DE102011116923A1

DE102011116923A1 - Verfahren zum Steuern von Abgaswärmerückgewinnungssystemen in Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102011116923A1
Application number: DE102011116923A
Authority: DE
Inventors: Theresa L. Cerbolles; Brian L. Spohn
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2012-05-03
Also published as: US20120102952A1; CN102529689A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Systems für Abgaswärmerückgewinnung (EGHR) in einem Fahrzeug vorgesehen, das einen Motor, ein Getriebe und einen EGHR-Wärmetauscher umfasst. Das Verfahren umfasst das Überwachen einer Motorwassertemperatur und kann das Überwachen einer Getriebeöltemperatur und einer Umgebungslufttemperatur umfassen. Das Verfahren umfasst das Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer oder mehreren kalibrierten Motortemperaturen. Beruhend auf den überwachten Temperaturen und dem Vergleich mit den kalibrierten Temperaturen steuert das Verfahren ein Zweiwegeventil. Das Zweiwegeventil ist konfiguriert, um zu einer Motorstellung oder einer Getriebestellung gestellt zu werden. Die Motorstellung ermöglicht eine Wärmetauschverbindung zwischen dem EGHR-Wärmetauscher und dem Motor, und die Getriebestellung ermöglicht eine Wärmetauschverbindung zwischen dem EGHR-Wärmetauscher, dem Getriebe und dem Motor.

Description

ERKLÄRUNG BEZÜGLICH BUNDESSTAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
Diese Erfindung wurde unter dem Vertrag Nr. PHEV DOE GMT311/166, der vom Energieministerium vergeben wurde, mit Unterstützung der U.S.-Regierung gemacht. Die U.S.-Regierung kann gewisse Rechte an dieser Erfindung haben.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft die Steuerung von Abgaswärme-Regenerations-, Rückgewinnungs- oder Rückführungssystemen für Fahrzeuge.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren erzeugen durch Verbrennung eines Kraftstoffs mit (für gewöhnlich) einer Luft in einem Brennraum Energie. Der Verbrennungsprozess in Verbrennungsmotoren erzeugt Leistung zum Bewegen des Fahrzeugs, wobei für gewöhnlich die lineare Bewegung in dem Brennraum in Drehung umgewandelt wird, der aber auch Wärme erzeugt.
Die Verbrennungsprodukte – unverbrannter Kraftstoff, nicht verbrauchter Sauerstoff und Nebenprodukte in Form von (häufig) heißen Abgasen – werden durch eine Abgasanlage ausgestoßen, die die Verbrennungsprodukte vom Motor wegführt. Die Abgaswärmerückgewinnung ist ausgelegt, um dem Abgas von Motoren Wärme zu entziehen und sie zu einer anderen Stelle, wie etwa einem Wasserkreislauf, zu befördern. Der Innenraum des Autos kann unter Verwenden von Abwärme erwärmt werden oder thermoelektrische Vorrichtungen können aus der Abwärme elektrischen Strom erzeugen.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Systems für Abgaswärmerückgewinnung (EGHR, engl. kurz für Exhaust Gas Heat Recovery) in einem Fahrzeug vorgesehen, das einen Motor, ein Getriebe und einen EGHR-Wärmetauscher umfasst. Das Verfahren umfasst das Überwachen einer Motorwassertemperatur und kann das Überwachen einer Getriebeöltemperatur und einer Umgebungslufttemperatur umfassen. Das Verfahren umfasst das Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer oder mehreren kalibrierten Motortemperaturen. Beruhend auf den überwachten Temperaturen und dem Vergleich mit den kalibrierten Temperaturen steuert das Verfahren ein Zweiwegeventil.
Das Zweiwegeventil ist konfiguriert, um zu einer Motorstellung oder einer Getriebestellung gestellt zu werden. Die Motorstellung ermöglicht die Wärmetauschverbindung zwischen dem EGHR-Wärmetauscher und dem Motor, und die Getriebestellung ermöglicht die Wärmetauschverbindung zwischen dem EGHR-Wärmetauscher, dem Getriebe und dem Motor.
Das Verfahren kann das Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer kalibrierten ersten Motortemperatur und, wenn die überwachte Motorwassertemperatur unter der kalibrierten ersten Motortemperatur liegt, das Stellen des Zweiwegeventils zu der Motorstellung umfassen. Das Verfahren kann weiterhin das Vergleichen der überwachten Getriebeöltemperatur mit einer kalibrierten ersten Getriebetemperatur und, wenn die überwachte Getriebeöltemperatur unter der kalibrierten ersten Getriebetemperatur lieg und die überwachte Motorwassertemperatur unter der kalibrierten ersten Motortemperatur liegt, das Stellen des Zweiwegeventils zu der Getriebestellung umfassen.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einiger der besten Ausführungsarten und anderer Ausführungsformen zum Ausführen der in den beigefügten Ansprüchen festgelegten Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den Begleitzeichnungen genommen werden, leicht deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Hybridfahrzeugantriebsstrangs, der ein mit einem Motor und einem Getriebe in Verbindung stehendes Abgaswärmerückgewinnungs(EGHR)-System aufweist;
2 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Algorithmus oder Verfahrens zum Steuern eines EGHR-Systems, wie etwa des in 1 gezeigten;
3 ist ein schematisches Flussdiagramm einer Unterroutine des in 2 gezeigten Verfahrens, das Teile des Verfahrens für milde Umgebungstemperaturen zeigt;
4 ist ein schematisches Flussdiagramm einer anderen Unterroutine des in 2 gezeigten Verfahrens, das Teile des Verfahrens für kalte Umgebungstemperaturen zeigt; und
5 ist ein schematisches Flussdiagramm einer anderen Unterroutine des in 2 gezeigten Verfahrens, das Teile des Verfahrens für extreme oder heiße Umgebungstemperaturen zeigt.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, bei denen in den gesamten mehreren Figuren wenn möglich gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, ist in 1 ein schematisches Diagramm eines Abgaswärmerückgewinnungs(EGHR)-Systems gezeigt, das allgemein als EGHR-System 10 bezeichnet wird. Das EGHR-System 10 steht mit einem Verbrennungsmotor 12 und einem Getriebe 14 eines (nicht gezeigten) Fahrzeugs in selektive Fluidströmungs- und Wärmetauschverbindung.
Der Motor 12 ist mit dem Getriebe 14, das ein Hybridgetriebe mit einer oder mehreren (nicht gezeigten) elektrischen Maschinen sein kann, treibend verbunden. Alternativ kann das Fahrzeug ein oder mehrere elektrische Maschinen umfassen, die direkt auf die Motorleistung oder die Getriebeleistung wirken. Der Motor 12 setzt durch ein Abgasrohr oder eine Abgasanlage 16, die wie hierin dargelegt einen EGHR-Wärmetauscher 18 umfasst, Abgas frei.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezug auf kraftfahrzeugtechnische Anwendungen ausführlich beschrieben wird, wird der Fachmann die breitere Anwendbarkeit der Erfindung erkennen. Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass Begriffe wie ”oberhalb”, ”unterhalb”, ”nach oben”, ”nach unten” etc. zur Beschreibung der Figuren verwendet werden und nicht Einschränkungen des durch die beigefügten Ansprüche dargelegten Schutzumfangs der Erfindung darstellen.
1 zeigt eine hoch schematische Steuerungsarchitektur bzw. ein Steuerungssystem 20 für das EGHR-System 10. Das Steuerungssystem 20 kann ein oder mehrere (nicht separat gezeigte) Komponenten mit einem Speichermedium und einer geeigneten Größe eines programmierbaren Speichers umfassen, die ein oder mehrere Algorithmen oder Verfahren speichern und ausführen können, um die Steuerung des EGHR-Systems 10 zu bewirken. Jede Komponente des Steuerungssystems 20 kann eine verteilte Steuergerätarchitektur umfassen, wie etwa eine mikroprozessorbasierte elektronische Steuereinrichtung (ECU, kurz vom engl. Electronic Control Unit). In dem Steuerungssystem 20 können zusätzliche Module oder Prozessoren vorhanden sein.
Ein Motorwasserkreislauf 22 bewegt Kühlmittel oder Wasser von dem Motor 12 schließlich durch den EGHR-Wärmetauscher 18. Der Motorwasserkreislauf 22 wird durch eine (nicht separat gezeigte) primäre Pumpe, die mit dem Motor 12 enthalten ist, mit druckbeaufschlagtem Kühlmittel versorgt. Die primäre Pumpe kann eine mechanische Pumpe sein, die durch die Drehung des Motors 12 angetrieben wird. Abhängig von den Betriebsbedingungen des EGHR-Systems 10 kann das Kühlmittel in dem Motorwasserkreislauf 22 durch die Abgase von dem Motor 12 erwärmt werden. Ein Getriebewasserkreislauf 24 ist mittels eines Zweiwegeventils 26, das Wärmeströmungs- oder Wärmetauschverbindung zwischen dem Getriebewasserkreislauf 24 und dem Motorwasserkreislauf 22 ermöglicht, selektiv mit dem Motorwasserkreislauf 22 verbunden.
Das Zweiwegeventil 26 ist konfiguriert, um selektiv zu einer Motorstellung oder einer Getriebestellung gesteuert oder gestellt zu werden. Die Motorstellung des Zweiwegeventils 26 ermöglicht eine Wärmetauschverbindung zwischen dem EGHR-Wärmetauscher 18 und dem Motor 12. Die Getriebestellung ermöglicht die Wärmetauschverbindung zwischen dem EGHR-Wärmetauscher 18 und sowohl dem Getriebe 14 als auch dem Motor 12. Wenn sich das Zweiwegeventil 26 in der Getriebestellung befindet, wird der Getriebewasserkreislauf 24 durch die primäre Pumpe mit Kühlmittel oder Wasser von dem Motorwasserkreislauf 22 versorgt, wenn die primäre Pumpe arbeitet. Ein Getriebeölkreislauf 28 wälzt Schmier- und Kühlöl von dem Getriebe 14 um. Das Zweiwegeventil 26 kann elektrisch betrieben, fluidbetrieben (etwa durch ein Vorsteuerventil) oder in einer anderen geeigneten Weise betrieben werden, um sich zwischen der Motorstellung und der Getriebestellung zu bewegen.
Die exakten Grenzen und Pfade des Motorwasserkreislaufs 22 und des Getriebewasserkreislaufs 24 können leicht variieren. Der Motorwasserkreislauf 22 sieht eine Verbindung zwischen dem Motor 12 und dem EGHR-Wärmetauscher 18 vor. Der Getriebewasserkreislauf 24 sieht eine Verbindung zwischen dem Motorwasserkreislauf 22 und dem Getriebeölkreislauf 28 vor. Das Zweiwegeventil 26 weist drei Öffnungen auf: eine erste Öffnung oder Einlassöffnung bringt Wasser oder Kühlmittel von dem Heizerkern 30 oder direkt von dem Kühlmittelauslass des Motors 12 herein; eine zweite Öffnung verbindet die Einlassströmung mit dem Motorwasserkreislauf 22, so dass nur der Motorwasserkreislauf 22 Strömung aufweist; und eine dritte Öffnung verbinden die Einlassströmung mit dem Getriebewasserkreislauf 24.
Zusätzlich zu dem EGHR-Wärmetauscher 18 umfasst das EGHR-System 10 andere Wärmetauscher oder Kühler. Ein Heizerkern 30 ermöglicht das Übertragen von Wärme von dem aus dem Motor 12 austretenden Kühlmittel oder Wasser zum Innenraum (Fahrgastraum) des Fahrzeugs. Ein Motorkühler 32 ist ein Wasser/Luft-Wärmetauscher, der konfiguriert ist, um selektiv Wärme von dem Motor 12 zu einer durch den Motorkühler 32 strömenden Umgebungsluft abzuführen. Ein (nicht gezeigter) Thermostat kann verwendet werden, um die Strömung von Kühlmittel von dem Motor 12 durch den Motorkühler 32 zu steuern. Ein Getriebekühler 34 ist ein Öl/Luft-Wärmetauscher, der konfiguriert ist, um selektiv Wärme von dem Getriebeölkreislauf 28 des Getriebes 14 zu einer durch den Getriebekühler 34 strömenden Umgebungsluft abzuführen.
Während der Motorkühler 32 und der Getriebekühler 34 schematisch Seite an Seite gezeigt sind, würden in vielen Anwendungen des EGHR-Systems 10 der Motorkühler 32 und der Getriebekühler 34 an einem Bereich hoher Luftströmung in den Raum unter der Motorhaube des Fahrzeugs voreinander positioniert werden. Der Motorkühler 32 und der Getriebekühler 34 können sich aber an anderer Stelle in dem Fahrzeug befinden. Wie hierin verwendet kann der Wärmetauscher eine Vielzahl unterschiedlicher Vorrichtungen zum Austauschen einer Wärmeenergie zwischen zwei Medien oder zwei Systemen bezeichnen.
Die tatsächliche Strömungsrichtung einer Wärmeenergie zwischen Seiten eines Wärmetauschers wird durch eine Temperaturdifferenz über dem spezifischen Wärmetauscher gesteuert. Wenn der Motor 12 zum Beispiel sehr kalt wäre und der Thermostat an einem sehr heißen Tag ein Umwälzen durch den Motorkühler 32 zuließe, würde der Motorkühler 32 das Kühlmittel erwärmen, bis es (in etwa) die Umgebungstemperatur erreicht, und würde dann das Motorkühlmittel kühlen, wenn die Kühlmitteltemperatur die Umgebungstemperatur übersteigt.
Ein zentraler Wärmetauscher 36 ist ein Öl/Wasser-Wärmetauscher, der zwischen dem Getriebeölkreislauf 28 des Getriebes 14 und dem Getriebewasserkreislauf 24 Wärmetauschverbindung ermöglicht. Der zentrale Wärmetauscher 36 ermöglicht das Übertragen von Wärme von dem Getriebewasserkreislauf 24 zu dem Getriebeölkreislauf 28, um das Getriebe 14 zu erwärmen und Schlupfverlust zu verringern. Wie hierin erläutert ermöglicht der zentrale Wärmetauscher 36 weiterhin auch, dass das Getriebe 14 und der Getriebekühler 34 während heißen oder extremen Bedingungen überschüssige Wärme von dem Motor 12 abführen.
In dem Motorwasserkreislauf 22 ist eine Hilfspumpe 38 angeordnet. Die Hilfspumpe 38 kann verwendet werden, um Druck zu erhöhen und eine Strömung durch den Motorwasserkreislauf 22 und selektiv den Getriebewasserkreislauf 24 zu steigern, wenn es nötig wird. Wenn der Motor 12 abgeschaltet wird oder nicht von den (nicht separat gezeigten) Hybridfahrzeugsteuerungen mit Kraftstoff versorgt wird, kann die Hilfspumpe 38 als Hauptdruckquelle für den Motorwasserkreislauf 22 und den Getriebewasserkreislauf 24 verwendet werden. Daher kann die Hilfspumpe 38 verwendet werden, um die in den Motor 12 integrierte primäre Pumpe zu unterstützen, kann als einzige Pumpe verwendet werden, wenn der Motor 12 und die primäre Pumpe nicht arbeiten, oder kann als die alleinige Pumpe für den Motorwasserkreislauf 22 und den Getriebewasserkreislauf 24 verwendet werden.
Ein EGHR-Umgehungsventil 42 steuert die Strömung von Abgasen durch den EGHR-Wärmetauscher 18. Das EGHR-Umgehungsventil 42 ist in seiner Nichtumgehungsstellung gezeigt, die eine Strömung von Abgasen durch den EGHR-Wärmetauscher 18 ermöglicht und zwischen den Abgasen und dem Motorwasserkreislauf 22 eine Wärmetauschverbindung ermöglicht. Wenn das EGHR-Umgehungsventil 42 umgeschaltet, umgelegt oder anderweitig zu einer Umgehungsstellung betätigt wird – in 1 als Strichlinie gezeigt und als Element 43 bezeichnet – werden aus dem Motor 12 austretende Abgase nicht durch den EGHR-Wärmetauscher 18 durchgelassen.
Das EGHR-Umgehungsventil 42 kann durch ein Magnetventil, einen mechanischen Thermostat, einen Wachsmotor, eine Unterdruckdose oder andere geeignete Steuerungen gesteuert werden und kann bei unterschiedlichen Temperaturen und Bedingungen zwischen der Nichtumgehungsstellung und der Umgehungsstellung umgeschaltet werden. Das EGHR-Umgehungsventil 42 kann beruhend auf der überwachten Motortemperatur oder beruhend auf der Temperatur des durch den EGHR-Wärmetauscher 18 strömenden Kühlmittels gesteuert werden. Das EGHR-Umgehungsventil 42 kann zum Beispiel und ohne Beschränkung ein Wachsmotor sein, der durch Kühlmitteltemperaturen von zweiundsiebzig Grad Celsius oder mehr in dem Motorwasserkreislauf 22 angetrieben wird. Die Solltemperatur für das EGHR-Umgehungsventil 42 – und andere Einstellungen in dem EGHR-System 10 – ist lediglich beispielhaft und veranschaulichend. Die spezifischen Werte für Sollpunkte werden beruhend auf der spezifischen Konfiguration des EGHR-Systems 10 und des Fahrzeugs, in das es integriert ist, ermittelt.
Ein Getriebethermostat 44 steuert eine Strömung zwischen dem Getriebeölkreislauf 28 und dem Getriebekühler 34. Der Getriebethermostat 44 ist in seiner direkten Rückführstellung gezeigt, die eine von dem zentralen Wärmetauscher 36 zurückkehrende Abgasströmung zurück zu dem Getriebe 14 ohne Leiten durch den Getriebekühler 34 lenkt. Wenn der Getriebethermostat 44 eingeschaltet, umgelegt oder anderweitig zu einer Kühlerstellung betätigt wird – in 1 als Strichlinie gezeigt und als Element 45 bezeichnet – wird von dem zentralen Wärmetauscher 36 zurückkehrendes Öl durch den Getriebekühler 34 gelenkt, bevor es zu dem Getriebe 14 zurückkehrt.
Wenn sich der Getriebethermostat 44 in der Kühlerstellung befindet (wie in 1 bei 45 gezeigt), kann von entweder dem Getriebe 14 oder dem zentralen Wärmetauscher 36 Wärme mittels des Getriebekühlers 34 zur Umgebungsluft übertragen oder übermittelt werden. Der Getriebethermostat 44 kann zum Beispiel und ohne Beschränkung ein mechanischer oder ein elektromechanischer Thermostat sein, der abhängig von der Größe des Getriebekühlers 34 durch Öltemperaturen über zweiundachtzig Grad Celsius oder über zweiundneunzig Grad Celsius in dem Getriebeölkreislauf 28 geöffnet wird.
In 1 sind Strömungspfeile gezeigt, um während bestimmter Betriebsmodi den Pfad und die Richtung der Strömung durch einige Bereiche und Komponenten des EGHR-Systems 10 zu veranschaulichen. Das EGHR-Umgehungsventil 42 ist in den Nichtumgehungsmodi gezeigt, so dass Abgase durch den EGHR-Wärmetauscher 18 strömen. Der Getriebethermostat 44 ist in der Stellung direkter Rückführung gezeigt, so dass Öl nicht durch den Getriebekühler 34 strömt. Das Zweiwegeventil 26 ist in der Getriebestellung gezeigt, so dass der Getriebewasserkreislauf 24 mit dem Motorwasserkreislauf 22 in Fluidverbindung steht. Wenn sich das Zweiwegeventil 26 in der Getriebestellung befindet, ermöglicht der zentrale Wärmetauscher 36 (mittels des Getriebewasserkreislaufs 24) eine Wärmetauschverbindung zwischen dem Motorwasserkreislauf 22 und dem Getriebeölkreislauf 28.
Ein Umgebungsluftsensor 46 überwacht die Temperatur der Umgebungsluft um das Fahrzeug (und dieses durchströmend) und steht mit dem Steuerungssystem 20 in Verbindung. Entweder das Steuerungssystem 20 oder der Umgebungsluftsensor 46 vergleicht die überwachte Umgebungslufttemperatur mit einer kalibrierten kalten Umgebungstemperatur, einer kalibrierten milden Umgebungstemperatur oder einer kalibrierten heißen Umgebungstemperatur. Jede der hierin erwähnten kalibrierten Temperaturen kann durch Testen oder Modellieren des EGHR-Systems 10 und des Fahrzeugs ermittelt werden. Weiterhin können die kalibrierten Temperaturen beruhend auf dem Lebenszyklus des Fahrzeugs oder der Komponenten desselben oder beruhend auf eingelernten Betriebseigenschaften des das EGHR-System 10 aufweisenden Fahrzeugs während der Lebensdauer des Fahrzeugs geändert werden. Die für die kalibrierten Temperaturen gegebenen Werte sind lediglich veranschaulichend und beispielhaft, und die Werte sollten nicht den Schutzumfang der Erfindung beschränken, sofern dies nicht in den die Erfindung festlegenden Ansprüchen enthalten ist.
Unter Bezugnahme nun auf 2–5 und mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1 sind dort schematische Flussdiagramme eines Algorithmus oder Verfahrens 200 zum Steuern von Abgaswärmerückgewinnung, wie etwa das in 1 gezeigte EGHR-System 10, gezeigt. Die exakte Reihenfolge der Schritte des Algorithmus oder Verfahrens 200, die in 2–5 gezeigt sind, ist nicht erforderlich. Schritte können umgestellt werden, Schritte können ausgelassen werden und zusätzliche Schritte können aufgenommen werden. Weiterhin kann das Verfahren 200 ein Teil oder eine Unterroutine eines anderen Algorithmus oder Verfahrens sein.
Für veranschaulichende Zwecke kann das Verfahren 200 unter Bezugnahme auf die bezüglich 1 gezeigten und beschriebenen Elemente und Komponenten beschrieben werden und kann durch das Steuerungssystem 20 ausgeführt werden. Es können aber andere Komponenten verwendet werden, um das Verfahren 200 und die in den beigefügten Ansprüchen dargelegte Erfindung umzusetzen. Beliebige der Schritte können durch mehrere Komponenten in dem Steuerungssystem 20 ausgeführt werden.
2 zeigt ein Übersichtsdiagramm des Verfahrens 200. 3 zeigt eine milde Unterroutine 300 des Verfahrens 200, die während milden Umgebungstemperaturen auftritt; 4 zeigt eine kalte Unterroutine 400 des Verfahrens 200, die während kalten Umgebungstemperaturen auftritt; und 5 zeigt eine heiße Unterroutine 500 des Verfahrens 200, die während heißen Umgebungstemperaturen auftritt.
Schritt 210: Start.
Das Verfahren 200 kann bei einem Start- oder Initialisierungsschritt einsetzen, wobei während dieser Zeit das Verfahren 200 die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und des EGHR-Systems 10 überwacht. Eine Einleitung kann als Reaktion auf das Einstecken des Zündschlüssels durch den Bediener des Fahrzeugs oder als Reaktion auf das Erfüllen spezifischer Bedingungen erfolgen, wie etwa als Reaktion auf eine negative Drehmomentforderung (Brems- oder Geschwindigkeitsabnahmeforderung) von dem Fahrer oder dem Geschwindigkeitsregelmodul kombiniert mit einem vorausgesagten oder angeordneten Herunterschalten. Alternativ kann das Verfahren 200 konstant ablaufen oder konstant eine Schleife durchlaufen, sobald das Fahrzeug im Einsatz ist.
Schritt 212: Umgebungs-, Getriebe- und Motortemperaturen ermitteln.
Das Verfahren 200 umfasst das Überwachen oder Ermitteln der Temperaturen verschiedener Komponenten oder Bedingungen. Es wird eine Umgebungslufttemperatur überwacht, etwa mit dem Umgebungsluftsensor 46. Es wird auch eine Motorwassertemperatur überwacht. Die Motorwassertemperatur kann in dem Motor 12, an dem Eingang zu dem Motorwasserkreislauf 22 oder von einer anderen Stelle des Motorwasserkreislaufs 22 ermittelt werden. Es wird auch eine Getriebeöltemperatur überwacht. Die Getriebeöltemperatur kann in dem Getriebe 14, an dem Eingang zu dem Getriebeölkreislauf 28 oder von einer anderen Stelle ermittelt werden.
Schritt 214: Umgebungsluft mit kalibrierten Temperaturen vergleichen.
Das Verfahren 200 vergleicht die überwachte Umgebungslufttemperatur mit der kalibrierten kalten Umgebungstemperatur, der kalibrierten milden Umgebungstemperatur und der kalibrierten heißen Umgebungstemperatur, um den Umgebungslufttemperaturbereich zu ermitteln. Zum Beispiel und ohne Beschränkung kann die kalibrierte kalte Umgebungstemperatur eine beliebige überwachte Umgebungstemperatur unter acht Grad Celsius sein; die kalibrierte milde Umgebungstemperatur kann eine beliebige überwachte Umgebungstemperatur zwischen acht und siebzehn Grad Celsius sein; und die kalibrierte heiße Umgebungstemperatur kann eine beliebige überwachte Umgebungstemperatur über siebzehn Grad Celsius sein.
Wenn das Verfahren 200 ermittelt, dass die Temperatur innerhalb des milden Bereichs liegt, rückt das Verfahren 200 zu der milden Unterroutine 300 vor. Wenn das Verfahren 200 ermittelt, dass die Temperatur innerhalb des kalten Bereichs liegt, rückt das Verfahren 200 zu der kalten Unterroutine 400 vor. Wenn das Verfahren 200 ermittelt, dass die Temperatur innerhalb des heißen Bereichs liegt, rückt das Verfahren 200 zum Halten der Unterroutine 500 vor.
Milde Unterroutine 300.
Unter Bezugnahme nun auf 3 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1–2 ist dort ein schematisches Flussdiagramm der milden Unterroutine 300 gezeigt. Die milde Unterroutine 300 ist ein Teil des in 2 gezeigten Verfahrens und ist in 2 als Teil des durch die Ziffer 300 bezeichneten Felds dargestellt. Die in dem Flussdiagramm von 3 gezeigten Schritte können nur ein Teil der milden Unterroutine 300 sein, so dass das Verfahren 200 weitere Schritte innerhalb der milden Unterroutine 300 umfassen kann. Der milde Temperaturbereich tritt ein, wenn die Umgebungslufttemperatur laut Überwachung zwischen dem kalten Temperaturbereich und dem heißen Temperaturbereich liegt.
Schritt 310: Motortemperatur niedriger als kalibrierte erste Temperatur?
Das Verfahren 200 umfasst das Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer kalibrierten ersten Motortemperatur. Zum Beispiel und ohne Beschränkung kann die kalibrierte erste Motortemperatur in etwa sechzig Grad Celsius betragen.
Wie in 3–5 ersichtlich folgen positiv (mit Ja) beantwortete grundlegende Entscheidungsschritte dem mit einem ”+”-Zeichen (dem mathematischen Plus- oder Additionsoperator) bezeichneten Pfad. Analog folgen negativ (mit Nein) beantwortete Entscheidungsschritte dem mit einem ”–”-Zeichen (dem mathematischen Minus- oder Subtraktionsoperator) bezeichneten Pfad.
Schritt 312: Motoraufwärmmodus.
Wenn das Verfahren 200 ermittelt, dass die überwachte Motorwassertemperatur unter der kalibrierten ersten Motortemperatur liegt, rückt das Verfahren 200 zu einem Motoraufwärmmodus für das EGHR-System 10 vor. Abhängig von der Konfiguration des Motors 12 kann das Arbeiten unter der kalibrierten ersten Motortemperatur den Kraftstoffwirkungsgrad beeinflussen. Daher versetzt das Verfahren 200 das EGHR-System 10 in den Motoraufwärmmodus, um die Temperatur des Motors 12 durch den EGHR-Wärmetauscher 18 mit verfügbarer Wärme von den Abgasen anzuheben.
Schritt 314: Ventil zu Motorstellung stellen.
Wenn die überwachte Motorwassertemperatur unter der kalibrierten ersten Motortemperatur liegt, dann umfasst das Ausführen des Motoraufwärmmodus das Steuern (Stellen) des Zweiwegeventils 26 zu der Motorstellung. Das Steuerungssystem 20 kann das Zweiwegeventil 26 beruhend auf der Ermittlung des Verfahrens 200 betätigten. Weiterhin ist das EGHR-Umgehungsventil 42 so kalibriert, dass es in der Nichtumgehungsstellung bleibt, da die Temperatur des durch den Motorwasserkreislauf 22 strömenden Kühlmittels nicht ausreicht, um das Umgehungsventil zu betätigen oder auszulösen.
Im Motoraufwärmmodus bewegen sich heiße Abgase durch die Abgasanlage 16 und werden von dem EGHR-Umgehungsventil 42 durch den EGHR-Wärmetauscher 18 gelenkt. Kühlmittel tritt aus dem Motor 12 aus und strömt durch den Heizerkern 30. Das Zweiwegeventil 26 verhindert die Strömung des Kühlmittels durch den Getriebewasserkreislauf 24, so dass das Kühlmittel nur durch den Motorwasserkreislauf 22 umgewälzt wird. Die Abgase übertragen Wärme auf das Kühlmittel in dem Motorwasserkreislauf 22, das zu dem Motor 12 zurückkehrt und den Motor 12 aufwärmt.
Auch wenn der Getriebewasserkreislauf 24 keine Strömung aufweist, kann der Getriebeölkreislauf 28 Öl durch den zentralen Wärmetauscher 36 umwälzen. Die Temperatur des Getriebes 14 wird im Wesentlichen von der in dem Getriebe 14 erzeugten Wärme und von der durch den Getriebekühler 34 abgeführten Wärme gesteuert, wenn sich der Getriebethermostat 44 zu der Kühlerstellung bewegt.
Das Verfahren 200 kann einen vorbestimmten oder einen berechneten Zeitraum lang in dem Motoraufwärmmodus mit dem auf die Motorstellung gestellten Zweiwegeventil 26 bleiben. Das Verfahren 200 kann aber eine Schleifen durchlaufen oder wiederholt iterieren, und der Motoraufwärmmodus kann solange fortdauern, bis eine anschließende Schleife ermittelt, dass sich die Bedingungen des EGHR-Systems 10 geändert haben, und das Verfahren 200 ergibt einen anderen Betriebsmodus.
Schritt 316: Getriebetemperatur niedriger als kalibrierte erste Temperatur?
Wenn das Verfahren 200 ermittelt, dass die überwachte Getriebeöltemperatur bei oder über (d. h. nicht unter) der kalibrierten ersten Motortemperatur liegt, dann muss das Verfahren 200 nicht in den Motoraufwärmmodus wechseln. Dann umfasst das Verfahren 200 das Vergleichen der überwachten Getriebeöltemperatur mit einer kalibrierten ersten Getriebetemperatur. Zum Beispiel und ohne Beschränkung kann die kalibrierte erste Getriebetemperatur in etwa achtzig Grad Celsius betragen.
Abhängig von der Konfiguration des Getriebes 14 kann das Arbeiten unter der kalibrierten ersten Getriebetemperatur den Kraftstoffwirkungsgrad beeinflussen. Das Getriebe 14 kann aber negativ beeinflusst werden, wenn die überwachte Getriebeöltemperatur zu heiß ist.
Schritt 318: Getriebeaufwärmmodus.
Wenn die überwachte Getriebeöltemperatur unter der kalibrierten ersten Getriebetemperatur liegt und die überwachte Motorwassertemperatur unter der kalibrierten ersten Motortemperatur liegt, dann steuert das Verfahren 200 das EGHR-System 10 zu einem Getriebeaufwärmmodus. Im Getriebeaufwärmmodus wird Wärme von dem Motor 12, dem EGHR-Wärmetauscher 18 oder von beiden durch den zentralen Wärmetauscher 36 zu dem Getriebeölkreislauf 28 und dem Getriebe 14 übertragen.
Schritt 320: Ventil zu Getriebestellung stellen.
Im Getriebeaufwärmmodus umfasst das Verfahren 200 das Stellen des Zweiwegeventils 26 zu der Getriebestellung. Wenn sich das Zweiwegeventil 26 in der Getriebestellung befindet, strömt Kühlmittel durch den Heizerkern 30 und wird dann durch den Getriebewasserkreislauf 24 und den zentralen Wärmetauscher 36 gelenkt, bevor es weiter zu dem EGHR-Wärmetauscher 18 und zurück zu dem Motor 12 strömt. Immer wenn sich das EGHR-System 10 in dem Getriebeaufwärmmodus befindet, wird das Zweiwegeventil 26 zu der Getriebestellung gestellt.
Während des Getriebeaufwärmmodus wird Wärme von dem Motor 12 durch den zentralen Wärmetauscher 36 zu dem Getriebe 14 übertragen. Weiterhin überträgt sich Wärme von den Abgasen von dem EGHR-Wärmetauscher 18 zu dem Motorwasserkreislauf 22, um entweder die Temperatur des Motors 12 anzuheben oder die zu dem Getriebe 14 übertragene Wärme zu ergänzen. Wenn die Temperatur des Motors während des Getriebeaufwärmmodus erheblich steigt, schließt das EGHR-Umgehungsventil 42 (angetrieben zum Beispiel durch den Wachsmotor) zu der Umgehungsstellung (in 1 als 43 gezeigt) und verhindert ein Übergehen von Wärme von den Abgasen zu dem Motorwasserkreislauf 22. Der Getriebeaufwärmmodus ist in 1 gezeigt, wobei das Zweiwegeventil 26 zwischen dem EGHR-Wärmetauscher 18, dem Motor 12 und dem Getriebe 14 eine Wärmetauschverbindung ermöglicht.
Das Verfahren 200 kann wie das Motoraufwärmverfahren einen vorbestimmten oder einen berechneten Zeitraum lang in dem Getriebeaufwärmmodus mit dem auf die Getriebestellung gestellten Zweiwegeventil 26 bleiben. Das Verfahren 200 kann aber eine Schleifen durchlaufen oder wiederholt iterieren, und der Getriebeaufwärmmodus kann solange fortdauern, bis eine anschließende Schleife ermittelt, dass sich die Bedingungen des EGHR-Systems 10 geändert haben, und das Verfahren 200 ergibt einen anderen Betriebsmodus. Immer wenn sich das EGHR-System 10 in dem Getriebeaufwärmmodus befindet, wird das Zweiwegeventil 26 zu der Getriebestellung gestellt.
Schritt 322: Getriebekühlmodus.
Wenn die überwachte Getriebeöltemperatur über der kalibrierten ersten Getriebetemperatur liegt und die überwachte Motorwassertemperatur unter der kalibrierten ersten Motortemperatur liegt, dann steuert das Verfahren 200 das EGHR-System 10 zu einem Getriebekühlmodus. In dem Getriebekühlmodus wird Wärme von dem Getriebe 14 entweder in dem Getriebeölkreislauf 28 gehalten oder durch den Getriebekühler 34 abgeführt.
Schritt 324: Ventil zu Motorstellung stellen.
Im Getriebekühlmodus umfasst das Verfahren 200 das Stellen des Zweiwegeventils 26 zu der Motorstellung. Wenn sich das Zweiwegeventil 26 in der Motorstellung befindet, erfolgt keine Kühlmittelströmung in dem Getriebewasserkreislauf 24. Daher wird keine Wärme durch den zentralen Wärmetauscher 36 zu dem Getriebe 14 getauscht.
Während des Getriebekühlmodus strömt Kühlmittel weiter durch den Motorwasserkreislauf 22, und die Temperatur des Motors 12 wird allein durch das EGHR-Umgehungsventil 42 gesteuert. Öl zirkuliert weiter durch den Getriebeölkreislauf 28. Da aber kein Kühlmittel durch den zentralen Wärmetauscher 36 strömt, wird keine Wärme auf das Getriebe 14 übertragen. Wenn die Temperatur des Getriebes 14 über den Wert steigt, der zum Betätigen oder Auslösen des Getriebethermostats 44 notwendig ist, strömt Fluid durch den Getriebekühler 34 und führt Wärme von dem Getriebeölkreislauf 28 ab, wodurch das Getriebe 14 gekühlt wird.
Kalte Unterroutine 400.
Unter Bezugnahme nun auf 4 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1–3 ist dort ein schematisches Flussdiagramm der kalten Unterroutine 400 gezeigt. Die kalte Unterroutine 400 ist ein Teil des in 2 gezeigten Verfahrens und ist in 2 als Teil des durch die Ziffer 400 bezeichneten Felds dargestellt. Die in dem Flussdiagramm von 4 gezeigten Schritte können nur ein Teil der kalten Unterroutine 400 sein, so dass das Verfahren 200 weitere Schritte innerhalb der kalten Unterroutine 400 umfassen kann. Der kalte Temperaturbereich tritt unterhalb des milden Temperaturbereichs ein. Die kalte Unterroutine 400 kann aufgerufen werden, sobald das Verfahren 200 ermittelt, dass die Umgebungstemperatur unter der kalibrierten kalten Umgebungstemperatur liegt.
Schritt 410: Motortemperatur niedriger als kalibrierte zweite Temperatur?
Wenn die überwachte Umgebungslufttemperatur unter der kalibrierten kalten Umgebungstemperatur liegt, umfasst das Verfahren 200 das Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer kalibrierten zweiten Motortemperatur. Die kalibrierte zweite Motortemperatur kann die gleiche wie die kalibrierte erste Motortemperatur sein oder sich von dieser unterscheiden. Zum Beispiel und ohne Beschränkung kann die kalibrierte zweite Motortemperatur in etwa fünfundsiebzig Grad Celsius betragen, während die kalibrierte erste Motortemperatur sechzig Grad Celsius beträgt. Die kalibrierte zweite Motortemperatur kann höher als die kalibrierte erste Motortemperatur sein, da die relativ kältere Umgebungslufttemperatur dem Motor 12 weniger Wärme liefert.
Schritt 412: Motoraufwärmmodus.
Wenn das Verfahren 200 ermittelt, dass die überwachte Motorwassertemperatur unter der kalibrierten zweiten Motortemperatur liegt, rückt das Verfahren 200 zu dem Motoraufwärmmodus für das EGHR-System 10 vor. Das Verfahren 200 versetzt das EGHR-System 10 in den Motoraufwärmmodus, um die Temperatur des Motors 12 durch den EGHR-Wärmetauscher 18 anzuheben, wenn Wärme den Abgasen zur Verfügung steht.
Schritt 414: Ventil zu Motorstellung stellen.
Das Ausführen des Motoraufwärmmodus umfasst das Steuern oder Stellen des Zweiwegeventils 26 zu der Motorstellung. Das Steuerungssystem 20 kann das Zweiwegeventil 26 beruhend auf der Ermittlung des Verfahrens 200 betätigten. Weiterhin ist das EGHR-Umgehungsventil 42 so kalibriert, dass es in der Nichtumgehungsstellung bleibt, da die Temperatur des durch den Motorwasserkreislauf 22 strömenden Kühlmittels nicht ausreicht, um das Umgehungsventil zu betätigen oder auszulösen.
Wie während des Motoraufwärmmodus der in 3 gezeigten milden Umgebungsunterroutine 300 bewegen sich heiße Abgase durch die Abgasanlage 16, wenn sich das EGHR-System 10 in dem Motoraufwärmmodus befindet, und werden von dem EGHR-Umgehungsventil 42 durch den EGHR-Wärmetauscher 18 gelenkt. Kühlmittel tritt aus dem Motor 12 aus, strömt durch den Heizerkern 30, und das Zweiwegeventil 26 verhindert eine Strömung des Kühlmittels durch den Getriebewasserkreislauf 24. Das Kühlmittel wird nur durch den Motorwasserkreislauf 22 umgewälzt. Die Abgase übertragen Wärme auf das Kühlmittel in dem Motorwasserkreislauf 22, das zurückkehrt, um den Motor 12 aufzuwärmen.
Schritt 416: Erzeugt der Motor positives Drehmoment?
Wenn das Verfahren 200 ermittelt, dass die überwachte Motorwassertemperatur nicht unter der kalibrierten zweiten Motortemperatur liegt, rückt das Verfahren 200 zum Überwachen für einen Autostoppmodus vor. Ein Autostoppmodus erfolgt, wenn Fahrzeuge abschalten, den Motor 12 ausschalten oder Kraftstoff zu diesem absperren. Anders gesagt erfolgt der Autostoppmodus, wenn der Motor 12 kein positives Drehmoment erzeugt.
Schritt 418: Getriebeaufwärmmodus.
Wenn sich der Motor 12 nicht in dem Autostoppmodus befindet, so dass der Motor 12 positives Drehmoment erzeugt, dann steuert das Verfahren 200 das EGHR-System 10 zu dem Getriebeaufwärmmodus. In dem Getriebeaufwärmmodus wird während kalter Umgebungstemperaturen Wärme von dem Motor 12, Restwärme von dem EGHR-Wärmetauscher 18 und Wärme von beiden durch den zentralen Wärmetauscher 36 zu dem Getriebeölkreislauf 28 und dem Getriebe 14 übertragen.
Schritt 420: Ventil zu Getriebestellung stellen.
Im Getriebeaufwärmmodus stellt das Verfahren 200 das Zweiwegeventil 26 zu der Getriebestellung. Wenn sich das Zweiwegeventil 26 in der Getriebestellung befindet, strömt Kühlmittel durch den Heizerkern 30 und wird dann durch den Getriebewasserkreislauf 24 und den zentralen Wärmetauscher 36 gelenkt, bevor es weiter zu dem EGHR-Wärmetauscher 18 und zurück zu dem Motor 12 strömt. Immer wenn sich das EGHR-System 10 in dem Getriebeaufwärmmodus befindet, wird das Zweiwegeventil 26 zu der Getriebestellung gestellt.
Während des Getriebeaufwärmmodus wird Wärme von dem Motor 12 durch den zentralen Wärmetauscher 36 zu dem Getriebe 14 übertragen. Weiterhin überträgt sich die in dem EGHR-Wärmetauscher 18 verbliebene Wärme von den Abgasen von dem EGHR-Wärmetauscher 18 auf den Motorwasserkreislauf 22 und schließlich auf das Getriebe 14.
Schritt 422: Autostoppmodus.
Wenn sich der Motor 12 in dem Autostoppmodus befindet, erzeugt der Motor 12 kein Drehmoment und erzeugt wahrscheinlich keine Wärme. Während des Autostoppmodus wird weiterhin die Hilfspumpe 38 eingeschaltet, um dem Motorwasserkreislauf 22 und, falls durch das Zweiwegeventil 26 angeschlossen, dem Getriebewasserkreislauf 24 Druck zu liefern.
Schritt 424: Getriebetemperatur niedriger als kalibrierte zweite Temperatur?
Nach dem Ermitteln, dass sich der Motor 12 in dem Autostoppmodus befindet, umfasst das Verfahren 200 dann das Vergleichen der überwachten Getriebeöltemperatur mit einer kalibrierten zweiten Getriebetemperatur. Zum Beispiel und ohne Beschränkung kann die kalibrierte zweite Getriebetemperatur in etwa siebzig Grad Celsius betragen, was niedriger als die erste kalibrierte Getriebetemperatur ist, die in der Unterroutine 300 für milde Umgebungstemperaturen verwendet wird.
Schritt 426: Getriebeaufwärmmodus.
Wenn sich der Motor 12 in einem Autostoppmodus befindet und die überwachte Getriebeöltemperatur unter der kalibrierten zweiten Getriebetemperatur liegt, dann steuert das Verfahren 200 das EGHR-System 10 wieder zu dem Getriebeaufwärmmodus. In dem Getriebeaufwärmmodus wird während kalter Umgebungstemperaturen Wärme von dem Motor 12, Restwärme von dem EGHR-Wärmetauscher 18 oder Wärme von beiden durch den zentralen Wärmetauscher 36 zu dem Getriebeölkreislauf 28 und dem Getriebe 14 übertragen.
Schritt 428: Ventil zu Getriebestellung stellen.
Im Getriebeaufwärmmodus stellt das Verfahren 200 das Zweiwegeventil 26 zu der Getriebestellung. Wenn sich das Zweiwegeventil 26 in der Getriebestellung befindet, strömt Kühlmittel durch den Heizerkern 30 und wird dann durch den Getriebewasserkreislauf 24 und den zentralen Wärmetauscher 36 gelenkt, bevor es weiter zu dem EGHR-Wärmetauscher 18 und zurück zu dem Motor 12 strömt.
Während des Getriebeaufwärmmodus wird Wärme von dem Motor 12 durch den zentralen Wärmetauscher 36 zu dem Getriebe 14 übertragen. Weiterhin überträgt sich in dem EGHR-Wärmetauscher 18 verbliebene Wärme von den Abgasen von dem EGHR-Wärmetauscher 18 auf den Motorwasserkreislauf 22 und schließlich auf das Getriebe 14.
Schritt 430: Motoraufwärmmodus.
Wenn das Verfahren 200 ermittelt, dass sich der Motor 12 nicht in dem Autostoppmodus befindet (kein Drehmoment erzeugt) und wenn die überwachte Getriebeöltemperatur nicht unter der kalibrierten zweiten Getriebetemperatur liegt, rückt das Verfahren 200 zu dem Motoraufwärmmodus für das EGHR-System 10 vor. Das Verfahren 200 versetzt das EGHR-System 10 in den Motoraufwärmmodus, um die Temperatur des Motors 12 durch den EGHR-Wärmetauscher 18 anzuheben – wenn Wärme von den Abgasen zur Verfügung steht. Während des Autostoppmodus kann zusätzliche Wärme in dem Getriebe 14 als zusätzliche thermische Masse verwendet werden, um den nächsten Motoreinschaltvorgang zu verzögern, wenn sich das Getriebe 14 über der kalibrierten zweiten Getriebetemperatur befindet.
Schritt 432: Ventil zu Motorstellung stellen.
Das Ausführen des Motoraufwärmmodus umfasst das Steuern oder Stellen des Zweiwegeventils 26 zu der Motorstellung. Wenn sich das EGHR-System 10 in dem Motoraufwärmmodus befindet, wird Restwärme von heißen Abgasen von dem EGHR-Umgehungsventil 42 durch den EGHR-Wärmetauscher 18 gelenkt. Kühlmittel tritt aus dem Motor 12 aus, strömt durch den Heizerkern 30, und das Zweiwegeventil 26 verhindert eine Strömung des Kühlmittels durch den Getriebewasserkreislauf 24. Die Abgase übertragen Wärme auf das Kühlmittel in dem Motorwasserkreislauf 22, das zurückkehrt, um Motor 12 aufzuwärmen.
Heiße Unterroutine 500.
Unter Bezugnahme nun auf 5 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1–4 ist dort ein schematisches Flussdiagramm der heißen Unterroutine 500 gezeigt. Die heiße Unterroutine 500 ist ein Teil des in 2 gezeigten Verfahrens und ist in 2 als Teil des durch die Ziffer 500 bezeichneten Felds dargestellt. Die in dem Flussdiagramm von 5 gezeigten Schritte können nur ein Teil der heißen Unterroutine 500 sein, so dass das Verfahren 200 weitere Schritte innerhalb der heißen Unterroutine 500 umfassen kann. Der heiße Temperaturbereich tritt über dem milden Temperaturbereich auf.
Die heiße Unterroutine 500 kann aufgerufen werden, sobald das Verfahren 200 ermittelt, dass die Umgebungstemperatur über der kalibrierten heißen Umgebungstemperatur liegt. Wenn sich die Umgebungslufttemperatur in dem heißen Bereich befindet, ist das Potential für Wärmedegradation oder -beschädigung des Motors 12 oder des Getriebes 14 erhöht.
Schritt 510: Getriebetemperatur niedriger als kalibrierte erste Temperatur?
Das Verfahren 200 umfasst erneut das Vergleichen der überwachten Getriebeöltemperatur mit der kalibrierten ersten Getriebetemperatur. Wenn die überwachte Getriebeöltemperatur unter der kalibrierten ersten Getriebetemperatur liegt, dann ist das Getriebe 14 kalt – auch wenn die Umgebungstemperatur heiß ist – und der Wirkungsgrads kann verringert sein.
Schritt 512: Getriebeaufwärmmodus.
Wenn die überwachte Getriebeöltemperatur unter der kalibrierten ersten Getriebetemperatur liegt und die überwachte Umgebungslufttemperatur über der kalibrierten heißen Umgebungstemperatur liegt, dann steuert das Verfahren 200 das EGHR-System 10 zu einem Getriebeaufwärmmodus. Wie bei anderen Umgebungslufttemperaturen, wie sie etwa in 3 und 4 gezeigt sind, wird, wenn sich das EGHR-System 10 in dem Getriebeaufwärmmodus befindet, Wärme von dem Motor 12 oder von dem EGHR-Wärmetauscher 18 oder von beiden durch den zentralen Wärmetauscher 36 zu dem Getriebeölreislauf 28 und dem Getriebe 14 übertragen.
Schritt 514: Ventil zu Getriebestellung stellen.
Im Getriebeaufwärmmodus umfasst das Verfahren 200 das Stellen des Zweiwegeventils 26 zu der Getriebestellung. Wenn sich das Zweiwegeventil 26 in der Getriebestellung befindet, strömt Kühlmittel durch den Heizerkern 30 und wird dann durch den Getriebewasserkreislauf 24 und den zentralen Wärmetauscher 36 gelenkt, bevor es weiter zu dem EGHR-Wärmetauscher 18 und zurück zu dem Motor 12 strömt. Immer wenn sich das EGHR-System 10 in dem Getriebeaufwärmmodus befindet, wird das Zweiwegeventil 26 zu der Getriebestellung gestellt.
Während des Getriebeaufwärmmodus wird Wärme von dem Motor 12 durch den zentralen Wärmetauscher 36 zu dem Getriebe 14 übertragen. Weiterhin überträgt sich Wärme von den Abgasen von dem EGHR-Wärmetauscher 18 zu dem Motorwasserkreislauf 22, um entweder die Temperatur des Motors 12 anzuheben oder die zu dem Getriebe 14 übertragene Wärme zu ergänzen. Wenn die Temperatur des Motors während des Getriebeaufwärmmodus erheblich steigt, schließt das EGHR-Umgehungsventil 42 (angetrieben zum Beispiel durch den Wachsmotor) zu der Umgehungsstellung (in 1 als 43 gezeigt) und verhindert einen Übergang von Wärme von den Abgasen auf den Motorwasserkreislauf 22.
Schritt 516: Getriebetemperatur nicht kalt.
Wenn die überwachte Getriebeöltemperatur nicht unter der kalibrierten ersten Getriebetemperatur liegt, dann muss das Verfahren 200 das Getriebe 14 nicht aufwärmen. Dann kann das Verfahren 200 ermitteln, ob entweder der Motor 12 oder das Getriebe 14 extrem hohe Temperaturen erfährt.
Schritt 518: Motortemperatur niedriger als kalibrierte extreme Temperatur?
Das Verfahren 200 umfasst das Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer kalibrierten extremen Motortemperatur oder einer kalibrierten dritten Motortemperatur. Die kalibrierte extreme Motortemperatur kann auf Temperaturen beruhen, oberhalb derer der Motor 12 wahrscheinlich degradiert, wenn diese über einen längeren Zeitraum beibehalten werden. Zum Beispiel und ohne Beschränkung kann die kalibrierte extreme Motortemperatur etwa einhundertzwanzig Grad Celsius betragen.
Schritt 520: Motortemperatur nicht extrem.
Wenn das Verfahren 200 ermittelt, dass die überwachte Motorwassertemperatur niedriger als die kalibrierte extreme Motortemperatur ist, dann erfährt der Motor 12 keine extremen Temperaturen. Auch wenn ein Aufwärmen des Motors 12 nicht erforderlich sein muss, stellt das Verfahren 200 dann aber das Zweiwegeventil 26 zu der Motorstellung.
Schritt 522: Ventil zu Motorstellung stellen.
Wenn das Zweiwegeventil 26 zu der Motorstellung gestellt ist, kann die Temperatur des Motors 12 aufwärmen, abkühlen oder relativ konstant bleiben. Wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem Motorwasserkreislauf 22 unter der Temperatur liegt, die zum Betätigen des EGHR-Umgehungsventils 42 erforderlich ist, wird Wärme von den Abgasen zu dem Motor 12 übertragen. Wenn die Temperatur aber über dem Wert liegt, der zum Schließen des EGHR-Umgehungsventils 42 – zum Beispiel durch Betätigen des Wachsmotors – zu der Umgehungsstellung (in 1 als 43 gezeigt) erforderlich ist, wird ein Strömen von Abgasen zu dem Motorwasserkreislauf 22 verhindert. Zu beachten ist auch, dass hohe Temperaturen in dem Motor 12 den Motorthermostat auslösen können, so dass ein Strömen durch den Motorkühler 32 beginnt, um den Motor 12 zu kühlen.
Schritt 524: Getriebetemperatur niedriger als kalibrierte extreme Temperatur?
Wenn die überwachte Motorwassertemperatur höher als die kalibrierte extreme Motortemperatur ist, dann erfährt der Motor 12 extreme Temperaturen. Dann rückt das Verfahren 200 zur Ermittlung vor, ob die überschüssige Wärme in dem Motor 12 durch das Getriebe 14 und den Getriebekühler 34 abgeführt werden kann. Daher umfasst das Verfahren 200 das Vergleichen der überwachten Getriebeöltemperatur mit einer kalibrierten extremen Getriebetemperatur.
Die kalibrierte extreme Getriebetemperatur kann auf Temperaturen beruhen, oberhalb derer das Getriebe 14 wahrscheinlich degradiert, wenn diese über einen längeren Zeitraum beibehalten werden. Zum Beispiel und ohne Beschränkung kann die kalibrierte extreme Getriebetemperatur in etwa einhundertzehn Grad Celsius betragen. Zu beachten ist, dass, wenn die Temperatur des Motors 12 über der kalibrierten extremen Motortemperatur liegt, der Motorthermostat wahrscheinlich eine Strömung durch den Motorkühler 32 zulässt und sich das EGHR-Umgehungsventil 42 in der Umgehungsstellung (in 1 als Strichlinie 43 gezeigt) befindet.
Schritt 526: Motorkühlen durch das Getriebe.
Wenn die überwachte Getriebeöltemperatur unter der kalibrierten extremen Getriebetemperatur liegt, während die überwachte Motorwassertemperatur höher als die kalibrierte extreme Motortemperatur ist, dann liegt überschüssige Kühlkapazität durch das Getriebe 14 vor. Überschüssige Wärme von dem Motor 12 kann von dem Motor 12 zu dem Getriebeölkreislauf 28 und dem Getriebekühler 34 übertragen werden.
Schritt 528: Ventil zu Getriebestellung stellen.
Das Verfahren 200 umfasst das Stellen des Zweiwegeventils 26 zu der Getriebestellung, so dass der Getriebekühler 34 mit dem Motor 12 in Wärmetauschverbindung steht. Von dem Motor 12 wird Wärme zu dem Motorwasserkreislauf 22 und durch den zentralen Wärmetauscher 36 zu dem Getriebeölkreislauf 28 übertragen.
Wenn die Temperatur des Getriebeölkreislaufs 28 über den Wert steigt, der erforderlich ist, um den Getriebethermostat 44 zu der Getriebestellung (in 1 als Strichlinie 45 gezeigt) zu stellen. Sobald der Getriebethermostat 44 eine Strömung durch den Getriebekühler 34 zulässt, wird die von dem Motor 12 übertragene überschüssige Wärme durch den Getriebekühler 34 abgeführt. Durch Stellen des Zweiwegeventils 26 zu der Getriebestellung ermöglicht diese Konfiguration des EGHR-Systems 10 ein Abführen überschüssiger Wärme von dem Motor 12 durch das Getriebe 14 und den Getriebekühler 34.
Bei bestimmten Bedingungen können daher die EGHR-Systeme 10 in Motoraufwärm-, Motorkühl, Getriebeaufwärm- oder Getriebekühlmodi versetzt werden. Der Fahrzeuginnenraum kann auch durch den Heizerkern 30 aufgewärmt werden. Der Betrieb des EGHR-Systems 10 in den verschiedenen Modi wird durch Wahl der Stellung des Zweiwegeventils 26 beruhend auf überwachten oder ermittelten Temperaturen der Umgebungsluft, des Motors 12 oder des Getriebes 14 gesteuert.
Schritt 530: Keine überschüssige Kühlkapazität.
Wenn die überwachte Motorwassertemperatur höher als die kalibrierte extreme Motortemperatur ist und die überwachte Getriebeöltemperatur ebenfalls höher als die kalibrierte extreme Getriebetemperatur ist, steht keine überschüssige Kühlkapazität durch das Getriebe 14 oder den Getriebekühler 34 zur Verfügung.
Schritt 532: Ventil zu Motorstellung stellen.
Das Verfahren stellt dann das Zweiwegeventil 26 zu der Motorstellung, so dass der Getriebekühler 34 nicht mit dem Motor 12 in Wärmetauschverbindung steht. Daher ist das EGHR-System 10 konfiguriert, um nur Wärme zu dem Getriebe 14 zu übertragen, wenn es unter der kalibrierten extremen Getriebetemperatur liegt. Wenn sowohl der Motor 12 als auch das Getriebe 14 über ihren jeweiligen extremen Temperaturen liegen, werden der Motorkühler 32 und der Getriebekühler 34 verwendet, um Wärme abzuführen.
Die eingehende Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren dienen der Unterstützung und Beschreibung der Erfindung, der Schutzumfang der Erfindung wird aber allein durch die Ansprüche festgelegt. Während einige der besten Ausführungsarten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung eingehend beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Auslegungen und Ausführungsformen zum Umsetzen der in den beigefügten Ansprüchen festgelegten Erfindung.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Systems für Abgaswärmerückgewinnung (EGHR) in einem Fahrzeug, das einen Motor, ein Getriebe und einen EGHR-Wärmetauscher umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Steuern eines Zweiwegeventils, wobei das Zweiwegeventil konfiguriert ist, um zu einer Motorstellung oder einer Getriebestellung gestellt zu werden, wobei die Motorstellung zwischen dem EGHR-Wärmetauscher und dem Motor eine Wärmetauschverbindung ermöglicht und die Getriebestellung zwischen dem EGHR-Wärmetauscher, dem Getriebe und dem Motor eine Wärmetauschverbindung ermöglicht; Überwachen einer Motorwassertemperatur; Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer kalibrierten ersten Motortemperatur; und wenn die überwachte Motorwassertemperatur unter der kalibrierten ersten Motortemperatur liegt, Stellen des Zweiwegeventils zu der Motorstellung.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: Überwachen einer Getriebeöltemperatur; Vergleichen der überwachten Getriebeöltemperatur mit einer kalibrierten ersten Getriebetemperatur; und wenn die überwachte Getriebeöltemperatur unter der kalibrierten ersten Getriebetemperatur liegt und die überwachte Motorwassertemperatur unter der kalibrierten ersten Motortemperatur liegt, Stellen des Zweiwegeventils zu der Getriebestellung.
Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend: Überwachen einer Umgebungslufttemperatur; Vergleichen der überwachten Umgebungslufttemperatur mit einer kalibrierten heißen Umgebungstemperatur; wenn die überwachte Umgebungslufttemperatur höher als die kalibrierte heiße Umgebungstemperatur ist, Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer kalibrierten extremen Motortemperatur; und wenn die überwachte Motorwassertemperatur niedriger als die kalibrierte extreme Motortemperatur ist, Stellen des Zweiwegeventils zu der Motorstellung.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Fahrzeug weiterhin einen Getriebekühler umfasst, und weiterhin umfassend: wenn die überwachte Motorwassertemperatur höher als die kalibrierte extreme Motortemperatur ist, Vergleichen der überwachten Getriebeöltemperatur mit einer kalibrierten extremen Getriebetemperatur; und wenn die überwachte Getriebeöltemperatur unter der kalibrierten extremen Getriebetemperatur liegt, Stellen des Zweiwegeventils zu der Getriebestellung, so dass der Getriebekühler mit dem Motor in Wärmetauschverbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin umfassend: wenn die überwachte Motorwassertemperatur höher als die kalibrierte extreme Motortemperatur ist und die überwachte Getriebeöltemperatur höher als die kalibrierte extreme Getriebetemperatur ist, Stellen des Zweiwegeventils zu der Motorstellung, so dass der Getriebekühler nicht in Wärmetauschverbindung mit dem Motor steht.
Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend: Vergleichen der überwachten Umgebungslufttemperatur mit einer kalibrierten kalten Umgebungstemperatur, einer kalibrierten milden Umgebungstemperatur oder der kalibrierten heißen Umgebungstemperatur; wenn die überwachte Umgebungslufttemperatur unter der kalibrierten kalten Umgebungstemperatur liegt, Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer kalibrierten zweiten Motortemperatur, wobei die kalibrierte zweite Motortemperatur höher als die kalibrierte erste Motortemperatur ist; und wenn die überwachte Motorwassertemperatur unter der kalibrierten zweiten Motortemperatur liegt, Stellen des Zweiwegeventils zu der Motorstellung.
Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin umfassend: Überwachen auf Vorliegen eines Autostoppmodus, wobei der Autostoppmodus eintritt, wenn der Motor kein positives Drehmoment erzeugt; wenn sich der Motor in dem Autostoppmodus befindet und wenn die überwachte Umgebungslufttemperatur unter der kalibrierten kalten Umgebungstemperatur liegt, Vergleichen der überwachten Getriebeöltemperatur mit einer kalibrierten zweiten Getriebetemperatur, wobei die kalibrierte zweite Getriebetemperatur niedriger als die kalibrierte erste Getriebetemperatur ist; und wenn die überwachte Getriebeöltemperatur unter der kalibrierten zweiten Getriebetemperatur liegt, Stellen des Zweiwegeventils zu der Getriebestellung.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die kalibrierte heiße Umgebungstemperatur siebzehn Grad Celsius beträgt.
Verfahren zum Betreiben eines Systems für Abgaswärmerückgewinnung (EGHR) in einem Fahrzeug, das einen Motor, ein Getriebe, einen Getriebekühler und einen EGHR-Wärmetauscher umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Steuern eines Zweiwegeventils, wobei das Zweiwegeventil konfiguriert ist, um zu einer Motorstellung oder einer Getriebestellung gestellt zu werden, wobei die Motorstellung zwischen dem EGHR-Wärmetauscher und dem Motor eine Wärmetauschverbindung ermöglicht und die Getriebestellung zwischen dem EGHR-Wärmetauscher, dem Getriebe und dem Motor eine Wärmetauschverbindung ermöglicht; Überwachen einer Motorwassertemperatur; Überwachen einer Getriebeöltemperatur; Überwachen einer Umgebungslufttemperatur; und Vergleichen der überwachten Umgebungslufttemperatur mit einer kalibrierten heißen Umgebungstemperatur und: wenn die überwachte Umgebungslufttemperatur höher als die kalibrierte heiße Umgebungstemperatur ist, Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer kalibrierten extremen Motortemperatur, wenn die überwachte Motorwassertemperatur niedriger als die kalibrierte extreme Motortemperatur ist, Stellen des Zweiwegeventils zu der Motorstellung, wenn die überwachte Motorwassertemperatur höher als die kalibrierte extreme Motortemperatur ist, Vergleichen der überwachten Getriebeöltemperatur mit einer kalibrierten extremen Getriebetemperatur und wenn die überwachte Getriebeöltemperatur unter der kalibrierten extremen Getriebetemperatur liegt, Stellen des Zweiwegeventils zu der Getriebestellung, so dass der Getriebekühler mit dem Motor in Wärmetauschverbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend: wenn die überwachte Motorwassertemperatur höher als die kalibrierte extreme Motortemperatur ist und die überwachte Getriebeöltemperatur höher als die kalibrierte extreme Getriebetemperatur ist, Stellen des Zweiwegeventils zu der Motorstellung, so dass der Getriebekühler nicht in Wärmetauschverbindung mit dem Motor steht.