DE102011119587A1

DE102011119587A1 - Verfahren zum steuern von abgaswärmerückgewinnungssystemen in fahrzeugen

Info

Publication number: DE102011119587A1
Application number: DE102011119587A
Authority: DE
Inventors: Brian L. Spohn; George M. Claypole; Richard D. Starr
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: DE102011119587B4; US20120143437A1; US8463495B2; CN102486113B; CN102486113A

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, das einen Motor, ein Getriebe, einen Abgaswärmerückgewinnungs-(EGHR-)Wärmetauscher und einen Öl/Wasser-Wärmetauscher aufweist, der eine selektive Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Motor und dem Getriebe bereitstellt. Das Verfahren umfasst eines Steuern eines Zwei-Wege-Ventils, das derart konfiguriert ist, dass es in eine Motorposition oder eine Getriebeposition einstellbar ist. Die Motorposition erlaubt eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem EGHR-Wärmetauscher und dem Motor, erlaubt jedoch keine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem EGHR-Wärmetauscher und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher. Die Getriebeposition erlaubt eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem EGHR-Wärmetauscher, dem Öl/Wasser-Wärmetauscher und dem Motor. Das Verfahren weist auch ein Überwachen einer Umgebungslufttemperatur und ein Vergleichen der überwachten Umgebungslufttemperatur mit einer vorbestimmten kalten Umgebungstemperatur auf. Falls die überwachte Umgebungslufttemperatur größer als die vorbestimmte kalte Umgebungstemperatur ist, wird das Zwei-Wege-Ventil in die Getriebeposition eingestellt.

Description

ANMERKUNG BEZÜGLICH DURCH REGIERUNG GEFÖRDERTE FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
Diese Erfindung wurde mit Unterstützung der US-Regierung mit der Vertrags-/Projektnummer vss018, DE-FC26-08NT04386, A000 gemacht, die durch das Energieministerium zugewiesen wurde. Die US-Regierung kann gewisse Rechte an dieser Erfindung besitzen.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft die Steuerung von Systemen zur Rückerlangung, zur Rückgewinnung oder zur Rezirkulation von Abgaswärme für Fahrzeuge.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren erzeugen Energie durch Verbrennung eines Kraftstoffes mit (gewöhnlich) Luft in einem Brennraum. Der Verbrennungsprozess in Verbrennungsmotoren erzeugt Leistung zur Bewegung des Fahrzeugs, wobei gewöhnlich die Linearbewegung in dem Brennraum in Rotation umgewandelt wird, erzeugt jedoch auch Wärme.
Die Verbrennungsprodukte – nicht verbrannter Kraftstoff, nicht verwendeter Sauerstoff und Nebenprodukte, in der Form von (oftmals) heißen Abgasen – werden durch ein Abgassystem ausgestoßen, das die Verbrennungsprodukte von dem Motor wegbringt. Die Abgaswärmerückgewinnung ist derart ausgelegt, dass sie Wärme von dem Abgas von Motoren entfernt und diese an andere Stelle überträgt, wie an einen Wasserkreislauf. Das Innere des Fahrzeugs kann unter Verwendung von Abgaswärme erwärmt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, das einen Motor, ein Getriebe und einen Wärmetauscher für Abgaswärmerückgewinnung (EGHR von engl.: ”exhaust gas heat recovery”) aufweist, vorgesehen. Das Verfahren umfasst ferner einen Öl/Wasser-Wärmetauscher, der eine selektive Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Motor und dem Getriebe bereitstellt. Das Verfahren umfasst das Steuern eines Zwei-Wege-Ventils, das derart ausgelegt ist, dass es in eine Motorposition oder eine Getriebeposition einstellbar ist. Die Motorposition erlaubt die Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem EGHR-Wärmetauscher und dem Motor, erlaubt jedoch nicht die Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem EGHR-Wärmetauscher und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher. Die Getriebeposition erlaubt eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem EGHR-Wärmetauscher, dem Öl/Wasser-Wärmetauscher und dem Motor.
Das Verfahren umfasst auch ein Überwachen einer Umgebungslufttemperatur und den Vergleich der überwachten Umgebungslufttemperatur mit einer vorbestimmten kalten Umgebungstemperatur. Wenn die überwachte Umgebungslufttemperatur größer als die vorbestimmte kalte Umgebungstemperatur ist, wird das Zwei-Wege-Ventil in die Getriebeposition eingestellt.
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einiger der besten Arten und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung, wie in den angefügten Ansprüchen definiert ist, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Hybridfahrzeugantriebsstrangs mit einem Abgaswärmerückgewinnungs-(EGHR-)System in Kommunikation mit einem Motor und einem Getriebe;
2 ist ein schematisches Diagramm eines Getriebeölkreislaufs für das in 1 gezeigte EGHR-System;
3 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Algorithmus oder eines Verfahrens zur Steuerung eines EGHR-Systems, wie dem, das in 1 gezeigt ist;
4 ist ein schematisches Flussdiagramm einer anderen Subroutine des in 3 gezeigten Verfahrens, das Abschnitte des Verfahrens für vorbestimmte kalte Umgebungstemperaturen zeigt; und
5 ist ein schematisches Diagramm eines alternativ konfigurierten Getriebeölkreislaufes für das in 1 gezeigte EGHR-System, das auch mit dem in den 3 und 4 gezeigten Verfahren anwendbar ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten, wann immer möglich, über die verschiedenen Figuren hinweg entsprechen, ist in 1 und 2 ein schematisches Diagramm eines Wärmeregulierungssystems 10 oder eines Abgaswärmerückgewinnungs-(EGHR-)Systems gezeigt. Das Wärmeregulierungssystem 10 steht in selektiver Fluidströmungs- und Wärmeaustauschkommunikation mit einem Verbrennungsmotor 12 und einem Getriebe 14 eines Fahrzeugs (nicht gezeigt). 1 zeigt die Systemansicht des Wärmeregulierungssystems 10, und 2 zeigt eine Detailansicht des Getriebeabschnittes des Wärmeregulierungssystems 10, das in 1 gezeigt ist.
Der Motor 12 ist antreibend mit dem Getriebe 14 verbunden, das ein Hybridgetriebe mit einer oder mehreren Elektromaschinen (nicht separat gezeigt) sein kann. Alternativ dazu kann das Fahrzeug ein oder mehrere Elektromaschinen aufweisen, die direkt auf den Motorausgang oder den Getriebeeingang wirken. Der Motor 12 gibt Abgas durch ein Abgasrohr und oder ein Abgassystem 16 frei, das einen EGHR-Wärmetauscher 18 aufweist, wie hier dargestellt ist.
Während die vorliegende Erfindung detailliert in Bezug auf Kraftfahrzeuganwendungen beschrieben ist, erkennt der Fachmann die breitere Anwendbarkeit der Erfindung. Der Fachmann erkennt, dass Begriffe, wie ”oberhalb”, ”unterhalb”, ”aufwärts”, ”abwärts”, etc. für die Figuren beschreibend verwendet sind und nicht Beschränkungen für den Schutzumfang der Erfindung darstellen, wie in den angefügten Ansprüchen definiert ist.
1 zeigt eine stark schematische Steuerarchitektur oder ein stark schematisches Steuersystem 20 für das Wärmeregulierungssystem 10. Das Steuersystem 20 kann ein oder mehrere Komponenten (nicht separat gezeigt) mit einem Speichermedium und einer geeigneten Größe an programmierbarem Speicher aufweisen, die in der Lage sind, ein oder mehrere Algorithmen oder Verfahren zu speichern und auszuführen, um die Steuerung des Wärmeregulierungssystems 10 zu bewirken. Jede Komponente des Steuersystems 20 kann eine verteilte Controllerarchitektur aufweisen, wie eine mikroprozessorbasierte elektronische Steuereinheit (ECU). Es können zusätzliche Module oder Prozessoren in dem Steuersystem 20 vorhanden sein.
Ein Motor-Wasserkühlkreislauf 22 bewegt Kühlmittel oder Wasser von dem Motor 12 schließlich durch den EGHR-Wärmetauscher 18, so dass der Motorwasserkreislauf 22 und der EGHR-Wärmetauscher 18 in Wärmeaustauschkommunikation stehen. Die Begriffe Wasser und Kühlmittel werden hier allgemein austauschbar verwendet. Wie hier verwendet ist, bezeichnet eine Wärmeaustauschkommunikation einen nützlichen direkten Wärmeaustausch zwischen zwei oder mehr Fluiden durch eine Wärmetauschervorrichtung. In einer aktuellen Implementierung an einem Fahrzeug kann Wärme auch zwischen Komponenten durch Strahlungs- oder Leitungs-Wärmeübertragung übertragen werden. Jedoch sind diejenigen Typen von Wärmeübertragung, die unvermeidbar und in die Auslegung der Komponenten integriert sein können, allgemein nicht Teil der hier bezeichneten Wärmeaustauschkommunikation.
Der EGHR-Wärmetauscher 18 ist in einer Konfiguration mit konzentrischer Strömung gezeigt, so dass beide Fluide (Abgase und Kühlmittel) im Wesentlichen parallel zueinander und zu der Länge des Wärmetauschers strömen. Alternativ dazu kann der EGHR-Wärmetauscher 18 mit Kreuzströmung konfiguriert sein, so dass eines der Fluide im Wesentlichen rechtwinklig zu dem anderen Fluid strömt. Die Strömungsorientierung dieses Wärmetauschers und anderes, das in dem Wärmeregulierungssystem 10 verwendet ist, hängt von dem verfügbaren Raum und der Geometrie des Fahrzeugs, von den Wärmeübertragungsanforderungen der spezifischen Elemente, mit denen jeder Wärmetauscher verbunden ist, und von dem Typ von Fluiden ab, die in jedem Wärmetauscher verwendet sind. Die typischen Konfigurationen der Wärmetauscher, die in den Figuren und in der Beschreibung gezeigt sind, sind nicht als beschränkend zu betrachten.
Der Motorwasserkreislauf 22 wird mit druckbeaufschlagtem Kühlmittel durch eine Primärpumpe 23 beliefert, die in den Motor 12 eingebaut ist. Die Primärpumpe 23 kann eine mechanische Pumpe sein, die durch Rotation des Motors 12 angetrieben wird, oder kann eine elektrische betriebene Pumpe sein, die unabhängig von dem Motor 12 angetrieben und variiert wird. Abhängig von dem Betriebsbedingungen des Wärmeregulierungssystems 10 kann das Kühlmittel in dem Motorwasserkreislauf 22 durch die Abgase von dem Motor 12 erhitzt werden. Ein Getriebewasserkreislauf 24 ist selektiv mit dem Motorwasserkreislauf 22 durch ein Zwei-Wege-Ventil 26 verbunden, das eine Wärmefluss- oder Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebewasserkreislauf 24 und dem Motorwasserkreislauf 22 erlaubt.
Das Zwei-Wege-Ventil 26 ist so konfiguriert, dass es in eine Motorposition oder eine Getriebeposition selektiv gesteuert oder eingestellt wird. Die Motorposition des Zwei-Wege-Ventils 26 erlaubt eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem EGHR-Wärmetauscher 18 und dem Motor 12. Die Getriebeposition erlaubt eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem EGHR-Wärmetauscher 18 und sowohl dem Getriebe 14 als auch dem Motor 12. Wenn das Zwei-Wege-Ventil 26 in der Getriebeposition steht, wird der Getriebewasserkreislauf 24 mit Kühlmittel oder Wasser von dem Motorwasserkreislauf 22 durch die Primärpumpe 23 beliefert, wenn die Primärpumpe 23 arbeitet.
Ein Getriebeölkreislauf 28 zirkuliert Schmier- und Kühlöl von dem Getriebe 14. Der Getriebeölkreislauf 28 ist in 1 schematisch gezeigt und detailliert in 2 gezeigt. Das Zwei-Wege-Ventil 26 kann elektrisch betrieben, fluidbetrieben (wie durch ein Pilotventil) oder auf irgendeine andere geeignete Weise betrieben werden, um sich zwischen der Motorposition und der Getriebeposition zu bewegen.
Das Steuern des Zwei-Wege-Ventils 26 kann die Bereitstellung eines Motorsignals aufweisen, das derart konfiguriert ist, das Zwei-Wege-Ventil 26 in die Motorposition zu bringen. Das Motorsignal kann ein spezifisches Steuersignal sein oder kann die Energieversorgung zu dem Zwei-Wege-Ventil 26 sein, so dass, sobald das Zwei-Wege-Ventil 26 mit Leistung beaufschlagt wird, es in die Motorposition eingestellt wird. Daher wird das Zwei-Wege-Ventil 26 in die Getriebeposition eingestellt, sobald das Motorsignal nicht vorgesehen wird, so dass das Zwei-Wege-Ventil 26 derart konfiguriert ist, im nicht mit Leistung beaufschlagten Zustand standardmäßig in die Getriebeposition zu kommen.
Die exakten Grenzen und Pfade des Motorwasserkreislaufs 22 und des Getriebewasserkreislaufs 24 können geringfügig variieren. Der Motorwasserkreislauf 22 sieht eine Kommunikation zwischen dem Motor 12 und dem EGHR-Wärmetauscher 18 vor. Der Getriebewasserkreislauf 24 sieht eine Kommunikation zwischen dem Motorwasserkreislauf 22 und dem Getriebeölkreislauf 28 vor. Das Zwei-Wege-Ventil 26 besitzt drei Durchlässe: ein erster Durchlass oder Einlassdurchlass bringt Wasser oder Kühlmittel von dem Heizerkern 30 oder direkt von dem Kühlmittelauslass des Motors 12 herein; ein zweiter Durchlass verbindet die Einlassströmung mit dem Motorwasserkreislauf 22, so dass nur der Motorwasserkreislauf 22 Strömung hat; und ein dritter Durchlass verbindet die Einlassströmung mit dem Getriebewasserkreislauf 24.
Zusätzlich zu dem EGHR-Wärmetauscher 18 weist das Wärmeregulierungssystem 10 andere Wärmetauscher oder Kühler auf. Ein Heizerkern 30 erlaubt eine Übertragung von Wärme von dem Kühlmittel oder Wasser, das den Motor 12 verlässt, an die Fahrgastkabine (Fahrgastraum) des Fahrzeugs. Ein Motorkühler 32 ist ein Wasser/Luft-Wärmetauscher, der derart konfiguriert ist, Wärme von dem Motor 12 selektiv an Umgebungsluft zu dissipieren, die durch den Motorkühler 32 strömt.
Ein Motorthermostat 33 kann dazu verwendet werden, die Strömung von Kühlmittel von dem Motor 12 durch den Motorkühler 32 zu steuern. Der Motorthermostat 33 ist derart konfiguriert, dass er in eine offene Position oder eine geschlossene Position gebracht wird. Die offene Position erlaubt eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Motor 12 und dem Motorkühler 32, und die geschlossene Position blockiert eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Motor 12 und dem Motorkühler 32.
Der Motorthermostat 33 ist derart konfiguriert, dass er sich zwischen der offenen und geschlossenen Position auf Grundlage einer Motorthermostattemperatur bewegt oder zwischen diesen schaltet. Wenn die überwachte Motorwassertemperatur oberhalb der Motorthermostattemperatur liegt, wird der Motorthermostat 33 in die offene Position eingestellt. Eine Betätigung des Motorthermostaten 33 kann mechanisch, wie mit einem Wachsmotor oder einem anderen thermischen Aktuator, oder elektronisch, wie durch ein Signal von dem Steuersystem 20, gesteuert werden.
Ein Getriebekühler 34 (in 2 gezeigt) ist ein Öl/Luft-Wärmetauscher, der derart konfiguriert ist, Wärme von dem Getriebeölkreislauf 28 des Getriebes 14 an Umgebungsluft selektiv zu dissipieren, die durch den Getriebekühler 34 strömt oder diesen passiert hat. Während der Motorkühler 32 und der Getriebekühler 34 schematisch an verschiedenen Orten gezeigt sind, können bei vielen Anwendungen des Wärmeregulierungssystems 10 der Motorkühler 32 und der Getriebekühler 34 nahe aneinander an einem Bereich hoher Luftströmung in den Motorhaubenbereich des Fahrzeugs angeordnet werden. Jedoch können der Motorkühler 32 und der Getriebekühler 34 an beliebiger Stelle in dem Fahrzeug angeordnet werden. Wie hier verwendet ist, kann der Wärmetauscher eine Vielzahl verschiedener Vorrichtungen zum Austausch von Wärmeenergie zwischen zwei Medien oder zwei Systemen mit ähnlichen Medien betreffen.
Die tatsächliche Richtung des Flusses von Wärmeenergie zwischen beliebigen Seiten eines Wärmetauschers wird durch eine Temperaturdifferenz über den spezifischen Wärmetauscher gesteuert. Wenn beispielsweise der Motor 12 sehr kalt ist und der Thermostat eine Zirkulation durch den Motorkühler 32 an einem sehr heißen Tag zulässt, erwärmt der Motorkühler 32 das Kühlmittel, bis es (etwa) die Umgebungstemperatur erreicht hat, und kühlt dann das Motorkühlmittel, wenn die Kühlmitteltemperatur die Umgebungstemperatur überschreitet.
Ein Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 erlaubt die Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebeölkreislauf 28 des Getriebes 14 und dem Getriebewasserkreislauf 24. Der Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 erlaubt eine Übertragung von Wärme von dem Getriebewasserkreislauf 24 auf den Getriebeölkreislauf 28, um das Getriebe 14 selektiv zu erwärmen. Das Erwärmen des Getriebes 14 kann den Wirkungsgrad durch Ändern von Schlupf- oder Dreh-Verlusten, Viskosität oder anderen niedertemperaturbezogenen Verlusten verbessern.
Eine Zusatzpumpe 38 ist in dem Motorwasserkreislauf 22 angeordnet. Die Zusatzpumpe 38 kann dazu verwendet werden, durch den Motorwasserkreislauf 22 und selektiv den Getriebewasserkreislauf 24, wenn der Bedarf besteht, Druck hinzuzufügen und Strömung zu erhöhen. Ferner kann, wenn der Motor 12 durch die Hybridfahrzeugsteuerungen (nicht separat gezeigt) abgeschaltet oder nicht mit Kraftstoff beliefert wird, die Zusatzpumpe 38 als die Hauptdruckquelle für den Motorwasserkreislauf 22 und den Getriebewasserkreislauf 24 verwendet werden. Daher kann die Zusatzpumpe 38 dazu verwendet werden, die Primärpumpe 23, die in den Motor 12 integriert ist, zu ergänzen, kann als die einzige Pumpe verwendet werden, wenn der Motor 12 und die Primärpumpe 23 nicht arbeiten, oder kann als die ausschließliche Pumpe für den Motorwasserkreislauf 22 und den Getriebewasserkreislauf 24 in Konfigurationen verwendet werden, wenn keine Primärpumpe 23 enthalten ist.
Ein EGHR-Bypassventil 42 steuert eine Strömung von Abgasen durch den EGHR-Wärmetauscher 18. Das EGHR-Bypassventil 42 ist in seiner Nicht-Bypass-Position gezeigt, die eine Strömung von Abgasen durch den EGHR-Wärmetauscher 18 erlaubt und eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen den Abgasen und dem Motorwasserkreislauf 22 erlaubt. Wenn das EGHR-Bypassventil 42 in eine Bypassposition geschaltet, gekippt oder anderweitig betätigt wird – wie in 1 als eine gestrichelte Linie gezeigt und als Element 43 bezeichnet ist – können die den Motor 12 verlassenden Abgase nicht durch den EGHR-Wärmetauscher 18 gelangen.
Das EGHR-Bypassventil 42 kann durch einen Solenoid, einen mechanischen Thermostaten, einen Wachsmotor, einen Vakuumaktuator oder andere geeignete Steuerungen gesteuert werden und kann zwischen der Nicht-Bypass-Position und der Bypass-Position bei variierenden Temperaturen und Bedingungen geschaltet werden. Das EGHR-Bypassventil 42 kann auf Grundlage der überwachten Motortemperatur oder auf Grundlage der Temperatur des durch den EGHR-Wärmetauscher 18 strömenden Kühlmittels gesteuert werden. Beispielsweise und ohne Beschränkung kann das EGHR-Bypassventil 42 ein Wachsmotor sein, der durch Kühlmitteltemperaturen von zweiundsiebzig Grad Celsius oder größer in dem Motorwasserkreislauf 22 angetrieben wird. Die Sollwerttemperatur für das EGHR-Bypassventil 42 sowie andere Einstellungen in dem Wärmeregulierungssystem 10 sind nur beispielhaft und veranschaulichend. Die spezifischen Werte für die Sollwerte basieren auf Grundlage der spezifischen Konfiguration des Wärmeregulierungssystems 10 und des Fahrzeugs, in das dieses integriert ist.
Ein Getriebethermostat 44 steuert die Strömung zwischen dem Getriebeölkreislauf 28, dem Getriebekühler 34 und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36. Der Getriebethermostat 44 ist ein Zwei-Wege-Ventil mit drei Durchlässen, und ist nachfolgend detaillierter diskutiert.
Ein Umgebungsluftsensor 46 überwacht die Temperatur der Umgebungsluft um das Fahrzeug (und durch dieses hindurchströmend) und steht in Kommunikation mit dem Steuersystem 20. Entweder das Steuersystem 20 oder der Umgebungsluftsensor 46 vergleicht die überwachte Umgebungslufttemperatur mit einer oder mehreren kalibrierten Temperaturen, wie einer kalibrierten vorbestimmten kalten Umgebungstemperatur. Jegliche kalibrierten Temperaturen, die hier beschrieben sind, können durch Testen oder modellieren des Wärmeregulierungssystems 10 und des Fahrzeugs bestimmt werden. Ferner können die kalibrierten Temperaturen über die Lebensdauer des Fahrzeugs auf Grundlage des Lebenszyklus des Fahrzeugs oder seiner Komponenten oder auf Grundlage erlernter Betriebscharakteristiken des Fahrzeugs bezüglich des Einsatzes des Wärmeregulierungssystems 10 geändert werden. Die für die kalibrierten Temperaturen gegebenen Werte sind nur illustrativ und beispielhaft, und die Werte sind nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken, sofern in den die Erfindung definierenden Ansprüchen nicht enthalten sind.
Wie in 2 gezeigt ist, besitzt der Getriebethermostat 44 drei Durchlässe im Gebrauch. Ein Einlassdurchlass 48 steht in Fluidströmungskommunikation mit einem Ölauslass 50 des Getriebes 14. Ein erster Auslassdurchlass 52 steht in Fluidströmungskommunikation mit dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36, der dann zu dem Getriebe 14 durch einen T-Durchlass oder einen kombinierten Strömungseinlass zurückführt. Ein zweiter Auslassdurchlass 54 steht in Fluidströmungskommunikation mit dem Getriebekühler 34, der ebenfalls Öl zu dem Getriebe 14 durch den T-Durchlasseinlass zurückführt. Jedoch kann zu Modularitätszwecken der Getriebethermostat 44 zusätzliche Durchlässe aufweisen, die blockiert, verstopft oder anderweitig deaktiviert werden können (so dass es vier oder mehr Durchlässe haben kann, jedoch als ein Ventil mit drei Durchlässen funktioniert).
Die 1 und 2 zeigen, dass sich der Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 in Umkehrströmungskonfiguration befindet, so dass jedes Ende des Wärmetauschers ein eintretendes Fluid und ein austretendes Fluid besitzt. Alternativ dazu kann der Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 mit Vorwärtsströmung konfiguriert sein, so dass ein Ende des Wärmetauschers beide eintretenden Fluide aufweist und das andere Ende des Wärmetauschers beide austretenden Fluide aufweist. Es können auch Kreuzströmungskonfigurationen für den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 verwendet werden.
Der Getriebethermostat 44 ist derart konfiguriert, dass er in eine EGHR-Position oder eine Kühlerposition einstellbar ist. Die EGHR-Position (mit gestrichelten Strömungspfeilen in 2 gezeigt) erlaubt eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebe 14 und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36. Die Kühlerposition (mit durchgezogenen Strömungspfeilen in 2 gezeigt) erlaubt eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebe 14 und dem Getriebekühler 34 und blockiert eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebe 14 und dem ÖL/Wasser-Wärmetauscher 36. Alternativ angemerkt erlaubt die EGHR-Position eine Fluidströmungskommunikation zwischen dem Einlassdurchlass 48 und dem ersten Auslassdurchlass 52, und die Kühlerposition erlaubt eine Fluidströmungskommunikation zwischen dem Einlassdurchlass 48 und dem zweiten Auslassdurchlass 54.
Die Getriebeöltemperatur wird entweder durch das Steuersystem 20 oder den Getriebethermostaten 44 überwacht. Die überwachte Getriebeöltemperatur wird mit der Getriebethermostattemperatur verglichen. Wenn die überwachte Getriebeöltemperatur oberhalb der Getriebethermostattemperatur liegt, wird der Getriebethermostat 44 in die Kühlerposition eingestellt, wenn jedoch die überwachte Getriebeöltemperatur unterhalb der Getriebethermostattemperatur liegt, wird der Getriebethermostat 44 in die EGHR-Position eingestellt.
Der Getriebethermostat 44 ist so konfiguriert, dass er sich zwischen der EGHR- und Kühlerposition auf Grundlage der überwachten Thermostattemperatur bewegt oder zwischen diesen schaltet. Eine Betätigung des Getriebethermostaten 44 kann mechanisch gesteuert werden; wie mit einem Wachsmotor oder einem anderen thermischen Aktuator; elektronisch gesteuert werden, wie durch ein Signal von dem Steuersystem 20; oder durch eine Kombination von beidem gesteuert werden, wie mit einem Wachsmotor und einer Widerstandsheizeinrichtung, die zum Ändern der Temperatur des Wachsmotors relativ zu dem Öl in dem Getriebe 14 in der Lage ist.
Wenn sich der Getriebethermostat 44 sich in der Kühlerposition befindet, findet wenig oder keine Wärmeübertragung zwischen dem Getriebe 14 und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 statt. Jedoch erlaubt die EGHR-Position eine Wärmeübertragung von dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36, der Wärme von dem EGHR-Wärmetauscher 18 aufnehmen kann, abhängig von der Position des Zwei-Wege-Ventils 26. Beispielsweise und ohne Beschränkung kann der Getriebethermostat 44 so konfiguriert sein, dass er sich zwischen der EGHR-Position und der Kühlerposition durch Öltemperaturen, die größer als zweiundachtzig Grad Celsius oder größer als zweiundneunzig Grad Celsius in dem Getriebeölkreislauf 28 sind, abhängig von der Größe des Getriebekühlers 34 bewegt.
Strömungspfeile sind in 1 gezeigt, um den Pfad und die Richtung der Strömung durch einige Bereiche und Komponenten des Wärmeregulierungssystems 10 während spezifischer Betriebsmoden darzustellen. Das EGHR-Bypassventil 42 ist in den Nicht-Bypass-Moden gezeigt, so dass Abgase durch den EGHR-Wärmetauscher 18 strömen. Das Zwei-Wege-Ventil 26 ist in der Getriebeposition gezeigt, so dass der Getriebewasserkreislauf 24 in Fluidkommunikation mit dem Motorwasserkreislauf 22 steht. Wenn das Zwei-Wege-Ventil 26 in der Getriebeposition steht, erlaubt der Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Motorwasserkreislauf 22 (über den Getriebewasserkreislauf 24) und dem Getriebeölkreislauf 28, jedoch nur, wenn der Getriebethermostat 44 in der EGHR-Position steht und eine Ölströmung durch den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 zulässt.
Nun Bezug nehmend auf die 3 und 4 und mit fortgesetztem Bezug auf die 1 und 2 sind schematische Flussdiagramme eines Algorithmus oder eines Verfahrens 300 zur Steuerung einer Abgaswärmerückgewinnung und -verteilung in Fahrzeugen gezeigt, wie diejenigen, die das Wärmeregulierungssystem 10, das in 1 gezeigt ist, verwenden. 3 zeigt ein Diagramm auf hohem Niveau des Verfahrens 300. 4 zeigt eine Kalt-Subroutine 400 des Verfahrens 300, die während vorbestimmter kalter Umgebungstemperaturen stattfindet.
Die exakte Reihenfolge der Schritte des Algorithmus oder des Verfahrens 300, wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist nicht erforderlich. Schritte können umgeordnet werden, Schritte können weggelassen werden und zusätzliche Schritte können eingeschlossen werden. Ferner kann das Verfahren 300 einen Anteil oder eine Subroutine eines anderen Algorithmus oder Verfahrens darstellen.
Für veranschaulichende Zwecke kann das Verfahren 300 mit Bezug auf die Elemente und Komponenten, die in Verbindung mit 1 gezeigt und beschrieben sind, beschrieben sein und kann durch das Steuersystem 20 ausgeführt werden. Jedoch können andere Komponenten dazu verwendet werden, das Verfahren 300 und die Erfindung, die in den angefügten Ansprüchen definiert ist, auszuführen. Jeder der Schritte kann durch mehrere Komponenten innerhalb des Steuersystems 20 ausgeführt werden.
Schritt 310: Startpunkt
Das Verfahren 300 kann bei einem Start- oder Initialisierungsschritt beginnen, während das Verfahren 300 die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und des Wärmeregulierungssystems 10 überwacht. Eine Auslösung kann in Ansprechen darauf stattfinden, dass der Fahrzeugbediener den Zündschlüssel einsetzt, oder in Ansprechen darauf, dass spezifische Bedingungen erfüllt sind, wie in Ansprechen auf eine negative Drehmomentanforderung (Brems- oder Verlangsamungsanforderung) von dem Fahrer oder Tempomatmodul, kombiniert mit einem vorhergesagten oder angewiesenen Herunterschalten. Alternativ dazu kann das Verfahren 300 konstant laufen oder konstant schleifenartig betrieben werden, sobald das Fahrzeug im Gebrauch ist.
Schritt 312: Bestimme Umgebungs-, Getriebe- und Motortemperaturen.
Das Verfahren 300 weist ein Überwachen oder ein Bestimmen der Temperaturen verschiedener Komponenten oder Bedingungen auf. Eine Umgebungslufttemperatur wird überwacht, wie mit dem Umgebungsluftsensor 46. Eine Motorwassertemperatur wird ebenfalls überwacht. Die Motorwassertemperatur wird von innerhalb des Motors 12, an dem Eintritt zu dem Motorwasserkreislauf 22, von einer anderen Stelle des Motorwasserkreislaufs 22 oder an dem Motorthermostat 33 bestimmt. Es wird auch eine Getriebeöltemperatur überwacht. Die Getriebeöltemperatur kann aus innerhalb des Getriebes 14, an dem Eintritt des Getriebeölkreislaufs 28 oder von einer anderen Stelle bestimmt werden.
Schritt 314: Umgebungsluft unterhalb kalibrierter kalter Temperatur?
Das Verfahren 300 vergleicht die überwachte Umgebungslufttemperatur mit der kalibrierten vorbestimmten kalten Umgebungstemperatur, um den Umgebungslufttemperaturbereich zu bestimmen. Beispielsweise und ahne Beschränkung kann die kalibrierte vorbestimmte kalte Umgebungstemperatur eine beliebige überwachte Umgebungstemperatur unterhalb acht Grad Celsius sein.
Wenn das Verfahren 300 bestimmt, dass die Temperatur in dem kalten Bereich liegt, fährt das Verfahren 300 mit der Kalt-Subroutine 400 fort. Wenn das Verfahren 300 bestimmt, dass die Temperatur nicht in dem kalten Bereich liegt, fährt das Verfahren 300 fort, das Wärmeregulierungssystem 10 für nicht kalte Betriebsabläufe einzustellen.
Schritt 316: Ventil eingestellt in Getriebeposition.
Sobald die Umgebungstemperatur über dem Bereich kalter Umgebung liegt, wird das Zwei-Wege-Ventil 26 in die Getriebeposition eingestellt. Das Zwei-Wege-Ventil 26 kann durch ein dediziertes Steuersignal gesteuert werden oder kann so konfiguriert werden, dass es sich in der Motorposition befindet, sobald das Zwei-Wege-Ventil 26 Leistung aufnimmt. Daher kann das Bringen des Zwei-Wege-Ventils 26 in die Getriebeposition als Ergebnis dessen auftreten, dass das Zwei-Wege-Ventil 26 nicht mit Leistung beaufschlagt wird, sobald sich die Umgebungstemperatur oberhalb der kalibrierten vorbestimmten kalten Umgebungstemperatur befindet. Sobald sich das Zwei-Wege-Ventil 26 in der Getriebeposition befindet, steuern der Motorthermostat 33 und der Getriebethermostat 44 immer noch die Temperaturen des Motors 12 bzw. des Getriebes 14.
Schritt 318: Hat Getriebe Getriebethermostattemperatur erreicht?
Der Getriebethermostat 44 wird auf Grundlage des Vergleichs zwischen der Getriebethermostattemperatur und der Temperatur des Getriebes 14 oder des Öls in dem Getriebe 14 gesteuert. Der Getriebethermostat 44 wird entweder in die EGHR-Position oder die Kühlerposition gebracht.
Schritt 320: EGHR-Position; Ende.
Wenn das Getriebeöl nicht die Getriebethermostattemperatur erreicht hat, schaltet der Getriebethermostat 44 in die EGHR-Position. Wenn der Getriebethermostat 44 eine Ölströmung durch den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 zulässt, wird jegliche Wärme, die von dem EGHR-Wärmetauscher 18 oder von dem Motor 12 übertragen wird, auf das Getriebe 14 durch den Getriebeölkreislauf 28 übertragen, falls die Temperatur des Öls in dem Getriebe 14 geringer als die Temperatur des Getriebewasserkreislaufes 24 ist. Diese Wärme kann die Temperatur des Getriebes 14 anheben, was Schlupfverlust dann reduzieren kann.
Die EGHR-Position kann als die Standardposition des Getriebethermostaten 44 konfiguriert sein, wenn er elektrisch betätigt ist. Das Beenden des Verfahrens 300 an diesem Punkt oder an anderen kann ein schleifenartiges Zurückkehren zu Start 310 oder ein Abwarten, bis das Verfahren 300 zum erneuten Ablaufen aufgerufen wird, aufweisen. Ferner kann das Verfahren 300 derart konfiguriert sein, dass jeglicher spezifischer Endzustand oder -modus für eine vorbestimmte Zeitdauer andauert, bevor das Verfahren 300 schleifenartig zurückkehrt oder erneut iteriert.
Schritt 322: Kühlerposition; Ende.
Wenn das Getriebeöl die Getriebethermostattemperatur erreicht hat, schaltet der Getriebethermostat 44 in die Kühlerposition. Die Bewegung des Getriebethermostaten 44 in die Kühlerposition erlaubt eine Zirkulation von Öl durch den Getriebekühler 34, um das Öl in dem Getriebe 14 zu kühlen.
Schritt 324: Hat Motor Motorthermostattemperatur erreicht?
Der Motorthermostat 33 wird auf Grundlage eines Vergleichs zwischen der Motorthermostattemperatur und der Temperatur des Motors 12 oder des Wassers in dem Motor 12 gesteuert. Der Motorthermostat 33 wird entweder in die offene Position oder in die geschlossene Position gebracht.
Schritt 320: Geschlossene Position; Ende.
Falls der Motor 12 die Motorthermostattemperatur nicht erreicht hat, wird der Motorthermostat 33 in die geschlossene Position gebracht. Wenn der Motorthermostat 33 keine Wasserströmung durch den Motorkühler 32 zulässt, verbleibt jegliche Wärme, die von dem EGHR-Wärmetauscher 18 an den Getriebewasserkreislauf 24 übertragen wird, in dem Motor 12. Diese Wärme kann die Temperatur des Motors 12 erhöhen, was die Betriebscharakteristiken des Motors 12 ändern kann. Beispielsweise kann eine Erhöhung der Temperatur eines relativ kalten Motors 12 eine Reibung von Motoröl reduzieren oder kann eine Verbrennung des Kraftstoffs verbessern.
Schritt 326: Offene Position; Ende.
Falls der Motor 12 die Motorthermostattemperatur erreicht hat, schaltet der Motorthermostat 33 in die offene Position. Eine Bewegung des Motorthermostaten 33 in die offene Position erlaubt eine Zirkulation von Motorwasser durch den Motorkühler 32, um den Motor 12 zu kühlen.
Kalt-Subroutine 400.
Nun Bezug nehmend auf 4 und mit fortgesetztem Bezug auf die 1 bis 3 ist ein schematisches Flussdiagramm einer Kalt-Subroutine 400 gezeigt. Die Kalt-Subroutine 400 ist ein Anteil des Verfahrens 300, das in 3 gezeigt und in 3 als Teil des durch Bezugszeichen 400 bezeichneten Blocks dargestellt ist. Die Schritte, die in dem Flussdiagramm von 4 gezeigt sind, können nur einen Anteil der Kalt-Subroutine 400 darstellen, so dass das Verfahren 300 weitere Schritte innerhalb der Kalt-Subroutine 400 aufweisen kann. Die Kalt-Subroutine 400 kann aufgerufen werden, sobald das Verfahren 300 bestimmt, dass die Umgebungstemperatur unterhalb der kalibrierten vorbestimmten kalten Umgebungstemperatur liegt.
Während der Kalt-Subroutine 400 arbeiten der Thermostat 33 und der Getriebethermostat 44, wie hier beschrieben ist. Jedoch sind zu veranschaulichenden Zwecken die Betriebszustände und die Logik des Motorthermostaten 33 und des Getriebethermostaten 44 in 4 nicht gezeigt.
Schritt 410: Ist Motortemperatur kleiner als Motorzieltemperatur?
Wenn die überwachte Umgebungslufttemperatur unterhalb der kalibrierten vorbestimmten kalten Umgebungstemperatur liegt, weist das Verfahren 300 einen Vergleich der überwachten Motorwassertemperatur mit einer Motorzieltemperatur auf. Die Motorzieltemperatur kann gleich wie oder verschieden von der Getriebezieltemperatur sein, so dass beide etwa siebzig Grad Celsius betragen können.
Schritt 412: Motoraufwärmmodus.
Wenn das Verfahren 300 bestimmt, dass die überwachte Motorwassertemperatur unterhalb der Motorzieltemperatur liegt, fährt das Verfahren 300 mit einem Motoraufwärmmodus für das Wärmeregulierungssystem 10 fort. Das Verfahren 300 bringt das Wärmeregulierungssystem 10 in den Motoraufwärmmodus, um die Temperatur des Motors 12 – falls Wärme von den Abgasen verfügbar ist – durch den EGHR-Wärmetauscher 18 zu erhöhen.
Schritt 414: Ventil eingestellt in Motorposition.
Ein Ausführen des Motoraufwärmmodus umfasst ein Steuern oder Einstellen des Zwei-Wege-Ventils 26 in der Motorposition. Das Steuersystem 20 kann das Zwei-Wege-Ventil 26 auf Grundlage der Bestimmung des Verfahrens 300 betätigen. Ferner ist das EGHR-Bypassventil 42 so kalibriert, dass es in der Nicht-Bypass-Position verbleibt, da die Temperatur des durch den Motorwasserkreislauf 22 gelangenden Kühlmittels unzureichend ist, um das EGHR-Bypassventil 42 zu betätigen oder auszulösen.
Wenn das Wärmeregulierungssystem 10 in dem Motoraufwärmmodus ist, gelangen heiße Abgase durch das Abgassystem 16 und werden durch den EGHR-Wärmetauscher 18 über das EGHR-Bypassventil 42 gelenkt. Kühlmittel verlässt den Motor 12, gelangt durch den Heizerkern 30, und das Zwei-Wege-Ventil 26 verhindert eine Strömung des Kühlmittels durch den Getriebewasserkreislauf 24. Das Kühlmittel wird nur durch den Motorwasserkreislauf 22 zirkuliert. Die Abgase übertragen Wärme an das Kühlmittel in dem Motorwasserkreislauf 22, das zurückkehrt, um den Motor zu erwärmen.
Schritt 416: Erzeugt Motor positives Drehmoment?
Wenn das Verfahren 300 bestimmt, dass die überwachte Motorwassertemperatur nicht unterhalb der Motorzieltemperatur liegt, fährt das Verfahren 300 mit einer Überwachung für einen Auto-Stopp-Modus fort. Ein Auto-Stopp-Modus findet statt, wenn Fahrzeuge Kraftstoff zu dem Motor 12 abschalten, absperren oder unterbinden. Alternativ angemerkt findet der Auto-Stopp-Modus statt, wenn der Motor 12 kein positives Drehmoment erzeugt.
Schritt 418: Getriebeaufwärmmodus.
Wenn der Motor 12 nicht in dem Auto-Stopp-Modus ist, so dass der Motor 12 positives Drehmoment erzeugt, dann steuert das Verfahren 300 das Wärmeregulierungssystem 10 in den Getriebeaufwärmmodus. In dem Getriebeaufwärmmodus wird während vorbestimmter kalter Umgebungstemperaturen Wärme von dem Motor 12, Wärme von dem EGHR-Wärmetauscher 18 oder Wärme von beiden durch den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 an den Getriebeölkreislauf 28 und das Getriebe 14 übertragen.
Schritt 420: Ventil eingestellt in Getriebeposition.
In dem Getriebeaufwärmmodus stellt das Verfahren 300 das Zwei-Wege-Ventil 26 in die Getriebeposition ein. Wenn das Zwei-Wege-Ventil 26 in der Getriebeposition ist, wird Kühlmittel durch den Getriebewasserkreislauf 24 und den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 vor einem Fortfahren zu dem EGHR-Wärmetauscher 18 und zurück zu dem Motor 12 geführt. Jedes Mal, wenn sich das Wärmeregulierungssystem 10 in dem Getriebeaufwärmmodus befindet, wird das Zwei-Wege-Ventil 26 in die Getriebeposition eingestellt.
Während des Getriebeaufwärmmodus wird Wärme von dem Motor 12 durch den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 auf das Getriebe 14 übertragen, wenn der Getriebethermostat 44 in der EGHR-Position ist und eine Strömung von Öl durch den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 zulässt. Ferner wird Wärme von den Abgasen von dem EGHR-Wärmetauscher 18 an den Motorwasserkreislauf 22 und schließlich an das Getriebe 14 übertragen.
Schritt 422: Auto-Stopp-Modus.
Wenn der Motor 12 in dem Auto-Stopp-Modus ist, erzeugt der Motor 12 kein Drehmoment und erzeugt möglicherweise keine Wärme. Ferner wird in dem Auto-Stopp-Modus die Zusatzpumpe 38 eingeschaltet, um Druck an den Motorwasserkreislauf 22 und, falls durch das Zwei-Wege-Ventil 26 verbunden ist, an den Getriebewasserkreislauf 24 zu liefern. Es ist zu beachten, dass in Antriebssträngen ohne die Primärpumpe 23 die Zusatzpumpe 38 bereits laufen muss, jedoch den Druck und die Strömung, die bereitgestellt werden, erhöhen muss.
Schritt 424: Getriebetemperatur kleiner als kalibrierte zweite Temperatur?
Nach einer Bestimmung, dass sich der Motor 12 in dem Auto-Stopp-Modus befindet, weist das Verfahren 300 dann einen Vergleich der überwachten Getriebeöltemperatur mit einer Getriebezieltemperatur auf. Beispielsweise und ohne Beschränkung kann die Getriebezieltemperatur etwa siebzig Grad Celsius betragen.
Schritt 426: Getriebeaufwärmmodus.
Falls der Motor 12 in dem Auto-Stopp-Modus ist und die überwachte Getriebeöltemperatur unterhalb der Getriebezieltemperatur liegt, steuert das Verfahren 300 dann wiederum das Wärmeregulierungssystem 10 in den Getriebeaufwärmmodus. In dem Getriebeaufwärmmodus wird während vorbestimmter kalter Umgebungstemperaturen Wärme von dem Motor 12, Restwärme von dem EGHR-Wärmetauscher 18 oder Wärme von beiden durch den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 an den Getriebeölkreislauf 28 und das Getriebe 14 übertragen.
Schritt 428: Ventil eingestellt in Getriebeposition.
In dem Getriebeaufwärmmodus stellt das Verfahren 300 das Zwei-Wege-Ventil 26 in die Getriebeposition ein. Wenn das Zwei-Wege-Ventil 26 in der Getriebeposition ist, gelangt Kühlmittel durch den Heizerkern 30 und wird dann durch den Getriebewasserkreislauf 24 und den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 vor einem Fortfahren zu dem EGHR-Wärmetauscher 18 und zurück zu dem Motor 12 gelenkt.
Während dem Getriebeaufwärmmodus wird Wärme von dem Motor 12 durch den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 an das Getriebe 14 übertragen, falls der Getriebethermostat 44 eine Ölströmung durch den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 zulässt. Ferner wird Wärme von den Abgasen, die in dem EGHR-Wärmetauscher 18 zurückbleibt, von dem EGHR-Wärmetauscher 18 an den Motorwasserkreislauf 22 und schließlich an das Getriebe 14 übertragen.
Schritt 430: Motoraufwärmmodus.
Falls das Verfahren 300 bestimmt, dass sich der Motor 12 in dem Auto-Stopp-Modus befindet (kein Drehmoment erzeugt) und falls die überwachte Getriebeöltemperatur nicht unterhalb der Getriebezieltemperatur liegt, fährt das Verfahren 300 mit dem Motoraufwärmmodus für das Wärmeregulierungssystem 10 fort. Das Verfahren 300 bringt das Wärmeregulierungssystem 10 in den Motoraufwärmmodus, um die Temperatur des Motors 12 – falls jegliche Wärme von den Abgasen verfügbar ist – durch den EGHR-Wärmetauscher 18 zu erhöhen. Während des Auto-Stopp-Modus kann zusätzliche Wärme in dem Getriebe 14 als zusätzliche thermische Masse verwendet werden, um das nächste Motor-Ein-Ereignis zu verzögern, falls das Getriebe 14 oberhalb der Getriebezieltemperatur liegt.
Schritt 432: Ventil eingestellt in Motorposition.
Das Ausführen des Motoraufwärmmodus umfasst ein Steuern oder Einstellen des Zwei-Wege-Ventils 26 in die Motorposition. Wenn das Wärmeregulierungssystem 10 in dem Motoraufwärmmodus während eines Autostopps ist, wird Restwärme von heißen Abgasen durch den EGHR-Wärmetauscher 18 über das EGHR-Bypassventil 42 geführt. Kühlmittel verlässt den Motor 12, gelangt durch den Heizerkern 30, und das Zwei-Wege-Ventil 26 verhindert eine Strömung des Kühlmittels durch den Getriebewasserkreislauf 24. Die Abgase übertragen Wärme auf das Kühlmittel in dem Motorwasserkreislauf 22, das zurückkehrt, um den Motor 12 zu erwärmen.
Nun Bezug nehmend auf 5 und mit fortgesetztem Bezug auf die 1 bis 4 ist ein schematisches Diagramm eines alternativ konfigurierten Getriebeölkreislaufs 128 für das Wärmeregulierungssystem 10, das in 1 gezeigt ist, gezeigt, das ebenfalls mit dem Verfahren 300, das in den 3 und 4 gezeigt ist, verwendbar ist. 5 zeigt eine Detailansicht des Getriebeölkreislaufs 128, der gegen den Getriebeölkreislauf 28, der in den 1 und 2 gezeigt ist, ersetzt werden kann und mit dem Wärmeregulierungssystem 10, das in 1 gezeigt ist, verwendet ist.
Ein Getriebethermostat 144 steuert eine Strömung zwischen dem Getriebeölkreislauf 128, einem Getriebekühler 34 und einem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36. Ähnlich dem Getriebethermostat 44, der in 2 gezeigt ist, ist der Getriebethermostat 144 ein Zwei-Wege-Ventil 26 mit drei Durchlässen.
Wie in 5 gezeigt ist, besitzt der Getriebethermostat 144 drei Durchlässe im Gebrauch. Ein Einlassdurchlass 148 steht in Fluidströmungskommunikation mit einem Ölauslass 150 über den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 des Getriebes 14. Ein erster Auslassdurchlass 152 führt zu dem Getriebe 14 durch einen T-Durchlass oder eine kombinierte Strömungsrückkehr zurück. Ein zweiter Auslassdurchlass 154 steht in Fluidströmungskommunikation mit dem Getriebekühler 34, der ebenfalls Öl zu dem Getriebe 14 nach Übertragung von Wärme an die Umgebungsluft, die durch den Getriebekühler 34 gelangt, rückführt. Der Getriebethermostat 144 kann zusätzliche Durchlässe aufweisen, die blockiert, verstopft oder anderweitig deaktiviert sind (so dass er vier oder mehr Durchlässe haben kann, jedoch als ein Ventil mit drei Durchlässen funktioniert).
Der Getriebethermostat 144 ist derart konfiguriert, dass er in eine EGHR-Position oder eine Kühlerposition einstellbar ist. Die EGHR-Position (mit gestrichelten Strömungspfeilen in 5 gezeigt) erlaubt eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebe 14 und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 durch Rückführung einer Ölströmung geradlinig von dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 zu dem Getriebe 14. Die Kühlerposition (mit durchgezogenen Strömungspfeilen in 5 gezeigt) erlaubt eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebe 14 und dem Getriebekühler 34 und begrenzt eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebe 14 und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36.
Die Kühlerposition begrenzt die Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebe 14 und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 dadurch, dass zunächst Wärme von dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 durch den Getriebekühler 34 verteilt wird, bevor das Öl an das Getriebe 14 zurückgeführt wird. Alternativ angemerkt erlaubt die EGHR-Position eine Fluidströmungskommunikation zwischen dem Einlassdurchlass 148 und dem ersten Auslassdurchlass 152, und die Kühlerposition erlaubt eine Fluidströmungskommunikation zwischen dem Einlassdurchlass 148 und dem zweiten Auslassdurchlass 154.
Die 1 und 5 zeigen, dass der Getriebeölkreislauf 128 von 5 mit dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 26 in der Vorwärtsströmungskonfiguration konfiguriert ist, so dass ein Ende des Wärmetauschers zwei eintretende Fluide und das andere Ende des Wärmetauschers zwei austretende Fluide aufweist. Alternativ dazu kann der Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 mit Umkehrströmung konfiguriert sein, so dass jedes Ende des Wärmetauschers ein eintretendes Fluid und ein austretendes Fluid aufweist. Kreuzströmungskonfigurationen können ebenfalls für den Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 von entweder 5 oder 2 verwendet werden.
Die Getriebeöltemperatur wird entweder durch das Steuersystem 20 oder den Getriebethermostat 144 überwacht. Die überwachte Getriebeöltemperatur wird wiederum mit der Getriebethermostattemperatur verglichen. Falls die überwachte Getriebeöltemperatur oberhalb der Getriebethermostattemperatur liegt, wird der Getriebethermostat 144 in die Kühlerposition eingestellt, wenn jedoch die überwachte Getriebeöltemperatur unterhalb der Getriebethermostattemperatur liegt, wird der Getriebethermostat 144 in die EGHR-Position eingestellt.
Der Getriebethermostat 144 ist konfiguriert, sich zwischen der EGHR- und Kühlerposition auf Grundlage der überwachten Thermostattemperatur zu bewegen oder zwischen diesen zu schalten. Eine Betätigung des Getriebethermostaten 144 kann mechanisch gesteuert werden; wie mit einem Wachsmotor oder einem anderen thermischen Aktuator; elektronisch gesteuert werden, wie durch ein Signal von dem Steuersystem 20; oder durch eine Kombination von beiden gesteuert werden, wie mit einem Wachsmotor und einer Widerstandsheizeinrichtung, die in der Lage ist, die Temperatur des Wachsmotors relativ zu dem Öl in dem Getriebe 14 zu ändern.
Wenn der Getriebethermostat 144 in der Kühlerposition ist, findet eine vergleichsweise geringe Wärmeübertragung zwischen dem Getriebe 14 und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36 statt. Jedoch erlaubt die EGHR-Position eine direkte Übertragung von Wärme von dem Öl/Wasser-Wärmetauscher 36, der Wärme von dem EGHR-Wärmetauscher 18 aufnehmen kann, abhängig von der Position des Zwei-Wege-Ventils 26. Beispielsweise und ohne Beschränkung kann der Getriebethermostat 144 so konfiguriert sein, dass er sich zwischen der EGHR-Position und der Kühlerposition durch Öltemperaturen, die größer als zweiundachtzig Grad Celsius oder größer als zweiundneunzig Grad Celsius in dem Getriebeölkreislauf 128 sind, abhängig von der Größe des Getriebekühlers 34 bewegt.
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind unterstützend und veranschaulichend für die Erfindung, jedoch ist der Schutzumfang der Erfindung ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Erfindung detailliert beschrieben worden sind, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung, wie in den angefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, das einen Motor, ein Getriebe, einen Abgaswärmerückgewinnungs-(EGHR-)Wärmetauscher und einen Öl/Wasser-Wärmetauscher aufweist, der eine selektive Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Motor und dem Getriebe bereitstellt, wobei das Verfahren umfasst: Steuern eines Zwei-Wege-Ventils, wobei das Zwei-Wege-Ventil derart konfiguriert ist, dass es in eine Motorposition oder eine Getriebeposition einstellbar ist, wobei die Motorposition eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem EGHR-Wärmetauscher und dem Motor zulässt und keine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem EGHR-Wärmetauscher und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher zulässt, und die Getriebeposition eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem EGHR-Wärmetauscher, dem Öl/Wasser-Wärmetauscher und dem Motor zulässt; Überwachen einer Umgebungslufttemperatur; Vergleichen der überwachten Umgebungslufttemperatur mit einer vorbestimmten kalten Umgebungstemperatur; und falls die überwachte Umgebungslufttemperatur größer als die vorbestimmte kalte Umgebungstemperatur ist, Einstellen des Zwei-Wege-Ventils in die Getriebeposition.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Antriebsstrang ferner einen Getriebekühler aufweist, und ferner umfassend: Steuern eines Getriebethermostaten, wobei der Getriebethermostat derart konfiguriert ist, dass er in eine EGHR-Position oder eine Kühlerposition einstellbar ist, wobei die EGHR-Position eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebe und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher zulässt und die Kühlerposition eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebe und dem Getriebekühler zulässt und eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Getriebe und dem Öl/Wasser-Wärmetauscher blockiert; Überwachen einer Getriebeöltemperatur; Vergleichen der überwachten Getriebeöltemperatur mit einer Getriebethermostattemperatur; und falls die überwachte Getriebeöltemperatur über der Getriebethermostattemperatur liegt, Einstellen des Getriebethermostaten in die Kühlerposition.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Getriebethermostat drei Durchlässe besitzt; einen Einlassdurchlass in Fluidströmungskommunikation mit einem Ölauslass des Getriebes, einen ersten Auslassdurchlass in Fluidströmungskommunikation mit dem ÖL/Wasser-Wärmetauscher, und einen zweiten Auslassdurchlass in Fluidströmungskommunikation mit dem Getriebekühler; und wobei die EGHR-Position eine Fluidströmungskommunikation zwischen dem Einlassdurchlass und dem ersten Auslassdurchlass zulässt und die Kühlerposition eine Fluidströmungskommunikation zwischen dem Einlassdurchlass und dem zweiten Auslassdurchlass zulässt.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Steuern eines Motorthermostaten, wobei der Motorthermostat konfiguriert ist, dass er in eine offene Position oder eine geschlossene Position einstellbar ist, wobei die offene Position eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Motor und dem Motorkühler zulässt und die geschlossene Position eine Wärmeaustauschkommunikation zwischen dem Motor und dem Motorkühler blockiert; Überwachen einer Motorwassertemperatur; Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer Motorthermostattemperatur; und falls die überwachte Motorwassertemperatur über der Motorthermostattemperatur liegt, Einstellen des Motorthermostaten in die offene Position.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Steuern des Zwei-Wege-Ventils die Bereitstellung eines Motorsignals aufweist, das derart konfiguriert ist, das Zwei-Wege-Ventil in die Motorposition zu bringen, und wobei das Zwei-Wege-Ventil in die Getriebeposition eingestellt wird, sobald das Motorsignal nicht bereitgestellt wird, so dass das Zwei-Wege-Ventil derart konfiguriert ist, im nicht mit Leistung beaufschlagten Zustand standardmäßig in die Getriebeposition zu kommen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Getriebethermostattemperatur innerhalb fünf Grad Celsius der Motorthermostattemperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend: falls die überwachte Umgebungslufttemperatur unterhalb der vorbestimmten kalten Umgebungstemperatur liegt, Vergleichen der überwachten Motorwassertemperatur mit einer Motorzieltemperatur; und falls die überwachte Motorwassertemperatur unterhalb der Motorzieltemperatur liegt, Einstellen des Zwei-Wege-Ventils in die Motorposition.
Verfahren nach Anspruch 7, fernen umfassend: falls die überwachte Motorwassertemperatur über der Motorzieltemperatur liegt, Überwachen eines Auto-Stopp-Modus, wobei der Auto-Stopp-Modus stattfindet, wenn der Motor kein positives Drehmoment erzeugt; falls der Motor nicht in dem Auto-Stopp-Modus ist, Einstellen des Zwei-Wege-Ventils in die Getriebeposition.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: falls der Motor in dem Auto-Stopp-Modus ist, Vergleichen der überwachten Getriebeöltemperatur mit einer Getriebezieltemperatur; falls die überwachte Getriebeöltemperatur oberhalb der Getriebezieltemperatur liegt, Einstellen des Zwei-Wege-Ventils in die Motorposition; und falls die überwachte Getriebeöltemperatur unterhalb der Getriebezieltemperatur liegt, Einstellen des Zwei-Wege-Ventils in die Getriebeposition.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Getriebethermostat drei Durchlässe besitzt: einen Einlassdurchlass in Fluidströmungskommunikation mit dem Öl/Wasser-Wärmetauscher und einem Ölauslass des Getriebes, einem ersten Auslassdurchlass in Fluidströmungskommunikation mit dem Getriebe, und einem zweiten Auslassdurchlass in Fluidströmungskommunikation mit dem Getriebekühler; und wobei die EGHR-Position eine Fluidströmungskommunikation zwischen dem Einlassdurchlass und dem ersten Auslassdurchlass zulässt und die Kühlerposition eine Fluidströmungskommunikation zwischen dem Einlassdurchlass und dem zweiten Auslassdurchlass zulässt.