DE102014002940B4 - Motorkühlsystem mit temperaturabhängiger Steuerung des Kühlmittelwegs - Google Patents

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Abstract

System eingerichtet zum Kühlen eines Motors (2), wobei der Motor (2) umfasst: einen Zylinderblock (3), einen Zylinderkopf (4), einen Ansaugkanal (60), einen Abgaskanal (70), einen Lader (72), der dazu ausgebildet ist, durch einen Abgasstrom in dem Abgaskanal (70) gedreht zu werden und hierdurch Einlassluft in den Ansaugkanal (60) zu laden, einen ersten EGR-Kanal (80), der einen Bereich des Abgaskanals (70) stromauf des Laders (72) mit einem Bereich des Ansaugkanals (60) stromab des Laders (72) verbindet, um dadurch einen Teil von Abgas zum Ansaugkanal (60) zu rezirkulieren, und einen ersten, im ersten EGR-Kanal angeordneten EGR-Kühler (21) eingerichtet zur Durchführung von Wärmeaustausch zwischen Abgas in dem ersten EGR-Kanal (80) und einem Kühlmittel, einen zweiten EGR-Kanal (90), der einen Bereich des Abgaskanals (70) stromab des Laders (72) und einen Bereich des Ansaugkanals (60) stromauf des Laders (72) verbindet, um dadurch einen Teil des Abgases zum Ansaugkanal (60) zu rezirkulieren, und einen zweiten, in dem zweiten EGR-Kanal (90) angeordneten EGR-Kühler (26) eingerichtet zur Durchführung von Wärmetausch zwischen Abgas in dem zweiten EGR-Kanal (90) und dem Kühlmittel, wobei der Zylinderblock (3) und der Zylinderkopf (4) jeweils mit einer Wasserummantelung (3b, 4a), durch den Kühlmittel strömt, versehen sind, wobei das System umfasst: eine Wasserpumpe (5) eingerichtet zum Abgeben des Kühlmittels; einen ersten kopfseitigen Zirkulationsweg (11), durch den das Kühlmittel aus der Wasserpumpe (5) durch die Wasserummantelung (4a) des Zylinderkopf (4) und den ersten EGR-Kühler (21) zirkuliert wird; einen blockseitigen Zirkulationsweg (13), durch den das Kühlmittel aus der Wasserpumpe (5) durch die Wasserummantelung (3b) des Zylinderblock (3) zirkuliert wird; und eine Umschaltventileinheit (6) mit der Funktion, während des Kaltfahrbetriebs des Motors (2) das Kühlmittel aus der Wasserpumpe (5) entlang des ersten kopfseitigen Zirkulationsweges (11) zu leiten, wenn die Temperatur des Motors (2) auf einen unterseitigen vorbestimmten Wert (T1) erhöht wird, ...

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Motorkühlsystem für ein Kraftfahrzeug oder dergleichen, insbesondere für einen Motor, der dazu ausgelegt ist, durch zirkuliertes Kühlmittel gekühlt zu werden.
  • HINTERGRUND TECHNIK
  • Bisher wurde in Kraftfahrzeugen und dergleichen, mit Blick auf Verbesserung der wirtschaftlichen Leistung von Kraftstoff und/oder Abgasreinigungsleistung, eine Technik des frühzeitigen Anwärmens eines Motors während des Kaltfahrbetriebs des Motors eingesetzt.
  • Beispielsweise offenbart JP 2010-163920A eine Technik der Umsetzung eines frühzeitig beendeten Motor-Anwärmens indem während des Kaltfahrbetriebs eines Motors eine kleine Menge an Kühlmittel durch einen Zylinderkopf in einer Richtung von einem Ende zum anderen Ende einer Zylinderreihe (Reihe von Zylinders) geleitet wird, während ein Kühlmittelfluss zu einem Zylinderblock unterbrochen wird. Dann wird, in Verbindung mit einem Kühlmittel-Temperaturanstieg, Kühlmittel zusätzlich durch den Zylinderblock in der Richtung von einem Ende zum anderen Ende der Zylinderreihe geleitet, und eine Strömungsgeschwindigkeit von durch den Zylinderkopf zu zirkulierendem Kühlmittel wird erhöht.
  • In Anbetracht der Umsetzung einer weiteren verbesserten Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit ist allerdings die obige konventionelle Technik bezüglich eines beschleunigten Motor-Anwärmens (Drehzahlerhöhung) nicht ausreichend.
  • Darum ist es denkbar, dass Wärme aus dem Abgas, das durch einen Abgaskanal strömt, verwendet wird, damit sich die Temperatur im Kühlmittel steigern lässt und dadurch das Motor-Anwärmen beschleunigt wird. In diesem Fall allerdings zieht das Kühlmittel Wärme aus dem Abgas ab und bewirkt, dass das Abgas in der Temperatur abnimmt, so dass in einem mittels Wärme des Abgases zu aktivierenden Katalysator einer Abgasreinigungsvorrichtung ein zum Erreichen einer Aktivierungstemperatur erforderlicher Zeitraum zunimmt, was bezüglich einer frühzeitigen Aktivierung der Abgasreinigungsvorrichtung von Nachteil ist.
  • Unterdessen wurde bisher, um Stickoxide (NOx) im Abgas zu reduzieren und um die Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit während Teillastbedingungen zu verbessern, hauptsächlich eine Technik der Extraktion eines Teils des Nachverbrennungsgases und des Weiterleitens des extrahierten Abgases zu einer Ansaugseite, um wieder geladen zu werden, eine so genannte ”EGR (Abgas-Rückführung)”, durchgeführt.
  • In dieser Technik ist es insbesondere für Dieselmotoren von Vorteil, Wärmeaustausch zwischen Abgas und Kühlmittel durch einen EGR-Kühler durchzuführen und dadurch das Abgas zu kühlen, da bei Überschreiten einer Verbrennungstemperatur in einer Verbrennungskammer um einen gegebenen Wert eine Menge an Stickoxiden steil ansteigt.
  • Allerdings stagniert in einem konventionellen System, während des Kaltfahrbetriebs des Motors, Kühlmittel in dem EGR-Kühler ohne hindurchzufließen, so dass das Kühlmittel nach und nach in der Temperatur auf Grund von Wärme aus dem Abgas erhöht und gegebenenfalls zum Sieden gebracht wird, was wahrscheinlich zum Zerbrechen des EGR-Kühlers führt.
  • Aus der EP 1 952 000 B1 ist ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor bekannt, das mit Abgasrückführung arbeitet und einen in einem EGR-Kanal platzierten Kühler aufweist. Dabei wird mittels eines Ventils im Kaltfahrbetrieb des Motors das Kühlmittel durch einen kopfseitigen Zirkulaitonsweg geleitet, während bei höheren Temperaturen das Kühlmittel auch durch einen blockseitigen Zirkulationsweg geleitet wird.
  • Weitere Kühlsysteme sind aus den Schriften DE 11 2014 000 931 T5 , DE 10 2011 100 585 A1 und DE 10 2010 033 718 A1 bekannt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Darum behandelt die vorliegende Erfindung ein technisches Problem des beschleunigten Motor-Anwärmens während des Kaltfahrbetriebs eines Motors, während die Zuverlässigkeit eines EGR-Kühlers verbessert wird.
  • Um das obige technische Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein System gemäß Anspruch 1 bereit. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Dementsprechend wird ein System zum Kühlen eines Motors bereitgestellt, das einen Zylinderblock, einen Zylinderkopf, einen Ansaugkanal, einen Abgaskanal, einen EGR-Kanal, der den Abgaskanal mit dem Ansaugkanal verbindet, um dadurch einen Teil des Abgases in den Ansaugkanal zurückzuführen, und einen EGR-Kühler zur Durchführung von Wärmeaustausch zwischen dem Abgas in dem EGR-Kanal und Kühlmittel, wobei Zylinderblock und Zylinderkopf jeweils mit einer Wasserummantelung bereitgestellt sind, durch die Kühlmittel strömt, umfasst. Das System umfasst folgendes: eine Wasserpumpe zum Abgeben des Kühlmittels; einen kopfseitigen Zirkulationsweg, durch den das Kühlmittel aus der Wasserpumpe durch die Wasserummantelung des Zylinderkopfes und den EGR-Kühler zirkuliert wird; einen blockseitigen Zirkulationsweg, durch den das Kühlmittel aus der Wasserpumpe durch die Wasserummantelung des Zylinderblocks zirkuliert wird; und eine Umschaltventileinheit mit der Funktion, während des Kaltfahrbetriebs des Motors das Kühlmittel aus der Wasserpumpe entlang des kopfseitigen Zirkulationsweges zu leiten, und wenn eine Temperatur des Motors auf einen vorbestimmten Wert erhöht wird, das Kühlmittel aus der Wasserpumpe nicht nur entlang des kopfseitigen Zirkulationsweges, sondern auch des blockseitigen Zirkulationsweges entlang zu leiten.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Diagrammdarstellung einer schematischen Konfiguration eines Motorkühlsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 ist eine Diagrammdarstellung einer schematischen Konfiguration der Ansaug- und Abgaskanäle eines Motors in der Ausführungsform.
  • 3 ist eine Blockdiagrammdarstellung einer schematischen Konfiguration eines Kontrollsystems.
  • 4 ist ein Flussdiagramm und erläutert ein durch einen Kühlkreislaufkontrollabschnitt des Kühlsystems durchzuführendes Kontrollverfahren.
  • 5 ist ein Diagramm und erläutert einen Kühlmittelfluss während des Kaltfahrbetriebs des Motors.
  • 6 ist ein Diagramm und erläutert einen Kühlmittelfluss während des Anwärmvorgangs des Motors.
  • 7 ist ein Diagramm und erläutert einen Kühlmittelfluss während des Anwärmvorgangs des Motors.
  • 8 ist ein Diagramm und erläutert einen Kühlmittelfluss nach Abschluss des Anwärmens des Motors.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Mit Bezug auf die 1 bis 8 wird nun ein Motorkühlsystem der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage einer Ausführungsform davon beschrieben.
  • 1 erläutert eine schematische Konfiguration eines Mehrzylinder-Motorkühlsystems 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Ein Mehrzylindermotor 2 (hierin im Folgenden einfach als ”Motor” bezeichnet) ist in dieser Ausführungsform ein so genannter Querstrom-Vierzylinder-Reihen-Dieselmotor, in dem vier Zylinder in Reihe entlang einer axialen Richtung einer Kurbelwelle angeordnet sind, und die nachstehend erwähnten Ansaug- und Abgaskanäle sind auf jeweils gegenüberliegenden Seiten bezüglich eines nachstehend erwähnten Zylinderkopfes 4 angeordnet. Der Motor 2 ist in einem Motorkompartiment (nicht abgebildet), das in der Front eines Fahrzeugs bereitgestellt ist, in einer Ausrichtung befestigt, wonach eine Zylinderreihe (Reihe von Zylindern) und eine Zylinderachse von jedem der Zylinder jeweils in einer Fahrzeug-Breitenrichtung und in einer Auf-Ab-Richtung orientiert sind, und der Abgaskanal hinter dem Motor in einer Fahrzeug-Vorwärts-Rückwärts-Richtung angeordnet ist.
  • Der Motor 2 besteht hauptsächlich aus einem Zylinderblock 3 und einem auf einer oberen Seite des Zylinderblocks 3 bereitgestellten Zylinderkopf 4.
  • In 1 ist der Zylinderblock 3 in einer Ansicht von oben nach unten gesehen erläutert, und der Zylinderkopf 4 ist in einer Ansicht von unten nach oben erläutert. Somit wird eine Positionsbeziehung zwischen einer Ansaugseite (bezeichnet mit ”IN” in 1) und einer Abgasseite (bezeichnet mit ”EX” in 1) zu einer dem Zwischenraum von Zylinderblock 3 und Zylinderkopf 4 gegenüberliegenden Positionsbeziehung.
  • Der Zylinderblock 3 weist eine um die nachstehend erwähnten Verbrennungskammern 42 ausgebildete blockseitige Wasserummantelung 3b, um als ein Durchflusskanal für Kühlwasser (Kühlmittel) zu dienen, eine Einlassöffnung 3a zum Einleiten von Kühlwasser in den blockseitigen Wasserummantelung 3b, und eine blockseitige Auslassöffnung 3c zum Abgeben des Kühlwassers aus der blockseitigen Wasserummantelung 3b auf.
  • Der Zylinderkopf 4 weist eine um die nachstehend erwähnten Verbrennungskammern 42 ausgebildete kopfseitige Wasserummantelung 4a, um als Durchflusskanal zum Hindurchleiten von Kühlwasser von einem Ende zum anderen Ende des Zylinderkopfs 4 zu dienen, und eine kopfseitige Auslassöffnung 4b zum Abgeben des Kühlwassers aus der kopfseitigen Wasserummantelung 4a an eine Außenseite des Zylinderkopfs 4 auf.
  • Eine Kommunikationsöffnung 4c ist zwischen Zylinderblock 3 und Zylinderkopf 4 bereitgestellt, um Fluidkommunikation zwischen der blockseitigen Wasserummantelung 3b und der kopfseitige Wasserummantelung 4a bereitzustellen. In die blockseitige Wasserummantelung 3b aus der Einlassöffnung 3a des Zylinderblock 3 eingeleitetes Kühlwasser wird durch die Kommunikationsöffnung 4c in die kopfseitige Wasserummantelung 4a eingeleitet.
  • Eine Wasserpumpe 5 ist in unmittelbar anschließender Beziehung zur Einlassöffnung 3a des Zylinderblocks 3 bereitgestellt, um die Wasserummantelungen 3b, 4a durch die Einlassöffnung 3a mit Kühlwasser zu versorgen. Die Wasserpumpe 5 ist zum passiven Betrieb durch Rotation des Motors 2 konfiguriert, so dass eine Strömungsgeschwindigkeit von Kühlwasser aus der Wasserpumpe 5 ungefähr proportional einer Motorgeschwindigkeit des Motors 2 ist.
  • Das Kühlsystem 1 weist einen Kühlkreislauf für durch die Wasserummantelungen 3b, 4a, und gegebenenfalls über einen Kühlkörper 7 oder dergleichen zirkulierendes Kühlwasser auf. Der Kühlkreislauf umfasst: erste bis vierte Wege 11 bis 14, und eine Serie von einem Thermostatventil 6a und ersten bis dritten Kontrollventilen 6b bis 6d, die mit den ersten bis vierten Wegen 11 bis 14 verbunden sind. Das Thermostatventil 6a und die ersten bis dritten Kontrollventile 6b bis 6d sind als eine Umschaltventileinheit 6 integral konstruiert. Die Umschaltventileinheit 6 ist so konfiguriert, dass das Thermostatventil 6a und die ersten bis dritten Kontrollventile 6b bis 6d unter der Kontrolle eines nachstehend erwähnten Kühlkreislaufkontrollabschnitts 101 zu vorbestimmten Zeittakten geöffnet und geschlossen werden und dadurch einen Weg für zirkulierendes Kühlmittel zwischen den ersten bis vierten Wegen 11 bis 14 schalten. Der erste Weg 11 und der zweite Weg 12 sind jeweils einem ”kopfseitigen Zirkulationsweg” gleichwertig, der in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist, und der dritte Weg 13 ist dem ”blockseitigen Zirkulationsweg” gleichwertig, der in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist.
  • Mit Bezug auf 1 werden die ersten bis vierten Wege 11 bis 14 im einzelnen beschrieben.
  • Der erste Weg 11 koppelt die kopfseitige Auslassöffnung 4b und die Einlassöffnung 3a (Wasserpumpe 5) miteinander. Der erste Weg 11 umgeht den Kühlkörper 7, und durchlauft einen Wassertemperatursensor 31 zum Messen einer Kühlwassertemperatur, einen nachstehend erwähnten Hochdruck-EGR-Kühler 21, ein nachstehend erwähntes Hochdruck-EGR-Ventil 22, ein nachstehend erwähntes elektronisches Drosselventil (elektronische Drosselklappe (ETB)) 23, und das Thermostatventil 6a, in dieser Reihenfolge. Der Wassertemperatursensor 31 ist in unmittelbar an die kopfseitige Auslassöffnung 4b anschließend bereitgestellt.
  • Die ersten bis dritten Kontrollventile 6b bis 6d sind jeweils zur Änderung von jeweils einem von drei Ventilöffnungsbereichen für die zweiten bis vierten Wege 12 bis 14 konfiguriert und in der Lage, zwischen mindestens einem Ventil-geschlossenen Stadium zum Unterbrechen eines Flusses von Kühlwasser zu jeweils einem der Wege 12 bis 14 und einem Ventil-offenen Stadium zum Passierenlassen des Flusses von Kühlwasser jeweils zu den Wegen 12 bis 14 umgeschaltet zu werden.
  • Das Thermostatventil 6a ist konfiguriert, um geöffnet zu werden, wenn die Temperatur des Kühlwassers bis auf einen vorbestimmten Wert oder mehr auf Grund von Fehlfunktion von einem oder mehr der Kontrollventile 6b bis 6d zunimmt, d. h. um in einem Normalzustand geschlossen zu sein. D. h. im Normalzustand ist das Thermostatventil 6a geschlossen, so dass die Verteilung von Kühlwasser aus dem zweiten Weg 12 in den ersten Weg 11 durch das Thermostatventil 6a gehemmt ist. Andererseits ist in einen anormalen Stadium das Thermostatventil 6a geöffnet, so dass Kühlwasser aus der kopfseitige Wasserummantelung 4a ausgeleitet und durch sowohl den ersten Weg 11 als auch den zweiten Weg 12 zirkuliert wird. In dieser Situation fördert die Zirkulation von Kühlwasser sowohl über den ersten Weg 11 als auch den zweiten Weg 12 Wärmeverlust aus dem Kühlwasser und unterdrückt somit einen übermäßigen Anstieg in der Temperatur des Motors 2 zum Schutze des Motors 2.
  • Der zweite Weg 12 koppelt die kopfseitige Auslassöffnung 4b und die Einlassöffnung 3a (Wasserpumpe 5) miteinander. Der zweite Weg 12 umgeht den Kühlkörper 7 und durchläuft eine Start-Stop-Wasserpumpe 24, einen klimatisierenden Heizkern 25, eine Serie von einem nachstehend erwähnten Niederdruck-EGR-Kühler 26 und einem nachstehend erwähnten Niederdruck-EGR-Ventil 27 und dem ersten Kontrollventil 6b, in dieser Reihenfolge.
  • Die Start-Stop-Wasserpumpe 24 ist dazu konfiguriert, Kühlwasser während eines Zeitraums, in dem der Motor 2 durch Start-Stopp-Kontrolle zeitweise gestoppt ist, durch den klimatisierenden Heizkern 25 zu leiten. Der Niederdruck-EGR-Kühler 26 und das Niederdruck-EGR-Ventil 27 sind in den zweiten Weg 12 parallel zueinander eingesetzt.
  • Der dritte Weg 13 koppelt die blockseitige Auslassöffnung 3c und die Einlassöffnung 3a (Wasserpumpe 5) miteinander. Der dritte Weg 13 umgeht den Kühlkörper 7 und durchläuft einen Motorölkühler 28, einen automatischen Ölübertragungs-Wärmeaustauscher 29, und das zweite Kontrollventil 6c, in dieser Reihenfolge. Der Motorölkühler 28 ist in unmittelbar darauffolgender Beziehung mit der blockseitigen Auslassöffnung 3c bereitgestellt.
  • Der vierte Weg 14 koppelt die kopfseitige Auslassöffnung 4b und die Einlassöffnung 3a (Wasserpumpe 5) miteinander. Der vierte Weg 14 durchläuft den Wassertemperatursensor 31, den Kühlkörper 7, und das dritte Kontrollventil 6d, in dieser Reihenfolge.
  • 2 ist eine Diagrammdarstellung einer schematischen Konfiguration der Ansaug- und Abgaskanäle des Motors 2.
  • Wie in 2 erläutert, weist der Motor 2 eine Vielzahl von Verbrennungskammern 42 auf, die jeweils durch den Zylinderblock 3, den Zylinderkopf 4, und jeweils einen aus einer Vielzahl von Kolben 41 definiert sind. Der Zylinderkopf 4 ist mit einer Vielzahl von Kraftstoff-Injektionsventilen 43 bereitgestellt. Jedes der Kraftstoff-Injektionsventile 43 ist konfiguriert, um Kraftstoff in jeweils eine der Verbrennungskammern 42 zu injizieren, wobei der injizierte Kraftstoff durch Kompressionszündung verbrannt wird, um den Motor 2 anzutreiben. Das Kraftstoff-Injektionsventil 43 ist von Typ elektronisch kontrolliert, und ein Kraftstoffzufuhrsystem ist vom Typ common rail.
  • Eine durch ein Ansaugventil 44 zu öffnende und zu schließende Ansaugöffnung 45 und eine durch ein Abgasventil 46 zu öffnende und zu schließende Abgasöffnung 47 sind zu jeder der Verbrennungskammern 42 des Motors 2 hin geöffnet, und ein Ansaugkanal 60 und ein Abgaskanal 70 sind jeweils mit der Ansaugöffnung 45 und der Abgasöffnung 47 verbunden.
  • Der Ansaugkanal 60 ist mit folgendem bereitgestellt: einem Luftfilter 61; einem Ansaugluftstrommesser 62 zum Nachweisen eines Ansaugluftvolumens; einem Kompressor 72a eines Abgasturboladers 72 (hierin im Folgenden einfach als ”Lader 72” bezeichnet); einem Zwischenkühler 63 zum Kühlen von Abgas; einem elektronischen Drosselventil (elektronische Drosselklappe (ETB)) 23; und einem Ausgleichstank 64, in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite davon. Der Ausgleichstank 64 und die Ansaugöffnung 45 von jedem Zylinder sind über eines von einer Vielzahl von unabhängigen voneinander getrennten Ansaugrohren (ihnen ist kein Bezugszeichen zugeordnet) verbunden. Weiterhin sind ein Ansauglufttemperatursensor 65 zum Nachweisen einer Ansauglufttemperatur und ein Ansaugdruckfühler 66 zum Nachweisen eines Ansaugdrucks in dem Ausgleichstank 64 befestigt.
  • Der Abgaskanal 70 ist mit folgendem bereitgestellt: einem Ladedruckregelventil 71a; einem Umleitkanal 71b; einer zur Drehung durch einen Abgasstrom konfigurierten Turbine 72b des Laders 72; einem Oxidationskatalysator 73 zur Reduktion von CO, HC usw. im Abgas; einem Dieselpartikelfilter (DPF) 74 zum Herausfiltern von Partikeln im Abgas; und einem Schalldämpfer 75 zur Reduktion von Abgasgeräusch, in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite davon.
  • Das Ladedruckregelventil 71a ist ein unabhängig von einer Haupteinheit des Laders 72 montierbarer Typ, ein so genanntes ”externes Ladedruckregelventil”, und ist konfiguriert, um einen Teil des Abgases zum Umlenkkanal 71b umzulenken und dadurch einen Einstrom von Abgas in die Turbine 72b einzustellen, um eine Rotationsgeschwindigkeit des Laders 72 zu kontrollieren. Dies macht es möglich, einen stabilen Ladedruck zu erhalten und Schaden am Motor 2 und Lader 72 zu verhindern.
  • Der Ansaugkanal 60 und der Abgaskanal 70 sind über einen Hochdruck-EGR-Kanal 80 zur Verwendung hauptsächlich während eines Niederlastbetriebs des Motors 2 und einen Niederdruck-EGR-Kanal 90 zur Verwendung hauptsächlich während eines Mittel/Hochlastbetriebs des Motors 2 miteinander verbunden. Der Hochdruck-EGR-Kanal 80 ist einem ”ersten EGR-Kanal” gleichwertig, der in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist, und der Niederdruck-EGR-Kanal 90 ist einem ”zweiten EGR-Kanal” gleichwertig, der in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist.
  • Der Hochdruck-EGR-Kanal 80 ist so konfiguriert, dass ein stromaufwärtiges Ende 80a davon mit dem Abgaskanal 70 an einer Position stromaufwärts der Turbine 72b verbunden ist, und ein stromabwärtiges Ende 80b davon mit dem Ansaugkanal 60 an einer Position stromabwärts des elektronischen Drosselventils 23 und stromaufwärts des Ausgleichstanks 64 verbunden ist. Darum strömt EGR-Gas mit einem relativ hohen hydrodynamischen Druck, bestehend aus Abgas, vor dem Passieren der Turbine 72b durch den Hochdruck-EGR-Kanal 80. Der Hochdruck-EGR-Kanal 80 ist mit einem Hochdruck-EGR-Kühler 21 zum Kühlen von EGR-Gas, und einem Hochdruck-EGR-Ventil 22 zum Einstellen einer Menge einer Zirkulation von EGR-Gas, in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite davon, bereitgestellt. Der Hochdruck-EGR-Kühler 21 ist einem ”ersten EGR-Kühler” gleichwertig, der in den der in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist.
  • Der Niederdruck-EGR-Kanal 90 ist so konfiguriert, dass ein stromaufwärtiges Ende 90a davon mit dem Abgaskanal 70 an einer Position stromabwärts des Dieselpartikelfilters 74 verbunden ist, und ein stromabwärtiges Ende 90b davon mit dem Ansaugkanal 60 an einer Position stromabwärts des Ansaugluftstrommessers 62 und stromaufwärts des Kompressors 72a verbunden ist. Darum strömt EGR-Gas mit einem relativ niedrigen hydrodynamischen Druck, bestehend aus Abgas, nach Passieren der Turbine 72b durch den Niederdruck-EGR-Kanal 90. Der Niederdruck-EGR-Kanal 90 ist an einer Position in der Wegmitte davon in zwei parallele Unterkanäle verzweigt, die mit einem Niederdruck-EGR-Kühler 26 zum Kühlen von EGR-Gas bzw. einem Niederdruck-EGR-Ventil 27 zum Einstellen einer Menge einer Zirkulation von EGR-Gas verbunden sind, und die Unterkanäle sind miteinander an einer Position stromabwärts des Kühler 26 und des Ventils 27 verbunden. Der Niederdruck-EGR-Kühler 26 ist einem ”zweiten EGR-Kühler” gleichwertig, der in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist.
  • Wie vorstehend ist der Niederdruck-EGR-Kanal 90 mit einem Bereich stromabwärts des Dieselpartikelfilters 74 verbunden, so dass es möglich wird zu verhindern, dass Partikelsubstanz im Abgas in den Niederdruck-EGR-Kanal 90 eintritt und Zerstörung des Niederdruck-EGR-Ventils 27 verursacht.
  • Weiterhin ist der Niederdruck-EGR-Kanal 90 an einer Position in der Wegmitte davon in zwei parallele Unterkanäle verzweigt, die mit dem Niederdruck-EGR-Kühler 26 bzw. dem Niederdruck-EGR-Ventil 27 verbunden sind. Darum ist eine Strömungsgeschwindigkeit des EGR-Gases, das durch den Niederdruck-EGR-Kanal 90 strömt, größer als diejenige in dem Hochdruck-EGR-Kanal 80, und, wenn der Niederdruck-EGR-Kühler 26 und das Niederdruck-EGR-Ventil 27 seriell darin eingefügt sind, erzeugen sie einen hohen Widerstand für einen Strom von EGR-Gas, d. h. es ist notwendig, diesen Widerstand so weit wie möglich zu reduzieren.
  • Mit Bezug auf 2 werden die Ströme von Ansaugluft und Abgas während des Laufens des Motors 2 nachstehend kurz beschrieben.
  • Ansaugluft (Frischluft), die dem Ansaugkanal 60 durch den Luftfilter 61 zugeführt wird, wird durch den Kompressor 72a nach Passieren des Ansaugluftstrommessers 62 zum Nachweisen des Ansaugluftvolumens verdichtet. Die in der Temperatur durch die Kompression erhöhte Ansaugluft wird durch den Zwischenkühler 63 gekühlt und dem Ausgleichstank 64 zugeführt. Die dem Ausgleichstank 64 zugeführte Ansaugluft wird nach Passieren des Ansauglufttemperatursensors 65 zum Nachweisen der Ansauglufttemperatur und des Ansaugdrucksensors 66 zum Nachweisen des Ansaugdrucks in jede der Verbrennungskammern 42 eingeleitet. In jeder der Verbrennungskammern 42 reagiert die eingeleitete Ansaugluft mit aus dem Kraftstoff-Injektionsventil 43 injiziertem Kraftstoff, und dadurch tritt Selbstzündungsverbrennung auf.
  • Abgas, welches aus der Verbrennungskammer nach der Verbrennung abgegeben wurde, hat die Wirkung der Drehung der Turbine 72b des Laders 72. In diesem Prozess wird eine Strömungsgeschwindigkeit des zur Turbine 72b strömenden Abgases durch das Ladedruckregelventil 71a eingestellt. Dann durchläuft das Abgas nach Passieren der Turbine 72b den Oxidationskatalysator 73 und den Dieselpartikelfilter 74. In diesem Prozess werden CO, HC usw. in dem Abgas reduziert, und Partikelsubstanz, die in dem Abgas enthalten ist, wird herausfiltriert. Abgas wird nach Passieren des Dieselpartikelfilters 74 zu einer Außenseite des Fahrzeugs über die Schalldämpfer 75 abgegeben.
  • In dem obigen Prozess werden das Hochdruck-EGR-Ventil 22, das elektronische Drosselventil 23 und das Niederdruck-EGR-Ventil 27 jeweils durch einen nachstehend erwähnten Gaskreiskontrollabschnitt 102 einer ECU 100 auf eine solche Weise kontrolliert, dass ein EGR-Verhältnis in Motor 2 geändert oder ein Abgas-Rezirkulationskanal zwischen dem Hochdruck-EGR-Kanal 80 und dem Niederdruck-EGR-Kanal 90 je nach Last des Motors 2 umgeschaltet wird. In einem Normalbetrieb wird das elektronische Drosselventil 23 in einem offenen Stadium gehalten.
  • Wenn der Motor 2 zu Beginn unter einer Niederlast betrieben wird, die niedriger ist als eine vorbestimmte Last (während Kaltfahrbetrieb des Motors), ist das Hochdruck-EGR-Ventil 22 geöffnet, und das Niederdruck-EGR-Ventil 27 ist völlig geschlossen, so dass Abgas durch den Hochdruck-EGR-Kanal 80 rezirkuliert wird, wie durch die Pfeillinie B angedeutet. D. h., ein Teil an Abgas, der durch einen Bereich des Abgaskanals 70 stromaufwärts der Turbine 72b strömt, strömt in dem Hochdruck-EGR-Kanal 80 ein, um als EGR-Gas zu dienen. Dieses EGR-Gas wird durch den Hochdruck-EGR-Kühler 21 gekühlt und einem Bereich des Ansaugkanals 60 stromabwärts des Kompressors 72a durch das Hochdruck-EGR-Ventil 22 zugeführt.
  • Wenn die Last des Motors 2 nach und nach erhöht wird, wird der Ladedruck aus dem Lader 72 höher, so dass es weniger wahrscheinlich wird, dass EGR-Gas aus dem Hochdruck-EGR-Kanal 80 in den Ansaugkanal 60 rezirkuliert wird. Darum wird das elektronische Drosselventil 23 in dem Ansaugkanal 60 nach und nach geschlossen, um einen Ansaugdrucks in einem Bereich des Ansaugkanals 60 stromabwärts des elektronischen Drosselventil 23 zu senken. Dies erleichtert die Rezirkulation des EGR-Gases aus dem Hochdruck-EGR-Kanal 80 mit dem Ansaugkanal 60.
  • Wenn anschließend der Motor 2 unter einer Mittel-/Hochlast von gleich oder größer als eine vorbestimmte Last betrieben wird, wird der Ladedruck weiter erhöht, so dass es unmöglich wird, die Rezirkulation von EGR-Gas aus dem Hochdruck-EGR-Kanal 80 in den Ansaugkanal 60 mittels Einstellen des elektronisches Drosselventil 23 aufrechtzuerhalten. Somit ist das elektronische Drosselventil 23 wieder vollkommen geöffnet und das Hochdruck-EGR-Ventil 22 vollkommen geschlossen. Weiterhin ist das Niederdruck-EGR-Ventil 27 geöffnet, so dass Abgas durch den Niederdruck-EGR-Kanal 90 rezirkuliert wird, wie durch die Pfeillinie B angedeutet. D. h., ein Teil des Abgases, das durch einen Bereich des Abgaskanals 70 stromabwärts der Turbine 72b strömt, strömt in den Niederdruck-EGR-Kanal 90 ein, um als EGR-Gas zu dienen. Dieses EGR-Gas wird durch den Niederdruck-EGR-Kühler 26 gekühlt, und über das Niederdruck-EGR-Ventil 27 einem Bereich des Ansaugkanal 60 stromaufwärts des Kompressors 72a (an den kein Ladedruck angelegt ist) zugeführt.
  • Wenn alternativ die Last des Motors 2 von Niederlast nach Mittellast zunimmt, kann die Kontrolle durchgeführt werden, um zu ermöglichen, dass das EGR-Gas gleichzeitig durch den Hochdruck-EGR-Kanal 80 und den Niederdruck-EGR-Kanal 90 strömt.
  • Der Dieselpartikelfilter 74 und der Oxidationskatalyator 73 sind in einem wärmebeständigen Gehäuse befestigt, und je nach Anforderung wird der Dieselpartikelfilter 74 unter Verwendung des Oxidationskatalysators 73 regeneriert. Speziell beruht die Funktion der ECU 100 auf einem Ergebnis des Nachweises eines Druckdifferenzsensors (nicht abgebildet) zum Nachweisen einer Druckdifferenz zwischen Drücken an jeweiligen Positionen stromaufwärts und stromabwärts des Dieselpartikelfilters 74, um eine Menge einer Partikelsubstanz zu berechnen, die durch den Dieselpartikelfilter 74 herausgefiltert wird. Als ein Ergebnis hat, wenn bestimmt wird, dass eine vorbestimmte Menge oder mehr an Partikelsubstanz herausgefiltert wird, die ECU 100 die Funktion dem Kraftstoff-Injektionsventil 43 die Injektion von Kraftstoff beim Expansionstakt des Motors 2 zu befehlen, so dass dem Oxidationskatalysator 73 unverbrannter Kraftstoff zugeführt wird. Der zugeführte unverbrannte Kraftstoff wird durch den Oxidationskatalysator 73 oxidiert, um eine Abgastemperatur in einem Bereich stromabwärts des Oxidationskatalysators 73 schnell zu erhöhen. Somit wird die in dem Dieselpartikelfilter 74 herausgefilterte Partikelsubstanz verbrannt, so dass der Dieselpartikelfilter 74 regeneriert wird. Allerdings werden diese Regenerationskontrolle und die vorgenannte EGR-Gas-Rezirkulation nicht gleichzeitig durchgeführt.
  • 3 ist ein Blockdiagramm und erläutert eine schematische Konfiguration eines Kontrollsystems für den Motor 2.
  • Wie 3 erläutert, ist eine ECU (Motorkontrolleinheit) 100 zur Kontrolle des Motors 2 ist unter Verwendung eines Mikrocomputers aufgebaut und umfasst einen Kühlkreislaufkontrollabschnitt 101 und einen Gaskreiskontrollabschnitt 102.
  • Der Kühlkreislaufkontrollabschnitt 101 hat die Funktion, auf der Grundlage der Nachweiswerte (Kühlwassertemperatur, Motorgeschwindigkeit, Kraftstoff-Injektionsmenge) des Wassertemperatursensors 31, eines Motorgeschwindigkeitssensors 32 und eines Kraftstoff-Injektionsmengensensors 33, eine Wandtemperatur eines Deckenabschnitts der Verbrennungskammern 42, d. h. eine Temperatur einer unteren Seite des Zylinderkopfes 4, die den Deckenabschnitt der Verbrennungskammern 42 aufbaut, abzuschätzen (hierin im Folgenden einfach als ”Kopftemperatur” bezeichnet) und auf der Grundlage der geschätzten Kopftemperatur die Umschaltventileinheit 6 durch ein nachstehend erwähntes Kontrollverfahren zu kontrollieren. Auf diese Weise wird der mit Bezug auf 1 beschriebene Kühlkreislauf für zirkulierendes Kühlwasser geschaltet.
  • Der Gaskreiskontrollabschnitt 102 hat die Funktion, auf der Grundlage der Nachweiswerte (Gaspedalposition, Ansaugluftmenge, Ansauglufttemperatur, Ansaugdruck) eines Gaspedalpositionssensors 34, des Ansaugluftstrommessers 62, des Ansauglufttemperatursensors 65 und des Ansaugdrucksensors 66, das Hochdruck-EGR-Ventil 22, das Niederdruck-EGR-Ventil 27, das elektronische Drosselventil 23 usw. zu kontrollieren und dadurch die Einstellung des EGR-Verhältnisses, das Umschalten der EGR-Wege usw. durchzuführen. Der Gaskreiskontrollabschnitt 102 hat auch die Funktion der Kontrolle des Kraftstoff-Injektionsventils 43, um eine Kraftstoff-Injektionsmenge, einen Kraftstoff-Injektionszeitakt usw. einzustellen.
  • 4 ist ein Flussdiagramm und erläutert ein Kontrollverfahren zur Ausführung durch den in 3 erläuterten Kühlkreislaufkontrollabschnitt 101, und die 5 bis 8 sind Blockdiagramme und erläutern ein Kühlverfahren in Abhängigkeit einer Motortemperatur. Gemäß dem Flussdiagramm in 4 wird das durch den Kühlkreislaufkontrollabschnitt 101 auszuführende Kontrollverfahren für das Kühlsystem 1 mit Bezug auf 5 bis 8 nachstehend beschrieben.
  • Zuerst sind während des Motor-Kaltbetriebs, d. h. während eines Zeitraums unmittelbar nach einem Motor-Kaltstart, alle der ersten bis dritten Kontrollventile 6b bis 6d geschlossen (Schritt S1).
  • Somit wird, wie in 5 erläutert, Kühlwasser nur entlang des ersten Weges 11 zirkuliert, so dass Kühlmittel durch den Hochdruck-EGR-Kühler 21, das Hochdruck-EGR-Ventil 22 und das elektronische Drosselventil 23, die jeweils im ersten Weg 11 angeordnet sind, geleitet wird. Eine auf dem ersten Weg 11 entlang zu leitende Menge eines Kühlwassers kann auf einen relativ kleinen Wert eingestellt werden, der genügt, um Kühlwasser daran zu hindern, im Zylinderkopf 4 lokal erwärmt und zum Sieden gebracht zu werden. Weiterhin wird immer eine gewisse Menge eines Kühlwassers entlang des ersten Weges 11 geleitet, ohne Rücksicht auf die Motortemperatur.
  • Dann wird bestimmt, ob eine Kopftemperatur T des Motors 2 gleich oder größer ist als eine vorbestimmte Temperatur T1 (z. B. 150°C) (Schritt S2). Die Bestimmung in Schritt S2 kann eine Bestimmung dahingehend sein, ob die Kühlwassertemperatur des Motors 2 gleich oder größer ist als eine vorbestimmte Temperatur t1 (z. B. 20°C). Die Temperatur T1 (oder Temperatur t1) ist gleichwertig zu ”unterseitiger vorbestimmter Wert” der in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist.
  • Wenn in Schritt S2 bestimmt wird, dass die Kopftemperatur T gleich oder größer ist als die vorbestimmte Temperatur T1, wird das erste Kontrollventil 6b geöffnet (Schritt S3).
  • Somit wird, wie in 6 erläutert, Kühlwasser über den ersten Weg 11 und zweiten Weg 12 zirkuliert, so dass Kühlwasser durch die Start-Stop-Wasserpumpe 24, den klimatisierenden Heizkern 25, den Niederdruck-EGR-Kühler 26 und das Niederdruck-EGR-Ventil 27 geleitet wird, die, zusätzlich zu den Komponenten (21, 22, 23) im ersten Weg 11, jeweils im zweiten Wegs 12 angeordnet sind.
  • Dann wird bestimmt, ob die Kopftemperatur T gleich oder größer ist als eine vorbestimmte Temperatur T2 (T2 > T1) (Schritt S4). Die Bestimmung in Schritt S4 kann eine Bestimmung dahingehend sein, ob die Kühlwassertemperatur gleich oder größer ist als eine vorbestimmte Temperatur t2 (z. B. 60°C). Die Temperatur T2 (oder Temperatur t2) ist gleichwertig zu ”vorbestimmter Wert” der in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist.
  • Wenn in Schritt S4 bestimmt wird, dass die Kopftemperatur T gleich oder größer ist als der vorbestimmte Temperatur T2, ist zusätzlich das zweite Kontrollventil 6c geöffnet (Schritt S5).
  • Somit wird, wie in 7 erläutert, Kühlwasser über den ersten, zweiten und dritten Weg 11, 12 und 13 zirkuliert, so dass Kühlwasser auch durch den Motorölkühler 28 und den Automatikgetriebe-Öl-Wärmeaustauscher 29 geleitet wird, die zusätzlich zu den Komponenten (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) im ersten und zweiten Weg 11, 12 jeweils im dritten Weg 13 angeordnet sind.
  • Dann wird bestimmt, ob die Kopftemperatur T gleich oder größer ist als eine vorbestimmte Temperatur T3 (T3 > T2) d. h., ob das Anwärmen des Motors 2 bereits beendet ist (Schritt S6). Die Bestimmung in Schritt S6 kann eine Bestimmung dahingehend sein, ob die Kühlwassertemperatur gleich oder größer ist als eine vorbestimmte Temperatur T3 (z. B. 80°C).
  • Zuletzt wird, wenn in Schritt 56 bestimmt wird, dass das Anwärmen des Motors 2 beendet ist, zusätzlich das dritte Kontrollventil 6d geöffnet (Schritt S7).
  • Somit wird, wie in 8 erläutert, Kühlwasser entlang des ersten, zweiten, dritten und vierten Wegs 11, 12, 13 und 14 zirkuliert, so dass Kühlwasser, zusätzlich zu den Komponenten (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) im ersten bis dritte Weg 11 bis 13, auch durch den im vierten Weg 14 angeordneten Kühlkörper 7 geleitet wird.
  • Auf der Grundlage der obigen Merkmale können die folgenden vorteilhaften Auswirkungen erhalten werden.
  • Während des Motor-Kaltbetriebs hat der Gaskreiskontrollabschnitt 102 die Funktion der Kontrolle des Hochdruck-EGR-Ventils 22 und des elektronischen Drosselventils 23, um zu ermöglichen, dass EGR-Gas durch den Hochdruck-EGR-Kanal 80 strömt, und der Kühlkreislaufkontrollabschnitt 101 hat die Funktion, alle der ersten bis dritten Kontrollventile 6b bis 6d zu schließen, so dass nur entlang des ersten Weges 11 eine relativ geringe Menge eines Kühlwassers geleitet wird. Somit wird Wärme des EGR-Gases durch den Hochdruck-EGR-Kühler 21 zurückgewonnen, und Kühlwasser, das entlang des ersten Weges 11 geleitet wird, wird durch die zurückgewonnene Wärme des EGR-Gases erwärmt. Weiterhin wird Kühlwasser im ersten Weg 11 nicht positiv gekühlt, da der erste Weg 11 den Kühlkörper 7 umgeht. Darum wird, während des Betriebs des Motors 2, der Zylinderkopf 4 nach und nach in der Temperatur erhöht.
  • Während des Motor-Kaltbetriebs strömt fast kein Kühlwasser durch die blockseitige Wasserummantelung 3b, so dass der Zylinderblock 3 während des Betriebs des Motors 2 ebenfalls nach und nach in der Temperatur erhöht wird.
  • Wie vorstehend wird während des Motor-Kaltbetriebs grundsätzlich kein Kühlwasser durch die blockseitige Wasserummantelung 3b geleitet, und eine relativ kleine Menge an Kühlwasser wird ausschließlich durch die kopfseitige Wasserummantelung 4a geleitet, während sie mittels Wärme des EGR-Gas erwärmt wird, so dass es möglich wird, eine Temperatur um die Verbrennungskammern 42 des Motors 2 herum zu erhöhen und dadurch das frühe Anwärmen des Motors 2 zu beschleunigen.
  • Zusätzlich wird Kühlwasser durch den Hochdruck-EGR-Kühler 21 geleitet, während es durch die Wasserpumpe 5 zirkuliert wird, die auch während des Motor-Kaltbetriebs angetrieben wird, so dass es möglich wird, einen Bruch des Hochdruck-EGR-Kühler 21 auf Grund von siedendem Kühlwasser in dem Hochdruck-EGR-Kühler 21 zu vermeiden und damit die Zuverlässigkeit des Hochdruck-EGR-Kühler 21 zu gewährleisten.
  • Während des Motor-Kaltbetriebs kann auch die Ansauglufttemperatur durch die Wärme von EGR-Gas erhöht werden, so dass es möglich wird, die Verbrennungsstabilität in Diesel-Motor 2 zu verbessern.
  • Weiterhin wird immer Kühlwasser zirkuliert, so dass es möglich wird, Vereisen des elektronischen Drosselventils 23 (Wasserdampf kondensiert in einem Ansaugrohr und verursacht verlangsamte Ventilöffnungsbewegung) zu verhindern.
  • Dann, in einen frühzeitigen Stadium während des Motor-Anwärmbetriebs, z. B. während eines Zeitraums, wobei T2 > Kopftemperatur T ≥ T1, hat der Gaskreiskontrollabschnitt 102 die Funktion der Kontrolle des Niederdruck-EGR-Ventils 27, um zu ermöglichen, dass EGR-Gas durch den Niederdruck-EGR-Kanal 90 strömt, und der Kühlkreislaufkontrollabschnitt 101 hat die Funktion des Öffnens des ersten Kontrollventils 6b, so dass Kühlwasser entlang des ersten Weges 11 und zweiten Weges 12 strömt. Somit wird die Wärme des EGR-Gases durch den Niederdruck-EGR-Kühler 26 zurückgewonnen, und entlang des zweiten Weges 12 geleitetes Kühlwasser wird durch die zurückgewonnene Wärme des EGR-Gases erwärmt. Weiterhin wird Kühlwasser in dem zweiten Weg 12 nicht positiv gekühlt, da der zweite Weg 12 den Kühlkörper 7 umgeht. Darum wird während des Lastbetriebs des Motors 2 der Zylinderkopf 4 nach und nach in der Temperatur erhöht.
  • Weiterhin strömt im frühzeitigen Stadium während des Motor-Anwärmbetriebs fast kein Kühlwasser durch die blockseitige Wasserummantelung 3b wie während des Motor-Kaltbetriebs, so dass der Zylinderblock 3 während des Lastbetriebs des Motors 2 nach und nach in der Temperatur erhöht wird. Somit wird Anwärmen des Motors 2 beschleunigt.
  • Zusätzlich wird Kühlwasser auch durch den klimatisierenden Heizkern 25 im zweiten Weg 12 geleitet, so dass es möglich wird, den klimatisierenden Heizkern 25 durch Wärmeaustausch mit Kühlwasser zu erwärmen, um die Erwärmungsleistung einer klimatisierenden Vorrichtung mit klimatisierendem Heizkern 25 in der Mitte des Anwärmbetriebs sicherzustellen.
  • Dann hat in einem späteren Stadium während des Motor-Anwärmbetriebs, z. B. während eines Zeitraums, wobei T3 > Kopftemperatur T ≥ T2, der Kühlkreislaufkontrollabschnitt 101 die Funktion des zusätzlichen Öffnens des zweiten Kontrollventils 6c, so dass Kühlwasser entlang des ersten bis dritten Weges 11 bis 13 strömt. Somit wird Kühlwasser durch den Zylinderblock 3 entlang des dritten Weges 13 geleitet, so dass der Zylinderblock 3 gewissermaßen gekühlt wird. Allerdings wird Kühlwasser auf dem dritten Weg 13 nicht positiv gekühlt, da der dritte Weg 13 den Kühlkörper 7 umgeht. Somit wird das Anwärmen des Motors 2 beschleunigt.
  • Zusätzlich durchläuft der dritte Weg 13 den Motorölkühler 28 und den Automatikgetriebe-Öl-Wärmeaustauscher 29, so dass es möglich wird, das Motoröl zu kühlen und Automatikgetriebeöl entsprechend zu erwärmen, um sein Viskosität zu senken und dadurch frühzeitig einen Gleitwiderstand im Getriebe zu reduzieren, um die Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit zu verbessern.
  • Weiterhin wird das obige Anwärmen mittels Wärme aus dem EGR-Gas, das durch die EGR-Kanäle 80, 90 strömt, durchgeführt, statt aus dem Abgas, das durch den Abgaskanal 70 strömt, so dass ein Zeitraum bis der in Abgaskanal 70 angeordnete Oxidationskatalysator 73 die Aktivierungstemperatur (Katalysator-Sperrzeit) erreicht, nicht durch das Anwärmen beeinflusst wird. D. h., es wird möglich, sowohl frühes Anwärmen des Motors 2 als auch frühe Aktivierung des Oxidationskatalysators 73 zu erreichen.
  • Wenn dann das Anwärmen des Motors 2 abgeschlossen ist, hat der Kühlkreislaufkontrollabschnitt 101 die Funktion der zusätzlichen Öffnung des dritten Kontrollventils 6d, so dass Kühlwasser auf allen ersten bis vierten Wege 11 bis 14 entlang strömt. Der vierte Weg 14 ist mit dem Kühlkörper 7 verbunden, so dass es möglich wird, Kühlwasser durch den Kühlkörper 7 abzukühlen, um den angewärmten Motor 2 bei einer vorbestimmten Temperatur zu halten.
  • Wie vorstehend kann das Anwärmen des Motors 2 während des entsprechenden Abkühlens des Motors 2 durch Kontrollieren der Umschaltventileinheit 6 zusammen mit einem Anstieg in der Temperatur des Motors 2 entsprechend dem Kühlkreislaufkontrollabschnitt 101 und Kontrollieren der EGR-Gas-Neuberechnung in Abhängigkeit der Lastbedingungen des Motors 2 entsprechend dem Gaskreiskontrollabschnitt 102 beschleunigt werden.
  • Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beispielhafte Ausführungsform begrenzt ist, sondern dass verschiedene modifizierende Änderungen im Aufbau vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang davon, wie in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt, abzuweichen.
  • Beispielsweise wurde in der obigen Ausführungsform die vorliegende Erfindung auf einen Vierzylinder-Diesel-Reihenmotor angewendet. Allerdings kann die Anzahl der Zylinder jede beliebige größere Zahl sein. Weiterhin ist ein Typ von Motor nicht auf einen Dieselmotor beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung kann auf einen Benzinmotor angewendet werden.
  • <Ausführung von Ausführungsform>
  • Zum Schluss sind nachstehend Unterscheidungsmerkmale des Motorkühlsystems, das in der obigen Ausführungsform offenbart ist, und Funktionen und vorteilhafte Auswirkungen auf der Grundlage der Merkmale ausgeführt.
  • Die in der obigen Ausführungsform offenbarte Technik betrifft ein System zum Kühlen eines Motors, das einen Zylinderblock, einen Zylinderkopf, einen Ansaugkanal, einen Abgaskanal, einen EGR-Kanal, der den Abgaskanal mit dem Ansaugkanal verbindet, um dadurch einen Teil des Abgases in den Ansaugkanal zurückzuführen, und einen EGR-Kühler zur Durchführung von Wärmeaustausch zwischen dem Abgas in dem EGR-Kanal und Kühlmittel, wobei der Zylinderblock und der Zylinderkopf jeweils mit einer Wasserummantelung bereitgestellt sind, durch die Kühlmittel strömt, umfasst. Das System umfasst folgendes: eine Wasserpumpe zum Abgeben des Kühlmittels; einen kopfseitigen Zirkulationsweg, durch den das Kühlmittel aus der Wasserpumpe durch die Wasserummantelung des Zylinderkopfes und den EGR-Kühler zirkuliert wird; einen blockseitigen Zirkulationsweg, durch den das Kühlmittel aus der Wasserpumpe durch die Wasserummantelung des Zylinderblocks zirkuliert wird; und eine Umschaltventileinheit mit der Funktion, während des Kaltfahrbetriebs des Motors das Kühlmittel aus der Wasserpumpe entlang des kopfseitigen Zirkulationsweges zu leiten, und wenn eine Temperatur des Motors auf einen vorbestimmten Wert erhöht wird, das Kühlmittel aus der Wasserpumpe nicht nur entlang des kopfseitigen sondern auch des blockseitigen Zirkulationsweges zu leiten.
  • In dem Motorkühlsystem mit dem obigen Merkmal, sind zwei Kühlleitungen für den Zylinderkopf und den Zylinderblock verwirklicht, und während des Kaltfahrbetriebs des Motors wird Kühlmittel durch die Wasserummantelung des Zylinderkopfes und den EGR-Kühler geleitet und mittels durch den EGR-Kühler während der Durchführung von EGR zurückgewonnener Wärme des EGR-Gases erwärmt, so dass es möglich wird, eine Temperatur um die Verbrennungskammern des Motors herum anzuheben und dadurch das frühe Anwärmen des Motors zu beschleunigen. Zusätzlich wird Kühlmittel durch den EGR-Kühler geleitet, während es zirkuliert wird, so dass es möglich wird einen Bruch des EGR-Kühlers auf Grund von siedendem Kühlmittel in dem EGR-Kühler zu verhindern und somit die Zuverlässigkeit des EGR-Kühlers sicherzustellen.
  • Weiterhin wird das obige Anwärmen mittels Wärme des EGR-Gases, das durch den EGR-Kanal strömt, statt des Abgases, das durch den Abgaskanal strömt, durchgeführt, so dass auch in dem Fall, wobei eine Abgasreinigungsvorrichtung im Abgaskanal angeordnet ist, ein Zeitraum, bis die Abgasreinigungsvorrichtung ihre Aktivierungstemperatur erreicht, nicht durch das Anwärmen beeinflusst wird. D. h. es wird möglich, sowohl frühes Anwärmen des Motors als auch frühe Aktivierung der Abgasreinigungsvorrichtung zu verwirklichen.
  • Dabei umfasst der Motor in dem obigen System: einen Lader, der konfiguriert ist zur Drehung durch einen Abgasstrom in dem Abgaskanal und dadurch Ansaugluft in den Ansaugkanal turbolädt; einen ersten EGR-Kanal, der einen Bereich des Abgaskanals stromaufwärts des Laders mit einem Bereich des Ansaugkanals stromabwärts des Laders verbindet; einen ersten EGR-Kühler, der in den ersten EGR-Kanal eingebaut ist; einen zweiten EGR-Kanal, der einen Bereich des Abgaskanals stromabwärts des Laders und einen Bereich des Ansaugkanals stromaufwärts des Laders verbindet; und einen zweiten EGR-Kühler, der in den zweiten EGR-Kanal eingebaut ist. Der kopfseitige Zirkulationsweg umfasst einen ersten Weg zum Hindurchleiten des Kühlmittels durch den ersten EGR-Kühler und ein zweiten Weg zum Hindurchleiten des Kühlmittels durch den zweiten EGR-Kühler. Die Umschaltventileinheit hat die Funktion, während des Kaltfahrbetriebs des Motors das Kühlmittel aus der Wasserpumpe entlang des ersten Weges zu leiten und wenn die Temperatur des Motors bis zu einem unterseitigen vorbestimmten Wert erhöht wird, der niedriger ist als der vorbestimmte Wert, das Kühlmittel aus der Wasserpumpe nicht nur entlang des ersten sondern auch des zweiten Weges zu leiten.
  • Da zwei Typen von EGR-Kanälen, der erste EGR-Kanal und der zweite EGR-Kanal, bereitgestellt sind, können diese EGR-Kanäle selektiv je nach Belastungen des Motors verwendet werde, um zu ermöglichen, dass aus dem Abgaskanal abgezogenes EGR-Gas glatt zum Ansaugkanal rezirkuliert wird. Dabei ist während des Niederlastbetriebs des Motors ein Ladedruck aus dem Lader relativ niedrig, so dass EGR-Gas glatt über den ersten EGR-Kanal rezirkuliert wird, der mit einem Bereich des Ansaugkanal stromabwärts des Laders verbunden ist (d. h. ein Bereich des Ansaugkanals, in dem turbogeladene Ansaugluft strömt). Andererseits nimmt während eines Mittel-/Hochlastbetriebs des Motors der Ladedruck zu, so dass es schwer wird, den Fluss des EGR-Gases durch den ersten EGR-Kanal zu ermöglichen. Darum wird während des Mittel-/Hochlastbetriebs des Motors der zweite EGR-Kanal, der mit einem Bereich des Ansaugkanals stromaufwärts des Laders verbunden ist (d. h. ein Bereich des Ansaugkanal, in dem zuvor supergeladene Niederdruck-Ansaugluft strömt) verwendet, um glattes Rezirkulieren des EGR-Gases durch den zweiten EGR-Kanal zu ermöglichen.
  • Wie vorstehend erwähnt, wird während des Niederlastbetriebs des Motors (und während des Kaltbetriebs) EGR-Gas abgezogen, um durch den erste EGR-Kanal zu strömen, und gleichzeitig wird Kühlmittel entlang des ersten Weges geleitet, so dass es möglich wird, Wärme des EGR-Gases durch den ersten EGR-Kühler zurückzugewinnen, der in dem ersten EGR-Kanal angeordnet ist, und die zurückgewonnene Wärme zum Erwärmen des Kühlmittels zu verwenden. Während des Mittel-/Hochlastbetriebs des Motors wird EGR-Gas abgezogen, und gleichzeitig wird Kühlmittel entlang des zweiten Weges geleitet, so dass es möglich wird, Wärme des EGR-Gases durch den zweiten EGR-Kühler zurückzugewinnen, der in dem zweiten EGR-Kanal angeordnet ist, und die zurückgewonnene Wärme zum Erwärmen des Kühlmittels zu verwenden. Das obige Merkmal ermöglicht es, Wärme aus EGR-Gas zurückzugewinnen und die zurückgewonnene Wärme zum Anwärmen des Motors zu verwenden, ohne Rücksicht auf den Betriebszustand des Motors, um die Anwärmleistung zu verbessern.
  • Vorzugsweise ist in dem obigen System der erste Weg konfiguriert, um das Kühlmittel immer in einer Menge zu zirkulieren, die geringer ist als diejenige auf dem zweiten Weg, und die Umschaltventileinheit umfasst ein erstes Kontrollventil und ein zweites Kontrollventil, die jeweils konfiguriert sind, um jeweils einen entsprechenden Ventilöffnungsbereich für den zweiten Weg und einen Ventilöffnungsbereich für den blockseitigen Zirkulationsweg, je nach Anwärmestatus des Motors zu verändern.
  • Gemäß diesem Merkmal können die jeweiligen Strömungsgeschwindigkeiten des zweiten Weges und des blockseitigen Zirkulationsweges je nach Anwärmstatus des Motors kontrolliert werden, während immer eine kleine Menge eines Kühlmittels entlang des ersten Weges strömt, so dass es möglich wird, das Anwärmen des Motors weiter in entsprechender Weise zu beschleunigen. Zusätzlich kann während des Kaltfahrbetriebs des Motors eine Ansauglufttemperatur durch Erwärmen von EGR-Gas, das durch den erste EGR-Kanal strömt, erhöht werden, so dass es möglich wird, die Verbrennungsstabilität insbesondere in einem Dieselmotor zu verbessern.
  • Weiter vorteilhafterweise ist in dem obigen System der zweite Weg weiterhin mit einem klimatisierenden Heizkern zur Durchführung von Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel versehen.
  • Gemäß diesem Merkmal wird der klimatisierenden Heizkern durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel erwärmt, so dass es möglich wird, die Erwärmungsleistung einer klimatisierenden Vorrichtung, in die der klimatisierende Heizkern eingearbeitet ist, von der Mitte des Anwärmbetriebs aus sicherzustellen.
  • INDUSTRIELLE ANWENDUNGSMÖGLICHKEIT
  • Wie vorstehend erwähnt, ermöglicht es die vorliegende Erfindung in einem Motor eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen, das Anwärmen während des Kaltfahrbetriebs des Motors zu beschleunigen und die Zuverlässigkeit eines EGR-Kühlers zu verbessern. Somit ist die vorliegende Erfindung zweckmäßigerweise auf dem industriellen Gebiet der Herstellung dieses Motortyps geeignet.

Claims (3)

  1. System eingerichtet zum Kühlen eines Motors (2), wobei der Motor (2) umfasst: einen Zylinderblock (3), einen Zylinderkopf (4), einen Ansaugkanal (60), einen Abgaskanal (70), einen Lader (72), der dazu ausgebildet ist, durch einen Abgasstrom in dem Abgaskanal (70) gedreht zu werden und hierdurch Einlassluft in den Ansaugkanal (60) zu laden, einen ersten EGR-Kanal (80), der einen Bereich des Abgaskanals (70) stromauf des Laders (72) mit einem Bereich des Ansaugkanals (60) stromab des Laders (72) verbindet, um dadurch einen Teil von Abgas zum Ansaugkanal (60) zu rezirkulieren, und einen ersten, im ersten EGR-Kanal angeordneten EGR-Kühler (21) eingerichtet zur Durchführung von Wärmeaustausch zwischen Abgas in dem ersten EGR-Kanal (80) und einem Kühlmittel, einen zweiten EGR-Kanal (90), der einen Bereich des Abgaskanals (70) stromab des Laders (72) und einen Bereich des Ansaugkanals (60) stromauf des Laders (72) verbindet, um dadurch einen Teil des Abgases zum Ansaugkanal (60) zu rezirkulieren, und einen zweiten, in dem zweiten EGR-Kanal (90) angeordneten EGR-Kühler (26) eingerichtet zur Durchführung von Wärmetausch zwischen Abgas in dem zweiten EGR-Kanal (90) und dem Kühlmittel, wobei der Zylinderblock (3) und der Zylinderkopf (4) jeweils mit einer Wasserummantelung (3b, 4a), durch den Kühlmittel strömt, versehen sind, wobei das System umfasst: eine Wasserpumpe (5) eingerichtet zum Abgeben des Kühlmittels; einen ersten kopfseitigen Zirkulationsweg (11), durch den das Kühlmittel aus der Wasserpumpe (5) durch die Wasserummantelung (4a) des Zylinderkopf (4) und den ersten EGR-Kühler (21) zirkuliert wird; einen blockseitigen Zirkulationsweg (13), durch den das Kühlmittel aus der Wasserpumpe (5) durch die Wasserummantelung (3b) des Zylinderblock (3) zirkuliert wird; und eine Umschaltventileinheit (6) mit der Funktion, während des Kaltfahrbetriebs des Motors (2) das Kühlmittel aus der Wasserpumpe (5) entlang des ersten kopfseitigen Zirkulationsweges (11) zu leiten, wenn die Temperatur des Motors (2) auf einen unterseitigen vorbestimmten Wert (T1) erhöht wird, das Kühlmittel von der Wasserpumpe (5) nicht nur entlang des ersten kopfseitigen Zirkulationswegs (11), sondern auch entlang des zweiten kopfseitigen Zirkulationswegs (12) zu leiten, und wenn eine Temperatur des Motors (2) auf einen weiteren vorbestimmten Wert (T2), der höher ist als der unterseitige, vorbestimmte Wert (T1), erhöht wird, das Kühlmittel aus der Wasserpumpe (5) nicht nur entlang der ersten und zweiten kopfseitigen Zirkulationswege (11, 12), sondern auch des blockseitigen Zirkulationsweges (13) zu leiten.
  2. System nach Anspruch 1, wobei: der erste Weg (11) konfiguriert ist, um das Kühlmittel immer in einer Menge zu zirkulieren, die geringer ist als diejenige in dem zweiten Weg (12); und die Umschaltventileinheit (6) ein erstes Kontrollventil (6b) und ein zweites Kontrollventil (6c) umfasst, jeweils konfiguriert, um jeweils einen entsprechenden Ventilöffnungsbereich für den zweiten Weg (12) und einen Ventilöffnungsbereich für den blockseitigen Zirkulationsweg (13) je nach Anwärmstatus des Motors (2) zu ändern.
  3. System nach Anspruch 2, wobei der zweite Weg (12) weiterhin mit einem klimatisierenden Heizkern (25) zur Durchführung von Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel versehen ist.
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