Brennkraftmaschine mit Ladelufttemperierung mittels einer Sorptionsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine mittels eines Verdichters aufgeladene Brennkraftmaschine, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.

Für Verbrennungsprozesse, die in den Brennräumen eines Verbrennungsmotors einer aufgeladenen Brennkraftmaschinen während des Betriebs ablaufen, ist es optimal, wenn die Ladelufteintrittstemperatur, d.h. die Eintrittstemperatur des den Brennräumen zugeführten Frischgases, unabhängig von den jeweiligen Umgebungsbedingungen und dem jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungsmotors immer innerhalb eines definierten

Temperaturbereichs liegt. Um dieses Ziel zumindest teilweise zu erreichen, weisen aufgeladene Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen üblicherweise einen Ladeluftkühler auf, in dem die Ladeluft, d.h. das bereits von dem Verdichter verdichtete Frischgas, direkt durch einen

Wärmeübergang auf Umgebungsluft oder indirekt durch einen Wärmeübergang auf Kühlmittel eines Kühlsystems der Brennkraftmaschine gekühlt wird. Bei relativ hohen

Umgebungstemperaturen und gleichzeitig relativ hohen Lasten, mit denen der

Verbrennungsmotor betrieben wird, liegen die Ladelufteintrittstemperaturen häufig jedoch oberhalb des als optimal definierten Temperaturbereichs, während sie unmittelbar nach einem Kaltstart des Motors, insbesondere bei relativ niedrigen Umgebungstemperaturen, unterhalb dieses optimalen Temperaturbereichs liegen können.

Die FR 2 910 559 A1 beschreibt eine aufgeladene Brennkraftmaschine, bei der eine

Sorptionseinheit genutzt wird, um bedarfsweise die einem Verbrennungsmotor der

Brennkraftmaschine zuzuführende Ladeluft zu erwärmen. Dabei ist eine Sorptionsvorrichtung der Sorptionseinheit direkt in die Ladeluftstrecke eines Frischgasstrangs der

Brennkraftmaschine integriert, während eine über eine Verbindungsleitung mit der

Sorptionsvorrichtung verbundene Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung für einen

Wärmetausch mit Umgebungsluft eingerichtet ist.

Die JP 2004-150384 A beschreibt eine dazu vergleichbare Brennkraftmaschine mit einer Sorptionseinheit, die neben einer Erwärmung der Ladeluft auch für ein Kühlen der Ladeluft genutzt werden kann. Dabei ist eine Sorptionsvorrichtung der Sorptionseinheit in ein Kühlsystem der Brennkraftmaschine integriert, während eine Kondensator-/Verdampfer- Vorrichtung der Sorptionseinheit von der Ladeluft umströmt wird.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, verbesserte Möglichkeiten zur Nutzung einer

Sorptionseinheit zur Temperierung von Ladeluft einer aufgeladenen Brennkraftmaschine aufzuzeigen

Diese Aufgabe wird mittels einer Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine sind Gegenstände der Patentansprüche 8 und 9. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine und des

erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sowie bevorzugte Ausführungsformen des

erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.

Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst einen Verbrennungsmotor (insbesondere einen Dieselmotor oder einen Ottomotor oder eine Kombination daraus, d.h. z.B. einen

Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung) und einen mit dem

Verbrennungsmotor verbundenen Frischgasstrang, wobei in den Frischgasstrang ein Verdichter und ein (erster) Ladelufttemperierer integriert sind. Der (erste) Ladelufttemperierer ist dabei zwischen dem Verdichter und dem Verbrennungsmotor in dem Frischgasstrang angeordnet und diesem ist eine (erste) Sorptionseinheit zugeordnet, die eine (erste) Sorptionsvorrichtung und eine (erste) Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung umfasst. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die (erste) Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung in ein Kühlsystem der Brennkraftmaschine integriert ist, in dem ein vorzugsweise flüssiges Kühlmittel mittels mindestens einer Kühlmittelpumpe förderbar ist, wobei das Kühlsystem zudem einen (ersten) Kühlmittelkühler umfasst, der dafür vorgesehen ist, bedarfsweise durch einen Wärmeübergang von dem Kühlmittel auf Umgebungsluft ein Kühlen des Kühlmittels zu bewirken.

Als Sorptionsvorrichtung wird eine Vorrichtung verstanden, die ein Sorptionsmittel umfasst, das ein Prozessmedium, das als Sorptiv insbesondere gasförmig vorliegen kann, absorbieren oder adsorbieren kann, wobei Wärmeenergie freigesetzt wird. Bei dem Prozessmedium kann es sich insbesondere um Wasser handeln. Die Funktionalität einer eine solche Sorptionsvorrichtung umfassenden Sorptionseinheit ist demnach derart, dass in einem ersten Funktionszustand („Sorptionsbetrieb“) der Sorptionseinheit in der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung enthaltenes, flüssiges Prozessmedium (in ihrer Funktion als Verdampfer) verdampft wird, wozu diesem Wärmeenergie zugeführt wird. Das gasförmige Prozessmedium strömt dann zu der Sorptionsvorrichtung, in der das Sorptionsmaterial das Prozessmedium ab- oder adsorbiert, wobei Wärmeenergie freigesetzt wird. In einem zweiten Funktionszustand

(„Regenerationsbetrieb“) der Sorptionseinheit, in der die Sorptionsvorrichtung regeneriert wird, wird durch eine Zufuhr von Wärmeenergie zu der Sorptionsvorrichtung Prozessmedium aus dem Sorptionsmaterial ausgetrieben (desorbiert). Dieses strömt dann zu der Kondensator- /Verdampfer-Vorrichtung, in der dieses in ihrer Funktion als Kondensator unter Abgabe von Wärmeenergie kondensiert. Daraufhin kann die Sorptionseinheit wieder in den Sorptionsbetrieb überführt werden.

Um eine vorteilhafte Steuerbarkeit der Sorptionseinheit realisieren zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die (erste) Sorptionsvorrichtung einer erfindungsgemäßen

Brennkraftmaschine über eine Verbindungsleitung mit einer ersten Wärmetauschseite der (ersten) Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung verbindbar ist, wobei in diese

Verbindungsleitung ein mittels einer Steuerungsvorrichtung der Brennkraftmaschine ansteuerbares Steuerventil integriert ist. In das Kühlsystem der Brennkraftmaschine ist dann eine zweite Wärmetauschseite der (ersten) Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung integriert.

Die Zuordnung der (ersten) Sorptionseinheit zu dem oder grundsätzlich zu einem

Ladelufttemperierer, bei dem es sich um einen Wärmetauscher handelt, mittels dessen Wärmeenergie auf die diesen um- oder durchströmende Ladeluft übertragen oder von dieser aufgenommen werden kann, bedeutet erfindungsgemäß, dass die dazugehörige

Sorptionsvorrichtung und/oder die dazugehörige Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung wärmeübertragend mit dem Ladelufttemperier verbunden ist oder eine dieser Vorrichtungen, insbesondere die Sorptionsvorrichtung, den Ladelufttemperierer selbst ausbildet. Sofern eine wärmeübertragende Verbindung des Ladelufttemperierers mit der Sorptionsvorrichtung und/oder der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung der zugeordneten Sorptionseinheit vorgesehen ist, kann dies insbesondere indirekt durch das Kühlsystem der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine erfolgen, so dass dann auch der Ladelufttemperierer und die

entsprechende(n) Vorrichtung(en) der Sorptionseinheit in das Kühlsystem integriert sind.

Die erfindungsgemäße Art der Integration einer Sorptionseinheit in eine Brennkraftmaschine, die vorzugsweise Bestandteil eines (erfindungsgemäßen) Kraftfahrzeugs ist, ermöglicht eine vorteilhafte Realisierung verschiedener Funktionalitäten, insbesondere einer bedarfsweisen Erwärmung der Ladeluft, d.h. des von dem Verdichter verdichteten Frischgases, das anschließend dem Verbrennungsmotor beziehungsweise konkret einem oder mehreren Brennräumen des Verbrennungsmotors zugeführt wird, und/oder einer bedarfsweisen Kühlung der Ladeluft, sowohl in einer Form als Spitzenlastkühlung, die lediglich zeitweise aufrecht gehalten werden kann, als auch in Form einer Ladeluftkühlung, die permanent aufrecht gehalten werden kann. Ebenso ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer

Brennkraftmaschine eine vorteilhafte Realisierung einer Temperierung von Luft, die einem Fahrgastinnenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt werden soll, mittels der Sorptionseinheit(en).

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann eine zweite Sorptionseinheit vorgesehen sein, die eine zweite Sorptionsvorrichtung und eine zweite Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung umfasst. Dabei kann die zweite

Sorptionsvorrichtung und/oder die zweite Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung vorzugsweise ebenfalls in das Kühlsystem der Brennkraftmaschine integriert sein. Weiterhin bevorzugt kann die zweite Sorptionsvorrichtung über eine Verbindungsleitung mit einer ersten

Wärmetauschseite der zweiten Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung verbindbar sein, wobei in die Verbindungsleitung vorzugsweise ein mittels der Steuerungsvorrichtung ansteuerbares Steuerventil integriert ist. In das Kühlsystem kann dann eine zweite Wärmetauschseite der zweiten Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung integriert sein. Eine solche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ermöglicht, durch einen abwechselnden Betrieb der beiden Sorptionseinheiten derart, dass eine der Sorptionseinheiten in dem Sorptionsbetrieb und gleichzeitig die andere der Sorptionseinheiten in dem Regenerationsbetrieb betrieben wird, eine länger andauernde und insbesondere auch kontinuierliche Kühl- und/oder Heizfunktionalität für die Ladeluft und/oder für die einem Fahrgastinnenraum zuzuführende Luft durch die beiden Sorptionseinheiten insgesamt zu realisieren.

In Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Sorptionseinheiten kann der Sorptionsbetrieb bis zum Erreichen einer vollständigen Sättigung des Sorptionsmittels einen längeren und insbesondere einen in etwa doppelt so langen Zeitraum benötigen, wie der

Regenerationsbetrieb bis zum Erreichen einer vollständigen Regeneration. Zur Realisierung einer kontinuierlichen Kühl- und/oder Heizfunktionalität einer erfindungsgemäßen

Brennkraftmaschine mit möglichst höher Wärmeübergangsleistung kann es daher sinnvoll sein, dass diese eine oder mehrere weitere Sorptionseinheiten aufweist, die (jeweils) eine weitere Sorptionsvorrichtung und eine weitere Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung

umfasst/umfassen, wobei zumindest einige oder alle der Sorptionseinheiten zeitversetzt betrieben werden. Dabei kann die Sorptionsvorrichtung und/oder die Kondensator-/Verdampfer- Vorrichtung der oder jeder weiteren Sorptionseinheit vorzugsweise ebenfalls in das Kühlsystem der Brennkraftmaschine integriert sein. Weiterhin bevorzugt kann bei der oder jeder weiteren Sorptionseinheit die (jeweilige) Sorptionsvorrichtung über eine Verbindungsleitung mit einer ersten Wärmetauschseite der dazugehörigen Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung verbindbar sein, wobei in die Verbindungsleitung vorzugsweise ein mittels der Steuerungsvorrichtung ansteuerbares Steuerventil integriert ist. In das Kühlsystem kann dann (jeweils) eine zweite Wärmetauschseite der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung integriert sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann eine erfindungsgemäße

Brennkraftmaschine weiterhin eine Wärmequelle umfassen, die vorzugsweise über das

Kühlsystem wärmeübertragend mit der ersten Sorptionseinheit, insbesondere der

dazugehörigen Sorptionsvorrichtung, und/oder der zweiten Sorptionseinheit, insbesondere der dazugehörigen Sorptionsvorrichtung, und/oder der oder den weiteren Sorptionseinheit(en), insbesondere der (jeweils) dazugehörigen Sorptionsvorrichtung, verbindbar ist. Dies kann insbesondere bei einer Ausgestaltung der Brennkraftmaschine mit mindestens zwei

Sorptionseinheiten in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, die Sorptionsvorrichtung mindestens einer der Sorptionseinheiten zu regenerieren, während eine oder mehrere oder alle der anderen Sorptionseinheiten im Sorptionsbetrieb betrieben werden.

Bei der Wärmequelle kann es sich vorzugsweise um einen Abgaswärmetauscher, der in einen mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Abgasstrang integriert ist, handeln, wodurch eine relativ hohe Wärmeleistung nutzbar ist, die nicht für diesen Zweck extra erzeugt wird und ansonsten gegebenenfalls ungenutzt in die Umgebung entlassenen würde. Auch andere Wärmequellen, die vorzugsweise keine Ladeluftkühler sind, können vorteilhaft nutzbar sein.

Weiterhin bevorzugt kann eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine einen zweiten

Ladelufttemperierer umfassen, der als Wärmetauscher mit einer ersten Wärmetauschseite zwischen dem Verdichter und dem Verbrennungsmotor in den Frischgasstrang und mit einer zweiten Wärmetauschseite in das Kühlsystem der Brennkraftmaschine integriert ist. Dabei ist die Integration des zweiten Ladelufttemperierers vorzugsweise derart vorgesehen, dass dieser über das Kühlmittel des Kühlsystems wärmeübertragend mit der Sorptionsvorrichtung und/oder der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung von zumindest einer der Sorptionseinheiten und/oder mit dem Kühlmittelkühler bedarfsweise verbindbar ist. Ein solcher Ladelufttemperier kann vorzugsweise zumindest zeitweise im Betrieb der Brennkraftmaschine als konventioneller Ladeluftkühler genutzt werden, durch den eine Kühlung der Ladeluft mittels direkt oder indirekt durch den Kühlmittelkühler rückgekühltes Kühlmittel des Kühlsystems erfolgen kann. Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann in vorteilhafter Weise zudem einen in das Kühlsystem integrierten zweiten Kühlmittelkühler umfassen, der vorzugsweise über das

Kühlmittel des Kühlsystems wärmeübertragend mit der Sorptionsvorrichtung und/oder der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung von zumindest einer der Sorptionseinheiten verbindbar ist. Ein solcher zweiter Kühlmittelkühler kann beispielsweise dazu genutzt werden, Abwärme, die in dem Sorptionsbetrieb und/oder in dem Regenerationsbetrieb zumindest einer der

Sorptionseinheiten an Kühlmittel des Kühlsystems abgegeben wurde, abzuführen, wenn der erste Kühlmittelkühler der Rückkühlung von Kühlmittel, das einen als konventionellen

Ladeluftkühler genutzten Ladelufttemperierer durchströmt hat, genutzt wird, wozu der erste Kühlmittelkühler fluidtechnisch durch eine entsprechende Verschaltung von aktiv ansteuerbaren oder passiv schaltbaren Ventilen des Kühlsystems von dem zweiten Kühlmittelkühler und von der oder den Sorptionseinheiten getrennt sein kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs umfasst dieses einen Fahrgastinnenraum und einen Klimawärmetauscher zur Temperierung von dem Fahrgastinnenraum zuzuführender Luft, wobei der Klimawärmetauscher

wärmeübertragend mit der Sorptionsvorrichtung und/oder der Kondensator-/Verdampfer- Vorrichtung von zumindest einer der Sorptionseinheiten verbindbar ist. Dadurch wird ermöglicht, die oder zumindest eine der Sorptionseinheiten zur Temperierung und insbesondere zur Kühlung der dem Fahrgastinnenraum zuzuführenden Luft zu nutzen. Dadurch kann eine Kühlung des Fahrgastinnenraums realisiert werden, die ohne einen Mehrverbrauch an Kraftstoff durch den Verbrennungsmotor realisierbar ist, da für die Bereitstellung der Kühlleistung

Abwärme, beispielsweise der Ladeluft oder des Abgases genutzt werden kann. Dies ermöglicht zudem, eine Kühlung des Fahrgastinnenraums auch im Nichtbetrieb des Verbrennungsmotors durchzuführen. Zudem kann mittels einer solchen erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in vorteilhafter Weise eine erhöhte Kühlleistung zur Kühlung der dem Fahrgastinnenraum zugeführten Luft bei einem Fahrtantritt des Kraftfahrzeugs zum Herunterkühlen des

Fahrgastinnenraums auf einen voreingestellten Temperaturbereich bereitgestellt werden. In gleicher weise kann mittels einer solchen erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine auch ein Beheizen des Fahrgastinnenraums unter Verwendung der mindestens einen Sorptionseinheit realisiert werden, was beispielsweise bei einem Nichtbetrieb des Verbrennungsmotors relevant sein kann.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Brennkraftmaschine oder eines diese umfassenden Kraftfahrzeugs ermöglicht insgesamt in vorteilhafter Weise, - in einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit relativ kalter Ladeluft von zumindest einer der Sorptionseinheiten, insbesondere von der (jeweils) dazugehörigen

Sorptionsvorrichtung, abgegebene Wärmeenergie zur Erwärmung von Ladeluft zu nutzen und/oder

- in einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit relativ warmer Ladeluft von zumindest einer der Sorptionseinheiten, insbesondere von der (jeweiligen) Kondensator-/Verdampfer- Vorrichtung, aufgenommene Wärmeenergie zur Kühlung der Ladeluft zu nutzen und/oder

- von zumindest einer der Sorptionseinheiten, insbesondere von der (jeweiligen) Kondensator- /Verdampfer-Vorrichtung, aufgenommene oder abgegebene Wärmeenergie zur Kühlung oder zur Erwärmung der dem Fahrgastinnenraum des Kraftfahrzeugs zuzuführenden Luft zu nutzen.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Sorptionseinheiten kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Sorptionseinheiten abwechselnd zur Erwärmung oder zur Kühlung der Ladeluft und/oder der dem Fahrgastinnenraum zuzuführenden Luft genutzt werden, was eine kontinuierliche Erwärmung/Kühlung ermöglicht.

Ein vorteilhafter Temperaturbereich für die Desorption oder für den Antrieb der

Sorptionsvorrichtung liegt zwischen 70°C und 200°C, ein vorteilhafter Temperaturbereich für die die Rückkühlung liegt zwischen 25°C und 70°C und ein vorteilhafter Temperaturbereich für das Verdampfen des Prozessmediums liegt zwischen 0°C und 25°C.

Bei dem Sorptionsmaterial kann es sich beispielsweise um Silikagel oder Zeolith handeln.

Bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug kann es sich insbesondere um ein radbasiertes und nicht schienengebundenen Kraftfahrzeug (vorzugsweise ein PKW oder ein LKW) handeln.

Die unbestimmten Artikel („ein“,„eine“,„einer“ und„eines“), insbesondere in den

Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte

Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.

Die Erfindung wird nachfolgend von in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, jeweils in vereinfachter Darstellung: Fig. 1 : ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug;

Fig. 2: eine Brennkraftmaschine für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug;

Fig. 3a: die für die Ladelufttemperierung genutzten Komponenten einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausgestaltungsform mit hervorgehoben dargestellter Durchströmung des diese Komponenten integrierenden Teils eines Kühlsystems der Brennkraftmaschine in einem ersten Betriebszustand der

Brennkraftmaschine;

Fig. 3b: eine Abbildung gemäß der Fig. 3a mit hervorgehoben dargestellter Durchströmung des Kühlsystems in einem zweiten Betriebszustand der Brennkraftmaschine;

Fig. 3c: eine Abbildung gemäß der Fig. 3a und der Fig. 3b mit hervorgehoben dargestellter Durchströmung des Kühlsystems in einem dritten Betriebszustand der

Brennkraftmaschine;

Fig. 4a: die für die Ladelufttemperierung genutzten Komponenten einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausgestaltungsform mit hervorgehoben dargestellter Durchströmung des diese Komponenten integrierenden Teils eines Kühlsystems der Brennkraftmaschine in einem ersten Betriebszustand der

Brennkraftmaschine;

Fig. 4b: eine Abbildung gemäß der Fig. 4a mit hervorgehoben dargestellter Durchströmung des Kühlsystems in einem zweiten Betriebszustand der Brennkraftmaschine;

Fig. 4c: eine Abbildung gemäß der Fig. 4a und der Fig. 4b mit hervorgehoben dargestellter Durchströmung des Kühlsystems in einem dritten Betriebszustand der

Brennkraftmaschine;

Fig. 5a: die für die Ladelufttemperierung genutzten Komponenten einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß einer dritten Ausgestaltungsform mit hervorgehoben dargestellter Durchströmung des diese Komponenten integrierenden Teils eines Kühlsystems der Brennkraftmaschine in einem ersten Unterbetriebszustand eines ersten Betriebszustands der Brennkraftmaschine; Fig. 5b: eine Abbildung gemäß der Fig. 5a mit hervorgehoben dargestellter Durchströmung des Kühlsystems in einem zweiten Unterbetriebszustand des ersten Betriebszustand der Brennkraftmaschine;

Fig. 5c: eine Abbildung gemäß der Fig. 5a oder 5b mit hervorgehoben dargestellter

Durchströmung des Kühlsystems in einem ersten Unterbetriebszustand eines zweiten Betriebszustands der Brennkraftmaschine;

Fig. 5d: eine Abbildung gemäß der Fig. 5a, 5b oder 5c mit hervorgehoben dargestellter

Durchströmung des Kühlsystems in einem zweiten Unterbetriebszustand des zweiten Betriebszustands der Brennkraftmaschine;

Fig. 6a: die für die Ladelufttemperierung und für eine Temperierung eines Fahrgastinnenraums genutzten Komponenten einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß einer vierten Ausgestaltungsform mit hervorgehoben dargestellter Durchströmung des diese Komponenten integrierenden Teils eines Kühlsystems der Brennkraftmaschine in einem ersten Unterbetriebszustand eines ersten Betriebszustands der

Brennkraftmaschine;

Fig. 6b: eine Abbildung gemäß der Fig. 6a mit hervorgehoben dargestellter Durchströmung des Kühlsystems in einem zweiten Unterbetriebszustand des ersten Betriebszustand der Brennkraftmaschine;

Fig. 6c: eine Abbildung gemäß der Fig. 6a oder 6b mit hervorgehoben dargestellter

Durchströmung des Kühlsystems in einem ersten Unterbetriebszustand eines zweiten Betriebszustands der Brennkraftmaschine;

Fig. 6d: eine Abbildung gemäß der Fig. 6a, 6b oder 6c mit hervorgehoben dargestellter

Durchströmung des Kühlsystems in einem zweiten Unterbetriebszustand des zweiten Betriebszustands der Brennkraftmaschine

Fig. 6e: eine Abbildung gemäß den Fig. 6a bis 6d mit hervorgehoben dargestellter

Durchströmung des Kühlsystems in einem ersten Unterbetriebszustand eines dritten Betriebszustands der Brennkraftmaschine; und Fig. 6f: eine Abbildung gemäß den Fig. 6a bis 6e mit hervorgehoben dargestellter

Durchströmung des Kühlsystems in einem zweiten Unterbetriebszustand des dritten Betriebszustands der Brennkraftmaschine.

Die Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine 1 , die einen Verbrennungsmotor 2 umfasst, der über ein automatisches oder manuelles Schaltgetriebe 3 mit Rädern 4 des Kraftfahrzeugs drehantreibend verbunden beziehungsweise verbindbar ist. Die Brennkraftmaschine 1 kann dabei beispielsweise gemäß derjenigen, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist, ausgebildet sein.

Der Verbrennungsmotor 2 der Brennkraftmaschine 1 gemäß der Fig. 2 bildet eine Mehrzahl von Zylindern 5 aus. Die Zylinder 5 begrenzen gemeinsam mit darin auf und ab geführten Kolben und einem Zylinderkopf (nicht dargestellt) Brennräume, in denen Frischgas gemeinsam mit Kraftstoff verbrannt wird. Der Kraftstoff wird dabei, gesteuert durch eine Steuerungsvorrichtung 6 (Motorsteuerung), mittels Injektoren 7 direkt in die Brennräume eingespritzt. Das Verbrennen der Kraftstoff-Frischgas-Gemischmengen führt zu zyklischen Auf- und Ab-Bewegungen der Kolben, die wiederum in bekannter Weise über nicht dargestellte Pleuel auf eine ebenfalls nicht dargestellte Kurbelwelle übertragen werden, wodurch die Kurbelwelle rotierend angetrieben wird.

Das Frischgas wird dem Verbrennungsmotor 2 über einen Frischgasstrang zugeführt und dazu aus der Umgebung angesaugt, in einem Luftfilter 8 gereinigt und anschließend in einen Verdichter 9, der Teil eines Abgasturboladers ist, geführt. Das Frischgas wird mittels des Verdichters 9 verdichtet, anschließend in einer Ladelufttemperiereinrichtung 10 gekühlt und dann den Brennräumen zugeführt. Der Antrieb des Verdichters 9 erfolgt mittels einer

Abgasturbine 1 1 des Abgasturboladers, die in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine 1 integriert ist. Abgas, das bei der Verbrennung der Kraftstoff-Frischgas-Gemischmengen in den Brennräumen des Verbrennungsmotors 2 entsteht, wird über den Abgasstrang aus dem Verbrennungsmotor 2 abgeführt und durchströmt dabei die Abgasturbine 11. Dies führt in bekannter Weise zu einem rotierenden Antrieb eines Turbinenlaufrads (nicht dargestellt), das über eine Welle 12 drehfest mit einem Verdichterlaufrad (nicht dargestellt) des Verdichters 9 verbunden ist. Der rotierende Antrieb des Turbinenlaufrads wird somit auf das Verdichterlaufrad übertragen. Stromab des Verdichters 9 ist in die Ladeluftstrecke, d.h. in den Abschnitt des Frischgasstrangs, der zwischen dem Verdichter 9 und dem Verbrennungsmotor 2 gelegen ist, eine ebenfalls mittels der Steuerungsvorrichtung 6 ansteuerbare Drosselklappe 13 integriert.

Die Brennkraftmaschine umfasst weiterhin ein Kühlsystem 14, in das zumindest der

Verbrennungsmotor 2 beziehungsweise in dem Verbrennungsmotor 2 ausgebildete Kühlkanäle (nicht dargestellt) und die Ladelufttemperiereinrichtung 10 integriert sind.

Die Fig. 3a bis 3c zeigen die für die Ladelufttemperierung mittels der

Ladelufttemperiereinrichtung 10 genutzten Komponenten des Kühlsystems 14 gemäß einer ersten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 2, beispielsweise einer Brennkraftmaschine 2 gemäß der Fig. 2.

Demnach umfasst die Ladelufttemperiereinrichtung 10 einer solche Brennkraftmaschine 2 einen ersten Ladelufttemperierer 15a und einen zweiten Ladelufttemperierer 15b. Der erste

Ladelufttemperierer 15a wird von einer Sorptionsvorrichtung 17 einer Sorptionseinheit 18 ausgebildet, die weiterhin eine Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 sowie eine die

Sorptionsvorrichtung 17 und die Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 fluidleitend verbindende Verbindungsleitung 20 umfasst. In die Verbindungsleitung 20 ist zudem ein mittels der Steuerungsvorrichtung 6 der Brennkraftmaschine 1 ansteuerbares Steuerventil 21 integriert.

Die Funktionalität des Sorptionseinheit 18 ist derart, dass in einem Sorptionsbetrieb der

Sorptionseinheit 18 in der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 unter Vakuum enthaltenes, flüssiges Prozessmedium, beispielsweise Wasser, in ihrer Funktion als Verdampfer verdampft wird, wozu der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 Wärmeenergie zugeführt wird. Das dabei freigesetzte, gasförmige Prozessmedium strömt über die Verbindungsleitung 20 mit dem dann geöffneten Steuerventil 21 zu der Sorptionsvorrichtung 17, die ein Sorptionsmaterial (nicht dargestellt) umfasst, das das gasförmige Prozessmedium unter Abgabe von Wärmeenergie ab- oder adsorbiert. In einem Regenerationsbetrieb der Sorptionseinheit 18 kann die

Sorptionsvorrichtung 17 wieder regeneriert werden, indem das Prozessmedium durch Zufuhr von Wärmeenergie zu der Sorptionsvorrichtung 17 desorbiert wird. Das dann wieder gasförmige Prozessmedium strömt über die Verbindungsleitung 20 mit dem dann wiederum geöffneten Steuerventil 21 zu der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19, in der dieses unter Abgabe von Wärmeenergie kondensiert. In der Sorptionseinheit 18 befindet sich ausschließlich das Prozessmedium als Fluid. Im Übrigen ist diese in den das Prozessmedium aufnehmenden Abschnitten evakuiert, wodurch der die Funktionalität der Sorptionseinheit begründende Phasenwechsel des Prozessmediums positiv beeinflusst wird und insbesondere bei relativ geringen Temperaturen ablaufen kann.

Der zweite Ladelufttemperierer 15b ist, einem konventionellen Ladeluftkühler entsprechend, als Gas-Flüssigkeit-Wärmetauscher ausgebildet. Hierzu ist eine erste Wärmetauschseite dieses Wärmetauschers in das Kühlsystem 14 der Brennkraftmaschine 1 integriert, während die zweite Wärmetauschseite der Ladeluft 22 der Brennkraftmaschine 2 ausgesetzt ist.

In das Kühlsystem 14 sind weiterhin die Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 der

Sorptionseinheit 19, (mindestens) ein Kühlmittelkühler 23, (mindestens) eine Kühlmittelpumpe 24 sowie mehrere Steuerventile 25 integriert. Eine Verbindung dieser Komponenten des Kühlsystems 14 ist derart mittels Kühlmittelleitungen realisiert, das folgende Betriebszustände realisierbar sind.

Nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine, der dadurch gekennzeichnet ist, dass deren Komponenten und damit auch das Kühlmittel des Kühlsystems 14 im Wesentlichen der Umgebungstemperatur entsprechende Temperaturen aufweisen, wird Kühlmittel mittels der Kühlmittelpumpe 24 durch eine entsprechende Schaltung der Steuerventile 25 über die Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 geführt, wobei dieses Kühlmittel in einem Kreislauf geführt wird, der auch den Kühlmittelkühler 23 umfassen kann. Erforderlich ist die Integration des Kühlmittelkühlers 23 in den in der Fig. 3a hervorgehoben dargestellten Kühlkreislauf nicht.

In der Fig. 3a ist der genannte Kreislauf durch eine relativ große Strichstärke für die Darstellung der entsprechenden Kühlmittelleitungen und durch dazugehörige Pfeilspitzen verdeutlicht. In den Kühlmittelleitungen, die in der Fig. 3a und in den dieser nachfolgenden Zeichnungen nicht hervorgehoben dargestellt sind, kann dagegen ein stehendes beziehungsweise unbewegtes Kühlmittel vorgesehen sein. Die bei einem Kaltstart vorliegende Temperatur des Kühlmittels reicht üblicherweise aus, um bei geöffnetem Steuerventil 21 der Sorptionseinheit 18 ein Verdampfen des in flüssiger Form in der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19

gespeicherten Prozessmediums zu bewirken. Dieses gasförmige Medium strömt dann zu der Sorptionsvorrichtung 17, die dieses unter Abgabe von Wärmeenergie ab- oder adsorbiert und dadurch ein Aufwärmen der Ladeluft bewirkt. Dies kann so lange durchgeführt werden, bis im Wesentliches das gesamte Prozessmedium von der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 zu der Sorptionsvorrichtung 17 transferiert und von dieser ab- oder adsorbiert worden ist.

Anschließend kann das Steuerventil 21 der Sorptionseinheit 18 wieder geschlossen werden, wodurch die Sorptionseinheit 18 prinzipiell deaktiviert wird, da ein Transferieren von Prozessmedium zwischen der Sorptionsvorrichtung 17 und der Kondensator-/Verdampfer- Vorrichtung 19 unterbunden ist. Während dieses„Normalbetriebs“ der Brennkraftmaschine 1 kann, in Abhängigkeit von der Temperatur der Ladeluft 22, vorgesehen sein, dass diese mittels des zweiten Ladelufttemperierers 15b gekühlt wird, wozu Kühlmittel in einem den zweiten Ladelufttemperierer 15b und den Kühlmittelkühler 23 umfassenden Kühlkreis gefördert wird (vgl. Fig. 3b).

Um die Sorptionseinheit 18 wieder für einen sich anschließenden Kaltstart der

Brennkraftmaschine 1 vorzubereiten und dazu die Sorptionsvorrichtung 17 zu regenerieren, wird bei ausreichend warmer Ladeluft 22 das Steuerventil 21 der Sorptionseinheit 18 wieder geöffnet, so dass durch einen Wärmeübergang von der Ladeluft 22 auf die Sorptionsvorrichtung 17 nicht nur ein Kühlen der Ladeluft 22 bewirkt wird, sondern auch das Prozessmedium aus dem Sorptionsmaterial der Sorptionsvorrichtung 17 ausgetrieben beziehungsweise desorbiert wird. Dieses gasförmige Prozessmedium strömt dann zu der Kondensator-/Verdampfer- Vorrichtung 19, in der dieses infolge einer Kühlung der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 durch Kühlmittel, das diese sowie den Kühlmittelkühler 23 durchströmt (vgl. Fig. 3c), unter Abgabe von Wärmeenergie kondensiert. Dieser Regenerationsbetrieb der Sorptionseinheit 18 kann auch unmittelbar im Anschluss an den Betriebszustand, in dem ein Erwärmen der Ladeluft 22 mittels der Sorptionseinheit 18 erfolgt, durchgeführt werden, wenn die Ladeluft 22 dann bereits ausreichend warm ist.

Alternativ zu der in den Fig. 3a bis 3c dargestellten, direkten Nutzung der Sorptionsvorrichtung 17 als erster Ladelufttemperierer 15a, besteht auch die Möglichkeit, einen separaten ersten Ladelufttemperierer über einen Transferkreis, in dem ein vorzugsweise flüssiges

Transfermedium, beispielsweise Kühlmittel des Kühlsystems 14, förderbar ist, mit der

Sorptionsvorrichtung 17 wärmeübertragend zu verbinden.

Die Fig. 4a bis 4c zeigen die für die Ladelufttemperierung mittels der

Ladelufttemperiereinrichtung 10 genutzten Komponenten des Kühlsystems 14 gemäß einer zweiten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 , wie sie beispielhaft in der Fig. 2 dargestellt ist.

Demnach umfasst die Ladelufttemperiereinrichtung 10 einen einzelnen Ladelufttemperierer 15, der als Gas-Flüssigkeit-Wärmetauscher ausgebildet ist, wobei eine erste Wärmetauschseite dieses Wärmetauschers in das Kühlsystem 14 integriert ist, während die andere

Wärmetauschseite der Ladeluft 22 ausgesetzt ist. In das Kühlsystem 14 ist weiterhin eine Sorptionsvorrichtung 17 sowie eine Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 einer Sorptionseinheit 18, ein erster Kühlmittelkühler 23a und ein zweiter Kühlmittelkühler 23b sowie eine Wärmequelle 16 integriert. Bei der Wärmequelle 16 kann es sich um einen

Abgaswärmetauscher handeln, der zudem in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine 1 integriert beziehungsweise mit einer Wärmetauschseite dem in dem Abgasstrang strömenden Abgas ausgesetzt ist. Alternativ kann es sich bei der Wärmequelle 16 auch um einen weiteren Ladelufttemperierer handeln. Diese Komponenten sowie mehrere (konkret: drei)

Kühlmittelpumpen 24 und eine Mehrzahl von Steuerventile25 sind derart mittels

Kühlmittelleitungen verbunden, das folgende Betriebszustände realisierbar sind.

In einem ersten Betriebszustand nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 kann eine Erwärmung der Ladeluft 22 durch den Ladelufttemperierer 15 realisiert werden, indem

Kühlmittel gemäß der Fig. 4a einerseits mittels zumindest einer, konkret mittels zwei der Kühlmittelpumpen 24 in einem ersten Kreislauf gefördert wird, der neben dem

Ladelufttemperierer 15 (vorzugsweise ausschließlich) die Sorptionsvorrichtung 17 als (definiert bzw. hierfür vorgesehen) wärmetauschende Komponenten umfasst. Weiterhin wird Kühlmittel mittels einer (der dritten) der Kühlmittelpumpen 24 in einem zweiten Kreislauf gefördert, der (vorzugsweise ausschließlich) die Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 und den zweiten Kühlmittelkühler 23b umfasst. Entsprechend der Funktionsweise, wie es für die Erwärmung der Ladeluft 22 der Brennkraftmaschine 1 gemäß den Fig. 3a bis 3c beschrieben wurde, kann in diesem Betriebszustand durch Ab- oder Adsorption von Prozessmedium durch das

Sorptionsmaterial der Sorptionsvorrichtung 17 Wärmeenergie freigesetzt werden, die über das in dem ersten Kreislauf strömende Kühlmittel zu dem Ladelufttemperierer 15 transferiert wird, mittels dessen die Wärmeenergie auf die Ladeluft 22 übertragen werden kann. Die für das Verdampfen des Prozessmediums erforderliche Wärmeleistung wird in der Kondensator- A/erdampfer-Vorrichtung 19 dem in dem zweiten Kreislauf strömenden Kühlmittel entzogen. Auch in diesem Fall ist die Integration des (zweiten) Kühlmittelkühler 23b in diesen über die Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 führenden Kreislauf nicht zwingend erforderlich, jedoch vorteilhaft, um sicherzustellen, dass eine für ein möglichst vollständiges Verdampfen des Prozessmediums ausreichende Menge an in diesem Kreislauf geförderten Kühlmittel und damit ausreichende Wärmeenergie, die in der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 genutzt werden kann, zur Verfügung steht.

Für eine Regeneration des Sorptionsmaterials der Sorptionsvorrichtung 17 in einem zweiten Betriebszustand wird gemäß der Fig. 4b Kühlmittel mittels einer ersten der Kühlmittelpumpen 24 in einem dritten Kreislauf gefördert, der (vorzugsweise ausschließlich) die Sorptionsvorrichtung 17 und die Wärmequelle 16 als wärmetauschende Komponenten umfasst. Von der Wärmequelle 16 an dieses Kühlmittel übertragene Wärmeenergie wird folglich zum Austreiben des Prozessmediums aus dem Sorptionsmaterial der Sorptionsvorrichtung 17 genutzt.

Gleichzeitig wird in einem vierten Kreislauf mittels einer zweiten der Kühlmittelpumpen 24 gefördertes Kühlmittel genutzt, um die bei der Kondensation des Prozessmediums in der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 freigesetzte Wärmeenergie zu dem zweiten

Kühlmittelkühler 23b zu transportieren, in dem diese an Umgebungsluft übertragen werden kann. Gleichzeitig kann vorgesehen sein, Kühlmittel in einem fünften Kreislauf mittels der dritten der Kühlmittelpumpen 24 über (vorzugsweise ausschließlich) den Ladelufttemperierer 15 und den ersten Kühlmittelkühler 23a als wärmetauschende Komponenten zu fördern, wodurch der Ladelufttemperierer 15 in konventioneller Weise als Ladeluftkühler genutzt wird.

Bei der Brennkraftmaschine gemäß den Fig. 4a bis 4c kann bei regenerierter

Sorptionsvorrichtung 18 bedarfsweise eine temporäre Spitzenlastkühlung für die Ladeluft 22 unter Verwendung der Sorptionseinheit 18 realisiert werden. Hierzu wird gemäß einem dritten Betriebszustand Kühlmittel mittels zwei der Kühlmittelpumpen 24 in einem sechsten Kreislauf gefördert, der (vorzugsweise ausschließlich) den Ladelufttemperierer 15, den ersten

Kühlmittelkühler 23a und die Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 als wärmetauschende Komponenten umfasst (vgl. Fig. 4c). Bei geöffnetem Steuerventil 21 der Sorptionseinheit 18 verdampft dabei das Prozessmedium in der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19, wobei der dabei erfolgende Übergang vom Wärmeenergie von dem Kühlmittel auf das

Prozessmedium zu einer zusätzlichen Absenkung der Temperatur des zuvor bereits durch den ersten Kühlmittelkühler 23a gekühlten Kühlmittels führt, wodurch die Kühlleistung des

Ladelufttemperierers 15 entsprechend erhöht wird.

Die gleichzeitig bei der Ab- oder Adsorption des Prozessmediums in der Sorptionsvorrichtung 17 freigesetzte Wärmeenergie wird auf Kühlmittel, das mittels der dritten der Kühlmittelpumpen 24 in einem siebten Kreislauf gefördert wird, übertragen. Dieses wird dann in dem zweiten Kühlmittelkühler 23b rückgekühlt.

Die Fig. 5a bis 5d zeigen die für die Ladelufttemperierung mittels der

Ladelufttemperiereinrichtung 10 genutzten Komponenten des Kühlsystems 14 gemäß einer dritten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 , wie sie

beispielhaft in der Fig. 2 dargestellt ist. Demnach umfasst die Ladelufttemperiereinrichtung 10 einen ersten Ladelufttemperierer 15a und einen zweiten Ladelufttemperierer 15b, die jeweils als Gas-Flüssigkeit-Wärmetauscher ausgebildet sind, wobei jeweils eine erste Wärmetauschseite dieser Wärmetauscher in das Kühlsystem 14 integriert ist, während die andere Wärmetauschseite der Ladeluft 22 ausgesetzt ist. In das Kühlsystem 14 ist weiterhin jeweils eine Sorptionsvorrichtung 17 sowie jeweils eine Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 einer ersten Sorptionseinheit 18a und einer zweiten Sorptionseinheit 18b und ein Kühlmittelkühler 23 integriert. Diese Komponenten, mehrere (konkret: drei) Kühlmittelpumpen 24 und eine Mehrzahl von Steuerventilen 25 sind derart mittels Kühlmittelleitungen verbunden, das folgende Betriebszustände realisierbar sind.

In einem ersten Betriebszustand nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 kann eine Erwärmung der Ladeluft 22 durch Wärmeenergie, die von der Sorptionsvorrichtung 17 einer der Sorptionseinheiten 18a, 18b auf Kühlmittel übertragen worden ist, erreicht werden. Dabei kann Kühlmittel in zwei Kreisläufen gefördert werden, die hinsichtlich der von diesen umfassten, wärmetauschenden Komponenten dem ersten und zweiten Kreislauf bei der

Brennkraftmaschine gemäß den Fig. 4a bis 4c entsprechen können. Dabei können die beiden Sorptionseinheiten 18a, 18b auch abwechselnd eingesetzt werden, wodurch eine länger andauernde und insbesondere auch kontinuierliche Erwärmung der Ladeluft 22 realisiert werden kann (vgl. die Unterbetriebszustände gemäß den Fig. 5a und 5b).

Weiterhin ermöglichen die zwei Sorptionseinheiten 18a, 18b auch eine länger andauernde und insbesondere kontinuierliche, durch die Sorptionseinheiten 18a, 18b unterstützte

Ladeluftkühlung. Ein entsprechender Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 mit den beiden sich dazu abwechselnden Unterbetriebszuständen ist in den Fig. 5c und 5d dargestellt.

In dem Unterbetriebszustand gemäß der Fig. 5c wird Kühlmittel mittels einer ersten der

Kühlmittelpumpen 24 in einem ersten Kreislauf gefördert, der (vorzugsweise ausschließlich) den ersten Ladelufttemperierer 15a und die Sorptionsvorrichtung 17 der ersten Sorptionseinheit 18a als wärmetauschende Komponenten umfasst. Die für die dabei vorgesehene Regeneration dieser Sorptionsvorrichtung 17 der ersten Sorptionseinheit 18a erforderliche Wärmeenergie wird durch den ersten Ladelufttemperierer 15a der Ladeluft 22 entzogen. Die gleichzeitig für die Kondensation des von dieser Sorptionsvorrichtung 17 zu der Kondensator-/Verdampfer- Vorrichtung 19 der ersten Sorptionseinheit 18a strömenden Prozessmediums erforderliche Abfuhr von Wärmeenergie wird mittels eines zweiten Kreislaufs des Kühlmittels realisiert, der (vorzugsweise ausschließlich) diese Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 der ersten Sorptionseinheit 18a und den Kühlmittelkühler 23 als wärmetauschende Komponenten umfasst. Die Förderung des Kühlmittels in diesem zweiten Kreislauf wird mittels einer zweiten der Kühlmittelpumpen 24 gewährleistet. Zumindest zweitweise gleichzeitig zu dieser Nutzung der ersten Sorptionseinheit 18a kann Kühlmittel mittels der dritten der Kühlmittelpumpen 24 in einem dritten Kreislauf gefördert werden, der (vorzugsweise ausschließlich) die Kondensator- A/erdampfer-Vorrichtung 19 der zweiten Sorptionseinheit 18b sowie den zweiten

Ladelufttemperierer 15b als wärmetauschende Komponenten umfasst. Dabei erfolgt eine Kühlung der Ladeluft 22 auch in dem zweiten Ladelufttemperierer 15b, indem in diesem

Wärmeenergie von der Ladeluft 22 auf das in dem dritten Kreislauf geförderte Kühlmittel übergeht. Diese Wärmeenergie wird in der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 der zweiten Sorptionseinheit 18b zum Verdampfen des darin gespeicherten Prozessmediums genutzt, das in Gasform dann zu der Sorptionsvorrichtung 17 der zweiten Sorptionseinheit 18b strömt, in der dieses unter Abgabe von Wärmeenergie ab- oder adsorbiert wird. Die dabei freigesetzte Wärmeenergie wird von Kühlmittel, das mittels der zweiten der Kühlmittelpumpen 24 in einem vierten Kreislauf gefördert wird, der neben der Sorptionsvorrichtung 17 der zweiten Sorptionseinheit 18b (vorzugsweise ausschließlich) noch den Kühlmittelkühler 23 als wärmetauschende Komponenten umfasst, abgeführt und in dem Kühlmittelkühler 23 an

Umgebungsluft übertragen. Der zweite Kreislauf und der vierte Kreislauf, die jeweils über den Kühlmittelkühler 23 führen, sind abschnittsweise integral beziehungsweise ineinander übergehend ausgebildet.

In dem Unterbetriebszustand gemäß der Fig. 5d sind vier dem Unterbetriebszustand gemäß der Fig. 5c entsprechende Kreisläufe vorgesehen, wobei lediglich die Zuordnung der beiden Sorptionseinheiten 18a, 18b zu diesen Kreisläufen vertauscht ist. Auch in diesem

Unterbetriebszustand erfolgt eine Kühlung der Ladeluft 22 in den beiden Ladelufttemperierern 15a, 15b, lediglich mit gewechselter Funktion der beiden Komponenten (Sorptionsvorrichtung 17 und Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19) der einzelnen Sorptionseinheiten 18a, 18b.

Die Fig. 6a bis 6d zeigen u.a. die für die Ladelufttemperierung mittels der

Ladelufttemperiereinrichtung 10 genutzten Komponenten des Kühlsystems 14 gemäß einer vierten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 , wie sie

beispielhaft in der Fig. 2 dargestellt ist.

Demnach umfasst die Ladelufttemperiereinrichtung 10 einen einzelnen Ladelufttemperierer 15, der als Gas-Flüssigkeit-Wärmetauscher ausgebildet ist, wobei eine erste Wärmetauschseite dieses Wärmetauschers in das Kühlsystem 14 integriert ist, während die andere

Wärmetauschseite der Ladeluft 22 ausgesetzt ist. In das Kühlsystem 14 ist weiterhin jeweils eine Sorptionsvorrichtung 17 sowie jeweils eine Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19 einer ersten Sorptionseinheit 18a und einer zweiten Sorptionseinheit 18b, ein Kühlmittelkühler 23 und ein Klimawärmetauscher 26 sowie eine Wärmequelle 16 integriert. Bei der Wärmequelle 16 kann es sich vorzugsweise um einen Abgaswärmetauscher handeln, der zudem in den

Abgasstrang der Brennkraftmaschine 1 integriert ist. Alternativ kann es sich bei der

Wärmequelle 16 jedoch auch um einen weiteren Ladelufttemperierer handeln.

Die beiden Sorptionseinheiten 18a, 18b sind bei dieser Ausgestaltungsform integral

ausgebildet, indem jede der beiden Sorptionsvorrichtungen 17 über jeweils eine

Verbindungsleitung 20 mit integriertem Steuerventil 21 mit beiden der Kondensator- A/erdampfer-Vorrichtungen 19 verbindbar ist, wobei einer weitere Verbindungsleitung 20 mit darin integriertem Steuerventil 21 die beiden Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtungen 19 verbindet, um eine Überströmen von Prozessmedium auch zwischen den beiden Kondensator- /Verdampfer-Vorrichtungen 19 zu ermöglichen. Dabei ist vorgesehen, dass eine erste der Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtungen 19a ausschließlich als Kondensator und die zweite Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19b ausschließlich als Verdampfer genutzt wird.

Die genannten Komponenten sowie mehrere (konkret: vier) Kühlmittelpumpen 24 und eine Mehrzahl von Steuerventil 25 sind derart mittels Kühlmittelleitungen verbunden, das folgende Betriebszustände realisierbar sind.

In einem ersten Betriebszustand nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 kann eine Erwärmung der Ladeluft 22 durch Wärmeenergie, die von einer der Sorptionsvorrichtungen 17 der Sorptionseinheiten 18a, 18b auf Kühlmittel übertragen worden ist, erreicht werden. Dabei kann Kühlmittel in zwei Kreisläufen gefördert werden, die hinsichtlich der von diesen umfassten, wärmetauschenden Komponenten dem ersten und zweiten Kreislauf bei der

Brennkraftmaschine 1 gemäß den Fig. 4a bis 4c entsprechen können. Dabei können die beiden Sorptionseinheiten 18a, 18b auch entsprechend abwechselnd eingesetzt werden, wodurch eine länger andauernde Erwärmung der Ladeluft 22 realisiert werden kann (vgl. die

Unterbetriebszustände gemäß den Fig. 6a und 6b). Ergänzend oder alternativ kann dabei auch ein Erwärmen von einem Fahrgastinnenraum eines die Brennkraftmaschine 1 umfassenden Kraftfahrzeugs (vgl. Fig. 1 ) mittels eines Gebläses 27 zugeführter Luft 28 unter Verwendung des Klimawärmetauschers 26 realisiert werden (vgl. die gestrichelte dargestellte

Kühlmittelführung in den Fig. 6a und 6b). Weiterhin ermöglichen die zwei Sorptionseinheiten 18a, 18b auch eine länger andauernde und insbesondere kontinuierliche, durch die Sorptionseinheiten 18a, 18b unterstützte

Ladeluftkühlung sowie - auch gleichzeitig -- eine Kühlung der dem Fahrgastinnenraum zugeführter Luft 28. Ein entsprechender Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 mit den beiden sich abwechselnden Unterbetriebszuständen ist in den Fig. 6c und 6d dargestellt.

In dem Unterbetriebszustand gemäß der Fig. 6c wird Kühlmittel mittels einer der ersten der Kühlmittelpumpen 24, die der Wärmquelle 16 zugeordnet ist, in einem ersten Kreislauf gefördert, der (vorzugsweise ausschließlich) die Wärmequelle 16 und eine erste (17a) der Sorptionsvorrichtungen 17 der Sorptionseinheiten 18a, 18b als wärmetauschende

Komponenten umfasst. Die für die dabei vorgesehene Regeneration dieser ersten

Sorptionsvorrichtung 17a erforderliche Wärmeenergie wird durch die Wärmequelle 16 bereitgestellt. Die gleichzeitig für die Kondensation des von der ersten Sorptionsvorrichtung 17a zu der ersten Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19a strömenden Prozessmediums erforderliche Abfuhr von Wärmeenergie wird mittels eines zweiten Kreislaufs des Kühlmittels realisiert, der (gegebenenfalls ausschließlich) die erste Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19a und den Kühlmittelkühler 23 als wärmetauschende Komponenten umfasst. Die Förderung des Kühlmittels in diesem zweiten Kreislauf wird mittels einer zweiten der Kühlmittelpumpen 24, die dem Kühlmittelkühler 23 zugeordnet ist, gewährleistet. Zumindest teilweise gleichzeitig zu dieser Nutzung der ersten Sorptionseinheit 18a (dann bestehend aus erster

Sorptionsvorrichtung 17a und erster Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19a) kann

Kühlmittel mittels der dritten und der vierten der Kühlmittelpumpen 24 in einem dritten Kreislauf und einem vierten Kreislauf gefördert werden, die jeweils (vorzugsweise ausschließlich) die ausschließlich als Verdampfer genutzte zweite Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19b sowie entweder den Ladelufttemperierer 15 oder den Klimawärmetauscher 26 als

wärmetauschende Komponenten umfassen. Dabei erfolgt eine Kühlung der Ladeluft 22 in dem Ladelufttemperierer 15, indem in diesem Wärmeenergie auf das in dem dritten Kreislauf geförderte Kühlmittel übergeht. Diese Wärmeenergie wird in der zweiten Kondensator- /Verdampfer-Vorrichtung 19b zum Verdampfen des darin gespeicherten Prozessmediums genutzt, das dann in Gasform zu der zweiten Sorptionsvorrichtung 17b strömt, in der dieses ab- oder adsorbiert wird. Die dabei freigesetzte Wärmeenergie wird von Kühlmittel, das mittels der zweiten Kühlmittelpumpe in einem fünften Kreislauf gefördert wird, der (gegebenenfalls ausschließlich) neben der zweiten Sorptionsvorrichtung 17b noch den Kühlmittelkühler 23 als wärmetauschende Komponenten umfasst, abgeführt und in dem Kühlmittelkühler 23 an

Umgebungsluft übertragen. Eine Kühlung der dem Fahrgastinnenraum zuzuführenden Luft 28 erfolgt in vergleichbarer Weise in dem Klimawärmetauscher 26, indem in diesem Wärmeenergie auf das in dem vierten Kreislauf geförderte Kühlmittel übergeht. Diese Wärmeenergie wird ebenfalls in der zweiten Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung 19b zum Verdampfen des darin gespeicherten Prozessmediums genutzt, das in Gasform dann zu der zweiten

Sorptionsvorrichtung 17b strömt, in der dieses exotherm ab- oder adsorbiert wird. Die dabei freigesetzte Wärmeenergie wird von Kühlmittel, das in dem fünften Kreislauf gefördert wird, abgeführt und in dem Kühlmittelkühler 23 an Umgebungsluft übertragen. Der dritte Kreislauf und der vierte Kreislauf, die jeweils über den Kühlmittelkühler führen, ebenso wie der zweite Kreislauf und der fünfte Kreislauf, die jeweils über die zweite Kondensator-/Verdampfer- Vorrichtung führen, sind abschnittsweise integral beziehungsweise ineinander übergehend ausgebildet.

In dem Unterbetriebszustand gemäß der Fig. 6d sind fünf dem Unterbetriebszustand gemäß der Fig. 6c entsprechende Kreisläufe vorgesehen, wobei lediglich die Zuordnung der beiden Sorptionsvorrichtungen 17a, 17b zu dem ersten und fünften Kreislauf vertauscht ist. Auch in diesem Unterbetriebszustand erfolgt eine Kühlung der Ladeluft 22 mittels des

Ladelufttemperierers 15 und eine Kühlung der Luft 28 mittels des Klimawärmetauschers 26, lediglich mit gewechselter Funktion der beiden Sorptionsvorrichtungen 17a, 17b.

Und schließlich ermöglichen die Sorptionseinheiten 18a, 18b, basierend auf ihren

Speicherfunktionen, ein (Herunter-)Kühlen des Fahrgastinnenraums bei einem Nichtbetrieb des Verbrennungsmotors 2, beispielsweise vor oder mit der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs, nachdem dieses in relativ warmer Umgebung geparkt war. Die entsprechenden

Betriebszustände sind in den Fig. 6e und 6f dargestellt.

BEZUGSZEICHENLISTE Brennkraftmaschine

Verbrennungsmotor

Schaltgetriebe

Räder

Zylinder

Steuerungsvorrichtung

Injektor

Luftfilter

Verdichter

Ladelufttemperiereinrichtung

Abgasturbine

Welle

Drosselklappe

Kühlsystem

Ladelufttemperierer

a erster Ladelufttemperierer

b zweiter Ladelufttemperierer

Wärmequelle

Sorptionsvorrichtung

a erste Sorptionsvorrichtung

b zweite Sorptionsvorrichtung

Sorptionseinheit

a erste Sorptionseinheit

b zweite Sorptionseinheit

Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung

a erste Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung

b zweite Kondensator-/Verdampfer-Vorrichtung

Verbindungsleitung

Steuerventil der Sorptionseinheit

Ladeluft

Kühlmittelkühler

a erster Kühlmittelkühler

b zweiter Kühlmittelkühler Kühlmittelpumpe

Steuerventil des Kühlsystems Klimawärmetauscher Gebläse

Luft