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DE10139018A1 - Functional element heating or cooling process involves controlling two heat energy potentials separately - Google Patents

Functional element heating or cooling process involves controlling two heat energy potentials separately

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Publication number
DE10139018A1
DE10139018A1 DE10139018A DE10139018A DE10139018A1 DE 10139018 A1 DE10139018 A1 DE 10139018A1 DE 10139018 A DE10139018 A DE 10139018A DE 10139018 A DE10139018 A DE 10139018A DE 10139018 A1 DE10139018 A1 DE 10139018A1
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DE
Germany
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heat
functional element
thermal energy
heating
heat transfer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10139018A
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German (de)
Inventor
Andreas Gruener
Thomas Weiser
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Mahle Filtersysteme GmbH
Original Assignee
Mahle Filtersysteme GmbH
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Publication date
Application filed by Mahle Filtersysteme GmbH filed Critical Mahle Filtersysteme GmbH
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Publication of DE10139018A1 publication Critical patent/DE10139018A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
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Abstract

The heating or cooling process involves controlling the energy used for heating or cooling the functional element (1) connected to a first heat transfer medium (4) with a first thermal energy potential (3) by controlling a second energy potential connected to the same heat transfer medium. The functional element can be set to any temperature between those of the two energy potentials.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen oder Kühlen eines Funktionselementes, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. The invention relates to a method for heating or Cooling a functional element, especially in one Motor vehicle.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein Verfahren zu schaffen, bei dem zum Kühlen oder Erwärmen - zumindest für entweder das Kühlen oder Erwärmen - bereits vorhandene, nicht oder zumindest nicht vollständig für andere Zwecke genutzte Wärmeenergiepotentiale ausgenutzt werden können. The invention addresses the problem To create a process where cooling or heating - at least for either cooling or warming - already existing, not or at least not completely for others Purpose used thermal energy potentials can be exploited can.

Gelöst wird dieses Problem durch ein Verfahren nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. This problem is solved by a method according to the characterizing features of claim 1.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Funktionselement an ein bereits vorhandenes, nicht bzw. nicht vollständig ausgenütztes Wärmeenergiepotential derart anzuschließen, dass je nach dem Zustand dieses Energiepotentials ein entsprechender, nach einer bestimmten Vorgabe maximal begrenzter Energiestrom fließt. Die Wärmeenergiepotentiale können jeweils eine Wärmequelle oder -senke sein, wobei jeweils ein Wärmeenergiepotential eine Wärmequelle und das andere Wärmeenergiepotential mit Bezug auf die Wärmequelle eine Wärmesenke sein muss. Die gewünschte Temperierung des Funktionselementes erfolgt durch eine gegenseitige Beeinflussung der Energieströme aus dem ersten und zweiten Wärmeenergiepotential. Ist das Wärmeübertragungsmittel lediglich mit einem der beiden Wärmeenergiepotentiale aktiv wärmeübertragend verbunden, während ein Energiestrom des anderen Wärmeenergiepotentials durch beispielsweise ein Absperrventil unterbunden wird, so wirkt lediglich das mit dem Wärmeübertragungsmittel aktiv wärmeleitend verbundene Wärmeenergiepotential. Soll eine geringere Wärmeleistung aus dem aktiven Wärmequellenpotential übertragen werden als durch die Wärmeübertragungsleistung des Wärmeübertragungsmittels erfolgen würde, so wird dies durch Zuschalten des anderen, auf einem niedrigeren Temperaturniveau liegenden Wärmeenergiepotentials bewirkt. The invention is based on the general idea that Functional element to an existing one, not or not fully exploited thermal energy potential such connect that depending on the state of this energy potential a corresponding maximum according to a certain specification limited energy flow flows. The thermal energy potential can each be a heat source or sink, where each a thermal energy potential a heat source and that other thermal energy potential related to the heat source must be a heat sink. The desired temperature control of the Functional element is carried out by a mutual Influencing the energy flows from the first and second Thermal energy potential. Is the heat transfer medium only active with one of the two thermal energy potentials heat transfer connected, while an energy flow of other thermal energy potential by, for example Shut-off valve is prevented, only that with the Heat transfer medium actively connected to conduct heat Thermal energy potential. Should a lower heat output from the active heat source potential are transmitted as through the heat transfer performance of the heat transfer medium would be done by connecting the other, are at a lower temperature level Thermal energy potential causes.

Durch die Vorgabe einer auf einen bestimmten Maximalwert begrenzten Wärmeübertragungsleistung für das Wärmeübertragungsmittel kann der jeweils notwendige Energiestrom aus einem Wärmeenergiepotential zur Kompensation des Energiestromes aus dem anderen Wärmeenergiepotential entsprechend begrenzt bleiben. By specifying a certain maximum value limited heat transfer capacity for that Heat transfer medium can use the energy flow required in each case a thermal energy potential to compensate for the Energy flows from the other thermal energy potential accordingly stay limited.

Ein erfindungsgemäß besonders zweckmäßiges Wärmeübertragungsmittel kann nach Anspruch 2 eine Heatpipe sein. A particularly useful according to the invention Heat transfer medium can be a heat pipe according to claim 2.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche. Other advantageous and convenient facilities for Implementation of the method according to the invention Subject of the other subclaims.

Ein vorteilhaftes, nachfolgend noch näher beschriebenes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. An advantageous, described in more detail below Embodiment is shown in the drawing.

In dieser zeigt die einzige Figur In this shows the only figure

Fig. 1 ein Verfahrensdiagramm für ein Kraftstoffilter in einem Kraftfahrzeugmotor mit Kühl- und Heizvorrichtungen. Fig. 1 is a process diagram for a fuel filter in a motor vehicle engine with cooling and heating devices.

Ein Kraftstoffilter 1 als Funktionselement eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors ist durch ein Heizmittel 3 als erstes Wärmeenergiepotential und ein Kühlmittel 2 als zweites Wärmeenergiepotential beaufschlagbar, um gekühlt oder beheizt zu werden. Das Heizmittel 3 kann beispielsweise von den heißen Motorteilen oder der Abgasanlage abgezogene Verlustwärme sein. Zur Wärmeübertragung kann vorteilhafterweise eine Heatpipe 4 eingesetzt werden mit einem Ende an dem Heizmittel 3 und mit dem anderen Ende an dem Kraftstoffilter 1. An dem Heizmittelende kann die Heatpipe 4 in direktem wärmeleitenden Kontakt mit dem Abgasrohr des Motors stehen. Der Kontaktbereich kann dabei an einer Dichtung oder in deren Nähe liegen und dadurch eine Kühlung der Dichtung bei einem Wärmetransport in Richtung des Kraftstoffilters 1 bewirken. A fuel filter 1 as a functional element of a motor vehicle internal combustion engine can be acted upon by a heating means 3 as the first thermal energy potential and a coolant 2 as the second thermal energy potential in order to be cooled or heated. The heating means 3 can be, for example, heat loss drawn from the hot engine parts or the exhaust system. A heat pipe 4 can advantageously be used for heat transfer with one end on the heating means 3 and the other end on the fuel filter 1 . At the end of the heating medium, the heat pipe 4 can be in direct heat-conducting contact with the exhaust pipe of the engine. The contact area can lie on a seal or in the vicinity thereof and can thereby cool the seal during heat transport in the direction of the fuel filter 1 .

Das Kühlmittel 2, dessen Mengenstrom bis auf 0 steuerbar ist, kann die Heatpipe 4 in einem zwischen deren beiden Enden liegenden Bereich beaufschlagen, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. The coolant 2 , the flow of which can be controlled down to 0, can act on the heat pipe 4 in an area lying between its two ends, as shown in the drawing.

Mit einer solchen Einrichtung kann wie folgt dem Kraftstofffilter Wärme zugeführt oder von diesem abgezogen werden. With such a facility, the following can be done Fuel filters are supplied with heat or removed from it.

Durch die zwischen dem Heizmittel 3 und dem Kraftstoffilter 1 vorgesehene Heatpipe 4 wird dem Kraftstoffilter 1 ständig Wärmeenergie zugeführt, wenn das Heizmittel 3 auf einem höheren Temperaturniveau als das Kraftstoffilter 1 liegt. Ist eine Erwärmung des Kraftstoffilters 1 erwünscht, so wird eine Beaufschlagung mit Kühlmittel 2 durch Betätigen eines Ventiles 5 unterbrochen. By provided between the heating means 3 and the fuel filter 4 1 heatpipe the fuel filter 1 is continuously supplied heat energy when the heating means 3 is at a higher temperature level than the fuel filter. 1 If heating of the fuel filter 1 is desired, exposure to coolant 2 is interrupted by actuating a valve 5 .

Soll dagegen das Kraftstoffilter 1 nicht beheizt, sondern gekühlt werden, so wird die Heatpipe 4 bei geöffnetem Ventil 5 mit Kühlmittel 2 beaufschlagt, wobei eine gegenüber der Heizleistung höhere Kühlleistung eingestellt wird. Dadurch erfolgt unter "Vernichtung" der Wärmeenergie aus dem Heizmittel 3 bei gleichzeitigem Entzug von Wärmeenergie aus dem Kraftstoffilter im Ergebnis eine Kühlung des Kraftstoffilters 1 bzw. des dieses durchströmenden Kraftstoffes. Durch eine Begrenzung der Wärmeübertragungsleistung der Heatpipe 4 ist die Heizleistung entsprechend begrenzt, so dass zur Kompensation dieser Heizleistung lediglich eine entsprechend begrenzte Kühlleistung durch das Kühlmittel 2 erforderlich ist. Dies bedeutet, dass bei Vorgabe einer geringen Wärmeübertragungsleistung für die Heatpipe 4 in einem Betriebszustand, in dem das Kraftstoffilter 1 nicht beheizt, aber auch nicht gekühlt werden soll, lediglich eine geringe Kühlleistung durch das Kühlmittel 2 erbracht werden muss. Daraus folgt weiterhin, dass auch bei einem Kühlen des Kraftstofffilters lediglich eine geringe "Kühlungsverlustleistung" zur Kompensation der in diesem Fall zu "vernichtenden" Heizleistung benötigt wird. If, on the other hand, the fuel filter 1 is not to be heated but to be cooled, the heat pipe 4 is acted on with coolant 2 when the valve 5 is open, a cooling capacity which is higher than the heating capacity being set. As a result, the fuel filter 1 or the fuel flowing through it is cooled, with "destruction" of the thermal energy from the heating means 3 and at the same time the thermal energy is withdrawn from the fuel filter. By limiting the heat transfer capacity of the heat pipe 4 , the heating capacity is correspondingly limited, so that only a correspondingly limited cooling capacity by the coolant 2 is required to compensate for this heating capacity. This means that if a low heat transfer capacity is specified for the heat pipe 4 in an operating state in which the fuel filter 1 is not to be heated but also not to be cooled, only a low cooling capacity has to be provided by the coolant 2 . It also follows from this that even when the fuel filter is cooled, only a small "cooling power loss" is required to compensate for the heating power to be "destroyed" in this case.

Anstelle die Heatpipe 4 mit Kühlmittel 2 zu beaufschlagen, kann das Kühlmittel auch direkt dem Kraftstoffilter 1 mittels eines an diesem vorgesehenen Wärmetauschers zugeleitet werden. Die Wirkungsweise ist im Prinzip die gleiche wie bei einer Beaufschlagung der Heatpipe 4 zwischen deren Enden. Instead of applying coolant 2 to the heat pipe 4 , the coolant can also be fed directly to the fuel filter 1 by means of a heat exchanger provided thereon. In principle, the mode of operation is the same as when the heat pipe 4 is acted upon between its ends.

Bei dem beschriebenen Beispiel einer Temperiereinrichtung für ein Kraftstoffilter 1 eines Kraftfahrzeug- Verbrennungsmotors besteht ein besonderer Vorteil darin, dass zum Erwärmen des Kraftstoffes in dem Kraftstoffilter 1 keine zusätzliche Energie über beispielsweise ein elektrisches Heizelement erzeugt werden muss. Es kann vielmehr die Abwärme des Motors als Heizenergie eingesetzt werden, wodurch dem Kraftstoffilter 1 bereits direkt nach dem Motorstart hohe Heizleistungen zugeführt werden können. Für ein Kühlen des Kraftstoffes in dem Kraftstoffilter 1 muss lediglich eine Kühlmittelbeaufschlagung eingeschaltet werden. Als Kühlmittel kann in üblicher Weise das Kühlmittel des Kühlkreislaufes eingesetzt werden. Die Kühlleistung des Kühlkreislaufes ist insbesondere in den Motorzuständen, in denen ein Erwärmen des Kraftstoffes in dem Kraftstoffilter 1 üblicherweise erfolgt, ausreichend hoch, um die über die Heatpipe 4 von dem Heizmittel ständig einströmende - allerdings durch die Wärmeübertragungsleistung der Heatpipe 4 in vorgegebener Weise begrenzte - Wärmeenergie zu kompensieren. In the described example of a temperature control device for a fuel filter 1 of a motor vehicle internal combustion engine, there is a particular advantage in that no additional energy has to be generated via, for example, an electric heating element for heating the fuel in the fuel filter 1 . Rather, the waste heat from the engine can be used as heating energy, as a result of which high heating outputs can be supplied to the fuel filter 1 immediately after the engine is started. All that is required to cool the fuel in the fuel filter 1 is to apply a coolant. The coolant of the cooling circuit can be used in the usual way as the coolant. The cooling capacity of the cooling circuit is sufficiently high, in particular in the engine states in which the fuel is usually heated in the fuel filter 1 , in order to ensure that the heating medium continuously flows in via the heat pipe 4 - but is limited in a predetermined manner by the heat transfer capacity of the heat pipe 4 - To compensate for thermal energy.

Eine zur Durchführung der Erfindung grundsätzlich einsetzbare Heatpipe ist beispielsweise beschrieben in DE 39 29 024 A1. Basically one for carrying out the invention Usable heat pipe is described for example in DE 39 29 024 A1.

Claims (5)

1. Verfahren zum Erwärmen oder Kühlen eines Funktionselementes, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer wärmeübertragenden Verbindung des Funktionselementes (1) über ein Wärmeübertragungsmittel (4) mit einem ersten Wärmeenergiepotential (3) die dem Funktionselement (1) zur Erwärmung zuzuführende oder zum Kühlen aus diesem abzuführende Energie durch die Steuerung eines mit dem Wärmeübertragungsmittel (4) wärmeübertragend verbundenen zweiten Wärmeenergiepotentials gesteuert wird, wobei die Übergangstemperatur zwischen dem Wärmeübertragungsmittel (4) und dem Funktionselement (1) zwischen den Temperaturen der beiden Energiepotentiale einstellbar ist. 1. A method for heating or cooling a functional element, in particular in a motor vehicle, characterized in that in the case of a heat-transmitting connection of the functional element ( 1 ) via a heat transfer means ( 4 ) with a first thermal energy potential ( 3 ), the functional element ( 1 ) is to be supplied for heating or for cooling energy to be removed from it is controlled by the control of a second heat energy potential connected to the heat transfer means ( 4 ) in a heat-transferring manner, the transition temperature between the heat transfer means ( 4 ) and the functional element ( 1 ) being adjustable between the temperatures of the two energy potentials. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeübertragungsmittel (4) eine Heatpipe (4) eingesetzt ist. 2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that a heat pipe ( 4 ) is used as the heat transfer means ( 4 ). 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wärmeenergiepotential (2) mit einem zwischen den Enden der Heatpipe (4) liegenden Bereich wärmeübertragend verbunden ist. 3. Device according to claim 2, characterized in that the second thermal energy potential ( 2 ) with a region lying between the ends of the heat pipe ( 4 ) is connected in a heat-transferring manner. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (1) ein Kraftstoffilter (1) des Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors ist und im Motorbetrieb heiße Bereiche des Motors oder dessen Abgasanlage als erstes Wärmeenergiepotential (3) dienen. 4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the functional element ( 1 ) is a fuel filter ( 1 ) of the motor vehicle internal combustion engine and hot areas of the engine or its exhaust system serve as the first thermal energy potential ( 3 ) during engine operation. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeug- Verbrennungsmotors das zweite Wärmeenergiepotential (2) bildet. 5. Device according to claim 4, characterized in that the coolant circuit of the motor vehicle internal combustion engine forms the second thermal energy potential ( 2 ).
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