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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abwärmenutzungssystem für einen
Kraftfahrzeugmotor zum Erleichtern eines Aufwärmvorgangs eines wassergekühlten Verbrennungsmotors,
und insbesondere ein Abwärmenutzungssystem
für einen
Kraftfahrzeugmotor mit einem Heißwasserspeicherbehälter für ein Motorkühlwasser.
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In
der Technik ist ein Abwärmenutzungssystem
für einen
wassergekühlten
Verbrennungsmotor bekannt, bei dem ein in einem Motorkühlkreis
zirkulierendes Hochtemperatur-Motorkühlwasser (heißes Wasser)
in einem Heißwasserbehälter gespeichert wird,
das gespeicherte heiße
Wasser dem Motor durch eine elektrische Pumpe kurz vor dem Starten eines
Motorbetriebs beim nächsten
Mal zugeführt wird,
um einen Aufwärmvorgang
des Motors zu erleichtern, und das Hochtemperatur-Motorkühlwasser einem
Heizerkern zugeführt
wird, um einen Heizvorgang für
einen Fahrzeug-Fahrgastraum durchzuführen, nachdem der Motor aufgewärmt worden
ist.
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Gemäß dem obigen
herkömmlichen
Abwärmenutzungssystem
kann jedoch die in dem Behälter gespeicherte
Wassertemperatur niedriger als jene des Motorkühlwassers beim Starten des
Motorbetriebs sein, wenn zum Beispiel der Motor für eine lange
Zeitdauer nicht in Betrieb gewesen ist. In einer solchen Situation
gibt es ein Problem, dass der Temperaturanstieg des Motorkühlwassers
durch den Heißwasserspeicherbehälter verhindert
wird, falls das Motorkühlwasser
in und durch den Heißwasserspeicherbehälter zirkuliert
wird.
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Demgemäß wird in
der Technik vorgeschlagen (siehe zum Beispiel die japanische Patentveröffentlichung
Nr. H10-71838), dass der Fluidstrom des Motorkühlwassers durch ein Dreiwegeventil
mit drei Einlass/Auslassöffnungen
so geschaltet wird, dass das Motorkühlwasser an dem Heißwasserspeicherbehälter vorbeiströmt, wenn
die Zirkulation des Motorkühlwassers
durch den Behälter
nicht gewünscht wird.
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Ein
solches System hat jedoch einen Nachteil, dass seine Kosten aufgrund
des Dreiwegeventils hoch werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist deshalb in Anbetracht des vorgenannten
Problems gemacht und hat eine Aufgabe, ein Abwärmenutzungssystem vorzusehen,
das durch Weglassen eines Dreiwegeventils von niedrigen Kosten ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Heißwasserspeicherbehälter vorzusehen,
der auf das Abwärmenutzungssystem
für einen
Kraftfahrzeugmotor angewendet werden kann.
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Es
ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abwärmenutzungssystem
vorzusehen, bei dem eine Betriebsrate einer elektrischen Pumpe reduziert
ist, um einen Energieverbrauch zu senken.
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Gemäß einem
Merkmal der vorliegenden Erfindung weist ein Abwärmenutzungssystem für ein Kraftfahrzeug
mit einem wassergekühlten
Verbrennungsmotor (1) auf: einen Heizerkern (7d)
zum Durchführen
eines Wärmeaustausches
zwischen einem aus dem Motor (1) strömendem Motorkühlwasser
und in einen Fahrzeug-Fahrgastraum
zu blasender Luft; einen ersten Fluidkanal (8) zum Verbinden des
Heizerkerns (7d) mit dem Motor (1), um einen geschlossenen
Fluidkreis zu bilden, durch den das Motorkühlwasser vom Motor (1)
zum Heizerkern (7d) strömt;
einen Wärmespeicherbehälter (12)
zum Speichern des Motorkühlwassers
und Halten seiner Wärme;
und einen zweiten Fluidkanal (10), der von einem Verzweigungspunkt
(8a) des ersten Fluidkanals (8) stromab des Heizerkerns
(7d) verzweigt und durch den Wärmespeicherbehälter (12)
mit dem Motor (1) verbunden ist.
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In
dem obigen System ist eine erste Pumpe (4) in dem ersten
Fluidkanal (8) zum Zirkulieren des Motorkühlwassers
vom Motor (10) und durch den Heizerkern (7d) und
den Verzweigungspunkt (8a) zurück zum Motor (1) vorgesehen,
wobei die erste Pumpe (1) stromab des Verzweigungspunkts
(8a) im Fluidstrom vorgesehen ist, sodass in einem Teil
des ersten Fluidkanals (8) zwischen dem Verzweigungspunkt
(8a) und der ersten Pumpe (4) ein negativer Druck
erzeugt wird. Und eine zweite Pumpe (11) eines elektrisch
betriebenen Typs ist in dem zweiten Fluidkanal (10) zum
Zirkulieren des Motorkühlwassers
vorgesehen, sodass das Motorkühlwasser
vom Wärmespeicherbehälter (12)
zum Motor (1) strömt.
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Das
Abwärmenutzungssystem
weist ferner auf: ein in dem zweiten Fluidkanal (10) vorgesehenes Rückschlagventil
(13), um das Motorkühlwasser
nur in einer Richtung strömen
zu lassen, welche eine Richtung des durch einen Pumpvorgang der
zweiten Pumpe (11) bewirkten Fluidstroms ist; und eine
Steuereinheit (15) zum Stoppen des Betriebs der zweiten Pumpe
(11), sodass das Motorkühlwasser
an einem Strömen
in den Wärmespeicherbehälter (12)
selbst in dem Fall gehindert wird, dass die erste Pumpe (11) in
Betrieb ist.
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Gemäß einem
Merkmal der vorliegenden Erfindung weist ein Abwärmenutzungssystem für ein Kraftfahrzeug
mit einem wassergekühlten
Verbrennungsmotor (1) auf: einen Heizerkern (7d)
zum Durchführen
eines Wärmeaustausches
zwischen einem aus dem Motor (1) strömenden Motorkühlwasser
und in einen Fahrzeug-Fahrgastraum
zu blasender Luft; einen ersten Fluidkanal (8) zum Verbinden des
Heizerkerns (7d) mit dem Motor (1), um einen geschlossenen
Fluidkreis zu bilden, durch den das Motorkühlwasser vom Motor (1)
zum Heizerkern (7d) strömt;
einen Wärmespeicherbehälter (12)
zum Speichern des Motorkühlwassers
und Halten seiner Wärme;
und einen zweiten Fluidkanal (10), der von einem Verzweigungspunkt
(8a) des ersten Fluidkanals (8) stromab des Heizerkerns
(7d) verzweigt und durch den Wärmespeicherbehälter (12)
mit dem Motor (1) verbunden ist.
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In
dem obigen System ist eine erste Pumpe (4) in dem ersten
Fluidkanal (8) zum Zirkulieren des Motorkühlwassers
vom Motor (1) und durch den Heizerkern (7d) und
den Verzweigungspunkt (8a) zurück zum Motor (1) vorgesehen,
wobei die erste Pumpe (1) stromab des Verzweigungspunkts
(8a) im Fluidstrom vorgesehen ist, sodass in einem Teil
des ersten Fluidkanals (8) zwischen dem Verzweigungspunkt (8a)
und der ersten Pumpe (4) ein negativer Druck erzeugt wird.
Und eine zweite Pumpe (11) eines elektrisch betriebenen
Typs ist in dem zweiten Fluidkanal (10) zum Zirkulieren
des Motorkühlwassers
vorgesehen, sodass das Motorkühlwasser
vom Wärmespeieherbehälter (12)
zum Motor (1) strömt.
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Der
Wärmespeicherbehälter (12)
weist auf: einen Hauptbehälterkörper (121);
ein Gehäuse
(122, 123) mit einem Fluideinströmkanal (1222),
durch den das Motorkühlwasser
in den Wärmespeicherbehälter (12)
strömt,
und einem Fluidausström kanal
(1223), durch den das Motorkühlwasser aus dem Wärmespeicherbehälter (12)
strömt;
ein in dem Fluidausströmkanal
(1223) vorgesehenes Rückschlagventil (13),
um das Motorkühlwasser
nur in einer Richtung strömen
zu lassen, welche eine Richtung des durch einen Pumpvorgang der
zweiten Pumpe (11) bewirkten Fluidstroms ist; und ein in
dem Fluidausströmkanal
(1223) parallel zum Rückschlagventil
(13) vorgesehenes Ein/Aus-Ventil (14) zum Öffnen und
Schließen
des Fluidausströmkanals
(1223) in Abhängigkeit von
einer Temperatur des Motorkühlwassers.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist ein Abwärmenutzungssystem
für ein
Kraftfahrzeug mit einem wassergekühlten Verbrennungsmotor (1)
auf: einen durch den Motor (1), einen Kühler (2) und eine
erste Pumpe (4) gebildeten Hauptkühlkreis (3), in dem
ein Motorkühlwasser
durch einen Betrieb der ersten Pumpe (4) zirkuliert wird;
einen durch den Motor (1), einen Heizerkern (7d)
und die erste Pumpe (4) gebildeten Heißwasserkreis (8),
sodass das Motorkühlwasser
durch den Betrieb der ersten Pumpe (4) zirkuliert wird,
wobei der Heißwasserkreis
(8) einen Verzweigungspunkt (8a) aufweist, sodass
der Heißwasserkreis
(8) in einen ersten Teil (8b) mit dem Heizerkern
(7d) und einen zweiten Teil (8c) mit der ersten
Pumpe (4) aufgeteilt ist; und einen Wärmespeicherwasserkreis (10),
der zwischen dem Verzweigungspunkt (8a) des Heißwasserkreises
(8) und dem Motor (1) verbunden ist und eine zweite
Pumpe (11) und einen Wärmespeicherbehälter (12)
aufweist, in welchem das Motorkühlwasser
durch einen Betrieb der zweiten Pumpe (11) von dem Motor
(1) und durch den Heizerkern (7d), den Verzweigungspunkt,
die zweite Pumpe (11) und den Wärmespeicherbehälter (12)
zurück
zum Motor (1) zirkuliert wird, wobei das Motorkühlwasser ferner
durch den Betrieb der zweiten Pumpe (11) durch den zweiten
Teil (8c) des Heißwasserkreises (8)
und den Wärmespeicherwasserkreis
(10) zirkuliert wird.
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Gemäß einem
noch weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist ein Abwärmenutzungssystem
für ein
Kraftfahrzeug mit einem wassergekühlten Verbrennungsmotor (1)
auf: einen durch den Motor (1), einen Kühler (2) und eine
erste Pumpe (4) gebildeten Hauptkühlkreis (3), in dem
ein Motorkühlwasser
durch einen Betrieb der ersten Pumpe (4) zirkuliert wird;
einen durch den Motor (1), einen Heizerkern (7d)
und die erste Pumpe (4) gebildeten Heißwasserkreis (8),
sodass das Motorkühlwasser
durch den Betrieb der ersten Pumpe (4) zirkuliert wird,
wobei der Heiß wasserkreis
(8) einen Verzweigungspunkt (8a) aufweist, sodass
der Heißwasserkreis
(8) in einen ersten Teil (8b) mit dem Heizerkern
(7d) und einen zweiten Teil (8c) mit der ersten
Pumpe (4) aufgeteilt ist; und einen Wärmespeicherwasserkreis (10),
der zwischen dem Verzweigungspunkt (8a) des Heißwasserkreises
(8) und dem Motor (1) verbunden ist und eine zweite
Pumpe (11) und einen Wärmespeicherbehälter (12)
aufweist, in welchem das in dem Wärmespeicherbehälter (12)
gespeicherte Motorkühlwasser
durch einen Betrieb der zweiten Pumpe (11) vom Wärmespeicherbehälter (12)
durch den Motor (1), den Heizerkern (7d) und den
Verzweigungspunkt (8a) zurück zum Wärmespeicherbehälter (12)
zirkuliert wird, kurz bevor der Motorbetrieb gestartet wird, sodass
der Motor (1) aufgewärmt
wird.
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In
einem solchen System wird ein Teil des Motorkühlwassers durch den Betrieb
der ersten Pumpe (4) durch den Hauptkühlkreis (3) zirkuliert, wenn
eine Temperatur des Motorkühlwassers
höher als
ein vorbestimmter Wert ist, und ein weiterer Teil des Motorkühlwassers
wird gleichzeitig durch den Betrieb der ersten Pumpe (4)
durch den ersten Teil (8b) des Heißwasserkreises (8)
und den Wärmespeicherwasserkreis
(10) zirkuliert, sodass das Hochtemperatur-Motorkühlwasser
in dem Wärmespeicherbehälter (12)
gespeichert wird.
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Obige
sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
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1 einen
schematischen Systemaufbau für
ein Abwärmenutzungssystem
für einen
Kraftfahrzeugmotor gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Tabelle von verschiedenen Betriebsmodi des in 1 dargestellten
Systems;
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3 den
schematischen Systemaufbau eines Betriebsmodus für einen Heißwasserspeicherbetrieb;
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4 den
schematischen Systemaufbau eines Betriebsmodus für einen Aufwärmbetrieb
für einen
Kraftfahrzeugmotor;
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5 den
schematischen Systemaufbau eines Betriebsmodus für einen Heizbetrieb für einen Fahrzeug-Fahrgastraum,
nachdem der Motor aufgewärmt
worden ist;
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6 den
schematischen Systemaufbau für ein
Abwärmenutzungssystem
für einen
Kraftfahrzeugmotor gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Tabelle von verschiedenen Betriebsmodi des in 6 dargestellten
Systems;
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8 einen
schematischen Systemaufbau für
ein Abwärmenutzungssystem
für einen
Kraftfahrzeugmotor gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Querschnittsansicht eines Heißwasserspeicherbehälters, der
auf das in 8 dargestellte System angewendet
werden soll;
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10 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
Rückschlagventils
und eines Ein/Aus-Ventils des in 9 dargestellten
Heißwasserspeicherbehälters;
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11 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
durch „XI" in 10 eingekreisten
Ausschnitts;
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12 eine
schematische Ansicht des in 11 dargestellten
Ausschnitts aus Sicht eines Pfeils „XII"; und
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13 eine
vergrößerte Querschnittsansicht des
Rückschlagventils
und des Ein/Aus-Ventils, bei welcher das Ein/Aus-Ventil geöffnet ist.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Es
wird ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 zeigt
einen schematischen Systemaufbau für ein Abwärmenutzungssystem für einen
Kraftfahrzeugmotor gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, während 2 eine
Tabelle von verschiedenen Betriebsmodi des in 1 dargestellten
Betriebssystems ist.
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In 1 erzeugt
ein Verbrennungsmotor 1 eine Antriebskraft zum Fahren eines
Fahrzeugs, wobei der Motorbetrieb automatisch gestoppt wird, wenn
eine bestimmte Betriebsbedingung für einen Motorstopp erfüllt ist,
wohingegen der Motorbetrieb automatisch neu gestartet wird, wenn
eine bestimmte Betriebsbedingung für einen Motorneustart erfüllt ist. Zum
Beispiel wird der Motorbetrieb gestoppt, wenn das Fahrzeug aufgrund
einer roten Verkehrsampel vorübergehend
anhält,
und wieder gestartet, wenn ein Fahrer das Fahrzeug wieder fahren
will.
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Der
Motor 1 ist ein wassergekühlter Motor, in dem ein Wassermantel
(nicht dargestellt) in einem Zylinderblock 1a und einem
Zylinderkopf 1b zum Zirkulieren eines Motorkühlwassers
durch den Motor 1 gebildet ist.
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Das
Hochtemperatur-Motorkühlwasser
nach dem Abkühlen
des Motors wird an einem Kühler 2 abgekühlt. Der
Kühler 2 ist
bekanntermaßen
ein Wärmetauscher
zum Durchführen
eines Wärmeaustausches
zwischen dem Motorkühlwasser
und Luft, um das Motorkühlwasser
abzukühlen.
Der Motor 1 und der Kühler 2 sind
durch einen Hauptkühlreis 3 verbunden,
der als ein geschlossener Fluidkreis zwischen dem Motor 1 und
dem Kühler 2 gebildet
ist. Eine erste Pumpe 4 ist in dem Hauptkühlkreis 3 vorgesehen,
wobei die erste Pumpe 4 mit dem Motor 1 wirkverbunden
ist und durch die Antriebskraft des Motors 1 mechanisch
angetrieben wird, sodass das Motorkühlwasser in dem Hauptkühlkreis 3 zirkuliert wird.
Im Hauptkühlkreis 3 wird
das Motorkühlwasser vom
Zylinderkopf 1b zum Zylinderblock 1a durch den Kühler 2 zirkuliert.
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Ein
Bypasskanal 5 ist parallel zu einem durch den Kühler 2 laufenden
Teil des Hauptkühlkreises 3 vorgesehen,
sodass das Motorkühlwasser
durch den Bypasskanal 5 am Kühler 2 vorbeiströmen kann, wenn
er geöffnet
ist. Ein Thermostat 6 ist an einem Schnittpunkt des Hauptkühlkreises 3 und
des Bypasskanals 5 vorgesehen und es schaltet den Bypasskanal 5,
um ihn zu öffnen
oder zu schließen. Zum
Beispiel wird der Bypasskanal 5 geschlossen, wenn die Temperatur
des Motorkühlwassers
höher als
80°C ist,
sodass das Motorkühlwasser
durch den Kühler 2 strömt, wohingegen
der Bypasskanal 5 geöffnet
wird, wenn die Temperatur niedriger als 80°C ist, sodass das Motorkühlwasser
durch den Bypasskanal 5 strömt.
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Eine
Klimavorrichtung 7 ist in dem Fahrzeug montiert, um einen
Klimabetrieb für
einen Fahrzeug-Fahrgastraum durchzuführen, wobei die Klimavorrichtung 7 einen
Teil des Abwärmenutzungssystems
bildet.
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Die
Klimavorrichtung 7 weist ein Klimagehäuse 7a auf, und eine
Luftblasvorrichtung 7a ist an einer luftstromaufwärtigen Seite
in dem Gehäuse 7a zum
Blasen der Luft in den Fahrzeug-Fahrgastraum angeordnet.
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Ein
Verdampfapparat 7c ist an einer luftstromabwärtigen Seite
in dem Klimagehäuse 7a angeordnet,
sodass die Luft von der Luftblasvorrichtung 7b abgekühlt wird.
Der Verdampfapparat 7c ist ein wohlbekannter Wärmetauscher
zum Verdampfen eines Kältemittels
in einem Dampfkompressions-Kühlkreis.
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Ein
Heizerkern 7d ist stromab des Verdampfapparats 7c in
dem Klimagehäuse 7a angeordnet. Der
Heizerkern 7d heizt die Luft von der Luftblasvorrichtung 7b mit
Wärme des
Motorkühlwassers
(heißes
Wasser) für
den Motor 1.
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Eine
Luftmischklappe 7e ist an einer Lufteinströmseite des
Heizerkerns 7d in dem Klimagehäuse 7a zum Steuern
einer durch den Heizerkern 7d strömenden Luftmenge sowie einer
an dem Heizerkern 7d vorbeiströmenden und zu einer stromabwärtigen Seite
(zu einer Seite des Fahrgastraums) strömenden Luftmenge vorgesehen,
sodass die Temperatur der in den Fahrgastraum geblasenen Luft eingestellt wird.
Die Luftmischklappe 7e wird durch einen Elektromotor betrieben
und wird auch als eine Luftströmungsmengen-Steuereinrichtung
bezeichnet.
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Der
Motor 1 und der Heizerkern 7d sind miteinander
durch einen Heißwasserkreis 8 verbunden, um
einen geschlossenen Fluidkreis zu bilden. Insbesondere ist ein Ende
des Heißwasserkreises 8 mit dem
Wassermantel des Zylinderkopfes 1b verbunden, während das
andere Ende davon mit dem Hauptkühlkreis 3 an
einem Schnittpunkt zwischen der ersten Pumpe 4 und dem
Thermostat 6 sowie durch die erste Pumpe 4 mit
dem Wassermantel des Zylinderblocks 1a verbunden ist.
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Ein
Zweiwegeventil 9 ist zwischen dem Wassermantel des Zylinderkopfes 1b und
dem Heizerkern 7d in dem Heißwasserkreis 8 vorgesehen,
wobei das Zweiwegeventil 9 durch einen Elektromotor betätigt wird,
um den Heißwasserkreis 8 zu öffnen oder
zu schließen.
Das Motorkühlwasser
(heißes Wasser)
strömt
vom Zylinderkopf 1b durch das Zweiwegeventil 9 zum
Heizerkern 7d. Der Heißwasserkreis 8 wird
auch als ein erster Fluidkreis bezeichnet.
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Ein
Wassertemperatursensor Sw ist zwischen dem Wassermantel des Zylinderkopfes 1b und dem
Zweiwegeventil 9 im Heißwasserkreis 8 zum
Erfassen einer Wassertemperatur des Motorkühlwassers vorgesehen. Der Sensor
Sw gibt ein elektrisches Signal entsprechend der erfassten Wassertemperatur
aus.
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Ein
Wärmespeicherwasserkreis 10 ist
von dem Heißwasserkreis 8 verzweigt,
d.h. von einem Verzweigungspunkt 8a verzweigt, der an einer
stromabwärtigen
Seite des Heizerkerns 7d des Fluidstroms des Motorkühlwassers
im Heißwasserkreis 8 positioniert
ist, und mit dem Wassermantel des Zylinderblocks 1a verbunden.
Der Wärmespeicherwasserkreis 10 wird
auch als ein zweiter Fluidkreis bezeichnet.
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Der
Heißwasserkreis 8 ist
in einen ersten Teil 8b, in dem das Zweiwegeventil 9 und
der Heizerkern 7d angeordnet sind, und einen zweiten Teil 8c,
in dem die erste Pumpe 4 angeordnet ist, aufgeteilt.
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Eine
zweite Pumpe 11, die durch einen Elektromotor betrieben
wird, ist in dem Wärmespeicherwasserkreis 10 vorgesehen,
damit das aus dem Heißwasserkreis 8 strömende Motorkühlwasser
(heißes
Wasser) durch den Wärmespeicherwasserkreis 10 zum
Wassermantel des Zylinderblocks 1a zirkuliert wird.
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Ein
Wärmespeicherbehälter 12 ist
stromab der zweiten Pumpe 11 in dem Wärmespeicherwasserkreis 10 zum
Speichern des Motorkühlwassers (heißes Wasser)
und Halten seiner Temperatur vorgesehen. Ein Rückschlagventil 13 ist
stromab des Wärmespeicherbehälters 12 in
dem Wärmespeicherwasserkreis 10 vorgesehen,
sodass das Motorkühlwasser
nur in der Richtung von der zweiten Pumpe 11 zum Wärmespeicherbehälter 12 strömen kann.
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Eine
elektronische Steuereinheit 15 weist einen wohlbekannten
Mikrocomputer mit CPU, ROM, RAM, usw. auf und führt einen Berechnungsprozess entsprechend
in dem Mikrocomputer gespeicherter Programme durch. Das Ausgangssignal
des Wassertemperatursensors Sw, ein Betriebssignal von einem Zündschalter
(nicht dargestellt) sowie weitere verschiedene Signale zum Bestimmen
einer Motorabschaltbedingung und einer Motorneustartbedingung für den Motor 1 werden
der elektronischen Steuereinheit 15 eingegeben, sodass
die elektronische Steuereinheit 15 Betriebe des Motors 1,
der Luftmischklappe 7e, des Zweiwegeventils 9,
der zweiten Pumpe 11, usw. entsprechend den obigen eingegebenen
Signalen steuert.
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Das
Abwärmenutzungssystem
gemäß dem Ausführungsbeispiel
hat die folgenden sechs Betriebsmodi, wie in 2 dargestellt.
Ein Betrieb des Abwärmenutzungssystems
in den jeweiligen Betriebsmodi wird erläutert.
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(1: Vorheizmodus)
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Ein
Betrieb eines Vorheizmodus wird ausgeführt, kurz bevor der Motor 1 gestartet
wird. Wenn der Zündschalter
in eine Motorstartstellung betätigt
wird und die Temperatur des Motorkühlwassers niedriger als eine
erste vorbestimmte Temperatur ist, öffnet die elektronische Steuereinheit 15 (nachfolgend
auch als ECU bezeichnet) das Zweiwegeventil 9, um den Heißwasserkreis 8 zu öffnen, und
betreibt die zweite Pumpe 11 für eine bestimmte Zeitdauer.
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Das
Motorkühlwasser
wird dann aus dem Wärmespeicherbehälter 12 und
durch das Rückschlagventil 13,
den Zylinderblock 1a, den Zylinderkopf 1b, das
Zweiwegeventil 9, den Heizerkern 7d und die zweite
Pumpe 11 zurück
zum Wärmespeicherbehälter 12 zirkuliert,
wie durch Pfeile in 1 angedeutet. Außerdem wird
das Motorkühlwasser
aus dem Wärmespeicherbehälter 12 durch das
Rückschlagventil 13,
den Zylinderblock 1a, die erste Pumpe 4 und die
zweite Pumpe 11 zurück
zum Wärmespeicherbehälter 12 zirkuliert.
Der Motor 1 wird dadurch durch das in dem Wärmespeicherbehälter 12 gespeicherte
heiße
Wasser geheizt. Als Ergebnis wird der Auf wärmvorgang des Motors 1 erleichtert
und dadurch werden der Kraftstoffverbrauch sowie die Emission schädlicher
Abgase verbessert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
wird der Motor 1 gestartet, nachdem der Vorheizbetrieb
beendet ist.
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(2: Heizmodus während vorübergehendem
Abschalten des Motors)
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Ein
Heizmodus für
den Fahrzeug-Fahrgastraum wird als Ergebnis, dass eine Bedingung
eines vorübergehenden
Abschaltens des Motors erfüllt
ist, wenn zum Beispiel das Fahrzeug vor einer Verkehrsampel anhält, ausgeführt, wenn
der Motorbetrieb automatisch gestoppt wird. Das heißt, wenn
die Bedingung eines vorübergehenden
Abschaltens des Motors erfüllt
ist und der Motorbetrieb gestoppt wird und wenn die Temperatur des
Motorkühlwassers
höher als
eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, öffnet die ECU 15 das
Zweiwegeventil 9, um den Heißwasserkreis 8 zu öffnen, und
betreibt die zweite Pumpe 11, um den Heizbetrieb während des
vorübergehenden
Abschaltens des Motors durchzuführen.
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Das
Motorkühlwasser
(heißes
Wasser) wird zirkuliert, wie durch die Pfeile in 1 angedeutet, d.h.
in der gleichen Weise wie im Vorheizmodus, sodass das durch Nachwärme des
Motors 1 geheizte Motorkühlwasser in den Heizerkern 17d strömt. Demgemäß kann der
Heizbetrieb für
den Fahrzeug-Fahrgastraum ausgeführt
werden, selbst wenn der Motorbetrieb gestoppt ist, nachdem der Motor 1 aufgewärmt worden
ist.
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(3: Erster Wärmespeichermodus)
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Ein
erster Wärmespeichermodus
wird durchgeführt,
nachdem der Motor aufgewärmt
worden ist, um ein Hochtemperatur-Wasser in dem Wärmespeicherbehälter 12 als
Vorbereitung des Vorheizbetriebs beim nächsten Motorstart zu speichern.
Das heißt,
wenn der Motor 1 in Betrieb ist und die Temperatur des
Motorkühlwassers
höher als
eine dritte vorbestimmte Temperatur ist, öffnet die ECU 15 das Zweiwegeventil 9,
um den Heißwasserkreis 8 zu öffnen, treibt
die Luftmischklappe 7e an, um einen Luftstrom durch den
Heizerkern 7d zu verhindern, und startet den Betrieb der
zweiten Pumpe 11, um den ersten Wärmespeicherbetrieb zu starten.
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Das
Motorkühlwasser
wird dann aus dem Wärmespeicherbehälter 12 und
durch das Rückschlagventil 13,
den Zylinderblock 7a, den Zylinderkopf 1b, das
Zweiwegeventil 9, den Heizerkern 7d und die zweite
Pumpe 11 zurück
zum Wärmespeicherbehälter 12 zirkuliert,
wie durch Pfeile in 3 angedeutet. Gleichzeitig wird
ein Teil des im Hauptkühlkreis 3 umlaufenden
Motorkühlwassers stromab
des Thermostats 6 abgezweigt und strömt durch die zweite Pumpe 11 in
den Wärmespeicherbehälter 12.
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Demgemäß wird das
Motorkühlwasser
niedriger Temperatur, das in dem Wärmespeicherbehälter 12 im
vorherigen Vorheizbetrieb gespeichert worden ist, durch das Hochtemperatur-Motorkühlwasser ersetzt,
sodass das heiße
Wasser in dem Wärmespeicherbehälter 12 gespeichert
wird.
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Da
die Luftmischklappe 7e einen Luftstrom durch den Heizerkern 7d verhindert,
wird der Wärmeaustausch
zwischen der Luft und dem Hochtemperatur-Motorkühlwasser unterdrückt, sodass
die Wärmeabstrahlung
im Heizerkern 7d minimiert wird. Als Ergebnis wird das
Hochtemperatur-Motorkühlwasser effektiv
im Wärmespeicherbehälter 12 gespeichert.
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Wenn
das Motorkühlwasser
niedriger Temperatur im Wärmespeicherbehälter 12 zirkuliert
wird, um eine Position des Wassertemperatursensors Sw zu erreichen,
wird die erfasste Temperatur des Motorkühlwassers vorübergehend
niedriger, um für
eine kurze Dauer niedriger als die dritte vorbestimmte Temperatur
zu werden. Es kann angenommen werden, dass das Ersetzen des Niedertemperatur-Wassers
durch das Hochtemperatur-Wasser in dem Wärmespeicherbehälter 12 abgeschlossen
ist, wenn das Motorkühlwasser
niedriger Temperatur im Wärmespeicherbehälter 12 die
Position des Wassertemperatursensors Sw erreicht.
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Die
ECU 15 stoppt deshalb den Betrieb der zweiten Pumpe 11,
um den ersten Wärmespeicherbetrieb
zu stoppen, wenn die erfasste Temperatur des Motorkühlwassers
während
des Betriebs des ersten Wärmespeichermodus
niedriger als die dritte vorbestimmte Temperatur wird.
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(4: Zweiter Wärmespeichermodus)
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Ein
zweiter Wärmespeichermodus
wird durchgeführt,
wenn der Motorbetrieb durch den Schlüssel des Fahrers gestoppt wird,
wobei die Temperatur des Motorkühl wassers
nicht höher
als die dritte vorbestimmte Temperatur gestiegen ist und dadurch
der erste Wärmespeichermodus
nicht durchgeführt
worden ist.
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Das
heißt,
wenn der Motorbetrieb durch den Fahrer gestoppt wird, bevor die
Temperatur des Motorkühlwassers
höher als
die dritte vorbestimmte Temperatur gestiegen ist, öffnet die
ECU 15 das Zweiwegeventil 9, um den Heißwasserkreis 8 zu öffnen, und
betreibt die zweite Pumpe 11, um den zweiten Wärmespeicherbetrieb
für eine
bestimmte Zeitdauer durchzuführen.
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Das
Motorkühlwasser
wird zirkuliert, wie durch die Pfeile in 1 angedeutet,
d.h. in der gleichen Weise wie im Vorheizmodus, sodass das Motorkühlwasser
niedriger Temperatur, das im vorherigen Vorheizbetrieb im Wärmespeicherbehälter 12 gespeichert
worden ist, durch das durch den Motorbetrieb geheizte Motorkühlwasser
ersetzt wird.
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(5: Umlaufmodus beim Motoraufwärmen)
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Der
Umlaufmodus wird während
einer Dauer durchgeführt,
in welcher der Motor aufgewärmt
wird. Das heißt,
wenn der Motor 1 in Betrieb ist, aber die Temperatur des
Motorkühlwassers
niedriger als die dritte vorbestimmte Temperatur ist, schließt die ECU 15 das
Zweiwegeventil 9, um den Heißwasserkreis 8 zu
schließen,
und stoppt den Betrieb der zweiten Pumpe 11, um den Motoraufwärmbetrieb
durchzuführen.
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Das
Motorkühlwasser
wird deshalb von der ersten Pumpe 4 und durch den Zylinderblock 1a,
den Zylinderkopf 1b, den Bypasskanal 5 und das
Thermostat 6 zurück
zur ersten Pumpe 4 zirkuliert, wie durch Pfeile in 4 angedeutet.
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Da
der Heißwasserkreis 8 während des
obigen Betriebs durch das Zweiwegeventil 9 geschlossen
ist, um ein Strömen
des Motorkühlwassers
durch den Heizerkern 7d zu verhindern, wird die Wärmeabstrahlung
am Heizerkern 7d verhindert, um den Motoraufwärmbetrieb
zu erleichtern.
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In
dem obigen Motoraufwärmbetrieb
wird durch den Pumpvorgang der ersten Pumpe 4 im Heißwasserkreis 8 stromab
eines Schnittpunkts 10a zwischen dem Heißwasserkreis 8 und
dem Wärmespeicherwasserkreis 10 ein
negativer Druck erzeugt.
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Der
Fluidstrom des Motorkühlwassers
aus dem Heißwasserkreis 8 zum
Wärmespeicherwasserkreis 10 wird
durch einen solchen negativen Druck unterdrückt, und der Fluidstrom des
Motorkühlwassers
aus dem Motor 1 zum Wärmespeicherwasserkreis 10 wird
durch das Rückschlagventil 13 ebenfalls verhindert.
Die Wärmeabstrahlung
im Wärmespeicherbehälter 12 wird
dadurch verhindert, um den Motoraufwärmbetrieb zu erleichtern.
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(6: Umlaufmodus nach dem
Motoraufwärmen)
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Der
Umlaufmodus wird durchgeführt,
nachdem der Aufwärmbetrieb
für den
Motor 1 beendet ist. Das heißt, wenn der Motor 1 in
Betrieb ist und die Temperatur des Motorkühlwassers höher als die dritte vorbestimmte
Temperatur ist, öffnet
die ECU 15 das Zweiwegeventil 9, um den Heißwasserkreis 8 zu öffnen, aber
stoppt den Betrieb der zweiten Pumpe 11, um den Umlaufmodus
des Motorkühlwassers nach
dem Motoraufwärmen
durchzuführen.
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Das
Motorkühlwasser
wird deshalb im Hauptkühlkreis 3 zirkuliert,
wie durch Pfeile in 5 angedeutet, und außerdem vom
Zylinderkopf 1b und durch das Zweiwegeventil 9,
den Heizerkern 7d, die erste Pumpe 4 und den Zylinderblock 1a zurück zum Zylinderkopf 1b zirkuliert.
Wie oben erläutert,
kann, da das Hochtemperatur-Motorkühlwasser durch den Heizerkern 7d strömt, der
Heizbetrieb für
den Fahrzeug-Fahrgastraum durchgeführt werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird erläutert. 6 zeigt
einen schematischen Systemaufbau für ein Abwärmenutzungssystem für einen
Kraftfahrzeugmotor gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, während 7 eine
Tabelle von verschiedenen Betriebsmodi des in 6 dargestellten
Systems ist.
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Im
zweiten Ausführungsbeispiel
ist das Zweiwegeventil 9 des ersten Ausführungsbeispiels
weggelassen. Wie in 7 dargestellt, sind jedoch die Betriebsmodi
des zweiten Ausführungsbeispiels
(die Betriebsbedingungen des Motors 1 und der zweiten Pumpe 11)
gleich jenen des ersten Ausführungsbeispiels
(2).
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Der
Fluidstrom des Motorkühlwassers
im Umlaufmodus im Motoraufwärmbetrieb
ist von dem des ersten Ausführungsbeispiels
verschieden, weil das Zweiwegeventil 9 des ersten Ausführungsbeispiels
in diesem zweiten Ausführungsbeispiel
weggelassen ist.
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6 zeigt
den Fluidstrom des Motorkühlwassers
im Umlaufmodus des Motoraufwärmbetriebs.
Das Motorkühlwasser
wird aus der ersten Pumpe 4 und durch den Zylinderblock 1a,
den Zylinderkopf 1b, den Bypasskanal 5 und das
Thermostat 6 zurück
zur ersten Pumpe 4 zirkuliert und auch aus dem Zylinderkopf 1b und
durch den Heizerkern 7d, die erste Pumpe 4 und
den Zylinderblock 1a zurück zum Zylinderkopf 1b zirkuliert.
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Im
obigen Betriebsmodus treibt die ECU 15 die Luftmischklappe 7e an,
um sich zu einer solchen Position zu bewegen, an welcher die Luftmischklappe 7e einen
Luftstrom durch den Heizerkern 7d verhindert. In einer
solchen Position der Luftmischklappe 7e wird der Wärmeaustausch
zwischen der Luft und dem Motorkühlwasser
unterdrückt,
d.h. die Wärmestrahlung
am Heizerkern 7d wird verhindert, um den Motoraufwärmbetrieb
zu erleichtern.
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(Modifikationen)
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Die
vorliegende Erfindung in den obigen Ausführungsbeispielen ist auf das
Kraftfahrzeug angewendet, bei dem der Motor 1 automatisch
abgeschaltet wird, wenn die Motorabschaltbedingung erfüllt ist,
während
der Motor 1 automatisch wieder gestartet wird, wenn die
Motorneustartbedingung erfüllt ist.
Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf ein Hybridfahrzeug mit
dem Verbrennungsmotor 1 und einem Elektromotor zum Erzeugen
von Antriebskräften
für die
Fahrzeugfahrt angewendet werden.
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Im
obigen ersten Ausführungsbeispiel
wird im ersten Wärmespeichermodus
durch die Luftmischklappe 7e ein Luftstrom durch den Heizerkern 7d verhindert,
sodass der Wärmeaustausch
am Heizerkern 7d zwischen der Luft und dem Motorkühlwasser
unterdrückt
wird. Jedoch kann der Fluidstrom des Motorkühlwassers zum Heizerkern 7d auch durch
Schließen
des Heißwasserkreises 8 durch
das Zweiwege ventil 9 gestoppt werden, sodass die Wärmeabstrahlung
am Heizerkern 7d minimiert wird, um den Motoraufwärmbetrieb
zu erleichtern.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird Bezug nehmend auf 8 bis 13 erläutert. Ein
Systemaufbau des dritten Ausführungsbeispiels
unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel darin, dass
das Rückschlagventil 13 für den Strom
des Motorkühlwassers
nur in einer Richtung (der Richtung des durch die zweite Pumpe 11 ausgepumpte
Wassers) in dem Wärmespeicherbehälter 12 vorgesehen
ist und ein Ein/Aus-Ventil 14 parallel zum Rückschlagventil 13 zum Öffnen und
Schließen
eines Fluidkanals im Wärmespeicherbehälter 12 gemäß der Temperatur
des Motorkühlwassers
vorgesehen ist.
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9 ist
eine Querschnittsansicht eines Aufbaus des Wärmespeicherbehälters 12,
und 10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des
Rückschlagventils 13 und
des Ein/Aus-Ventils 14.
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Wie
in 9 dargestellt, besitzt der Wärmespeicherbehälter 12 einen
Hauptbehälterkörper 121, der
aus einem solchen Material mit guten korrosionsfesten Eigenschaften,
wie beispielsweise rostfreiem Stahl gemacht ist. Der Hauptbehälterkörper 121 weist
ein Innenbehälterelement 1211 und
ein Außenbehälterelement 1212 auf,
die jeweils in einer Zylinderform mit einem geschlossenen Ende am
oberen Abschnitt ausgebildet sind. Ein Wärmeisolationsraum 1213 von
beinahe Vakuum ist zwischen dem Innen- und dem Außenbehälterelement 1211 und 1212 ausgebildet.
Ein Wasserspeicherabschnitt 1214 ist im Innenraum des Innenbehälterelements 1211 ausgebildet.
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Ein
erstes Gehäuseelement 122 aus
Kunstharz ist in einen Öffnungsabschnitt
des Hauptbehälterkörpers 121 eingesetzt,
um den Öffnungsabschnitt zu
schließen.
Ein O-Ring 1221 ist zwischen dem Innenbehälterelement 1211 und
dem ersten Gehäuseelement 122 angeordnet,
um einen Spalt zwischen dem Innenbehälterelement 1211 und
dem ersten Gehäuseelement 122 abzudichten.
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Ein
zweites Gehäuseelement 123 ist
in das erste Gehäuseelement 122 auf
einer Seite des Wasserspeicherabschnitts 1214 eingesetzt.
Ein Einströmkanal 1222 ist
in dem ersten Gehäuseelement 122 zur
Verbindung des Wärmespeicherwasserkreises 10 auf
der Seite der zweiten Pumpe 11 (8) mit dem
Wasserspeicherabschnitt 1214 ausgebildet. Ein Ausströmkanal 1223 ist
in dem ersten und dem zweiten Gehäuseelement 122 und 123 zur
Verbindung des Wärmespeicherwasserkreises 10 auf
der Seite des Zylinderblocks 1a (8) mit dem
Wasserspeicherabschnitt 1214 ausgebildet.
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Ein
Rohrelement 124 ist an dem zweiten Gehäuseelement 123 auf
einer Seite des Wasserspeicherabschnitts 1214 befestigt.
Der Ausströmkanal 1223 steht
mit dem Wasserspeicherabschnitt 1214 durch das Rohrelement 124 in
Verbindung.
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Ein
Trennplattenelement 125, das in einer Becherform ausgebildet
ist, ist an dem ersten Gehäuseelement 122 auf
der Seite des Wasserspeicherabschnitts 1214 befestigt,
wobei das Trennplattenelement 125 den Einströmkanal 1222 auf
der Seite des Wasserspeicherabschnitts 1214 umgibt. Mehrere Ausströmöffnungen 1251 sind
in dem Trennplattenelement 125 ausgebildet, sodass das über den
Einströmkanal 1222 in
den vom becherförmigen
Trennplattenelement 125 umgebenen Raum geströmte Motorkühlwasser
durch die mehreren Ausströmöffnungen 1251 zum
Wasserspeicherabschnitt 1214 ausströmen kann.
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Wie
in 9 und 10 dargestellt, ist der Ausströmkanal 1223 in
zwei (einen ersten und einen zweiten) Ausströmkanalabschnitte 1223a und 1223b in
dem zweiten Gehäuseelement 123 aufgeteilt,
wobei der erste und der zweite Kanalabschnitt 1223a und 1223b parallel
zueinander angeordnet sind. Insbesondere sind der erste und der
zweite Kanalabschnitt 1223a und 1223b koaxial
angeordnet, sodass der zweite Ausströmkanalabschnitt 1223b einer
zylindrischen Form im Innern des ersten Ausströmkanalabschnitts 1223a einer
zylindrischen Form angeordnet ist, Das Rückschlagventil 13 ist
im ersten Ausströmkanalabschnitt 1223a angeordnet.
Das Rückschlagventil 13 weist
einen Ventilkörper 131 in
der Form eines Donuts zum Öffnen
und Schließen
des ersten Ausströmkanalabschnitts 1223a und
eine Schraubenfeder 132 einer zylindrischen Form zum Drücken des
Ventilkörpers 131 in
eine Ventilschließrichtung
auf.
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Das
Ein/Aus-Ventil 14 ist im zweiten Ausströmkanalabschnitt 1223b angeordnet.
Das Ein/Aus-Ventil 14 weist einen Temperaturmessabschnitt 141 mit
Thermowachs auf, dessen Volumen entsprechend dem Temperaturanstieg
größer wird und
dann stark größer wird,
wenn die Temperatur einen Schwellwert überschreitet. Das Ein/Aus-Ventil 14 weist
ferner eine an dem zweiten Gehäuseelement 123 befestigte
und bewegbar in den Temperaturmessabschnitt 141 eingesetzte
Stange 142 auf, sodass sich die Stange 142 in
Abhängigkeit
von der Volumenänderung
des Thermowaches in den oder aus dem Temperaturmessabschnitt 141 bewegt.
Das heißt,
da das eine Ende der Stange 142 an dem zweiten Gehäuseelement 123 befestigt
ist, wird der Temperaturmessabschnitt 141 angetrieben,
um sich in Abhängigkeit
von der Volumenänderung
des Thermowaches zu bewegen. Ein Ventilkörper 143 ist an einem
Außenumfangsabschnitt
des Temperaturmessabschnitts 141 zum Öffnen und Schließen des
zweiten Ausströmkanalabschnitts 1223b befestigt.
Eine Schraubenfeder 144 einer konischen Form ist zum Drücken des
Ventilkörpers 143 in
einer Ventilschließrichtung
angeordnet.
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11 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
eines Ausschnitts „XI" des zweiten Gehäuseelements 123 in 10,
und 12 ist eine Seitenansicht des gleichen Ausschnitts „XI" aus Sicht einer Richtung „XII" in 11.
Wie in 11 und 12 dargestellt,
ist ein Verbindungskanal 1232 einer Nutform an einem Ventilsitz 1231 ausgebildet,
an welchem der Ventilkörper 143 des
Ein/Aus-Ventils 14 im zweiten Gehäuseelement 123 sitzt
und/oder von ihm getrennt ist, sodass die stromaufwärtige und
die stromabwärtige
Seite des zweiten Ausströmkanalabschnitts 1223b des
Ein/Aus-Ventils 14 immer miteinander in Verbindung stehen.
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Eine
Funktionsweise des Abwärmenutzungssystems
gemäß dem Ausführungsbeispiel
wird erläutert.
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Ein
Betrieb des Vorheizmodus wird ausgeführt, kurz bevor der Motor 1 gestartet
wird. Das heißt,
wenn der Zündschalter
in die Motorstartstellung betätigt
wird und die Temperatur des Motorkühlwassers niedriger als die
(erste) vorbestimmte Temperatur ist, öffnet die ECU 15 das
Zweiwegeventil 9, um den Heißwasserkreis zu öffnen, und
betreibt die zweite Pumpe 11 für eine bestimmte Zeitdauer,
in der gleichen Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel.
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In
diesem Vorheizbetrieb wird das Rückschlagventil 13 durch
den Ausgabedruck der zweiten Pumpe 11 geöffnet, und
das Motorkühlwasser
wird dann aus dem Wärmespeicherbehälter 12 und
durch den Zylinderblock 1a, den Zylinderkopf 1b,
das Zweiwegeventil 9, den Heizerkern 7d und die
zweite Pumpe 11 zurück
zum Wärmespeicherbehälter 12 zirkuliert,
wie durch Pfeile in 8 angedeutet. Außerdem wird
das Motorkühlwasser
aus dem Wärmespeicherbehälter 12 und
durch den Zylinderblock 1a, die erste Pumpe 4 und
die zweite Pumpe 11 zurück
zum Wärmespeicherbehälter 12 zirkuliert.
Der Motor 1 wird dadurch durch das in dem Wärmespeicherbehälter 12 gespeicherte
heiße
Wasser geheizt. Als Ergebnis ist der Aufwärmbetrieb des Motors 1 erleichtert
und dadurch sind der Kraftstoffverbrauch sowie die Emission schädlicher
Abgase verbessert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
wird der Motor 1 gestartet, nachdem der Vorheizbetrieb
beendet ist.
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Während des
Aufwärmbetriebs
des Motors 1 ist die erste Pumpe 4 in Betrieb,
wohingegen der Betrieb der zweiten Pumpe 11 gestoppt ist.
Das Motorkühlwasser
wird deshalb aus der ersten Pumpe 4 und durch den Zylinderblock 1a,
den Zylinderkopf 1b, den Bypasskanal 5 und das
Thermostat 6 zurück
zur ersten Pumpe 4 zirkuliert.
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Im
Wärmespeicherbehälter 12 wird,
da der Ausgabedruck der ersten Pumpe an dem Rückschlagventil 13 durch
den Zylinderblock 1a und den Wärmespeicherwasserkreis 10 anliegt,
das Rückschlagventil 13 geschlossen
gehalten. Und da die Temperatur des Motorkühlwassers niedrig ist, wird auch
das Ein/Aus-Ventil 14 geschlossen. Jedoch strömt eine
kleine Menge des Motorkühlwassers
aus dem zweiten Ausströmkanalabschnitt 1223b durch den
Verbindungskanal 1232 des zweiten Gehäuseelements 123 zum
Wasserspeicherabschnitt 1214, sodass das Thermowachs des
Temperaturmessabschnitts 141 die Temperatur des Motorkühlwassers erfassen
kann. Die kleine Menge des durch den Verbindungskanal 1232 strömenden Motorkühlwassers ist
auf eine solche Menge konstruiert, die den Heizbetrieb am Heizerkern 7d nicht
negativ beeinflussen kann.
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Wenn
die Temperatur des Motorkühlwassers den
vorbestimmten Schwellenwert erreicht, wenn der Aufwärmbetrieb
fortschreitet, wird der zweite Ausströmkanalabschnitt 1223b durch
das Ein/Aus-Ventil 14 geöffnet, weil der Temperaturmessabschnitt 141 sowie
der Ventilkörper 143 vom
Ventilsitz 1231 des zweiten Gehäuseelements 123 durch
die Ausdehnung des Thermowachses getrennt sind, wie in 13 dargestellt.
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Als
Ergebnis strömt
ein Teil des von der ersten Pumpe 4 ausgepumpten Hochtemperatur-Motorkühlwassers
durch den Zylinderblock 1a, den Wärmespeicherwasserkreis 10,
den Ausströmkanal 1223,
den zweiten Ausströmkanalabschnitt 1223b und
in den Wasserspeicherabschnitt 1214. Demgemäß wird das
Motorkühlwasser
niedriger Temperatur, das in dem Wärmespeicherbehälter 12 im
vorherigen Vorheizbetrieb gespeichert worden ist, durch das Hochtemperatur-Motorkühlwasser
ersetzt, sodass das heiße
Wasser im Wärmespeicherbehälter 12 gespeichert
wird.
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Wie
oben erläutert,
kann das Hochtemperatur-Motorkühlwasser
in dem Wärmespeicherbehälter 12 ohne
Betrieb der zweiten Pumpe 11 gespeichert werden. Dies bedeutet,
dass die Betriebsrate der zweiten Pumpe 11 reduziert werden
kann, und dadurch wird der Energieverbrauch reduziert.
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Mit
anderen Worten wird die zweite Pumpe 11 nur betrieben,
wenn der Motor 1 durch Verwenden des in dem Wärmespeicherbehälter 12 gespeicherten
heißen
Wassers aufgewärmt
wird (d.h. der Vorheizmodus). Demgemäß ist im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel
der Energieverbrauch in diesem Ausführungsbeispiel reduziert.
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Ferner
sind das Rückschlagventil 13 und
das Ein/Aus-Ventil 14 in dem Wärmespeicherbehälter 12 vorgesehen,
weshalb das Abwärmenutzungssystem dieses
Ausführungsbeispiels
einen kleineren Raum zur Montage benötigt.
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Da
es nicht notwendig ist, das Rückschlagventil 13 in
dem Wärmespeicherwasserkreis 10 zu montieren,
ist es außerdem
nicht notwendig, Schrauben, Schlauch klemmen und dergleichen zu verwenden.
Dies bedeutet, dass eine Anzahl von Montagevorgängen reduziert werden kann.
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(Modifikationen)
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Das
mechanische Ein/Aus-Ventil 14 des Thermowachstyps wird
in dem obigen Ausführungsbeispiel
verwendet. Jedoch kann auch ein elektrisch angetriebenes Ein/Aus-Ventil
benutzt werden, sodass es durch die ECU 15 gesteuert wird.
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Das
Rückschlagventil 13 und
das Ein/Aus-Ventil 14 sind nicht notwendigerweise als integrale
Einheit ausgebildet. In einer Anordnung, bei welcher das Ein/Aus-Ventil 14 entsprechend
der Temperatur des Motorkühlwassers
am Auslassabschnitt des Motors geöffnet oder geschlossen wird und
das Motorkühlwasser
an dem Rückschlagventil 13 vorbeiströmt, kann
die Betriebsrate der zweiten Pumpe 11 reduziert werden
und der Energieverbrauch eingeschränkt werden, ob das Ein/Aus-Ventil 14 und
das Rückschlagventil 13 integral
ausgebildet sind oder nicht.