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Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für ein Verbrennungsmotorwärmemanagement (bzw. ein Verbrennungsmotorthermalmanagement).
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Hintergrund
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, welche sich auf die vorliegende Erfindung beziehen, und können nicht Stand der Technik begründen.
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Im Allgemeinen kann eine Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs verbessert werden durch Verringern von einem Betriebsverlust (bzw. von Betriebsverlusten) von Bauteilen, welche Verbrennungsmotorleistung konsumieren (bzw. verbrauchen).
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Ein elektronisches Steuerverfahren wird deshalb jüngst verwendet, welches durch Erhalten von Leistung von dem Verbrennungsmotor durch eine Riemenscheibe und einen Riemen betrieben wird und welches Betriebszustände der existierenden mechanischen Bauteile, welche die Verbrennungsmotorleistung konsumieren (bzw. verbrauchen), variabel steuern kann.
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Als ein repräsentatives Bauteil, welches Verbrennungsmotorleistung konsumiert, kann ein Verbrennungsmotorwärmemanagementsystem vorhanden sein, insbesondere können ein Kühlungslüfter, welcher an einem Radiator angebracht ist, und eine Wasserpumpe zum Pumpen und Zirkulieren eines Kühlmittels unter den Bauteilen einer Verbrennungsmotorkühlungsvorrichtung sein.
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Als die Kühlungsvorrichtung für das Verbrennungsmotorwärmemanagement werden im Fahrzeug zumeist wassergekühlte Kühlungsvorrichtungen, welche ein Kühlmittel verwenden, verwendet, und in dem Fall einer wassergekühlten Kühlungsvorrichtung wird das Kühlmittel in Wassermänteln, welche in einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf ausgebildet sind, zirkuliert, um den Verbrennungsmotor zu kühlen.
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Die wassergekühlte Kühlungsvorrichtung weist hauptsächlich auf: einen Radiator und einen Kühlungslüfter (Radiatorlüfter), welcher eine von dem Verbrennungsmotor übertragene Wärme des Kühlmittels nach außen (z.B. an die Umgebung) abführt, eine Kühlmittelleitung, welche dazu eingerichtet ist, das Kühlmittel zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Radiator zu zirkulieren bzw. zirkulieren zu lassen, eine Umgehungsleitung bzw. Bypassleitung, welche das Kühlmittel umleitet, um zu verhindern, dass das Kühlmittel durch den Radiator hindurch strömt, ein Thermostat, welches eine Kühlmittelleitung an der Radiatorseite und die Umgehungsleitung öffnet und schließt, um es dem Kühlmittel zu erlauben, selektiv / wahlweise durch den Radiator hindurch zu strömen, und eine Wasserpumpe, welche das Kühlmittel pumpt und das Kühlmittel durch die Kühlmittelleitung hindurch zirkuliert bzw. zirkulieren lässt.
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Das Kühlmittel, welches entlang der Kühlmittelleitung zirkuliert, strömt in dieser Konfiguration durch den Radiator hindurch, und ein Kühlungslüfter ist an (z.B. in) dem Radiator angebracht, um die Wärme des Kühlmittels mittels Luft, welche einströmt, wenn der Kühlungslüfter gedreht wird bzw. in Rotation ist, nach außen abzuführen.
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Das Thermostat ist eine Art von Drei-Wege-Ventil, welches eine Strömungsrate des Kühlmittels, welches in den Radiator einströmt, gemäß einer Kühlmitteltemperatur oder dergleichen einstellt (z.B. anpasst), und, wenn die Kühlmitteltemperatur gleich einer oder höher als eine vorbestimmte Temperatur wird, sendet das Thermostat das Kühlmittel hin zum Radiator, um die Kühlmitteltemperatur auf einer geeigneten Temperatur zu halten.
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Die Verbrennungsmotorkühlungsvorrichtung ist eine Vorrichtung zum Schützen des Verbrennungsmotors, jedoch wird Verbrennungsmotorleistung konsumiert, um die Bauteile der Kühlungsvorrichtung zu betreiben.
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In einem Fall, in welchem die Kühlmitteltemperatur (Verbrennungsmotortemperatur) in einem Abschnitt (z.B. einem Teilbereich), in welchem der Verbrennungsmotor anfänglich startet, (z.B. einer Verbrennungsmotorstartphase) übermäßig niedrig ist (einem Zustand, in welchem eine Öltemperatur, welches ein Schmiermittel ist, niedrig ist), werden, wenn die Kühlungsvorrichtung verwendet wird, Reibungsverluste des Verbrennungsmotors erhöht, was eine Verschlechterung in der Kraftstoffeffizienz verursachen kann.
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Die Verbrennungsmotorkühlungsvorrichtung wird deshalb gesteuert, so dass sie die Kühlmitteltemperatur, d.h. die Verbrennungsmotortemperatur, auf einer geeigneten Temperatur hält, während der Verbrennungsmotor betrieben wird, einen Wärmeverlust durch Bewahren von Wärme des Verbrennungsmotors in dem Abschnitt, in welchem der Verbrennungsmotor anfänglich startet, (z.B. einer Verbrennungsmotorstartphase) zu verringern, den Verbrennungsmotor schnell aufzuwärmen und einen Reibungsverlust durch ein frühes Verbrennungsmotoraufwärmen zu verhindern.
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Da der Kühlungslüfter und die Wasserpumpe Bauteile sind, welche Verbrennungsmotorleistung konsumieren, während sie durch Erhalten von Verbrennungsmotorleistung durch die Riemenscheibe und den Riemen betrieben werden, ist es gewünscht, die Drehzahl des Kühlungslüfters und der Wasserpumpe gemäß einer Kühlmitteltemperatur und eines Verbrennungsmotorbetriebszustands variabel zu steuern, um die Verbrennungsmotortemperatur auf einer geeigneten Temperatur zu halten und einen Verbrennungsmotorleistungskonsum (bzw. einen Verbrauch von Verbrennungsmotorleistung) zu minimieren.
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Eine mechanische Wasserpumpe der bezogenen Technik erhält eine Verbrennungsmotorleistung durch die Riemenscheibe und den Riemen und wird immer betrieben, wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird, sogar in einem Bereich niedriger Temperatur und geringer Last, in welchem es nicht notwendig ist, den Verbrennungsmotor zu kühlen, so dass ein Verlust an Leistung (bzw. Verlustleistung) auftritt und es schwierig ist, die Zeit zu verringern, welche erforderlich ist, um den Verbrennungsmotor aufzuwärmen, während der Verbrennungsmotor nach einem Kaltstart im Leerlauf ist, und als ein Ergebnis davon gibt es ein Problem dahingehend, dass eine Kraftstoffeffizienz sich wegen einem Reibungsverlust (bzw. wegen Reibungsverlusten) verschlechtert.
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Um sich dem obigen Problem zu widmen, wurde eine elektronische Lüfterkupplung (Fluid-Typ-Lüfterkupplung, welche elektronisch gesteuert werden kann) verwendet, um den Kühlungslüfter intermittierend (z.B. zeitweise / mit Unterbrechungen) mit Verbrennungsmotorleistung zu versorgen und die Drehzahl zu verändern.
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Sogar in dem Fall der Wasserpumpe wurde eine elektronische Wasserpumpe (auch eine Kupplung-Wasserpumpe genannt) verwendet, in welcher eine elektronische Kupplung als ein intermittierender Mechanismus (z.B. ein Ein-Aus-Mechanismus) zum intermittierenden Steuern (z.B. zur Ein-Aus-Steuerung) einer Verbrennungsmotorleistung verwendet wird, wodurch die Drehzahl der elektronischen Wasserpumpe gemäß einer Kühlmitteltemperatur und einem Verbrennungsmotorbetriebszustand verändert wird.
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In einem Kühlungslüftersystem, auf welches die elektronische Lüfterkupplung angewendet wird, erhält eine elektronische Steuereinheit (nachstehend bezeichnet als eine ‚ECU‘) eine Kühlmitteltemperatur, welche durch einen Kühlmitteltemperatursensor detektiert wird, und eine Kühlungslüfterdrehzahl, welche durch einen Drehzahlsensor detektiert wird, und ermittelt sie eine Zieldrehzahl gemäß der Kühlmitteltemperatur basierend auf einem Kennfeld, und die ECU gibt danach ein Ventilsteuersignal zum Durchführen einer Proportional-Integral-Regelung (PI-Regelung) für eine Lüfterkupplung unter Verwendung der durch den Drehzahlsensor detektierten Kühlungslüfterdrehzahl und der Zieldrehzahl aus, wodurch die Kühlungslüfterdrehzahl auf die Zieldrehzahl geregelt wird.
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Da die elektronische Lüfterkupplung verwendet wird, ist es möglich, die durch den Kühlungslüfter konsumierte Verbrennungsmotorleistung zu verringern und eine Zeit, welche es erfordert, Leistung zu konsumieren, zu verringern, wodurch eine Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert wird.
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Als bezogene frühere Technik, welche für die elektronische Lüfterkupplung oder ein Verfahren des Steuerns der elektronischen Lüfterkupplung relevant ist, gibt es das
koreanische Patent Nr. 10-1459944 (3. November 2014), die
koreanische Patentanmeldung Offenlegungsnr. 10-2014-0075385 (19. Juni 2014), das
koreanische Patent Nr. 10-1305399 (2. September 2013) und das
koreanische Patent Nr. 10-1241212 (4. März 2013).
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Als bezogene frühere Technik, welche für die elektronische Wasserpumpe oder ein Verfahren des Steuerns der elektronischen Wasserpumpe relevant ist, gibt es die
koreanischen Patente Nr. 10-1459970 (3. November, 2014) und
10-1049430 (8. Juli 2011).
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In einem System, auf welches die elektronische Wasserpumpe angewendet wird, steuert die ECU die Drehzahl der Wasserpumpe gemäß einer Kühlmitteltemperatur, welche durch den Kühlmitteltemperatursensor detektiert wird, und einer Verbrennungsmotorlast(Verbrennungsmotordrehmoment)-Bedingung, und, da eine magnetische Kraft, welche durch eine Elektromagnetspule erzeugt wird, wenn elektrische Leistung aufgebracht bzw. zugeführt wird, größer ist als eine Kraft einer Feder, tritt ein Kupplungseingriff (Kupplung ein) auf, so dass die Riemenscheibe und eine Pumpenwelle verbunden sind, um auf eine Leistung zu übertragen (Strömungsrate: 100 %, Scheibendrehzahl gleich Pumpenwellendrehzahl).
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Wenn elektrische Leistung nicht aufgebracht wird, kehrt hingegen eine Kupplungsscheibe durch eine Kraft der Feder in eine ursprüngliche Position zurück (Kupplung aus) und wird ein Spalt zwischen der Riemenscheibe und der (Kupplungs-)Scheibe gebildet, so dass ein induziertes magnetisches Feld zwischen einem Permanentmagneten und einem Kühlungsring erzeugt wird.
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In diesem Fall tritt ein Schlupf zwischen der Riemenscheibe und der (Kupplungs-)Scheibe der Wasserpumpe auf, und die Drehzahl der Wasserpumpe wird abhängig von einer Intensität des magnetischen Felds des Permanentmagneten festgelegt.
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Wenn die elektronische Wasserpumpe verwendet wird, ist es möglich, die Betriebszeit der Wasserpumpe zu verringern und einen Verbrennungsmotorleistungskonsum (z.B. einen Verbrauch von Verbrennungsmotorleistung) zu verringern, wodurch eine Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert wird und ein Reibungsverlust verringert wird und eine Kraftstoffeffizienz durch schnelles Aufwärmen des Verbrennungsmotors zur Zeit eines anfänglichen Kaltstarts (z.B. in einer Kaltstartphase) verbessert wird.
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Als ein Verbrennungsmotorwärmemanagementsystem wurde ein übliches mechanisches Thermostat vom Wachs-Typ, welches einen Strömungsweg einer Kühlmittelleitung, welche mit dem Radiator verbunden ist, gemäß einer Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur öffnet und schließt, auf das bzw. in der Verbrennungsmotorkühlungsvorrichtung in der bezogenen Technik verwendet.
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In einem Fall, in welchem das mechanische Thermostat, welches einen Kühlmittelströmungsweg lediglich abhängig von der Kühlmitteltemperatur öffnet und schließt, verwendet wird, gibt es jedoch eine Begrenzung beim Einstellen der Kühlmitteltemperatur (Verbrennungsmotortemperatur) gemäß einer Verbrennungsmotorlast und ist es schwierig, die Kühlmitteltemperatur auf eine hohe Kühlmitteltemperatur in einem Bereich niedriger Last und auf eine niedrige Kühlmitteltemperatur in einem Bereich hoher Last zu steuern/regeln.
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Um den Nachteil des mechanischen Thermostats zu verbessern wurde deshalb ein elektronisches Thermostat, welches eine steuerbare separate Wärmequelle verwendet und einen Kühlmittelströmungsweg, welcher mit dem Radiator verbunden ist, gemäß einer Verbrennungsmotorlast, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Umgebungstemperatur sowie der Kühlmitteltemperatur öffnet und schließt, entwickelt und verwendet.
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Als bezogene frühere Technik, welche für das elektronische Thermostat relevant ist, gibt es das
koreanische Patent Nr. 10-1416393 (1. Juli 2014), das
koreanische Patent Nr. 10-13384688 (2. Dezember 2013), die koreanische Patentanmeldung Offenlegungsnr. 10-2013-0114505 (7. Oktober 2013) und das
koreanische Patent Nr. 10-13116879 (2. Oktober 2013).
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Eine Bezogene-Technik-Form eines elektronischen Thermostats ist eingerichtet, so dass eine anfängliche Expansionstemperatur eines Wachselements festgelegt ist, so dass diese hoch ist, und ein Heizelement an dem Wachselement angebracht ist, um das Wachselement durch das Heizelement zu heizen / zu erwärmen, und als ein Ergebnis davon ist es möglich, eine Betriebstemperatur (z.B. eine Betätigungstemperatur des Thermostats) separat von der Kühlmitteltemperatur zu steuern durch Aufbringen von elektrischer Leistung auf das Heizelement oder durch Abschalten / Trennen der elektrischen Leistung (bzw. durch Zuführen von elektrischer Leistung an das Heizelement oder durch Trennen der Zufuhr der elektrischen Leistung an das Heizelement).
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In diesem Fall ist es als ein Beispiel möglich, ein Kennfeld zu verwenden, in welchem Betriebs-Ein/Aus-Bereiche des elektronischen Thermostats gemäß der Kühlmitteltemperatur, der Verbrennungsmotorlast und der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt sind.
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Das bedeutet, dass die ECU unter Verwendung des Kennfelds einen Betrieb des Heizelements durch Aufbringen oder Abschalten / Trennen von elektrischer Leistung gemäß der Kühlmitteltemperatur, der Verbrennungsmotorlast und der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert, wodurch ein Aus-Zustand des Thermostats (der Strömungsweg, welcher mit dem Radiator verbunden ist, ist geschlossen) beibehalten wird, bis in einem Bereich niedriger Temperatur und niedriger Last die Kühlmitteltemperatur ausreichend erhöht ist.
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Es ist deshalb möglich, die Kühlmitteltemperatur durch Erhöhen einer Temperatur, bei welcher in dem Bereich niedriger Temperatur und niedriger Last das Thermostat eingeschaltet wird, d.h. einer Temperatur, bei welcher der Strömungsweg welcher mit dem Radiator verbunden ist, geöffnet wird, auf einer hohen Temperatur zu halten (z.B. auf eine hohe Temperatur festzulegen), wodurch die zum Aufwärmen des Verbrennungsmotors erforderliche Zeit verringert wird und eine Kraftstoffeffizienz durch Verringern eines Reibungsverlusts verbessert wird.
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In dem Fall des elektronischen Thermostats wird ein Verfahren des künstlichen Aufbringens (z.B. zusätzlichen Aufbringens) von Wärme durch das Heizelement verwendet, so dass eine Geschwindigkeit, mit welcher das Thermostat geöffnet und geschlossen wird, höher ist als eine Geschwindigkeit in dem Fall des mechanischen Thermostats in der bezogenen Technik, wodurch die Kühlmitteltemperatur präzise gesteuert wird und eine Überschreitung der Kühlmitteltemperatur effektiv verhindert wird.
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Erläuterung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Steuerungsverfahren für ein Verbrennungsmotorwärmemanagement, welches einen Betrieb einer elektronischen Lüfterkupplung und einen Betrieb einer elektronischen Wasserpumpe im Zusammenwirken mit einem Betrieb eines elektronischen Thermostats steuert, wodurch ein effizientes Verbrennungsmotorwärmemanagement erreicht und ein Lastverlust (z.B. Lastverluste) verringert wird.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren (bzw. Regelungsverfahren) für ein Verbrennungsmotorwärmemanagement bereitgestellt, wobei das Steuerverfahren aufweist: Erhalten einer Kühlmitteltemperatur und einer Verbrennungsmotorbetriebsinformation (bzw. von Verbrennungsmotorbetriebsinformationen), Berechnen einer erforderlichen Lüfterdrehzahl basierend auf der erhaltenen momentanen Kühlmitteltemperatur und der erhaltenen Verbrennungsmotorbetriebsinformation, Berechnen eines Steuerwerts / Regelungswerts (z.B. einer Stellgröße) zum Steuern / Regeln einer Drehzahl eines Kühlungslüfters, welcher eine elektronische Lüfterkupplung aufweist, so dass die Drehzahl die erforderliche Lüfterdrehzahl wird, Überprüfen eines momentanen Betriebszustands des elektronischen Thermostats, und Ermitteln, ob die elektronische Wasserpumpe zu betreiben ist bzw. betrieben werden soll und ob die Kühlungslüfterdrehzahl unter Verwendung des Steuerwerts / Regelungswerts zu regeln / zu steuern ist bzw. geregelt / gesteuert werden soll, basierend auf dem überprüften momentanen Betriebszustand des elektronischen Thermostats, und Steuern / Regeln der elektronischen Wasserpumpe und der elektronischen Lüfterkupplung des Kühlungslüfters basierend auf dem Ermittlungsergebnis.
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In einer Ausführungsform kann, wenn sich nach dem (z.B. gemäß dem) Überprüfen des momentanen Betriebszustands des elektronischen Thermostats das elektronische Thermostat in einem Geschlossen-Zustand befindet, die elektronische Wasserpumpe gesteuert / geregelt werden, um in einem Schlupf-Zustand zu sein (bzw. so dass die Wasserpumpe in einem Schlupf-Zustand ist).
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In einer weiteren Ausführungsform kann eine Lüfterkupplungssteuerung / eine Lüfterkupplungsregelung zum Drehen des Kühlungslüfters mit einer Leerlaufdrehzahl in dem Schlupf-Zustand der elektronischen Wasserpumpe durchgeführt werden.
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In noch einer weiteren Ausführungsform kann, wenn sich nach dem (z.B. gemäß dem) Überprüfen des momentanen Betriebszustands des elektronischen Thermostats das elektronische Thermostat in einem Geöffnet-Zustand befindet, ein Betrieb der elektronischen Wasserpumpe basierend auf der Kühlmitteltemperatur und der Verbrennungsmotorbetriebsinformation gesteuert / geregelt werden.
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In noch einer weiteren Ausführungsform kann, wenn die momentane Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur niedriger ist als eine vorbestimmte Minimaler-Lüfterbetrieb-Kühlmitteltemperatur oder in einem Zustand, in welchem der Betrieb der elektronischen Wasserpumpe gesteuert / geregelt wird, der momentane Betriebszustand der elektronischen Wasserpumpe der Schlupf-Zustand ist, die Lüfterkupplungssteuerung / Lüfterkupplungsregelung zum Drehen des Kühlungslüfters mit einer Leerlauf-Drehzahl durchgeführt werden.
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In noch einer weiteren Ausführungsform kann, wenn die momentane Kühlmitteltemperatur gleich ist der oder größer ist als die Minimaler-Lüfterbetrieb-Kühlmitteltemperatur und in einem Zustand, in welchem der Betrieb der elektronischen Wasserpumpe gesteuert / geregelt wird, der momentane Betriebszustand der elektronischen Wasserpumpe nicht der Schlupf-Zustand ist, der Betrieb der elektronischen Lüfterkupplung gemäß einem Steuerwert / Regelungswert zum Steuern / Regeln des Kühlungslüfters gesteuert / geregelt werden, so dass die Drehzahl des Kühlungslüfters die erforderliche Lüfterdrehzahl wird (z.B. auf diese eingeregelt wird).
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Gemäß dem Steuerverfahren für ein Verbrennungsmotorwärmemanagement gemäß der vorliegenden Erfindung werden der Betrieb der elektronischen Lüfterkupplung und der Betrieb der elektronischen Wasserpumpe im Zusammenwirken mit dem Betrieb des elektronischen Thermostats gesteuert / geregelt, wodurch ein effizientes Verbrennungsmotorwärmemanagement erreicht wird und ein Lastverlust verringert wird.
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Es ist zu verstehen, dass die Begriffe „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-...“ oder irgendein ähnlicher Begriff, welcher hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie z.B. Personenkraftfahrzeuge, einschließlich sogenannter Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, zahlreiche kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl an Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in Hybridfahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge für alternative Treibstoffe (z.B. Treibstoffe, welche aus anderen Ressourcen als Erdöl hergestellt werden) einschließen. Ein Hybridfahrzeug, auf welches hier Bezug genommen wird, ist ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen hat, z.B. Fahrzeuge, welche sowohl mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
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Weitere Bereiche der Anwendbarkeit werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es sollte zu verstehen sein, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich zu Veranschaulichungszwecken gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
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Zeichnungen
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Damit die Erfindung gut verstanden werden kann, werden jetzt zahlreiche Formen davon, welche beispielhaft gegeben sind, beschrieben, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird, in welchen:
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1 ein Flussdiagramm ist, welches eine Zusammenwirkungssteuerlogik für eine elektronische Lüfterkupplung und eine elektronische Wasserpumpe darstellt,
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2 ein Konfigurationsdiagramm eines Verbrennungsmotorwärmemanagementsystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist, und
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3 ein Flussdiagramm ist, welches einen Verbrennungsmotorwärmemanagement-Steuervorgang gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich Veranschaulichungszwecken und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.
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Detaillierte Beschreibung
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung, Anwendung oder Nutzen zu beschränken. Es sollte zu verstehen sein, dass durchgehend durch die Zeichnungen korrespondierende Bezugszeichen ähnliche oder korrespondierende Teile und Merkmale angeben.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Steuerverfahren für ein Verbrennungsmotorwärmemanagement bereit, welches durch Steuern des Betriebs einer elektronischen Lüfterkupplung und des Betriebs einer elektronischen Wasserpumpe (auch eine Kupplung-Wasserpumpe genannt) im Zusammenwirken mit einem Betrieb eines elektronischen Thermostats ein effizientes Verbrennungsmotorwärmemanagement erzielen und einen Lastverlust (z.B. Verlustleistung durch mit dem Verbrennungsmotor verbundene Lasten) verringern kann.
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2 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Verbrennungsmotorwärmemanagementsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, und 3 ist ein Flussdiagramm, welches einen Verbrennungsmotorwärmemanagement-Steuervorgang gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, welcher ein Zusammenwirkungssteuerverfahren für die elektronische Lüfterkupplung, die elektronische Wasserpumpe und das elektronische Thermostat darstellt.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerlogik so eingerichtet, dass ein Betrieb eines elektronischen Thermostats 50 im Zusammenwirken mit einem Betriebszustand einer elektronischen Wasserpumpe 40 durchgeführt werden kann und ein Betriebszustand eines elektronischen Thermostats 50 reflektiert (z.B. berücksichtigt) werden kann.
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Das bedeutet, dass eine Zusammenwirkungssteuerlogik für eine elektronische Lüfterkupplung und eine elektronischen Wasserpumpe in der bezogenen Technik verändert wird und dass eine Logik zum Ermitteln, ob die elektronische Wasserpumpe 40 in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des elektronischen Thermostats 50 zu betreiben ist bzw. betrieben werden soll, hinzugefügt ist und dass in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der elektronischen Wasserpumpe 40 ermittelt wird, ob eine Drehzahl eines Kühlungslüfters 30 zu regeln ist bzw. geregelt werden soll.
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Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 kann als Erstes in der Steuerlogik für ein elektronisches Thermostat 50 ein dreidimensionales Kennfeld verwenden, in welchem ein Ein/Aus-Betriebsbereich des elektronischen Thermostats in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur (Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur) und einem Verbrennungsmotordrehmoment (Verbrennungsmotorlast) festgelegt ist (wobei z.B. hier auch ein zweidimensionales Kennfeld verwendet werden kann), und kann basierend auf dem Betriebskennfeld ermitteln, ob in Abhängigkeit von der durch einen Kühlmitteltemperatursensor 11 detektierten Kühlmitteltemperatur und dem Verbrennungsmotordrehmoment das elektronische Thermostat einzuschalten oder auszuschalten ist bzw. eingeschaltet oder ausgeschaltet werden soll.
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Es ist hier außerdem möglich, ein dreidimensionales Kennfeld zu verwenden, bei welchem eine Fahrzeuggeschwindigkeit zusätzlich zur Kühlmitteltemperatur und dem Verbrennungsmotordrehmoment hinzugefügt ist, und der Betriebsbereich des elektronischen Thermostats 50 wird in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur, dem Verbrennungsmotordrehmoment und einer durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt, und die Fahrzeuggeschwindigkeit-Bedingung kann in einigen Fällen weggelassen werden, wenn das dreidimensionale Kennfeld verwendet wird.
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Ein Ein-Betriebszustand des elektronischen Thermostats meint einen Offen-Zustand, in welchem ein Strömungsweg einer Kühlmittelleitung, welche mit einem Radiator verbunden ist, geöffnet ist, indem elektrische Leistung auf ein Heizelement aufgebracht bzw. diesem zugeführt wird, und ein Aus-Betriebszustand des elektronischen Thermostats meint einen Zustand, in welchem elektrische Leistung auf das Heizelement nicht aufgebracht bzw. diesem nicht zugeführt wird und der Strömungsweg der Kühlmittelleitung, welche mit dem Radiator verbunden ist, geschlossen ist.
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In dem Betriebskennfeld kann ein Thermostat-Betriebsbereich festgelegt sein, so dass das elektronische Thermostat 50 eingeschaltet wird (z.B. damit beginnt, eingeschaltet zu werden) unter / bei einer Bedingung, bei welcher die elektronische Wasserpumpe 40 betrieben wird bzw. in Betrieb ist (Kupplung-Ein-Zustand), d.h. unter / bei einer Bedingung der Kühlmitteltemperatur und des Verbrennungsmotordrehmoments, welche um vorbestimmte Einstellwerte (z.B. Sollwerte) niedriger sind als eine Kühlmitteltemperatur und ein Verbrennungsmotordrehmoment, bei welchen elektrische Leistung auf eine Elektromagnetspule einer Kupplung in der elektronischen Wasserpumpe aufgebracht bzw. dieser zugeführt wird und eine Riemenscheibe und eine Pumpenwelle verbunden sind, so dass Leistung zwischen diesen übertragen werden kann (z.B. dass das elektronische Thermostat 50 für solche Kühlmitteltemperaturen und Verbrennungsmotordrehmomente eingeschaltet wird, welche um vorbestimmte Einstellwerte (z.B. Sollwerte) niedriger sind als eine Kühlmitteltemperatur und ein Verbrennungsmotordrehmoment, bei welchen elektrische Leistung auf eine Elektromagnetspule einer Kupplung in der elektronischen Wasserpumpe aufgebracht bzw. dieser zugeführt wird und eine Riemenscheibe und eine Pumpenwelle verbunden sind).
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In dem Betriebskennfeld kann ein Thermostat-Betriebsbereich festgelegt sein, so dass das elektronische Thermostat 50 ausgeschaltet sein kann unter / gemäß einer Bedingung der Kühlmitteltemperatur und des Verbrennungsmotordrehmoments, welche zu einem Schlupfbereich der elektronischen Wasserpumpe 40 korrespondieren (z.B. dass das elektronische Thermostat 50 für solche Kühlmitteltemperaturen und Verbrennungsmotordrehmomente, welche zu einem Schlupfbereich der elektronischen Wasserpumpe 40 korrespondieren, ausgeschaltet sein kann).
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Das bedeutet, dass das Betriebskennfeld so festgelegt ist, dass das elektronische Thermostat 50 unter einer Bedingung eingeschaltet sein / werden kann, bei welcher die elektronische Wasserpumpe 40 betrieben wird bzw. in Betrieb ist, und dass das elektronische Thermostat 50 ausgeschaltet sein / werden kann unter einer Bedingung der Kühlmitteltemperatur und des Verbrennungsmotordrehmoments, welche zum Schlupfbereich korrespondieren, in welchem die elektronische Wasserpumpe nicht betrieben wird (ein Betriebssignal zum Einschalten des Thermostats wird nicht erzeugt, wenn ein Signal zum Betreiben der Wasserpumpe nicht erzeugt wird / ist).
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Die Logik kann natürlich so festgelegt sein, dass, wenn ein Signal zum Betreiben der elektronischen Wasserpumpe 40 durch die ECU 20 anstelle des Betriebskennfelds erzeugt wird, das Betriebssignal zum Einschalten des elektronischen Thermostats 50 im Zusammenwirken mit dem obigen Signal erzeugt wird.
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Wie unten beschrieben wird, ist die Logik so festgelegt, dass in einem Zustand, in welchem das elektronische Thermostat 50 ausgeschaltet ist, d.h. in einem Zustand, in welchem der Strömungsweg der Kühlmittelleitung, welche mit einem Radiator verbunden ist, geschlossen ist, die ECU 20 die elektronische Wasserpumpe 40 auf / in einen Schlupf-Zustand steuert (z.B. regelt).
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Der Schlupf-Zustand der elektronischen Wasserpumpe bezieht sich hier auf (z.B. schließt ein) einen Kupplung-Aus-Zustand, in welchem eine elektrische Betriebsleistung (z.B. eine elektrische Betätigungsleistung) nicht auf die Elektromagnetspule der Kupplung aufgebracht wird bzw. dieser zugeführt wird, was ein intermittierender Mechanismus (z.B. ein Ein-Aus-Mechanismus) in der Wasserpumpe ist, und die elektrische Betriebsleistung abgetrennt (z.B. die Zufuhr der elektrischen Betriebsleistung unterbrochen / getrennt) ist, einen Zustand, in welchem Schlupf zwischen der Riemenscheibe und einer (Kupplungs-)Scheibe auftritt, und einen Zustand, in welchem die Wasserpumpe nicht betrieben wird und eine Steuerung zum Betreiben der Wasserpumpe nicht durchgeführt wird.
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In einem Dieselverbrennungsmotor kann ein Betrieb des elektronischen Thermostats 50 im Zusammenwirken mit einem Betriebszustand eines Retarders bzw. einer Verzögerungseinrichtung (z.B. eine Dauerbremse) (nicht dargestellt) gesteuert werden.
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Im Fall eines großformatigen (z.B. mit großem Hubraum ausgestatteten, leistungsstarken) Dieselverbrennungsmotors wird ein Getrieberetarder bzw. eine Getriebeverzögerungseinrichtung verwendet, um eine hohe Bremsleistung zu erreichen, und in diesem Fall wird in dem Retarder erzeugte Wärme unter Verwendung eines Verbrennungsmotorkühlmittels abgekühlt.
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Die ECU 20 detektiert deshalb, ob eine Retarderbremse betrieben wird, und, wenn der Retarder betrieben wird, wird das Thermostat 50 betrieben (z.B. betätigt), um den Strömungsweg, welcher mit dem Radiator verbunden ist, vollständig zu öffnen, und wird die elektronische Wasserpumpe 40 mit einer Schlupfrate von 0% (z.B. mit 0% Schlupf) voll bzw. im vollen Maß betrieben.
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In einem Fall, in welchem eine Bedingung der Kühlmitteltemperatur und ein Verbrennungsmotorbetriebsbedingung zu einer Bedingung korrespondieren (z.B. eine Bedingung erfüllen), bei welcher die Wasserpumpe 40 und das Thermostat 50 ausgeschaltet werden, wenn der Retarder ausgeschaltet wird / ist, werden die Betriebszustände des Thermostats und der Wasserpumpe für eine vorbestimmte Zeit von einem Zeitpunkt, bei welchem der Retarder ausgeschaltet wird / ist, aus beibehalten und werden, nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, der Thermostat und die Wasserpumpe ausgeschaltet.
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Wenn die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur steigt und eine vorbestimmte Grenztemperatur erreicht, betreibt die ECU 20 die elektronische Lüfterkupplung des Kühlungslüfters 30, die elektronische Wasserpumpe 40 und das elektronische Thermostat 50 voll (z.B. bringt die ECU 20 die elektronische Lüfterkupplung des Kühlungslüfters 30 vollständig in Eingriff und betreibt die ECU 20 die elektronische Wasserpumpe 40 und das elektronische Thermostat 50 voll) und öffnet die ECU 20 das elektronische Thermostat 50 vollständig, wenn wenigstens eine von der elektronischen Lüfterkupplung des Kühlungslüfters 30 und der elektronischen Wasserpumpe 40 abnormal arbeitet bzw. betrieben wird.
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Das grundlegende Verfahren des Steuerns des Thermostats wurde oben beschrieben, und ein Zusammenwirkungssteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Wie oben beschrieben wird in der vorliegenden Erfindung die elektronische Wasserpumpe 40 lediglich in einem Abschnitt betrieben, in welchem das elektronische Thermostat 50 geöffnet ist, wodurch ein Kühlungseffekt des gesamten Verbrennungsmotorwärmemanagementsystems verbessert und ein Effekt des Verbesserns der Kraftstoffeffizienz erhöht wird.
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Bezugnehmend auf 3 erhält die ECU 20 als Erstes eine durch den Kühlmitteltemperatursensor 11 detektierte Kühlmitteltemperatur (Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur) und eine Verbrennungsmotorbetriebsinformation (bzw. Verbrennungsmotorbetriebsinformationen), welche eine durch einen Verbrennungsmotordrehzahlsensor 13 detektierte Verbrennungsmotordrehzahl (1/min) aufweist, und ein Verbrennungsmotordrehmoment (Verbrennungsmotorlast) (S11).
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Als Nächstes berechnet die ECU 20 eine erforderliche Lüfterdrehzahl basierend auf der erhaltenen momentanen Kühlmitteltemperaturinformation und der erhaltenen Verbrennungsmotorbetriebsinformation.
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Die ECU 20 kann in diesem Fall eine Zielkühlmitteltemperatur basierend auf Informationen über die Verbrennungsmotordrehzahl und das Verbrennungsmotordrehmoment ermitteln (S12) und kann dann die erforderliche Lüfterdrehzahl zum Regeln der Kühlmitteltemperatur auf die Zielkühlmitteltemperatur basierend auf einer Information über die momentane Kühlmitteltemperatur, welche durch den Kühlmitteltemperatursensor 11 erhalten wird, berechnen (S13).
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Als nächstes berechnet die ECU 20 einen Steuerwert / Regelungswert zum Steuern / Regeln des Kühlungslüfters 30, so dass eine Drehzahl des Kühlungslüfters 30 die berechnete erforderliche Lüfterdrehzahl wird (z.B. auf diese geregelt wird).
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Die ECU 20 berechnet in diesem Fall einen Pulsweitenmodulation-(PWM-)Wert zum Durchführen einer Proportional-Integral-(PI-)Regelung, so dass unter Verwendung eines Kühlungslüfterdrehzahl-Werts (Verbrennungsmotordrehzahl x Riemenscheibenverhältnis (z.B. Riemenscheibenübersetzungsverhältnis)), welcher aus der Verbrennungsmotordrehzahl und dem Riemenscheibenverhältnis (z.B. dem Riemenscheibenübersetzungsverhältnis) oder aus dem durch einen Kühlungslüfterdrehzahlsensor 14 detektierten Drehzahlwert erhalten wird, als einen Rückführungswert bzw. Rückkopplungswert die Drehzahl des Kühlungslüfters 30 die erforderliche Lüfterdrehzahl wird (bzw. darauf eingeregelt wird) (S14).
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Der PWM-Wert ist hier ein Steuerwert / Regelungswert (z.B. eine Stellgröße), welcher für die ECU 20 zum Steuern / Regeln eines Betriebs der Lüfterkupplung und der Drehzahl des Kühlungslüfters 30 verwendet wird, und die ECU 20 gibt in dem folgenden Schritt S20 ein Ventilsteuersignal zum Einstellen / Anpassen eines Ventilöffnungsgrads der Lüfterkupplung basierend auf dem berechneten PWM-Wert aus und steuert einen Betrieb (Ventilbetrieb) der Lüfterkupplung (Lüfterkupplung-PWM-Steuerung / Lüfterkupplung-PWM-Regelung) und führt die PI-Regelung durch, so dass die Kühlungslüfterdrehzahl die erforderliche Lüfterdrehzahl wird.
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Nachdem der PWM-Wert berechnet ist, überprüft die ECU 20 als Nächstes, ob das Thermostat sich in einem Offen-Zustand befindet, basierend auf dem momentanen Betriebszustand des elektronischen Thermostats 50, und, wenn das Thermostat sich in einem Geschlossen-Zustand befindet, d.h. wenn der Strömungsweg der Kühlmittelleitung, welche mit dem Radiator verbunden ist, in einem Geschlossen-Zustand ist, dann steuert / regelt die ECU die elektronische Wasserpumpe 40, so dass die elektronische Wasserpumpe 40 entsprechend einer vorbestimmten Schlupfrate in dem Schlupf-Zustand ist (S17).
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Wenn die elektronische Wasserpumpe 40 auf bzw. in den Schlupf-Zustand gesteuert / geregelt wird, wird die Lüfterkupplung-Leerlauf-Steuerung / Lüfterkupplung-Leerlauf-Regelung durchgeführt (S19) und wird der Kühlungslüfter als ein Ergebnis mit einer Leerlaufdrehzahl gedreht (bzw. dreht sich der Kühlungslüfter als ein Ergebnis mit einer Leerlaufdrehzahl).
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Die ECU 20 gibt in diesem Fall ein Ventilsteuersignal zum Drehen des Kühlungslüfters 30 mit der Leerlaufdrehzahl aus und führt die Lüfterkupplung-Leerlauf-Steuerung / Lüfterkupplung-Leerlauf-Regelung durch (PWM: 100%).
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Wenn hingegen im Schritt S15 das elektronische Thermostat 50 sich in einem Geöffnet-Zustand befindet, d.h. wenn der Strömungsweg der Kühlmittelleitung, welche mit dem Radiator verbunden ist, in einem Geöffnet-Zustand ist, wird eine typische Steuerlogik, welche den Betrieb der elektronischen Wasserpumpe 40 basierend auf Informationen über die Kühlmitteltemperatur und den Verbrennungsmotorbetriebszustand innerhalb eines Schlupfratenbereichs von 0% bis 100%, steuert / regelt, durchgeführt (S16).
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In einem Zustand, in welchem der Betrieb der elektronischen Wasserpumpe 40 gesteuert / geregelt wird, wird als Nächstes ermittelt, ob die momentane Kühlmitteltemperatur, welche durch den Kühlmitteltemperatursensor 11 detektiert wird, niedriger ist als eine vorbestimmte Minimaler-Lüfterbetrieb-Kühlmitteltemperatur oder ob der momentane Betriebszustand der elektronischen Wasserpumpe 40 ein Schlupfbetriebszustand (bzw. Schlupf-Zustand) ist (S18).
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In diesem Fall wird, wenn die momentane Kühlmitteltemperatur niedriger ist als die vorbestimmte Minimaler-Lüfterbetrieb-Kühlmitteltemperatur oder der momentane Betriebszustand der elektronischen Wasserpumpe 40 der Schlupfbetriebszustand (bzw. Schlupf-Zustand) ist, die Lüfterkupplung-Leerlauf-Steuerung / Lüfterkupplung-Leerlauf-Regelung durchgeführt, um den Kühlungslüfter 30 mit der Leerlaufdrehzahl zu drehen bzw. mit der Leerlaufdrehzahl zu betreiben (S19).
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Die ECU 20 gibt in diesem Fall das Ventilsteuersignal zum Drehen des Kühlungslüfters 30 mit der Leerlaufdrehzahl aus und führt die Lüfterkupplung-Leerlauf-Steuerung / Lüfterkupplung-Leerlauf-Regelung durch (PWM 100%).
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Wenn die momentane Kühlmitteltemperatur hingegen gleich ist der oder höher ist als die Minimaler-Lüfterbetrieb-Kühlmitteltemperatur und der momentane Betriebszustand der elektronischen Wasserpumpe 40 nicht der Schlupf-Zustand ist, dann steuert die ECU 20 den Betrieb (Ventilbetrieb) der Lüfterkupplung basierend auf dem PWM-Wert (PWM: 0 bis 100%) zum Durchführen der in Schritt S14 berechneten PI-Regelung, so dass die Drehzahl des Kühlungslüfters 30 die erforderliche Lüfterdrehzahl wird (S20).
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Wie oben beschrieben, wird abhängig davon, ob die elektronische Wasserpumpe 40 betrieben wird, ermittelt, ob (bzw. wie) die Drehzahl des Kühlungslüfters 30 zu regeln ist bzw. geregelt werden soll.
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Die Zusammenwirkungssteuerung / Zusammenwirkungsregelung der elektronischen Lüfterkupplung, der elektronischen Wasserpumpe und des elektronischen Thermostats, wie oben beschrieben, wird durch die ECU durchgeführt, wie in 3 dargestellt, so dass es möglich ist, einen Effekt zu erhöhen, welcher durch Verwenden der elektronischen Wasserpumpe (ein Effekt des Verbesserns der Kraftstoffeffizienz) erhalten wird, und, da die Lüfterkupplungssteuerung gemäß dem Verbrennungsmotorbetriebszustand, wie z.B. der Kühlmitteltemperatur, der Verbrennungsmotordrehzahl (1/min) und der Last (Drehmoment), durchgeführt werden kann, ist es möglich, einen Reibungsverlust in einem Niedrige-Last-Bereich durch Erhöhen der Kühlmitteltemperatur zu verringern.
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Die elektronische Wasserpumpe wird lediglich in einem Abschnitt (z.B. einem Teilbereich), in welchem das elektronische Thermostat geöffnet ist, betrieben, wodurch ein Kühlungseffekt des gesamten Wärmemanagementsystems verbessert wird und ein Effekt des Verbesserns der Kraftstoffeffizienz erhöht wird.
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Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur und es ist folglich beabsichtigt, dass Variationen, welche nicht vom Inhalt der Erfindung abweichen, innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. Solche Variationen sind nicht als eine Abweichung vom Umfang der Erfindung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-1459944 [0019]
- KR 10-2014-0075385 [0019]
- KR 10-1305399 [0019]
- KR 10-1241212 [0019]
- KR 10-1459970 [0020]
- KR 10-1049430 [0020]
- KR 10-1416393 [0028]
- KR 10-13384688 [0028]
- KR 10-13116879 [0028]
