DE102010002605B4 - Verfahren zur Verkürzung der Warmlaufphase mittels Wärmerückgewinnung aus rückgeführten Abgasen - Google Patents

Verfahren zur Verkürzung der Warmlaufphase mittels Wärmerückgewinnung aus rückgeführten Abgasen Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Aufwärmen eines Verbrennungsmotors (2), insbesondere nach einem Kaltstart desselben, wobei mittels eines in einem Abgaskühlkreislauf (4) angeordneten Abgaskühlers (6) eines Abgasrückfuhrsystems gewonnene Wärme einem Motorkühlkreislauf (3) zugeführt wird, wobei an der Ausgangsseite des Verbrennungsmotors (2) ein als Proportionalventil (9) ausgeführtes Steuerelement (9) angeordnet ist, an welchem der Motorkühlkreislauf (3), ein Bypass (11) und der Abgaskühlkreislauf (4), welcher stromab des Abgaskühlers (6) in dem Motorkühlkreislauf (3) mündet, angeschlossen sind, und welches bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors (2) einen Kühlmittelstrom sowohl durch den Abgaskühlkreislauf (4), durch den Bypass (11) als auch durch den Motorkühlkreislauf (3) unterbindet, und welches bei Erreichen einer ersten Grenztemperatur des Kühlmittels den Kühlmittelstrom durch den Abgaskühlkreislauf (4) erhöht, durch den Bypass (11) weiter unterbindet, und welches bei Erreichen einer zweiten Grenztemperatur einen Kühlmittelstrom zusätzlich zum Durchströmen des Abgaskühlkreislaufs (4) durch den Bypass (11) des Motorkühlkreislaufs (3) erlaubt, und welches erst bei Erreichen einer Betriebstemperatur des Kühlmittels den Motorkühlkreislauf (3) öffnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwärmen eines Verbrennungsmotors, insbesondere nach einem Kaltstart desselben, wobei mittels eines in einem Abgaskühlkreislauf angeordneten Abgaskühlers eines Abgasrückführsystems gewonnene Wärme einem Motorkühlkreislauf zugeführt wird.
  • Die DE 198 09 124 A1 befasst sich mit einer Steuervorrichtung für den Kühl- und Heizkreislauf einer Brennkraftmaschine, wobei in der Steuervorrichtung ein Drehschieber gelagert ist. Der Drehschieber weist eine Steueröffnung auf. Die Steueröffnung ist so ausgeführt, dass diese entsprechend den Zuständen zu den 3 bis 6 einen Volumenstrom steuern kann, wobei in der Warmlaufphase der Bypass stets zumindest teilweise geöffnet ist. Nur bei dem Zustand Kühlen (3) und dem Zustand Kühlen und Heizen (6) ist der Bypass geschlossen.
  • Die DE 102 24 063 A1 dagegen beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Wärmeregulierung einer Brennkraftmaschine. Um den Warmlauf des Verbrennungsmotors zu beschleunigen, und möglichst schnell eine akzeptable Innenraumtemperatur zu erreichen, lehrt die DE 102 24 063 A1 den Abgaswärmetauscher mit seinem nachfolgenden Heizungswärmetauscher zu durchströmen. Die Bypassleitung ist mittels des Mischventils, also mittels des Drehschiebers in diesem ersten Zustand vollständig geschlossen.
  • Die DE 199 06 523 A1 beschäftigt sich mit einem Heizungskreislauf mit einer Zusatzheizvorrichtung, wobei dem Zusatz-Heizsystem größtmögliche Wärme entzogen werden soll. Dabei ist der Heizungskreislauf in einen kleinen und großen Teilkreislauf unterteilt. Der kleine Heizungskreislauf weist den Abgaswärmetauscher und eine Zusatz-Heizvorrichtung auf. Es sind Temperaturfühler vorgesehen, wobei einer der Temperaturfühler im Heizungsvorlauf des kleinen Heizungskreislaufs angeordnet ist, so dass die Absoluttemperatur TF1 stromauf des AGR-Kühlers aufgenommen wird. Stromab des Abgaswärmetauschers ist noch die Zusatzheizvorrichtung vorgesehen, wobei diese über die Absoluttemperatur TF1 steuerbar ist.
  • Bei Verbrennungsmotoren wird ein Anteil der anfallenden Verbrennungsabgase dem Brennraum erneut zugeführt. Dies wird mittels eines bekannten Abgasrückführsystems (AGR-System) erreicht. Dadurch können zum Beispiel Schadstoffemissionen des Verbrennungsmotors reduziert werden. Bekannt ist auch, die rückgeführten Abgase vorab zu kühlen, was beispielsweise mittels eines Abgaskühlers in der Ausgestaltung als Abgas/Kühlmittel Wärmetauscher erfolgen kann. Darüber hinaus ist es bekannt, den Abgaskühler bei bzw. nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors zum Aufheizen bzw. schnelleren Aufwärmen des Kühlmittels des Verbrennungsmotors zu nutzen, um so die Warmlaufphase zu verkürzen. Insofern dient der Abgaskühler in normalen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors als Abgaskühlelement, wobei dasselbe Bauteil in der Warmlaufphase als Vorrichtung zum Heizen bzw. Aufwärmen des Kühlmittels dient.
  • Der EP 0 814 255 A1 liegt das Problem zugrunde, einerseits die Warmlaufphase des Verbrennungsmotors kurz zu halten, und andererseits die für den Verbrennungsmotors zur Verfügung stehende Kühlleistung des Kühlmittelkreislaufs in einem für Dauerlastbetrieb des Motors ausreichendem Maße zu gewährleisten. Hierzu schlägt die EP 0 814 255 A1 vor, dass der Abgaskühler nach dem Verbrennungsmotor und vor einem eigentlichen Kühler im Kühlmittelkreislauf angeordnet ist.
  • Die DE 33 28 000 A1 offenbart eine mit flüssigem Kühlmittel beaufschlagte Kühleinrichtung, welche einen mit Kühlmittel beaufschlagten Sonderraum aufweist. In dem Sonderraum angeordnetes Kühlmittel wird mittels der Verbrennungsgase aufgeheizt, wobei das so aufgewärmte Kühlmittel dem eigentlichen Kühlmittelkreislauf beigemischt wird, um die Warmlaufphase zu reduzieren.
  • Die DE 101 15 594 A1 befasst sich mit einem Abgasrückführsystem, welches ebenfalls zum Reduzieren der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors herangezogen wird.
  • Auch die EP 0 935 060 A2 befasst sich mit einem AGR-System, bei welchem die Abgasrückführrate mittels Temperaturaufnahme in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil gesteuert wird, wobei ein Abgasrückführsteuerventil in seinem Durchlass entsprechend schaltbar ist.
  • Die EP 1 903 193 A1 offenbart eine Kühlvorrichtung, welche eine Kühlmittelpumpe aufweist. Die Kühlmittelpumpe wird elektrisch betrieben. In einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors wird die Leistung der Kühlmittelpumpe entsprechend gesteuert, so dass je nach Betriebszustand ein erforderlicher Volumenstrom bereitgestellt wird.
  • Auch bei der EP 2 050 938 A1 wird die Verkürzung der Warmlaufphase erreicht, indem Wärme aus dem Abgas dem Kühlmittel zugeführt wird, wobei allerdings noch ein zusätzlicher Speicherbehälter für heißes Kühlmittel vorgesehen ist.
  • Auch die Zusammenfassungen der JP 09096471 A , JP 63120814 A und JP 2009085094 A offenbaren eine Aufwärmung des Kühlmittels über Wärmerückgewinnung aus den Verbrennungsabgasen, um so die Warmlaufphase zu reduzieren. Die Zusammenfassung der KR 1020010002382 A dagegen offenbart einen Kühlkreislauf eines Zylinderkopfes, um die Warmlaufphase zu reduzieren.
  • Die US 4,391,235 offenbart ebenfalls die Verwendung der Abgaswärme zur Reduzierung der Warmlaufphase, wobei der Abgasstrom aufgeteilt wird.
  • Moderne Verbrennungsmotoren sind bereits so entwickelt, dass diese relativ wenig Wärme produzieren, so dass hieraus zwangsläufig eine relativ verlängerte Warmlaufphase resultiert, weswegen die Wärmerückgewinnungssysteme vorgesehen sind, um die Warmlaufphase zu verkürzen. Allerdings bedingen diese Wärmerückgewinnungssysteme zusätzliche Komponenten, welche wiederum das Gesamtgewicht und auch die Kosten des Fahrzeuges erhöhen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der Eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, dass die Warmlaufphase des Verbrennungsmotors ausgehend von einer Wärmerückgewinnung über ein AGR-System unter Vermeidung vorgenannter Nachteile verkürzt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei an der Ausgangsseite des Verbrennungsmotors das als Proportionalventil ausgeführte Steuerelement angeordnet ist, an welchem der Motorkühlkreislauf, ein Bypass und der Abgaskühlkreislauf, welcher stromab des Abgaskühlers in dem Motorkühlkreislauf mündet, angeschlossen sind, und welches bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors einen Kühlmittelstrom sowohl durch den Abgaskühlkreislauf, durch den Bypass als auch durch den Motorkühlkreislauf unterbindet, und welches bei Erreichen einer ersten Grenztemperatur des Kühlmittels im Abgaskühler den Kühlmittelstrom durch den Abgaskühlkreislauf erhöht, durch den Bypass weiter unterbindet und welches bei Erreichen einer zweiten Grenztemperatur am Motorkühlmittelausgang einen Kühlmittelstrom zusätzlich zum Durchströmen des Abgaskühlkreislaufs durch den Bypass des Motorkühlkreislaufs erlaubt, und welches erst bei Erreichen einer Betriebstemperatur des Kühlmittels den Motorkühlkreislauf öffnet. Dabei kann vorteilhaft ein bereits vorhandenes als Proportionalventil ausgeführtes Steuerelement genutzt werden, welches bereits als eine Maßnahme zur Verkürzung der Warmlaufphase, mittels Abschaltung der Kühlmittelströmung durch den Motor, eingesetzt wird.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird so direkt nach dem Start des Verbrennungsmotors mittels des Proportionalventils eine Kühlmittelströmung unterbunden. Hierdurch kann sich das Kühlmittel in dem Verbrennungsmotor und in dem Abgaskühler besonders schnell erwärmen. Erst wenn eine erste, vorgegebene Grenztemperatur im Abgaskühler erreicht ist, wird der Pfad des Proportionalventils zum Abgaskühlkreislauf leicht geöffnet. So wird ein geringer Kühlmittelvolumenstrom in dem Abgaskühlkreislauf erreicht, wodurch das aufgeheizte Kühlmittel in den Motorkühlkreislauf strömen kann, und sich mit dem dortigen, kalten Kühlmittel vermischen kann. Der Kühlmitteldurchfluss durch den Abgaskühler ist anschließend vorzugsweise so regelbar, dass das ausströmende Kühlmittel aus dem Abgaskühler immer eine Temperatur auf dem Niveau der Grenztemperatur aufweist. Auf diese Weise ist das aus dem Abgaskühlkreislauf strömende Kühlmittel signifikant wärmer als das Kühlmittel in dem Motorkühlkreislauf. Der so vermischte, aufgeheizte Kühlmittelstrom durchströmt den Verbrennungsmotor, so dass das hier befindliche Kühlmittel ausgetauscht wird und über den geöffneten Pfad des Proportionalventils in den Abgaskühlkreislauf gelangt. Durch die erreichte, vom Betrag gesehen relativ geringe Kühlmittelströmung in dem Verbrennungsmotor wird zudem eine schnellere Aufwärmung des Verbrennungsmotors erreicht.
  • Erreicht die Kühlmitteltemperatur den zweiten, vorgegebenen Grenzwertbetrag, welcher höher ist als der erste, aber geringer ist als der Betrag der Betriebstemperatur, öffnet das Proportionalventil zusätzlich zu dem bereits geöffneten Pfad zum Abgaskühlkreislauf den Pfad zum Bypass. Der Bypass ist so angeordnet, dass dieser unter Umgehung des Hauptkühlers, bevorzugt stromauf der Einmündung des Abgaskühlkreislaufs in den Motorkühlkreislauf in diesem mündet. Insofern kann Kühlmittel aus dem Verbrennungsmotor über das Proportionalventil sowohl in den Abgaskühlkreislauf als auch (über den Bypass) in den Motorkühlkreislauf gelangen. Günstig ist, wenn auch hier ein geringer Volumenstrom erlaubt wird, um so bei einem geringen Volumenstrombetrag eine schnelle Aufheizung des Kühlmittels zu erreichen.
  • Erreicht die Kühlmitteltemperatur den Betriebstemperaturbetrag, öffnet das Proportionalventil den Pfad zum Abgaskühlkreislauf vollständig und den Pfad zum Hauptkühler teilweise bzw. vollständig, wobei der Pfad zum Bypass teilweise bzw. vollständig geschlossen wird. Bei Betriebstemperatur wird so die normale Kühlstrategie verfolgt, wobei die Regelung der Betriebstemperatur dann durch entsprechendes Öffnen bzw. Verschließen der Pfade zum Hauptkühler und Bypass erfolgt, und wobei Kühlmittel im Abgaskühlkreislauf mittels des Abgaskühlers eine Kühlung der rückgeführten Abgase bewirkt.
  • Vorteilhaft wird so ein sehr einfaches Verfahren zur Verkürzung der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors nach seinem Kaltstart, oder bei kalten Umgebungsbedingungen zur Verfügung gestellt, bei welchem eine proportionale Volumenstromsteuerung des Kühlmittelstroms durch den Abgaskühlkreislauf und gleichzeitig durch den Motorkühlkreislauf erreicht wird. Vorteilhaft kann so die Wärmeträgheit und auch thermische Verluste reduziert werden.
  • Zum Aufnehmen der tatsächlichen Temperatur des Kühlmittels ist zweckmäßiger Weise ein Temperatursensor vorgesehen. In besonders günstiger Ausgestaltung ist der Temperatursensor in dem Abgaskühlkreislauf bevorzugt an dem Abgaskühler angeordnet, um die Temperatur des Kühlmittels in dem Abgaskühlkreislauf aufzunehmen. Die aufgenommene Temperatur wird in geeigneter Weise einer Steuereinheit zugeleitet, in welcher die Grenzwerttemperaturen abgelegt sind, so dass entsprechend verifiziert werden kann, ob die jeweils tatsächliche Temperatur den jeweiligen Grenzwert überschreitet oder nicht. Mit der Steuereinheit ist das Proportionalventil verbunden. Die Steuereinheit generiert ein entsprechendes Stellsignal für das Proportionalventil, wenn die tatsächliche Temperatur die jeweiligen Grenzwerttemperatur bzw. die Betriebstemperatur erreicht hat. Es reicht tatsächlich aus, für das erfindungsgemäße Verfahren nur die tatsächliche Temperatur des Kühlmittels in dem Abgaskühler aufzunehmen, da sich das Kühlmittel hier besonders schnell erwärmt, und weil dass aus dem Abgaskühlkreislauf strömende Kühlmittel über den Verbrennungsmotor bzw. dessen Zylinderkopf und das entsprechend geschaltete Proportionalventil in den Abgaskühlkreislauf gelangt. Insofern wird die vorgeschlagene Kühlstrategie während der Aufwärmphase bevorzugt mittels Aufnahme der Kühlmitteltemperatur in dem Abgaskühlkreislauf bzw. in dem Abgaskühler durchgeführt. Nach Erreichen der Betriebstemperatur wird für die Regelung der Motorkühlmitteltemperatur das Temperatursignal von dem normalen Temperatursensor am Motorkühlmittelausgang aufgenommen.
  • Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und der einzigen Figur offenbart. Es zeigt:
  • 1 ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges als Prinzipskizze
  • 1 zeigt ein Kühlsystem 1 eines Verbrennungsmotors 2 mit einem Abgasrückführsystem eines Kraftfahrzeuges. Das Kühlsystem 1 weist einen Motorkühlkreislauf 3 und einen Abgaskühlkreislauf 4 auf.
  • In der 1 sind Abgasleitungen und/oder weitere Bestandteile des Abgasrückführsystems (AGR bzw. EGR = exhaust gas recirculation) bis auf einen Abgaskühler 6 nicht dargestellt.
  • Der Verbrennungsmotor 2 weist einen Kühlmitteleingang 7 und einen Kühlmittelausgang 8 auf. Ausgangsseitig ist ein Steuerelement 9 in der Ausgestaltung als Proportionalventil 9 angeordnet.
  • An dem Proportionalventil 9 ist der Motorkühlkreislauf 3 und der Abgaskühlkreislauf 4, sowie ein Bypass 11 angeschlossen.
  • Der Motorkühlkreislauf 3 führt mit einer an dem Proportionalventil 9 angeschlossenen Kühlerleitung 12 zu einem Hauptkühler 13. Von dem Hauptkühler 13 führt eine Rückführleitung 14 zu einer eingangsseitig angeordneten Pumpe 16, in welcher die Rückführleitung 14 mündet. Der Abgaskühlkreislauf 4 weist eine an dem Proportionalventil 9 angeschlossene Abgaskühlerleitung 17 auf, welche in dem Abgaskühler 6 mündet. Aus dem Abgaskühler 6 ist eine Verbindungsleitung 18 herausgeführt, welche in dem Motorkühlkreislauf 3, bzw. in der Rückführleitung 14 mündet.
  • Der Bypass 11 ist an dem Proportionalventil 9 abgeschlossen und mündet in der Rückführleitung 14, beispielhaft stromauf der Einmündung des Abgaskühlkreislaufs 4 in der Rückführleitung 14. Der Bypass 11 bewirkt eine Umgehung des Hauptkühlers 13.
  • Dem Abgaskühlkreislauf 4 ist eine Temperatursensor 19 zugeordnet, welcher bevorzugt an dem Abgaskühler 6 angeordnet ist, um die Kühlmitteltemperatur in diesem zu messen.
  • Der Temperatursensor 19 steht mit einem nicht dargestellten Steuergerät, z. B. mit einer zentralen Steuereinheit in Verbindung, mit welcher auch das Proportionalventil 9 verbunden ist. In dem Steuergerät sind eine erste Grenzwerttemperatur, eine zweite Grenzwerttemperatur und eine Betriebstemperatur abgelegt. Die zweite Grenzwerttemperatur ist vom Betrag niedriger als die Betriebstemperatur aber höher als die erste Grenzwerttemperatur.
  • Bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors, und wenn der Temperatursensor eine unter dem ersten Temperaturgrenzwert liegende Temperatur ermittelt, bewirkt das Proportionalventil 9 eine Unterbindung eines Kühlmittelstromes sowohl durch den Motorkühlkreislauf 3, den Abgaskühlkreislauf 4 als auch durch den Bypass 11, so dass hier jeweils ein gleicher Volumenstrombetrag herrscht.
  • Dadurch, dass kein Volumenstrom erlaubt wird, kann sich das Kühlmittel im Verbrennungsmotor 2 bzw. in dessen Zylinderkopf, insbesondere aber in dem Abgaskühler 6 besonders schnell aufwärmen. Durch den Abgaskühler 6 strömen die Verbrennungsabgase, welche ihre Wärme an das Kühlmittel in dem Abgaskühler 6 übertragen.
  • So steigt der Temperaturbetrag des Kühlmittels in dem Abgaskühler 6, welcher von dem Temperatursensor 19 aufgenommen wird. Erreicht und/oder Übersteigt der Temperaturbetrag den ersten Temperaturgrenzwert, wird ein entsprechendes Signal an das Proportionalventil 9 geleitet, welches den Pfad zum Abgaskühlkreislauf 4 bzw. zur Abgaskühlerleitung 17 geringfügig öffnet, so dass ein geringer Volumenstrom des Kühlmittels durch den Abgaskühler 6 in den Motorkühlkreislauf 3 bzw. in die Rückführleitung 14 strömt. In der Rückführleitung vermischt sich das eingespeiste Kühlmittel, welches heißer ist als das in der Rückführleitung 14 vorhandene Kühlmittel mit diesem und strömt eingangsseitig in den Verbrennungsmotor 2 bzw. in dessen Zylinderkopf. Dadurch gelangt das Kühlmittel aus dem Verbrennungsmotor 2 durch das Proportionalventil 9 in den Abgaskühlkreislauf 4, zirkuliert also in dem Abgaskühlkreislauf 4 durch den Verbrennungsmotor 2. Die entsprechenden Pfade des Proportionalventils 9 zum Bypass 11 und zum Motorkühlkreislauf 3 sind noch geschlossen.
  • Erst wenn der Temperatursensor 19 eine Temperatur detektiert, welche gleich und/oder größer als der zweite Grenztemperaturbetrag ist, wird der Pfad zum Bypass 11 zumindest teilweise geöffnet, wobei der Pfad zum Abgaskühlkreislauf 4 geöffnet bleibt. Möglich ist, den Pfad zum Abgaskühlbereich 4 und/oder zum Bypass 11 sukzessive mit steigender Temperatur stetig zu öffnen. Grundsätzlich ist anzustreben, insbesondere in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors 2 einen relativ geringen Volumenstrom zu erlauben. Durch den geringen Volumenstrom kann sich das Kühlmittel insbesondere über den Abgaskühler 6 strömend durch Wärmerückgewinnung aus den rückgeführten Abgasen besonders schnell aufwärmen. Dadurch, dass der Bypass durchströmt wird, wird eine Kühlung des Kühlmittels in dem Motorkühlkreislauf vermieden, da ein Kühlmittelstrom durch den Hauptkühler 13 unterbunden ist. Das Kühlmittel in dem Abgaskühlkreislauf wird so bezogen auf das Kühlmittel in dem Motorkühlkreislauf stetig wärmer, wodurch die Warmlaufphase signifikant verkürzt wird.
  • Erreicht das Kühlmittel am Motorausgang Betriebstemperatur, wird der Pfad des Proportionalventils zum Abgaskühlkreislauf vollständig geöffnet, wobei auch der Pfad zum Motorkühlkreislauf 3 bzw. zur Kühlerleitung 12 geöffnet wird. Dies kann zunächst stufenlos von einer teilweisen Öffnung bis zur vollständigen Öffnung geschehen, wobei der Pfad zum Bypass 11 entsprechend geschlossen werden kann.
  • Ist die Betriebstemperatur erreicht, wird das erfindungsgemäße Verfahren beendet, wobei dann die normale Kühlstrategie durchgeführt wird.
  • Vorteilhaft wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht, dass bei kalten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 2, insbesondere bei dessen Kaltstart bis zum Erreichen der ersten Grenztemperatur ein Kühlmittelstrom durch den Abgaskühlkreislauf 4 und durch den Bypass 11 bzw. durch den Motorkühlkreislauf 3 unterbunden wird. Erreicht die tatsächliche Temperatur die erste Grenztemperatur wird der Pfad zum Abgaskühlkreislauf 4 geöffnet, wobei die beiden anderen Pfade geschlossen bleiben, wobei bei Erreichen der zweiten Grenztemperatur aber ein relativ geringer Kühlmittelmittelstrom durch den Abgaskühlkreislauf 3 und durch den Bypass 11 erlaubt wird. So wird die Warmlaufphase des Verbrennungsmotors 2 mit einem sehr einfachen Verfahren sehr deutlich reduziert, was bei ausgangsseitig angeordneten, normalen Thermostaten nicht möglich ist.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Aufwärmen eines Verbrennungsmotors (2), insbesondere nach einem Kaltstart desselben, wobei mittels eines in einem Abgaskühlkreislauf (4) angeordneten Abgaskühlers (6) eines Abgasrückfuhrsystems gewonnene Wärme einem Motorkühlkreislauf (3) zugeführt wird, wobei an der Ausgangsseite des Verbrennungsmotors (2) ein als Proportionalventil (9) ausgeführtes Steuerelement (9) angeordnet ist, an welchem der Motorkühlkreislauf (3), ein Bypass (11) und der Abgaskühlkreislauf (4), welcher stromab des Abgaskühlers (6) in dem Motorkühlkreislauf (3) mündet, angeschlossen sind, und welches bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors (2) einen Kühlmittelstrom sowohl durch den Abgaskühlkreislauf (4), durch den Bypass (11) als auch durch den Motorkühlkreislauf (3) unterbindet, und welches bei Erreichen einer ersten Grenztemperatur des Kühlmittels den Kühlmittelstrom durch den Abgaskühlkreislauf (4) erhöht, durch den Bypass (11) weiter unterbindet, und welches bei Erreichen einer zweiten Grenztemperatur einen Kühlmittelstrom zusätzlich zum Durchströmen des Abgaskühlkreislaufs (4) durch den Bypass (11) des Motorkühlkreislaufs (3) erlaubt, und welches erst bei Erreichen einer Betriebstemperatur des Kühlmittels den Motorkühlkreislauf (3) öffnet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Kühlmitteltemperatur in dem Abgaskühlkreislauf (4) von einem Temperatursensor (19) aufgenommen wird, welcher vorzugsweise an dem Abgaskühler (6) angeordnet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Kühlmitteltemperatur in dem Abgaskühlkreislauf (4) bzw. in dem Abgaskühler (6) mit den vorgegebenen Grenzwerttemperaturen bzw. der vorgegebenen Betriebstemperatur verglichen wird, so dass das Proportionalventil (9) bei Erreichen der jeweils vorgegebenen Temperatur entsprechend geschaltet wird.
  4. Verwendung eines Abgasrückfuhrsystems mit einem Abgaskühler (6) und eines Proportionalventils (9) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  5. Verwendung eines Proportionalventils (9) als Steuerelement, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit welchem mehrere, bevorzugt drei Volumenströme unabhängig voneinander regelbar sind.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103016186B (zh) * 2012-12-26 2016-12-28 潍柴动力股份有限公司 一种电控发动机及其热车控制装置和控制方法
DE102016218990A1 (de) * 2016-09-30 2018-04-05 Ford Global Technologies, Llc Aufgeladene Brennkraftmaschine mit gekühlter Abgasrückführung

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4391235A (en) * 1981-05-28 1983-07-05 Majkrzak David S Vehicle exhaust gas warm-up heater system
DE3328000A1 (de) * 1983-08-03 1985-02-14 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Kuehleinrichtung fuer brennkraftmaschinen
JPS63120814A (ja) * 1986-11-11 1988-05-25 Aisin Seiki Co Ltd エンジン冷却システム
JPH0996471A (ja) * 1995-09-29 1997-04-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エンジン駆動式空気調和機
EP0814255A1 (de) * 1996-06-22 1997-12-29 Knecht Filterwerke Gmbh Durch einen Verbrennungsmotor antriebbares Kraftfahrzeug
EP0935060A2 (de) * 1998-02-07 1999-08-11 DEUTZ Aktiengesellschaft Kontrolle eines Abgasrückführungssystems
DE19809124A1 (de) * 1998-03-04 1999-09-16 Daimler Chrysler Ag Steuervorrichtung für den Kühl- und Heizungskreislauf einer Brennkraftmaschine
DE19906523A1 (de) * 1999-02-17 2000-08-31 Volkswagen Ag Heizungskreislauf für Kraftfahrzeuge
KR20010002382A (ko) * 1999-06-15 2001-01-15 정몽규 엔진의 웜업 시간 단축을 위한 수냉식 엔진 냉각 시스템
DE10115594A1 (de) * 2000-03-30 2001-10-11 Aisin Seiki Abgasrückführsystem
DE10224063A1 (de) * 2002-05-31 2003-12-11 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Wärmeregulierung einer Brennkraftmaschine für Fahrzeuge
EP1903193A1 (de) * 2005-07-08 2008-03-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motorkühler
EP2050938A1 (de) * 2006-08-09 2009-04-22 Calsonic Kansei Corporation Systemsteuerverfahren für ein schnelles warmlaufen des motors
JP2009085094A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Mazda Motor Corp エンジンの排気還流装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20040197A1 (it) * 2004-02-09 2004-05-09 Astra Veicoli Ind S P A Procedimento e circuito per la regolazione della portata di olio idraulico di raffreddamwento freni di un veicolo
CN100498123C (zh) * 2006-10-19 2009-06-10 何君 内燃机废气能量与高速电机混合驱动的空气循环制冷系统
WO2009085055A1 (en) * 2008-01-03 2009-07-09 Mack Trucks, Inc. Exhaust gas recirculation cooling circuit

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4391235A (en) * 1981-05-28 1983-07-05 Majkrzak David S Vehicle exhaust gas warm-up heater system
DE3328000A1 (de) * 1983-08-03 1985-02-14 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Kuehleinrichtung fuer brennkraftmaschinen
JPS63120814A (ja) * 1986-11-11 1988-05-25 Aisin Seiki Co Ltd エンジン冷却システム
JPH0996471A (ja) * 1995-09-29 1997-04-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エンジン駆動式空気調和機
EP0814255A1 (de) * 1996-06-22 1997-12-29 Knecht Filterwerke Gmbh Durch einen Verbrennungsmotor antriebbares Kraftfahrzeug
EP0935060A2 (de) * 1998-02-07 1999-08-11 DEUTZ Aktiengesellschaft Kontrolle eines Abgasrückführungssystems
DE19809124A1 (de) * 1998-03-04 1999-09-16 Daimler Chrysler Ag Steuervorrichtung für den Kühl- und Heizungskreislauf einer Brennkraftmaschine
DE19906523A1 (de) * 1999-02-17 2000-08-31 Volkswagen Ag Heizungskreislauf für Kraftfahrzeuge
KR20010002382A (ko) * 1999-06-15 2001-01-15 정몽규 엔진의 웜업 시간 단축을 위한 수냉식 엔진 냉각 시스템
DE10115594A1 (de) * 2000-03-30 2001-10-11 Aisin Seiki Abgasrückführsystem
DE10224063A1 (de) * 2002-05-31 2003-12-11 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Wärmeregulierung einer Brennkraftmaschine für Fahrzeuge
EP1903193A1 (de) * 2005-07-08 2008-03-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motorkühler
EP2050938A1 (de) * 2006-08-09 2009-04-22 Calsonic Kansei Corporation Systemsteuerverfahren für ein schnelles warmlaufen des motors
JP2009085094A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Mazda Motor Corp エンジンの排気還流装置

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