DE102014109463B4 - Vorrichtung zum Einstellen einer Öltemperatur für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern der Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum Einstellen einer Öltemperatur für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern der Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Einstellen einer Öltemperatur für ein Fahrzeug, die Vorrichtung aufweisend:ein Abgasrückführung-(AGR)-Ventil (1), welches an einem Fluidkanal (102) installiert ist, der von einer Abgasleitung (104) abzweigt,einen komplexen Wärmetauscher (9), welcher eine Struktur hat, um Abgas, welches durch das AGR-Ventil (1) hindurch passiert ist, zu einer Motoreinlassleitung (106) zu transferieren mittels eines AGR-Kühlpfads (3), in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil (1) hindurch passiert ist, einen Wärmetausch mit einem Kühlmittel durchführt, mittels eines Ölheizpfads (5), in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil (1) hindurch passiert ist, einen Wärmetausch mit dem Öl durchführt, und mittels eines Umgehungpfads (7), in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil (1) hindurch passiert ist, keinen Wärmetausch durchführt,einen NOx-Sensor (11) welcher in der Abgasleitung (104) installiert ist, undeine Steuerungsvorrichtung (13), welche den komplexen Wärmetauscher (9) in Antwort auf ein Signal des NOx-Sensors (11) steuert,wobei der komplexe Wärmetauscher (9) bereitgestellt ist mit einer Abgaspassage für das Abgas, welches durch Steuern mittels der Steuerungsvorrichtung (13) zum AGR-Kühlpfad (3) unterwegs ist, mit einem Schwenkklappenventil (15), welches selektiv irgendeine der Abgaspassagen (110, 112) für das Abgas, welches zum Ölheizpfad (5) und zum Umgehungspfad (7) unterwegs ist, vollständig schließt, und mit einem Umgehungsventil (17), welches den Umgehungspfad (7) öffnet und/oder schließt.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen einer Öltemperatur für ein Fahrzeug (z.B. ein Kraftfahrzeug) und ein Verfahren zum Steuern der Vorrichtung und insbesondere eine Technologie, welche eine Öltemperatur unter Verwendung von Wärme eines (Verbrennungs-)Abgases von einem Motor (z.B. einem Verbrennungsmotor) steuert.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Wenn ein Fahrzeug gestartet wird, durchläuft Niedertemperatur-Öl für einen Motor oder für ein Getriebe einen Aufwärmvorgang, sodass das Öl zum Fahren des Fahrzeugs bei/auf einer angemessenen Temperatur gehalten werden kann. Nachdem das Öl aufgewärmt ist, kann der Motor und/oder das Getriebe normal arbeiten.
  • Ein herkömmliches ÖI-Aufwärmverfahren weist normalerweise auf ein erstes Aufwärmen, durch welches (Verbrennungsmotor-)Kühlmittel primär aufgewärmt wird mittels Passierens durch einen Kühlwassermantel hindurch, der in einer Brennkammer (bzw. um diese herum) eines Motors angeordnet ist, und ein zweites Aufwärmen, durch welches Öl dann aufgewärmt wird mittels Durchführens eines Wärmetauschs mit dem Kühlmittel. Dieses Verfahren hat darin einen Nachteil, dass das Aufwärmen langsam ist. Dementsprechend wird unlängst ein weit verbreitetes schnelles Aufwärmen angewendet, welches ein Hochtemperaturabgas zum Aufwärmen nutzt.
  • Im Fall eines Wärmetauschers, welcher Wärme von Abgas verwendet, müssen das Abgas und das Öl in jeder Phase angemessen gesteuert werden, d.h. vor dem Aufwärmen, während des Aufwärmens und nach dem Aufwärmen. Da Abgas mit einer relativ hohen Temperatur und Öl von relativ niedriger Temperatur miteinander Wärme austauschen, verursacht ein unangemessener (z.B. exzessiver) Wärmetausch Haltbarkeitsprobleme, wie zum Beispiel Ablagerung und Verkohlung (z.B. von und/oder im Öl), und beeinflusst Bestandteile des Abgases, wie beispielsweise HC (Kohlenwasserstoff), CO und NOx.
  • Die in diesem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ offenbarten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollen nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Vorschlag verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der dem Fachmann schon bekannt ist.
  • Beispielsweise sind aus DE 10 2013 113 240 A1 und aus JP H11 - 311 114 A jeweils eine Vorrichtung zum Einstellen einer Öltemperatur für ein Fahrzeug bekannt, aufweisend: ein Abgasrückführung-(AGR)-Ventil, welches an einem Fluidkanal installiert ist, der von einer Abgasleitung abzweigt, und einen komplexen Wärmetauscher, welcher eine Struktur hat, um Abgas, welches durch das AGR-Ventil hindurch passiert ist, zu einer Motoreinlassleitung zu transferieren mittels eines AGR-Kühlpfads, in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil hindurch passiert ist, einen Wärmetausch mit einem Kühlmittel durchführt, mittels eines Ölheizpfads, in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil hindurch passiert ist, einen Wärmetausch mit dem Öl durchführt, und mittels eines Umgehungpfads, in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil hindurch passiert ist, keinen Wärmetausch durchführt.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die obigen in der bezogenen Technik auftretenden Probleme und/oder anderen Problemen getätigt, und die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht, eine Vorrichtung zum Einstellen der Öltemperatur für ein Fahrzeug (z.B. ein Kraftfahrzeug) und ein Verfahren zum Steuern der Vorrichtung bereitzustellen, welche zumindest die folgenden Vorteile haben: (a) in der Lage zu sein, schnell und angemessen Öl aufzuwärmen unter Verwendung von Wärme eines (Verbrennungsmotor-)Abgases, eine Verbrennungsmotorreibung und eine Getriebereibung zu reduzieren und die (notwendige) Antriebsleistung einer Ölpumpe zu reduzieren, was in Verbesserungen der Kraftstoffeffizienz und der Haltbarkeit resultiert, (b) in der Lage zu sein, eine Zeit(dauer) zu reduzieren, welche notwendig ist, um optimale Reibungsbedingungen (z.B. von ölgeschmierten Motor/Getriebekomponenten) zu erreichen, was Geräusche und Vibrationen reduziert, und (c) in der Lage zu sein, eine AGR-Kühleffizienz (z.B. eine Abgasrückführung-Kühleffizienz) zu verbessern.
  • Gemäß zahlreichen Aspekten ist eine Vorrichtung zum Einstellen einer Öltemperatur für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei die Vorrichtung aufweist ein (Verbrennungsmotor-)Abgasrückführung-(AGR)-Ventil, welches an/in einem Fluidkanal installiert ist, der von einer Abgasleitung (z.B. einem Abgasrohr) abzweigt, einen komplexen Wärmetauscher, welcher eine Struktur hat, um (Verbrennungsmotor-)Abgas, welches durch das AGR-Ventil hindurch passiert ist, zu einer (Verbrennungs-) Motoreinlassleitung (z.B. zu einem Saugrohr/Einlasskrümmer) zu transferieren mittels eines bzw. über einen AGR-Kühlpfad, in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil hindurch passiert ist, einen Wärmetausch (bzw. eine Wärmeübertragung) mit einem (Verbrennungsmotor-)Kühlmittel durchführt, eines bzw. einem Ölheizpfad (z.B. eines Öl(auf)wärmpfads), in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil hindurch passiert ist, einen Wärmetausch mit dem (z.B. Verbrennungsmotor-)ÖI durchführt, und eines bzw. einem Umgehungspfad, in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil hindurch passiert ist, (zumindest im Wesentlichen) keinen Wärmetausch durchführt, einen NOx-Sensor, welcher in der Abgasleitung installiert ist, und eine Steuerungsvorrichtung, welche den komplexen Wärmetauscher in Antwort auf ein Signal des NOx-Sensors steuert, wobei der komplexe Wärmetauscher bereitgestellt ist mit einer Abgaspassage (z.B. einer AGR-Kühlpfad-Abgaspassage) für das Abgas, welches durch Steuern mittels der (durch die) Steuerungsvorrichtung zum AGR-Kühlpfad unterwegs ist, mit einem Schwenk(klappen)ventil, welches selektiv irgendeine der Abgaspassagen (in ausgewählter Weise gesteuert)(z.B. eine Ölpfad- und/oder eine Umgehungspfad-Abgaspassage oder die AGR-Abgaspassage) für das Abgas, welches zum Ölheizpfad und zum Umgehungspfad unterwegs ist, vollständig (ver)schließt, und mit einem Umgehungsventil, welches den Umgehungspfad öffnet und/oder schließt.
  • Gemäß zahlreichen anderen Aspekten ist ein Verfahren zum Steuern der Öltemperatursteuerungsvorrichtung bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist einen ersten Temperaturermittlungsschritt des Ermittelns, ob eine Kühlmitteltemperatur unterhalb einer ersten Referenztemperatur liegt, welche einen kritischen Punkt repräsentiert, bei/ab welchem HC (Kohlenwasserstoff) und Kohlenstoff (z.B. Ruß) im Abgas kondensieren und sich im komplexen Wärmetauscher (an)sammeln, und einen ersten Modus-Ausführungsschritt des Steuerungsausführens, sodass das Umgehungsventil vollständig offen/geöffnet ist/wird und sodass das Schwenk(klappen)ventil vollständig den AGR-Kühlpfad (ver)schließt, falls der erste Temperaturermittlungsschritt ermittelt, dass die Kühlmitteltemperatur unterhalb der ersten Referenztemperatur liegt.
  • Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung haben zumindest die folgenden Vorteile. Als erstes ist es möglich schnell und angemessen Öl unter Verwendung von Abgaswärme aufzuwärmen, wodurch eine Motorreibung und eine Getriebereibung reduziert ist und die (notwendige) Antriebsleistung einer Ölpumpe reduziert ist, was in Verbesserungen der Kraftstoffeffizienz und der Haltbarkeit resultiert. Als zweites ist es möglich eine Zeit(dauer) zu reduzieren, welche notwendig ist, um optimale Reibungsbedingungen (z.B. von/an Verbrennungsmotor/Getriebekomponenten) zu erreichen, was Geräusche und Vibrationen reduziert. Letztendlich ist es möglich die AGR-Kühleffizienz zu verbessern.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
  • Figurenliste
  • Die obigen und anderen Ziele, Merkmale und anderen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mittels der folgenden detaillierten Beschreibung klarer verstanden werden, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, in welchen:
    • 1 eine Ansicht ist, welche eine beispielhafte Vorrichtung zum Einstellen einer Öltemperatur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
    • 2 eine Ansicht ist, welche einen beispielhaft in der 1 gezeigten komplexen Wärmetauscher zeigt,
    • 3 eine schematische Querschnittansicht ist, welche die Struktur des in der 2 gezeigten komplexen Wärmetauschers zeigt,
    • 4 eine Querschnittansicht entlang der in der 3 gezeigten Line IV - IV ist,
    • 5 eine Ansicht ist, welche einen Zustand zeigt, in welchem AGR-Gas nicht durch einen AGR-Kühlpfad hindurch passiert, sondern den Pfad komplett umgeht,
    • 6 eine Ansicht ist, welche einen Zustand zeigt, in welchem ein Öl-Heizen/Wärmen und ein AGR-Gas-Kühlen teilweise gleichzeitig durchgeführt werden,
    • 7 eine Ansicht ist, welche einen Zustand zeigt, in welchem nur das Öl-Heizen/Wärmen durchgeführt wird,
    • 8 eine Ansicht ist, welche einen Zustand zeigt, in welchem nur AGR-Gas-Kühlen durchgeführt wird, und
    • 9 ein Flussdiagramm ist, welches ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung einer Öltemperatureinstellvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
  • Mit Bezug auf die 1 bis 4 weist eine Vorrichtung zum Einstellen einer Öltemperatur für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf ein AGR-Ventil 1, welches an/in einem Fluidkanal 102 installiert ist, welcher von einer Abgasleitung 104 abzweigt, einen komplexen Wärmetauscher 9, welcher eine Struktur hat, um Abgas, welches durch das AGR-Ventil 1 hindurch passiert ist, zu einer Einlassleitung 106 eines Motors zu transferieren mittels eines AGR-Kühlpfads 3, in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil 1 hindurch passiert ist, einen Wärmetausch mit Kühlmittel durchführt, mittels eines Ölheizpfads 5, in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil hindurch passiert ist, einen Wärmetausch mit Öl durchführt, und mittels eines Umgehungspfads 7, in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil 1 hindurch passiert ist, (zumindest im Wesentlichen) keinen Wärmetausch durchführt, einen NOx-Sensor 11, welcher in der Abgasleitung installiert ist, und eine Steuerungsvorrichtung 13, welche den komplexen Wärmetauscher 9 in Antwort auf ein Signal des NOx-Sensors 11 steuert.
  • Der komplexe Wärmetauscher 9 kann bereitgestellt sein mit einer Abgaspassage (z.B. Bezugszeichen 108 in der 3) für Abgas, welches durch Steuern mittels der Steuerungsvorrichtung 13 zum AGR-Kühlpfad 3 unterwegs ist, mit einem Schwenk(klappen)ventil 15, das selektiv jede/irgendeine Abgaspassage (z.B. Bezugszeichen 110 und 112 in der 3) für Abgas, welches in Richtung zum Ölheizpfad 5 und zum Umgehungspfad 7 unterwegs ist, vollständig (ver)schließt, und mit einem Umgehungsventil 17, welches den Umgehungspfad 7 öffnet und/oder (ver)schließt.
  • Öl zirkuliert um/durch den Ölheizpfad 5 des komplexen Wärmetauschers 9 herum/hindurch, um einen Wärmetausch mit dem Abgas durchzuführen, und weiter ist ein Ölsteuerungsventil 19 vorhanden, um den Pfad des zirkulierenden Öls zu öffnen und/oder zu schließen.
  • In zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung fungiert der komplexe Wärmetauscher 9 als eine Umgehungsleitung sowie als ein AGR-Kühler, welcher ein Abgas kühlt und das resultierende Abgas der Motoreinlassleitung zuführt, und als ein Ölheizer/wärmer. Außerdem empfängt die Steuerungsvorrichtung 13 das Signal des NOx-Sensors 11 und andere Informationen und steuert angemessen das Schwenk(klappen)ventil 15 und das Umgehungsventil 17. Auf diese Art verwendet die vorliegende Erfindung die Abgaswärme, um schnell und angemessen Öl aufzuwärmen, wodurch eine AGR-Kühleffizienz verbessert ist.
  • Wenn wie oben beschrieben das Öl schnell und angemessen aufgewärmt wird/ist, ist eine Reibung eines (Verbrennungs-)Motors und/oder eines Getriebes reduziert und ist die Antriebsleistung für eine Ölpumpe ebenfalls reduziert. Dies führt zu Verbesserungen in einer Kraftstoffeffizienz und in einer Haltbarkeit von Teilen. Darüber hinaus, da die Zeit, welche notwendig ist, um optimale Schmierbedingungen zu erreichen, verkürzt ist, sind Geräusche (z.B. Verbrennungsmotorlärm) und Vibrationen ebenfalls reduziert.
  • In zahlreichen Ausführungsformen weist der komplexe Wärmetauscher 9 einen Einlassflansch 21, einen (Wärme-)Übertragungskörper (z.B. einen (Wärme-) Tauschkörper) 23 und einen Auslassflansch 25 auf. Der Einlassflansch 21 ist mit dem AGR-Ventil 1 verbunden und ist mit dem Schwenk(klappen)ventil 15 ausgerüstet. Der Übertragungskörper 23 ist mit dem Einlassflansch 21 verbunden und hat eine Struktur, sodass der AGR-Kühlpfad 3 und der Ölheizpfad 5 angeordnet sind, um parallel oder (zumindest) im Wesentlichen parallel mit dem Umgehungspfad 7 zu sein, welcher dazwischen angeordnet ist. Der Übertragungskörper 23 hat ebenfalls eine Struktur, um zwischen einem Zustand, in welchem das Abgas durch den AGR-Kühlpfad 3 hindurch passieren kann, und einem Zustand, in welchem das Abgas durch den Ölheizpfad 5 und den Umgehungspfad 7 hindurch passieren kann, gemäß einem Schwenken (bzw. einem Schwingen, z.B. einem hin- und her Schwingen) des Schwenk(klappen)ventils 15 umgeschaltet zu werden. Der Auslassflansch 25 ist mit dem Übertragungskörper 23 und mit der (Verbrennungs-)Motoreinlassleitung verbunden.
  • Das Umgehungsventil 17, welches den Umgehungspfad 7 öffnet und/oder schließt, ist an der Auslassflansch-seitigen Seite (bzw. an der Seite des Auslassflanschs 25) des Übertragungskörpers 23 installiert.
  • Das heißt, dass Schwenk(klappen)ventil 15 schließt oder verschließt die (Abgas-)Passage des Abgases hermetisch, welches wie in der 5 gezeigt zum AGR-Kühlpfad 3 unterwegs ist, oder schließt oder verschließt hermetisch zur selben Zeit sowohl den Ölheizpfad 5 als auch den Umgehungspfad 7. Das Öffnen und das Schließen des Umgehungsventils 17 ist nur in dem Zustand möglich, in welchem das Schwenk(klappen)ventil 15 den Ölheizpfad 5 und den Umgehungspfad 7 öffnet, wie in der 5 gezeigt.
  • Kühlmittel zirkuliert um/durch den AGR-Kühlpfad 3 des komplexen Wärmetauschers 9 herum/hindurch, und Öl und das Kühlmittel zirkulieren jeweilig separat um/durch den Ölheizpfad 5 durch verschiedene Fluidkanäle herum/hindurch.
  • Dementsprechend tauscht das Kühlmittel in Positionen/Bereichen um den AGR-Kühlpfad 3 herum Wärme mit dem Abgas aus, sodass das AGR-Gas, welches einem (Verbrennungs-)Motor zugeführt werden soll, herunter/abgekühlt werden kann. Darüber hinaus tauscht das Abgas in Positionen/Bereichen um den Ölheizpfad 5 herum Wärme mit dem Öl aus, sodass das Öl aufgewärmt werden kann. Wenn das Öl genügend aufgewärmt ist/wurde, wird das Öl wieder durch das Kühlmittel heruntergekühlt, sodass das Öl immer auf einer optimalen Temperatur gehalten werden kann.
  • Nachfolgend weist ein Verfahren zum Steuern der oben beschriebenen Öltemperatureinstellungsvorrichtung einen ersten Temperaturermittlungsschritt S10 und einen ersten Modus-Ausführungsschritt S20 auf. Der erste Temperaturermittlungsschritt S10 ermittelt, ob die Kühlmitteltemperatur unterhalb einer ersten Referenztemperatur T1 liegt, zum Beispiel eines kritischen Punkts (Temperatur), bei/ab welchem HC und Kohlenstoff im AGR-Gas kondensieren und (bzw. um) sich im komplexen Wärmetauscher 9 (zu) sammeln. Wenn ein Ausführungsergebnis des ersten Temperaturermittlungsschritts S10 zeigt, dass die Kühlmitteltemperatur unterhalb einer ersten Referenztemperatur T1 liegt, führt der erste Modus-Ausführungsschritt S20 eine Steuerung aus, sodass das Umgehungsventil 17 vollständig geöffnet/offen ist und sodass das Schwenk(klappen)ventil 15 den AGR-Kühlpfad vollständig (ver)schließt.
  • Das heißt, wenn im ersten Temperaturermittlungsschritt S10 die Kühlmitteltemperatur unterhalb der ersten Referenztemperatur T1 liegt, wie in der 5 gezeigt, ist/wird das Schwenk(klappen)ventil 15 gesteuert, um vollständig den AGR-Kühlpfad 3 in einem Zustand zu verschließen, in welchem das Umgehungsventil 17 vollständig geöffnet/offen ist. Mittels dieser Steuerung wird das Abgas, welches aus einer Abgasleitung herauskommt und durch das AGR-Ventil 1 hindurch passiert, nur zum Ölheizpfad 5 und zum Umgehungspfad 7 geleitet. Dies ermöglicht es dem Öl mittels des Abgases unmittelbar nach einem Kaltstart schnell erwärmt zu werden, was in einer schnellen Aufwärmung resultiert. Darüber hinaus ist es möglich das AGR-Gas, welches eine exzessiv-niedrige Temperatur hat, daran zu hindern direkt einem Motor zugeführt zu werden, sondern dem Motor mittels des Umgehungspfads 7 zugeführt zu werden. Darüber hinaus ist es möglich HC und Kohlenstoff am Kondensieren zu hindern, was verhindert, dass sich der HC und der Kohlenstoff im AGR-Kühlpfad 3 des komplexen Wärmetauschers 9 sammeln.
  • In zahlreichen Ausführungsformen, wenn die Ausführung/Umsetzung des ersten Temperaturermittlungsschritts S10 darin resultiert, dass die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als die erste Referenztemperatur T1 ist, werden ein zweiter Temperaturermittlungsschritt S30 und/oder ein zweiter Modus-Ausführungsschritt S40 ausgeführt. Der zweite Temperaturermittlungsschritt S30 ermittelt, ob die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als die erste Referenztemperatur T1 ist und unterhalb einer zweiten Referenztemperatur T2 liegt, welche eine untere Grenztemperatur ist, um den Abschluss des (ÖI/Kühlmittel-)Aufwärmens zu ermitteln, oder ermittelt, ob die Öltemperatur unterhalb einer dritten Referenztemperatur T3 liegt, um zu ermitteln, falls/dass das Öl eine optimale Schmierbedingung/Schmiereigenschaft erreicht hat, in welcher Viskositätsänderungen des Öls zu einem vorbestimmten Wert konvergieren.
  • Wenn die Ausführungsergebnisse des zweiten Temperaturermittlungsschritts S30 zeigen, dass die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als die erste Referenztemperatur T1 ist und unterhalb der zweiten Referenztemperatur T2 liegt oder dass die Öltemperatur unterhalb der dritten Referenztemperatur T3 liegt, wird der zweite Modus-Ausführungsschritt S40 ausgeführt, sodass das Öffnen/Schwenken des Schwenk(klappen)ventils 15 in verschiedene Richtungen gemäß einer gegenwärtigen NOx-Steigerungsrate in einem Zustand gesteuert wird, in welchem der Umgehungspfad 17 vollständig geschlossen ist.
  • Im zweiten Modus-Ausführungsschritt S40, wenn die gegenwärtige NOx-Steigerungsrate, welche mittels des NOx-Sensors 11 gemessen wird, einen NOx-Referenzwert C1 überschreitet, welcher ein Minimumwert ist, um zu ermitteln, dass das AGR-Gas abgekühlt werden muss, da die Emission von NOx den NOx-Emissionsstandard in so einem Fall überschreiten kann, wird das Schwenk(klappen)ventil 15 gesteuert, sodass eine/ein Strömungsrate/Strömungsmaß des zum AGR-Kühlpfad 3 strömenden Abgases ansteigt. Umgekehrt, wenn die gegenwärtige NOx-Anstiegsrate gleich oder geringer als der NOx-Referenzwert C1 ist, wird das Schwenk(klappen)ventil 15 gesteuert, sodass das Strömungsmaß des zum Ölheizpfad 5 und zum Umgehungspfad 7 strömenden Abgases ansteigt.
  • Wenn die Kühlmitteltemperatur zwischen der ersten Referenztemperatur T1 und der zweiten Referenztemperatur T2 liegt oder wenn die Öltemperatur unterhalb der dritten Referenztemperatur T3 liegt, wie in der 6 gezeigt, falls die NOx-Anstiegsrate im Abgas, welches einen Katalysatorkonverter 27 im Abgasrohr passiert hat, den NOx-Referenzwert C1 in einem Zustand überschreitet, in welchem das Umgehungsventil 17 vollständig geschlossen ist und die Möglichkeit besteht, dass das NOx den NOx-Emissionsstandard überschreiten kann, muss eine Kühlung des AGR-Gases weiter durchgeführt werden. Dementsprechend ist/wird in diesem Fall das Schwenk(klappen)ventil 15 gesteuert, sodass das Strömungsmaß (Flussrate) des zum AGR-Kühlpfad 3 strömenden Abgases ansteigt. Jedoch ist/wird im umgekehrten Fall das Schwenk(klappen)ventil 15 gesteuert, sodass das Strömungsmaß des zum AGR-Kühlpfad 3 strömenden Abgases abnimmt. Hierzu wird eine Rückkopplungssteuerung durchgeführt, um den NOx-Emissionsstandard einzuhalten.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein dritter Temperaturermittlungsschritt S50 ausgeführt, wenn das Ausführungsergebnis des zweiten Temperaturermittlungsschritts S30 zeigt, dass die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als die zweite Referenztemperatur T2 ist oder dass die Öltemperatur gleich oder höher als die dritte Referenztemperatur T3 ist. Der dritte Temperaturermittlungsschritt S50 bestätigt derartige Temperaturbedingungen. Wenn das Ausführungsergebnis des dritten Temperaturermittlungsschritts S50 zeigt, dass die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als die zweite Referenztemperatur T2 ist oder dass die Öltemperatur gleich oder höher als die dritte Referenztemperatur T3 ist, wird der dritte Modus-Ausführungsschritt S60 ausgeführt, sodass das Schwenk(klappen)ventil 15 gesteuert ist/wird, um vollständig den Ölheizpfad 5 und den Umgehungspfad 7 zu (ver)schließen.
  • Wenn die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als die zweite Referenztemperatur T2 ist oder wenn die Öltemperatur gleich oder höher als die dritte Referenztemperatur T3 ist, wird ein (Verbrennungs-)Motor unter einer Bedingung mit recht hohen Temperaturen betrieben. Dementsprechend verschließt das Schwenk(klappen)ventil 15 vollständig den Ölheizpfad 5, sodass das gesamte AGR-Gas, welches einem Motor zugeführt wird, ausreichend abgekühlt werden kann, während es durch den AGR-Kühlpfad 3 hindurch passiert, und dann dem Motor zugeführt werden kann, wie in der 8 gezeigt. Als ein Ergebnis wird die NOx-Emission auf einem Minimallevel (nieder)gehalten.
  • Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.

Claims (9)

  1. Eine Vorrichtung zum Einstellen einer Öltemperatur für ein Fahrzeug, die Vorrichtung aufweisend: ein Abgasrückführung-(AGR)-Ventil (1), welches an einem Fluidkanal (102) installiert ist, der von einer Abgasleitung (104) abzweigt, einen komplexen Wärmetauscher (9), welcher eine Struktur hat, um Abgas, welches durch das AGR-Ventil (1) hindurch passiert ist, zu einer Motoreinlassleitung (106) zu transferieren mittels eines AGR-Kühlpfads (3), in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil (1) hindurch passiert ist, einen Wärmetausch mit einem Kühlmittel durchführt, mittels eines Ölheizpfads (5), in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil (1) hindurch passiert ist, einen Wärmetausch mit dem Öl durchführt, und mittels eines Umgehungpfads (7), in welchem das Abgas, das durch das AGR-Ventil (1) hindurch passiert ist, keinen Wärmetausch durchführt, einen NOx-Sensor (11) welcher in der Abgasleitung (104) installiert ist, und eine Steuerungsvorrichtung (13), welche den komplexen Wärmetauscher (9) in Antwort auf ein Signal des NOx-Sensors (11) steuert, wobei der komplexe Wärmetauscher (9) bereitgestellt ist mit einer Abgaspassage für das Abgas, welches durch Steuern mittels der Steuerungsvorrichtung (13) zum AGR-Kühlpfad (3) unterwegs ist, mit einem Schwenkklappenventil (15), welches selektiv irgendeine der Abgaspassagen (110, 112) für das Abgas, welches zum Ölheizpfad (5) und zum Umgehungspfad (7) unterwegs ist, vollständig schließt, und mit einem Umgehungsventil (17), welches den Umgehungspfad (7) öffnet und/oder schließt.
  2. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Öl um den Ölheizpfad (5) des komplexen Wärmetauschers (9) herum zirkuliert, um den Wärmetausch mit dem Abgas durchzuführen, und ein Ölsteuerungsventil (19) installiert ist, um einen Fluidkanal des zirkulierenden Öls zu öffnen und/oder zu schließen.
  3. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der komplexe Wärmetauscher (9) aufweist: einen Einlassflansch (21), welcher mit dem AGR-Ventil (1) verbunden ist und mit dem Schwenkklappenventil (15) ausgerüstet ist, einen mit dem Einlassflansch (21) verbundenen Wärmetauschkörper (23), welcher eine Struktur hat, sodass der AGR-Kühlpfad (3) und der Ölheizpfad (5) angeordnet sind, um im Wesentlichen parallel mit dem Umgehungspfad (7) zu sein, der zwischen dem AGR-Kühlpfad (3) und dem Ölheizpfad (5) angeordnet ist, und welcher Wärmetauschkörper (23) zwischen einem Zustand, in welchem das Abgas durch den AGR-Kühlpfad (3) hindurch passiert, und einem Zustand, in welchem das Abgas durch den Ölheizpfad (5) und den Umgehungspfad (7) hindurch passiert, gemäß einer Drehung des Schwenkklappenventils (15) umgeschaltet wird, und einen Auslassflansch (25), welcher mit dem Wärmetauschkörper (23) und der Motoreinlassleitung (106) verbunden ist.
  4. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei das Umgehungsventil (17), welches den Umgehungspfad (7) öffnet und/oder schließt, an einer Auslassflansch-seitigen Seite des Wärmetauschkörpers (23) installiert ist.
  5. Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweilig das Kühlmittel um den AGR-Kühlpfad (3) des komplexen Wärmetauschers (9) herum zirkuliert und das Öl um den Ölheizpfad (5) herum entlang verschiedener Fluidkanäle zirkuliert.
  6. Ein Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Temperaturermittlungsschritt (S10) des Ermittelns, ob eine Kühlmitteltemperatur unterhalb einer ersten Referenztemperatur liegt, welche einen kritischen Punkt repräsentiert, bei welchem HC (Kohlenwasserstoff) und Kohlenstoff im Abgas kondensieren und sich im komplexen Wärmetauscher (9) sammeln, und einen ersten Modus-Ausführungsschritt (S20) des Steuerungsausführens, sodass das Umgehungsventil (17) vollständig geöffnet ist und sodass das Schwenkklappenventil (15) vollständig den AGR-Kühlpfad (3) verschließt, falls der erste Temperaturermittlungsschritt (S10) ermittelt, dass die Kühlmitteltemperatur unterhalb der ersten Referenztemperatur liegt.
  7. Das Verfahren gemäß Anspruch 6, weiter aufweisend: einen zweiten Temperaturermittlungsschritt (S30) des Ermittelns, ob die Kühlmitteltemperatur unterhalb einer zweiten Referenztemperatur liegt, bei welcher oder oberhalb welcher ermittelt wird, dass ein Motor ausreichend aufgewärmt ist, oder ob die Öltemperatur unterhalb einer dritten Referenztemperatur liegt, welche einen optimalen Schmierzustand repräsentiert, in dem Viskositätsänderungen des Öls zu einem vorbestimmten Wert konvergieren, wobei der zweite Temperaturermittlungsschritt (S30) durchgeführt wird, falls der erste Temperaturermittlungsschritt (S10) ermittelt, dass die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als die erste Referenztemperatur ist, und einen zweiten Modus-Ausführungsschritt (S40) eines Drehens des Schwenkklappenventils (15) in verschiedene Richtungen gemäß einer gegenwärtigen NOx-Anstiegsrate in einem Zustand, in welchem das Umgehungsventil (17) vollständig geschlossen ist, falls der zweite Temperaturermittlungsschritt (S30) ermittelt, dass die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als die erste Referenztemperatur ist und unterhalb der zweiten Referenztemperatur liegt oder dass die Öltemperatur unterhalb der dritten Referenztemperatur liegt.
  8. Das Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei beim zweiten Modus-Ausführungsschritt (S40) das Schwenkklappenventil (15) basierend auf dem mittels des NOx-Sensors (11) gemessenen Signal in eine Richtung gesteuert wird, in welche ein Strömungsmaß des zum AGR-Kühlpfad (3) strömenden Abgases ansteigt, falls für die gegenwärtige NOx-Anstiegsrate ermittelt wird, dass ein NOx-Emissionsstandard überschritten wird und dass ebenfalls ein NOx-Referenzwert überschritten wird, der ein Minimalwert der NOx-Anstiegsrate ist, bei dem das AGR-Gas abgekühlt werden muss, und das Schwenkklappenventil (15) in eine Richtung gesteuert wird, in welche ein Strömungsmaß des zum Ölheizpfad (5) und zum Umgehungspfad (7) strömenden Abgases ansteigt, falls die gegenwärtige NOx-Anstiegsrate gleich oder niedriger als der NOx-Referenzwert ist.
  9. Das Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, weiter aufweisend: einen dritten Temperaturermittlungsschritt (S50) des Bestätigens von Ermittlungsergebnissen des zweiten Temperaturermittlungsschritts (S30), falls der zweite Temperaturermittlungsschritt (S30) ermittelt, dass die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als die zweite Referenztemperatur ist oder dass die Öltemperatur gleich oder höher als die dritte Referenztemperatur ist, und einen dritten Modus-Ausführungsschritt (S60) des Steuerungsausführens, sodass das Schwenkklappenventil (15) den Ölheizpfad (5) und den Umgehungspfad (7) vollständig verschließt, wenn die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als die zweite Referenztemperatur ist oder wenn die Öltemperatur gleich oder höher als die dritte Referenztemperatur ist.
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