Kühlmittelkreisläufe bereit. Dies ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau der Antriebseinrichtung sowie ein einfaches Befüllen beider Kühlmittelkreisläufe über den gemeinsamen Ausgleichsbehälter.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislauf und in dem zweiten Kühlmittelkreislauf unabhängig voneinander umgewälzt wird. Insbesondere wird das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislauf von der ersten Kühlmittelpumpe und in dem zweiten Kühlmittelkreislauf von der zweiten Kühlmittelpumpe umgewälzt, worauf vorstehend bereits hingewiesen wurde.
Dies bedeutet, dass mittels der ersten Kühlmittelpumpe das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislaufs unabhängig von dem Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreislaufs umwälzbar ist. Umgekehrt ist mittels der zweiten Kühlmittelpumpe das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreislaufs unabhängig von dem Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislaufs umwälzbar. Somit sind das Antriebsaggregat und die zu temperierende Einrichtung vollständig unabhängig voneinander kühlbar beziehungsweise temperierbar, nämlich mittels des ersten Kühlmittelkreislaufs und des zweiten Kühlmittelkreislaufs.
Es kann also vorgesehen sein, dass die erste Kühlmittelpumpe bei stehender zweiter Kühlmittelpumpe beziehungsweise bei in dem zweiten Kühlmittelkreislauf stehendem Kühlmittel zum Umwälzen des Kühlmittels in dem ersten Kühlmittelkreislauf betrieben wird. Umgekehrt kann es vorgesehen sein, die zweite Kühlmittelpumpe bei stehender erster Kühlmittelpumpe beziehungsweise bei in dem ersten Kühlmittelkreislauf stehendem Kühlmittel zum Umwälzen des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmittelkreislauf betrieben wird.
Vorzugsweise sind die beiden Kühlmittelpumpen für unterschiedliche Kühlanforderungen ausgelegt. Beispielsweise kommt in dem ersten Kühlmittelkreislauf aufgrund eines höheren Kühlmitteldurchsatzes eine mechanisch angetriebene Kühlmittelpumpe zum Einsatz. Die Kühlmittelpumpe ist also antriebstechnisch an das Antriebsaggregat angeschlossen, sodass sie zumindest zeitweise von ihm angetrieben wird. Die vom zweiten Kühlmittelkreislauf zu temperierende wenigstens eine zu temperierende Einrichtung kann eine Kühlanforderung aufweisen, die aus der abzuführenden Wärme resultiert und nicht mit der Drehzahl des Antriebsaggregats korreliert. In anderen Worten muss mithilfe des zweiten Kühlmittelkreislaufs eine bestimmte Wärmemenge, entsprechend der Kühlanforderung, abgeführt werden. Dies ist teilweise nicht möglich, wenn die zweite Kühlmittelpumpe allein mittels des Antriebsaggregats betrieben wird. Handelt es sich bei der zu temperierenden Einrichtung beispielsweise um eine elektrische Einrichtung, kann es erforderlich sein, dass dieser auch bei einem Stillstand des Antriebsaggregats Kühlmittel zugeführt wird. Vorzugsweise kommt daher in dem zweiten Kühlmittelkreislauf eine elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe zum Einsatz. Hierdurch wird ein besonders flexibler Betrieb der Antriebseinrichtung ermöglicht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Stelleinrichtung ein Drehkolbenventil verwendet wird. Mittels der Stelleinrichtung wird der Volumenstrom des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels eingestellt, indem ein Teil des Kühlmittels durch den Bypass um den Abgaskühler herumgeführt wird. Beispielsweise werden mittels der Stelleinrichtung unterschiedlicher Durchströmungsquerschnittsflächen zwischen der Stelleinrichtung und dem Abgaskühler beziehungsweise der Stelleinrichtung und dem Bypass eingestellt. Zum Einstellen der Durchströmungsquerschnittsflächen weist das Drehkolbenventil einen Drehkolben auf.
Hierbei sind in einer ersten Drehwinkelstellung des Drehkolbens der zweite Kühlmittelkreislauf und der Bypass strömungstechnisch voneinander getrennt, sodass das in dem zweiten Kühlmittelkreislauf umgewälzte Kühlmittel vollständig dem Abgaskühler zugeführt wird. In einer zweiten Drehwinkelstellung des Drehkolbens sind hingegen der zweite Kühlmittelkreislauf und der Abgaskühler strömungstechnisch voneinander getrennt, sodass das Kühlmittel vollständig durch den Bypass um den Abgaskühler herumgeführt wird.
Vorzugsweise dient die Stelleinrichtung einem stetigen Einstellen des Volumenstroms des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels. In diesem Fall können weitere Drehwinkelstellungen des Drehkolbens vorliegen, die zwischen der ersten Drehwinkelstellung und der zweiten Drehwinkelstellung liegen. Entsprechend kann mittels der Stelleinrichtung der Volumenstrom des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels gezielt eingestellt werden.
Das Einstellen der Drehwinkelstellung des Drehkolbens erfolgt vorzugsweise mittels eines elektrischen Aktuators. Weiterhin kann das Drehkolbenventil eine Hydraulikeinheit aufweisen, mittels derer die Drehwinkelstellung des Pumpkolbens einstellbar ist. Die Verwendung des Drehkolbenventil ermöglicht eine kostengünstige und stufenlose Regelung des Volumenstroms.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kühlmittel dem Abgaskühler stromabwärts der wenigstens einen zu temperierenden Einrichtung zugeführt wird. Um die Temperierung der wenigstens einen zu temperierenden Einrichtung nicht durch einen bei der Temperierung des zurückgeführten Abgases verursachten Anstieg der Kühlmitteltemperatur zu beeinträchtigen, ist es vorteilhaft das Kühlmittel dem Abgaskühler stromabwärts der wenigstens einen zu temperierenden Einrichtung zuzuführen. Somit wird das Kühlmittel dem Abgaskühler zugeführte, nachdem es die wenigstens eine zu temperierende Einrichtung durchströmt. Hierdurch wird eine gleichmäßige Kühlleistung an der wenigstens einen zu temperierenden Einrichtung sichergestellt.
Selbstverständlich kann das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung einer weiteren zu temperierenden Einrichtung verwendet werden. Die weitere temperierende Einrichtung kann beispielsweise stromabwärts des Abgaskühlers oder strömungstechnisch parallel zu diesem von dem Kühlmittel durchströmt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das dem Abgaskühler zugeführte Kühlmittel und der durch den Bypass um den Abgaskühler herumgeführte Teil des Kühlmittels stromabwärts des Abgaskühlers zusammengeführt und gemeinsam einem Kühlmittelkühler zugeführt wird. Vorzugsweise liegt in dem ersten Kühlmittelkreislauf ein erster Kühlmittelkühler und in dem zweiten Kühlmittelkreislauf ein zweiter Kühlmittelkühler vor. Dementsprechend wird das in dem ersten Kühlmittelkreislauf umgewälzte Kühlmittel dem ersten Kühlmittelkühler und das in dem zweiten Kühlmittelkreislauf umgewälzte Kühlmittel dem zweiten Kühlmittelkühler zugeführt. Mittels der Kühlmittelkühler erfolgt ein Wärmeaustausch mit der Außenumgebung des Kraftfahrzeugs, insbesondere mittels Konvektion.
Insofern sind sowohl der Abgaskühler als auch der Bypass dem zweiten Kühlmittelkreislaufs zuzuordnen. Das stromabwärts des Abgaskühlers zusammengeführte Kühlmittel wird dem zweiten Kühlmittelkühler zugeführt. Somit durchströmt das dem Abgaskühler zugeführte Kühlmittel und der dem Bypass zugeführte Teil des Kühlmittels gemeinsam den zweiten Kühlmittelkühler. Hierdurch wird eine zuverlässige Temperierung der wenigstens einen Einrichtung und des Abgaskühlers erreicht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Abgas der Abgasleitung stromabwärts einer Turbine eines Abgasturboladers und/oder stromabwärts einer Abgasreinigungseinrichtung entnommen wird. Der Abgasturbolader dient einer Leistungssteigerung des Antriebsaggregats. Hierbei wird das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas der Turbine des Abgasturboladers zugeführt. Über die Turbine erfährt das Abgas einen Druck- und Temperaturabfall. Mittels der Abgasrückführeinrichtung wird das Abgas der Abgasleitung somit nicht stromaufwärts der Turbine mit einer hohen Turbineneingangstemperatur, sondern stromabwärts der Turbine mit einer niedrigeren Turbinenausgangstemperatur entnommen.
Insofern handelt es sich bei der Abgasrückführeinrichtung um eine Niederdruck-Abgasrückführung. Durch die Entnahme des Abgases stromabwärts der Turbine kann einerseits die erforderliche Kühlleistung des Abgaskühlers reduziert werden. Andererseits ist eine Entnahme des Abgases aus der Abgasleitung mit einer entsprechenden Reduzierung eines Abgasmassenstroms in der Abgasleitung verbunden, sodass dies mit einem Wirkungsgradverlust Turbine verbunden ist, falls dies stromaufwärts der Turbine erfolgt. Dies wird durch die Entnahme des Abgases stromabwärts der Turbine vermieden.
Besonders bevorzugt wird das Abgas der Abgasleitung stromabwärts der Abgasreinigungseinrichtung entnommen. Hierdurch werden insbesondere in dem Abgas vorliegende Partikel durch die Abgasreinigungseinrichtung entfernt, sodass diese nicht in das Antriebsaggregat zurückgeführt werden. Hierdurch wird ein besonders zuverlässiger Betrieb der Antriebseinrichtungen ermöglicht.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung wenigstens ein ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, eine Abgasleitung zum Abführen des Abgases, einen ersten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung des Antriebsaggregats und einen zweiten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung wenigstens einer zu temperierenden Einrichtung aufweist, wobei die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgebildet ist, der Abgasleitung mittels einer Abgasrückführeinrichtung zumindest zeitweise Abgas zu entnehmen und gemeinsam mit Frischluft in das Antriebsaggregat zurückzuführen, wobei zumindest zeitweise Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf einem Abgaskühler zur Temperierung des zurückgeführten Abgases zugeführt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtungen weiterhin dazu vorgesehen und ausgebildet ist, einen Volumenstrom des dem Abgaskühler zumindest zeitweise zugeführten Kühlmittels mittels einer Stelleinrichtung einzustellen, indem zumindest ein Teil des Kühlmittels zumindest zeitweise durch einen Bypass um den Abgaskühler herumgeführt wird.
Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Schließlich sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die wenigstens eine zu temperierende Einrichtung ein Ladeluftkühler und/oder eine Gehäusekühlung eines Verdichters eines Abgasturboladers ist. Vorzugsweise wird das Kühlmittel dem Abgaskühler stromabwärts der wenigstens einen zu temperierenden Einrichtung zugeführt, worauf vorstehend bereits hingewiesen wurde. Hierdurch wird eine Kühlleistung des Ladeluftkühlers/oder eine Kühlleistung der Gehäusekühlung des Verdichters nicht durch eine in dem Abgaskühler auftretende Erwärmung des Kühlmittels beeinträchtigt.
Beispielsweise wird der zweite Kühlmittelkreislaufs zum Temperieren des Ladeluftkühlers und/oder der Gehäusekühlung des Verdichters betrieben, wobei das durch diese Einrichtungen strömende Kühlmittel anschließend dem Abgaskühler zugeführt wird. Hierbei wird mittels der Stelleinrichtung der Volumenstrom des dem Abgaskühler zugeführten Kühlmittels eingestellt. Insofern wird eine zuverlässige Kühlung sowohl der wenigstens einen zu temperierenden Einrichtung als auch des zurückgeführten Abgases erreicht.
Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne Land Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.

Die 1 zeigt eine Antriebseinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebsanordnung 1 weist ein Antriebsaggregat 2 sowie wenigstens eine zu temperierende Einrichtung 3 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei zu temperierende Einrichtungen 3 dargestellt, die beispielsweise als ein Ladeluftkühler und eine Gehäusekühlung eines Verdichters ausgebildet sind. Zur Temperierung des Antriebsaggregats 2 wird in einem ersten Kühlmittelkreislaufs 4 Kühlmittel mittels einer ersten Kühlmittelpumpe 5 umgewälzt. Ein erster Kühlmittelkühler 6 ist über ein erstes Thermostatventil 7 an den ersten Kühlmittelkreislaufs 4 angeschlossen.
Zur Temperierung der wenigstens beiden zu temperierenden Einrichtungen 3 wird in einem zweiten Kühlmittelkreislaufs 8 Kühlmittel mittels einer zweiten Kühlmittelpumpe 9 umgewälzt. Entsprechend ist ein zweiter Kühlmittelkühler 10 über ein zweites Thermostatventil 11 an den zweiten Kühlmittelkreislaufs 8 angeschlossen.
Das Kühlmittel wird dem ersten Kühlmittelkreislauf 4 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 8 über einen gemeinsamen Ausgleichsbehälter 12 zugeführt. Mittels der ersten Kühlmittelpumpe 5 und der zweiten Kühlmittelpumpe 9 ist das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislaufs 4 und in dem zweiten Kühlmittelkreislaufs 8 unabhängig voneinander umwälzbar.
Bei einem Betrieb des Antriebsaggregats 2 erzeugt dieses Abgas, welches über eine Abgasleitung einer Außenumgebung des Kraftfahrzeugs zugeführt wird. Der Abgasleitung wird über eine Abgasrückführeinrichtung zumindest zeitweise Abgas entnommen und gemeinsam mit Frischluft in das Antriebsaggregat 2 zurückgeführt. Zur Temperierung des zurückgeführten Abgases ist in dem zweiten Kühlmittelkreislaufs 8 ein Abgaskühler 13 angeordnet. Dem Abgaskühler 13 wird zumindest zeitweise Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkreislaufs 8 zugeführt.
Ein Volumenstrom des dem Abgaskühler 13 zugeführten Kühlmittels ist mittels einer Stelleinrichtung 14 einstellbar. Die Stelleinrichtung 14 ist vorzugsweise als ein Drehkolbenventil ausgebildet. Mittels der Stelleinrichtung 14 wird der Volumenstrom des dem Abgaskühler 13 zugeführten Kühlmittels eingestellt, indem zumindest ein Teil des Kühlmittels oder das gesamte Kühlmittel durch einen Bypass 15 um den Abgaskühler 13 herumgeführt wird.
In dem zweiten Kühlmittelkreislauf 8 und/oder an dem Abgaskühler 13 sind Temperatursensoren zum Ermitteln einer Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels und/oder einer Abgastemperatur des zurückgeführten Abgases vorgesehen. Beispielsweise wird der Volumenstrom in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur oder der Abgastemperatur eingestellt. Zusätzlich oder alternativ wird der Volumenstrom in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur des Außenumgebung eingestellt.
Stromabwärts des Abgaskühlers 13 wird das dem Abgaskühler 13 zugeführte Kühlmittel und der durch den Bypass 15 um den Abgaskühler 13 herumgeführte Teil des Kühlmittels zusammengeführt und gemeinsam dem zweiten Kühlmittelkühler 10 zugeführt. Insofern sind der Abgaskühler 13 und der Bypass 15 dem zweiten Kühlkreislauf 8 zuzuordnen.
Mittels der Stelleinrichtung 14 lässt sich eine Kühlleistung des Abgaskühlers 13 einstellen. Hierdurch kann insbesondere ein Bildung von Kondensat und/oder Eis in der Antriebseinrichtung 1 zuverlässig vermieden werden. Weiterhin lässt sich die Abgastemperatur des zurückgeführten Abgases durch das Einstellen des Volumenstroms regeln. Die Stelleinrichtung 14 lässt sich in Form des Drehkolbenventils auf eine besonders kompakte und kostengünstige Weise realisieren.
Bezugszeichenliste

1: Antriebseinrichtung
2: Antriebsaggregat
3: zu temperierende Einrichtung
4: erster Kühlmittelkreislauf
5: erste Kühlmittelpumpe
6: erster Kühlmittelkühler
7: erstes Thermostatventil
8: zweiter Kühlmittelkreislauf
9: zweite Kühlmittelpumpe
10: zweiter Kühlmittelkühler
11: zweites Thermostatventil
12: Ausgleichsbehälter
13: Abgaskühler
14: Stelleinrichtung
15: Bypass

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 2509737 A [0002]
US 8146542 B2 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung (1) wenigstens ein ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2), eine Abgasleitung zum Abführen des Abgases, einen ersten Kühlmittelkreislauf (4) zur Temperierung des Antriebsaggregats (2) und einen zweiten Kühlmittelkreislauf (8) zur Temperierung wenigstens einer zu temperierenden Einrichtung (3) aufweist, wobei der Abgasleitung mittels einer Abgasrückführeinrichtung zumindest zeitweise Abgas entnommen und gemeinsam mit Frischluft in das Antriebsaggregat (2) zurückgeführt wird, wobei zumindest zeitweise Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkreislaufs (8) einem Abgaskühler (13) zur Temperierung des zurückgeführten Abgases zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenstrom des dem Abgaskühler (13) zumindest zeitweise zugeführten Kühlmittels mittels einer Stelleinrichtung (14) eingestellt wird, indem zumindest ein Teil des Kühlmittels zumindest zeitweise durch einen Bypass (15) um den Abgaskühler (13) herumgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des dem Abgaskühler (13) zugeführten Kühlmittels in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels und/oder einer Abgastemperatur des zurückgeführten Abgases eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel über einen gemeinsamen Ausgleichsbehälter (12) dem ersten Kühlmittelkreislauf (4) und dem zweiten Kühlmittelkreislauf (8) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislaufs (4) und in dem zweiten Kühlmittelkreislaufs (8) unabhängig voneinander umgewälzt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stelleinrichtung (14) ein Drehkolbenventil verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel dem Abgaskühler (13) stromabwärts der wenigstens einen zu temperierenden Einrichtung (3) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Abgaskühler (13) zugeführte Kühlmittel und der durch den Bypass (14) um den Abgaskühler (13) herumgeführte Teil des Kühlmittels stromabwärts des Abgaskühlers (13) zusammengeführt und gemeinsam einem Kühlmittelkühler (10) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas der Abgasleitung stromabwärts einer Turbine eines Abgasturboladers und/oder stromabwärts einer Abgasreinigungseinrichtung entnommen wird.
Antriebseinrichtungen (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (1) wenigstens ein ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2), eine Abgasleitung zum Abführen des Abgases, einen ersten Kühlmittelkreislauf (4) zur Temperierung des Antriebsaggregats (2) und einen zweiten Kühlmittelkreislauf (8) zur Temperierung wenigstens einer zu temperierenden Einrichtung (3) aufweist, wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, der Abgasleitung mittels einer Abgasrückführeinrichtung zumindest zeitweise Abgas zu entnehmen und gemeinsam mit Frischluft in das Antriebsaggregat (2) zurückzuführen, wobei zumindest zeitweise Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf (8) dem Abgaskühler (13) zur Temperierung des zurückgeführten Abgases zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (1) weiterhin dazu vorgesehen und ausgebildet ist, einen Volumenstrom des dem Abgaskühler (13) zumindest zeitweise zugeführten Kühlmittels mittels einer Stelleinrichtung (14) einzustellen, indem zumindest ein Teil des Kühlmittels zumindest zeitweise durch einen Bypass (14) um den Abgaskühler (13) herumgeführt wird.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zu temperierende Einrichtung (3) ein Ladeluftkühler und/oder eine Gehäusekühlung eines Verdichters eines Abgasturboladers ist.