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GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hilfskühlsystem für ein mit einem Turbolader versehenes Fahrzeug.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformation dar, die sich auf die vorliegende Erfindung bezieht, und bilden möglicherweise nicht Stand der Technik.
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Kürzlich wurden Anstrengungen zum auf verschiedene Weise Verbessern einer Kraftstoffeffizienz von Fahrzeugen vorgenommen.
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Als eines von verschiedenen Verfahren zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz wird ein Verfahren verwendet, welches ein AGR-(Abgasrückführungs)System einsetzt, welches Abgas wiederverwendet, um einen Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und daher eine Kraftstoffeffizienz zu verbessern.
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Eine konventionelle AGR-Kühleinrichtung wurde in dem
Koreanischen ungeprüften Patent mit Veröffentlichungsnummer 10-2013-0021377 (5. März 2013) mit dem Titel "KÜHLEINRICHTUNG FÜR MOTORABGASRÜCKFÜHKREISLAUF" vorgeschlagen.
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Die konventionelle Technik weist eine Hochtemperaturschleife, die einen Motor kühlt, und eine Niedrigtemperaturschleife auf, die AGR-Gas kühlt, und verkörpert ein hocheffizientes Kühlsystem, welches die Hochtemperaturschleife und die Niedrigtemperaturschleife verwendet, die separat vorgesehen sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Hilfskühlsystem, welches die Kraftstoffeffizienz von Fahrzeugen in einer Form verbessern kann, indem die separaten Kühlstrukturen, ein Verfahren, Timing, etc. einer Umwälzung von Kühlwasser vorgesehen sind, insbesondere durch eine Niedrigtemperaturschleife.
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Gemäß einer Form der vorliegenden Erfindung wird ein Hilfskühlsystem geschaffen, das separat von einem Motorkühldurchgang in einem Fahrzeug mit einem Turbomotor installiert ist. Das Hilfskühlsystem weist eine erste Leitung auf, die einen Kühler und einen Zwischenkühler miteinander verbindet, wobei eine elektrische Wasserpumpe an der ersten Leitung installiert ist, sodass Kühlwasser durch die erste Leitung von dem Kühler in Richtung des Zwischenkühlers strömt. Eine zweite Leitung verbindet den Zwischenkühler und einen Einlasskrümmer miteinander und erlaubt dem Kühlwasser, hindurchzuströmen. Eine dritte Leitung verbindet den Einlasskrümmer und den Kühler miteinander und erlaubt dem Kühlwasser, hindurchzuströmen; und ein Bypassventil richtet selektiv eine Übertagung von Kühlwasser, das erwärmt wird, während es durch ein an einem Pfad der dritten Leitung vorgesehenes Turbinengehäuse gelangt, zu dem Kühler oder eine Übertragung von Kühlwasser über einen Motorblock oder ein Heizelement zu dem Kühler, wobei von dem Einlasskrümmer abgegebenes Kühlwasser durch eine elektronische Drosselklappensteuereinheit ETC-Einheit ("electronic throttle control unit") gelangt und daher eine Temperatur von Einlassluft reduziert, die durch die ETC-Einheit gelangt.
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Die dritte Leitung kann von dem Einlasskrümmer abgegebenes Kühlwasser einem AGR-(Abgasrückführungs)kühler zuführen und von dem AGR-Kühler abgegebenes Kühlwasser dem Turbinengehäuse zuführen.
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Die dritte Leitung kann von dem Einlasskrümmer abgegebenes Kühlwasser einem Kompressorgehäuse zuführen und von dem Kompressorgehäuse abgegebenes Kühlwasser dem Turbinengehäuse zuführen.
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Die dritte Leitung kann von dem Einlasskrümmer abgegebenes Kühlwasser einem Lagergehäuse zuführen und von dem Lagergehäuse abgegebenes Kühlwasser dem Turbinengehäuse zuführen.
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Die dritte Leitung kann von dem Einlasskrümmer abgegebenes Kühlwasser einem AGR-Kühler zuführen, von dem AGR-Kühler abgegebenes Kühlwasser einem Kompressorgehäuse zuführen, von dem Kompressorgehäuse abgegebenes Kühlwasser einem Lagergehäuse zuführen und von dem Lagergehäuse abgegebenes Kühlwasser dem Turbinengehäuse zuführen.
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Die Wasserpumpe kann einen Betrieb ungefähr 15 bis 20 Sekunden, nachdem eine Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet wird, starten und den Betrieb ungefähr 20 bis 30 Sekunden, nachdem die Zünden des Fahrzeugs ausgeschaltet wird, stoppen. Das Bypassventil kann Kühlwasser, welches erwärmt wird, während es durch das Turbinengehäuse gelangt, selektiv zu dem Motorblock oder dem Heizelement umleiten. Bis der Motorblock erwärmt ist, nachdem die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet wird, kann das Kühlwasser zu dem Motorblock umgeleitet werden, oder wenn das Heizelement betätigt wird, kann das erwärmte Kühlwasser zu dem Heizelement umgelenkt werden, und wenn sich der Motorblock in einem erwärmten Zustand befindet und das Heizelement nicht in Betrieb ist, kann das erwärmte Kühlwasser direkt zu dem Kühler übertragen werden, ohne umgeleitet zu werden.
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Weitere Anwendungsbereite werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung ersichtlich. Es ist zu verstehen, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich zum Zwecke der Illustration vorgesehen sind, und nicht dazu gedacht sind, den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
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ZEICHNUNGEN
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Damit die Offenbarung gut verstanden wird, werden nun verschiedene Formen derselben als Beispiel beschrieben, wobei Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen wird, wobei:
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1 eine Ansicht ist, welche den Aufbau eines Hilfskühlsystems gemäß einer Form der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die hierin beschriebene Zeichnung dient lediglich illustrativen Zwecken und ist nicht dazu gedacht, den Rahmen der vorliegenden Erfindung auf irgendeine Weise zu beschränken.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, die Anwendung oder Verwendung zu beschränken. Es ist zu verstehen, dass sich entsprechende Bezugszeichen durch die Zeichnung hin auf identische oder entsprechende Teile und Eigenschaften beziehen.
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Wie in 1 gezeigt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Hilfskühlsystem, welches separat von einem Motorkühldurchgang in einem Fahrzeug installiert ist, das mit einem Turbomotor versehen ist. Das Hilfskühlsystem weist eine erste Leitung 100 auf, die einen Kühler 10 und einen Zwischenkühler 20 miteinander verbindet, und an der eine elektrische Wasserpumpe 110 installiert ist, um einem Kühlwasser zu erlauben, durch die erste Leitung zu strömen. Eine zweite Leitung 200 verbindet den Zwischenkühler 20 und einen Einlasskrümmer 30 miteinander und erlaubt einem Kühlwasser, hindurchzuströmen. Eine dritte Leitung 300 ist vorgesehen, durch welche Kühlwasser von dem Einlasskrümmer 30 abgegeben wird und durch eine ETC(elektronische Drosselklappensteuer)-Einheit (nicht gezeigt) gelangt, um die Temperatur von Einlassluft zu reduzieren, und ein Bypassventil 310 ist vorgesehen, welches selektiv Kühlwasser, das durch die dritte Leitung 300 und ein Turbinengehäuse 70 gelangt ist, direkt zu dem Kühler 10 überträgt oder das Kühlwasser über einen Motorblock 1 oder ein Heizelement 2 zu dem Kühler 10 überträgt.
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Bei einer Ausführungsform können ein AGR-Kühler 40, ein Kompressorgehäuse 50 und ein Lagergehäuse 60 etc. mit der dritten Leitung 300 verbunden sein. Obwohl diese Bauteile in 1 als in Reihe miteinander verbunden gezeigt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Eine oder zwei Komponenten können beispielsweise in Reihe miteinander verbunden sein. Alternativ dazu können die drei Komponenten parallel miteinander verbunden sein.
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Darüber hinaus wird von dem Einlasskrümmer 30 abgegebenes Kühlwasser einem (nicht gezeigten) Warmwassernippel („hot water nipple“) der ETC zugeführt, um so die Temperatur von Einlassluft zu reduzieren, welche durch die ETC strömt, was daher die Kraftstoffeffizienz verbessert. Kühlwasser, welches zum Kühlen der ETC verwendet worden ist, strömt zu der dritten Leitung 300 und wird dann dem AGR-Kühler 40, dem Kompressorgehäuse 50 und dem Lagergehäuse 60 zugeführt.
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Die dritte Leitung 300 ist in mehrere Abschnitte unterteilt. Bei der einen Ausführungsform kann die dritte Leitung 300 in einen ersten Abschnitt unterteilt sein, bei dem von dem Einlasskrümmer 30 abgegebenes Kühlwasser zu dem AGR-Kühler 40, dem Kompressorgehäuse 50 und dem Lagergehäuse 60 zugeführt wird. Ein zweiter Abschnitt ist vorgesehen, bei dem von dem Lagergehäuse 60 abgegebenes Kühlwasser zu dem Turbinengehäuse 70 übertragen wird, und ein dritter Abschnitt ist vorgesehen, der das Turbinengehäuse 70 und das Bypassventil 310 miteinander verbindet, und ein vierter Abschnitt ist vorgesehen, der das Bypassventil 310 und den Kühler 10 miteinander verbindet. Hier gelangt Kühlwasser, das durch den ersten Abschnitt strömt, durch die ETC.
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Bei der konventionellen Technik wurde Motorkühlwasser zum Kühlen des AGR-Kühlers 40, des Lagergehäuses 60 etc. verwendet. Es bestand jedoch ein Problem, dass eine Kühleffizienz vergleichsmäßig niedrig war, weil die Temperatur von Motorkühlwasser sehr hoch ist, das heißt, 95°C oder mehr.
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In dem Fall, in welchem das konventionelle Verfahren unter Verwendung von Motorkühlwasser zum Kühlen der Komponenten verwendet wird, betrug die Temperatur von AGR-Gas, das durch den AGR-Kühler 40 gelangt ist, in der Praxis ungefähr 105°C bis ungefähr 110°C, und die Temperatur eines Auslasses des Lagergehäuses 60 lag bei einem Niveau, das in einem Bereich von 150°C bis 160°C liegt. Daher war die Verringerung der Temperaturen des AGR-Kühlers 40 und des Lagergehäuses 60 begrenzt.
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In Anbetracht dessen, wird gemäß der vorliegenden Offenbarung Kühlwasser, welches durch den Zwischenkühler 20 und den Einlasskrümmer 30 gelangt ist, direkt zu dem AGR-Kühler 40, dem Kompressorgehäuse 50 und dem Lagergehäuse 60 übertragen, wobei ein Kühleffekt durch Kühlwasser erhöht werden kann. Selbst obwohl Kühlwasser, welches durch den Kühler 10 gekühlt worden ist, durch den Zwischenkühler 20 und den Einlasskrümmer 30 gelangt, liegt die Temperatur desselben lediglich in einem Niveau in einem Bereich von 45°C bis 50°C. Daher kann eine befriedigende Kühlleistung aufrechterhalten werden.
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Kühlwasser (ungefähr 100°C), welches entlang der dritten Leitung 300 durch den AGR-Kühler 40, das Kompressorgehäuses 50 und das Lagergehäuse 60 gelangt ist, wird dem Turbinengehäuse 70 zugeführt und zum Kühlen von Abgas verwendet. Von dem Turbinengehäuse 70 abgegebenes Kühlwasser wird durch den Kühler 10 erneut gekühlt und dann zu dem Zwischenkühler 20 umgewälzt.
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Hier beträgt die Temperatur von Kühlwasser, das durch das Turbinengehäuse 70 gelangt ist, ungefähr 150°C, und die Wärme desselben kann wiederverwendet werden. Das heißt, das Bypassventil 310 kann zum Steuern einer Bewegung des Kühlwassers vorgesehen sein, sodass von dem Turbinengehäuse 70 abgegebenes Kühlwasser dem Motor 1 oder dem Heizelement 2 zugeführt wird und daher Wärme dahin überträgt, bevor es zu dem Kühler 10 bewegt wird. Kühlwasser, welches durch die dritte Leitung 300 strömt, wird mittels des Bypassventils 310 zu einer Bypasszuführleitung umgeleitet und daher dem Motorblock 1 oder dem Heizelement 2 zugeführt. Kühlwasser, welches den Motorblock 1 oder das Heizelement 2 erwärmt hat, wird durch eine Bypassabgabeleitung zu dem Bypassventil 310 zurückgeführt und dann dem Kühler 10 zugeführt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Bypassventil 310 so ausgebildet, dass, nachdem die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet worden ist, erwärmtes Kühlwasser zu dem Motorblock umgeleitet wird, bis der Motorblock 1 erwärmt ist, und erwärmtes Kühlwasser zu dem Heizelement 2 umgeleitet wird, wenn das Heizelement 2 betätigt wird.
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Insbesondere weil sich der Motorblock 1 gerade, nachdem die Zündung des Motors eingeschaltet worden ist, in einem Kaltzustand befindet, ist die Reibung desselben vergleichsweise groß. Als solches wirkt, in einem Fall, in dem die Reibung groß ist, diese als Widerstand zu dem Betrieb des Motors, was daher die Kraftstoffeffizienz reduziert. Wenn der Motorblock 1 daher in einem frühen Stadium schnell erwärmt wird, wird die Reibung reduziert, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert werden kann.
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Nachdem der Motorblock 1 zu einem vorbestimmten Grad erwärmt worden ist, wirkt das Kühlwasser jedoch, da der Motor selbst Wärme erzeugt, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Einschalten der Zündung abgelaufen ist, zum Kühlen des Motorblocks 1, statt dass es den Motorblock 1 erwärmt. Da viel Wärme auf das Kühlwasser übertragen wird, während das Kühlwasser durch den Motorblock 1 gelangt, kann es zudem sein, dass der Kühler 10 das Kühlwasser nicht ausreichend kühlen kann. Daher ist die Zeitdauer, während welcher Kühlwasser zu dem Motorblock 1 zugeführt wird, bei einer Ausführungsform auf einen Bereich von mehreren Sekunden bis mehrere Minuten in einem führen Stadium, nachdem die Zündung eingeschaltet worden ist, beschränkt.
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Gemäß einer Ausführungsform startet die Wasserpumpe 110, die an der erste Leitung 100 als eine Leistungsquelle zum Umwälzen des Kühlwassers installiert ist, einen Betrieb ungefähr 15 bis 20 Sekunden, nachdem die Zündung eingeschaltet worden ist. Darüber hinaus stoppt die Wasserpumpe 110 einen Betrieb vorzugsweise ungefähr 20 bis 30 Sekunden, nachdem die Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet worden ist.
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Wenn Kühlwasser ab dem Anfang der Zündung umgewälzt wird, wird Abgas exzessiv gekühlt, während es durch das Turbinengehäuse 70 gelangt, und Abgaskatalysatoren, die durch Wärme von Abgas aktiviert werden, können nicht zuverlässig aktiviert werden. Angesichts dessen können die Abgaskatalysatoren schnell aktiviert werden, wenn Kühlwasser zu zirkulieren beginnt, nachdem das Turbinengehäuse 70 zu einem vorbestimmten Grad erwärmt worden ist, anstelle von gerade nachdem die Zündung eingeschaltet worden ist.
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Gerade nachdem die Zündung ausgeschaltet worden ist, befindet sich ein Turbinenrad zudem in einem sehr hohen Temperaturzustand. Wenn die Zirkulation von Kühlwasser unmittelbar, nachdem die Zündung ausgeschalten worden ist, stoppt, kann das Turbinenrad durch Hitze beschädigt werden. Hierfür wälzt die Wasserpumpe 110 das Kühlwasser während 20 bis 30 Sekunden, nachdem die Zündung ausgeschalten worden ist, um, was daher verhindert, dass das Turbinenrad durch Hitze hoher Temperatur beschädigt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform wird anstelle einer mechanischen Pumpe, die mit dem Motor zusammenwirkt, eine elektrische Pumpe als die Wasserpumpe 110 verwendet, sodass sie das Kühlwasser selbst, wenn die Zündung ausgeschaltet ist und der Motor gestoppt ist, umwälzen kann. Weil die mechanische Pumpe einen Betrieb unmittelbar stoppt, nachdem der Motor stoppt, ist die Verwendung der mechanischen Pumpe möglicherweise für die vorliegende Erfindung nicht geeignet.
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Wie beschrieben, weist ein Hilfskühlsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung die folgenden Effekte auf.
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Erstens werden Klopfeigenschaften durch kühlendes AGR-Gas gemildert, wodurch eine Kraftstoffeffizienz verbessert werden kann.
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Zweitens wird Kühlwasser, das in einem frühen Stadium, nachdem die Zündung eingeschaltet wird, erwärmt wird, einem Motorblock zugeführt, um den Motorblock zu erwärmen, was daher eine Reibung des Motorblocks reduziert. Dementsprechend kann eine Kraftstoffeffizienz weiter verbessert werden.
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Drittens wird eine Wasserpumpe, selbst nachdem die Zündung ausgeschaltet worden ist, während einer vorbestimmten Zeitdauer betätigt, um das Turbinengehäuse zu kühlen. Daher kann die Lebensdauer des Turbinengehäuses erhöht werden.
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Viertens startet die Wasserpumpe einen Betrieb, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, nachdem die Zündung eingeschaltet worden ist. Daher kann Abgas Katalysatoren aktivieren, bevor die Kühlbetätigung bzw. der Kühlbetrieb beginnt.
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Obwohl verschiedene Formen der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden sind, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Abwandlungen, Zusätze und Ersetzungen möglich sind, ohne den Rahmen und Bereich der Offenbarung zu verlassen, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
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Daher ist zu verstehen, dass die Formen lediglich zu illustrativen Zwecken offenbart worden sind und nicht den Rahmen der vorliegenden Erfindung beschränken. Es ist vorgesehen, das die Grenzen der vorliegenden Offenbarung durch die beigefügten Ansprüche definiert sind, und verschiedene Abwandlungen, Zusätze und Ersetzungen, die aus dem Rahmen und äquivalenten Konzepten der beigefügten Ansprüche abgeleitet werden können, in den Bereich der vorliegenden Offenbarung fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2013-0021377 [0005]
