-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen turboaufgeladenen Verbrennungsmotor, der ein Kühlmodul für den Turbolader aufweist.
-
HINTERGRUND
-
Verbrennungsmotoren (ICE, vom engl. internal combustion engines) werden oft in Anspruch genommen, um beträchtliche Leistungsniveaus über längere Zeitspannen auf einer zuverlässigen Basis zu erzeugen. Viele derartige ICE-Baugruppen verwenden eine Aufladevorrichtung wie z. B. einen abgasturbinenbetriebenen Turbolader, um die Luftströmung zu verdichten, bevor sie in den Ansaugkrümmer des Motors eintritt, um die Leistung und Effizienz zu erhöhen.
-
Im Speziellen ist ein Turbolader ein Zentrifugal-Gasverdichter, der mehr Luft und somit mehr Sauerstoff in die Brennkammern des ICE hinein treibt, als andernfalls mit Umgebungsatmosphärendruck erreichbar ist. Die zusätzliche Masse von sauerstoffhaltiger Luft, die in den ICE hinein getrieben wird, verbessert die Volumeneffizienz des Motors und gestattet es ihm, in einem gegebenen Zyklus mehr Kraftstoff zu verbrennen und dadurch mehr Leistung zu entwickeln.
-
Bei höheren Drehzahlen und Lasten des Verbrennungsmotors werden die Temperaturen des Motorabgases allgemein erhöht. Infolgedessen kann die Turboladerbaugruppe des Motors einer erheblichen thermischen Belastung ausgesetzt sein, die, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten, eine Implementierung struktureller Verstärkungen und Hochtemperaturmaterialien erfordern kann.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Eine Ausführungsform der Offenbarung ist auf einen Verbrennungsmotor gerichtet, der einen Zylinderblock aufweist. Der Zylinderblock definiert einen Zylinder sowie einen Zylinderkopf, der an dem Zylinderblock montiert ist. Der Zylinderkopf ist derart konfiguriert, Luft und Kraftstoff an den Zylinder zur Verbrennung darin zu liefern. Der Motor weist auch einen Abgaskrümmer auf, der funktional mit dem Zylinderkopf verbunden und derart konfiguriert ist, Nachverbrennungsgase von dem Zylinder auszutragen. Der Motor weist auch einen Turbolader auf, der ein Turbinengehäuse besitzt und zum Antrieb durch Nachverbrennungsgase aus dem Abgaskrümmer konfiguriert ist, um eine Luftströmung, der von der Umgebung aufgenommen ist, mit Druck zu beaufschlagen und die druckbeaufschlagte Luftströmung an den Zylinder auszutragen. Der Motor weist außerdem einen Kühlmodul auf, das zwischen dem Turbinengehäuse und dem Zylinderkopf angeordnet ist und einen dritten Kühlmittelmantel definiert, der derart konfiguriert ist, um das Turbinengehäuse zu kühlen.
-
Der Abgaskrümmer kann in den Zylinderkopf integriert sein.
-
Der Turbolader kann einen Einlass zu dem Turbinengehäuse aufweisen und der dritte Kühlmittelmantel kann in den Einlass zu dem Turbinengehäuse eingebaut sein.
-
Das Kühlmodul kann einen Adapter zur Montage des Turboladers an dem Abgaskrümmer aufweisen, wobei der Adapter einen Abgasströmungsdurchgang definieren kann, der den Abgaskrümmer mit dem Turbinengehäuse verbindet.
-
Der Kühlmittelmantel kann derart konfiguriert sein, den Abgasströmungsdurchgang zu kühlen.
-
Der dritte Kühlmittelmantel kann bezüglich dem zweiten Kühlmittelmantel in einem parallelen Fluidpfad liegen.
-
Das Kühlmodul kann einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweisen. Jeder von dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass können in Fluidkommunikation mit dem ersten Kühlmittelmantel stehen.
-
Der Motor kann auch ein Fluidsteuerventil aufweisen, das derart konfiguriert ist, selektiv eine Strömung von Kühlmittel durch den dritten Kühlmittelmantel zu lenken und zu blockieren.
-
Der Motor kann außerdem einen Temperatursensor aufweisen, der derart konfiguriert ist, um eine Temperatur des Kühlmittels in dem dritten Kühlmittelmantel zu detektieren.
-
Der Motor kann auch einen elektronischen Controller in elektronischer Kommunikation mit jedem von dem Fluidsteuerventil und dem Temperatursensor umfassen. Der Controller kann derart konfiguriert sein, den Betrieb des Fluidsteuerventils in Reaktion auf die durch den Temperatursensor detektierte Temperatur zu regulieren.
-
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Fahrzeug gerichtet, das den turboaufgeladenen Verbrennungsmotor mit dem Kühlmodul verwendet, wie oben beschrieben ist.
-
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform(en) und besten Mode(n) zur Ausführung der beschriebenen Offenbarung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und angefügten Ansprüchen offensichtlich.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das einen Motor mit einem Turbolader aufweist, der ein Kühlmodul verwendet, gemäß der Offenbarung.
-
2 ist eine schematische Draufsicht teilweise im Schnitt eines Motors mit dem Turbolader und dem Kühlmodul, wie in 1 gezeigt ist, gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung.
-
3 ist eine schematische Draufsicht teilweise im Schnitt des Motors mit dem in 1 gezeigten Turbolader und Kühlmodul gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung.
-
4 ist eine schematische Draufsicht teilweise im Schnitt des Motors mit dem in 1 gezeigten Turbolader und Kühlmodul gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren entsprechen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10, das einen Antriebsstrang 12 zum Vortrieb desselben über angetriebene Räder 14 verwendet. Wie gezeigt ist, weist der Antriebsstrang 12 einen Verbrennungsmotor 16, wie mit Funken- oder Kompressionszündung, sowie eine Getriebebaugruppe 18 auf, die funktional damit verbunden ist. Der Antriebsstrang 12 kann auch eine(n) oder mehrere Elektromaschine/Generatoren aufweisen, von denen keiner gezeigt ist, deren Existenz jedoch dem Fachmann offensichtlich ist.
-
Wie in den 2–4 gezeigt ist, weist der Motor 16 einen Zylinderblock 20 mit einer Mehrzahl von Zylindern 22, die darin angeordnet sind, sowie einen Zylinderkopf 24 auf, der an dem Zylinderblock montiert ist. Wie in den 2–4 gezeigt ist, definiert der Zylinderblock 20 einen ersten Kühlmittelmantel 21, der derart konfiguriert ist, um ein speziell formuliertes Motorkühlmittel dort hindurch zu zirkulieren. Das Motorkühlmittel wird typischerweise durch den Motor über entweder eine elektrische oder eine mechanische Fluidpumpe 23 zirkuliert. Der Zylinderkopf 24 empfängt Luft und Kraftstoff zur Verwendung innerhalb der Zylinder 22 zur anschließenden Verbrennung. Zusätzlich definiert der Zylinderkopf 24 einen zweiten Kühlmittelmantel 26, der derart konfiguriert ist, um das Motorkühlmittel dort hindurch zu zirkulieren. Das Motorkühlmittel wird typischerweise durch einen Wärmetauscher 27, wie beispielsweise einen Luft-Kühlmittel-Kühler zur Entfernung von Wärmeenergie geleitet, die vom Motor 16 weggeführt wurde. Nachdem das Motorkühlmittel durch den Wärmetauscher 27 geleitet wurde, kann es zu dem zweiten Kühlmittelmantel 26 über die Fluidpumpe 23 zurückgeführt werden.
-
Jeder Zylinder 22 weist einen Kolben auf, der nicht spezifisch gezeigt ist, dessen Hubbewegung darin jedoch dem Fachmann bekannt ist. Brennkammern 28 sind in den Zylindern 22 zwischen der Bodenfläche des Zylinderkopfes 24 und den Oberteilen der Kolben gebildet. Wie dem Fachmann bekannt ist, nimmt jede der Brennkammern 28 Kraftstoff und Luft von dem Zylinderkopf 24 auf, die ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zur anschließenden Verbrennung innerhalb der betreffenden Brennkammer bilden. Obwohl ein Reihen-Vier-Zylinder-Motor gezeigt ist, ist die vorliegende Offenbarung gleichermaßen auf einen Motor anwendbar, der eine andere Anzahl und/oder Anordnung von Zylindern aufweist.
-
Der Motor 16 weist auch eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) auf, die zur Rotation in dem Zylinderblock 20 konfiguriert ist. Wie es in der Technik bekannt ist, wird die Kurbelwelle durch die Kolben infolge dessen in Rotation versetzt, dass ein geeignet proportioniertes Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennkammern 28 verbrannt wird. Nachdem das Luft-Kraftstoff-Gemisch in einer spezifischen Brennkammer 28 verbrannt ist, dient die Hubbewegung eines bestimmten Kolbens zum Ausstoß von Nachverbrennungsgasen 32 von dem jeweiligen Zylinder 22. Wie in den 2–4 gezeigt ist, ist der Zylinderkopf 24 auch derart konfiguriert, Nachverbrennungsgase 32 von den Brennkammern 28 über einen Abgaskrümmer 34 auszustoßen. Der zweite Kühlmittelmantel 26 kann spezifisch konfiguriert sein, um Wärmeenergie von dem integrierten Abgaskrümmer 34 zu entfernen, wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist.
-
Wie es in 2 gezeigt ist, kann der Abgaskrümmer 34 in den Zylinderkopf 24 intern gegossen, d. h. integriert sein oder kann, wie in den 1, 3 und 4 gezeigt ist, als eine separate befestigbare Komponente zum Spülen der Abgasnachverbrennungsgase 32 aus den Zylindern 22 konfiguriert sein. Wie in jeder der 2–4 gezeigt ist, können Abgaskanäle von verschiedenen Zylindern 22 in dem Abgaskrümmer 34 in einen Auslass konvergieren. Obwohl nicht gezeigt, können die Abgaskanäle aus verschiedenen Zylindern 22 in dem Abgaskrümmer 34 gruppiert werden, damit sie in zwei separate Auslässe konvergieren.
-
Der Motor 16 weist auch ein Turboaufladesystem 36 auf, das dazu konfiguriert ist, einen Ladedruck zu entwickeln, d. h. eine Luftströmung 38 mit Druck zu beaufschlagen, die von der Umgebung zur Lieferung an die Zylinder 22 aufgenommen wird. Das Turboaufladesystem 36 ist als eine Aufladungsanordnung für den Motor 16 konfiguriert. Wie in den Figuren gezeigt ist, weist das Turboladesystem 36 einen Turbolader 40 auf. Obwohl nicht gezeigt, kann das Turboladesystem 36 auch als zweistufiges, wie sequentielles oder gestuftes, System konfiguriert sein, das zwei oder mehrere Turbolader ähnlich dem Turbolader 40 aufweist. Die einzelnen Turbolader eines solchen zweistufigen Turboaufladesystems können durch die Nachverbrennungsgase 32 von entweder dem einzelnen Abgaskrümmerauslass 35 oder von zwei getrennten Auslässen angetrieben werden, wie oben dargestellt ist.
-
Wie in den 2–4 gezeigt ist, weist der Turbolader 40 eine Rotationsbaugruppe 40-1 auf. Die Rotationsbaugruppe 40-1 weist ein Turbinenrad 40-2 auf, das an einer Welle 40-3 montiert ist. Das Turbinenrad 40-2 ist so konfiguriert, dass es mit der Welle 40-3 durch Nachverbrennungsgase 32, die aus den Zylindern 22 emittiert werden, rotiert wird. Das Turbinenrad 40-2 ist typischerweise aus einem temperatur- und oxidationsbeständigen Material hergestellt, wie einer Nickel-Chrom-basierten ”Inconel”-Superlegierung, die Temperaturen der Nachverbrennungsgase 32 zuverlässig aushält. Das Turbinenrad 40-2 ist in einem Turbinengehäuse 40-4 angeordnet, das typischerweise aus Gusseisen oder Stahl hergestellt ist. Das Turbinengehäuse 40-4 weist geeignet konfigurierte, d. h. ausgelegte und bemessene jeweilige Turbinenspiralen oder -schnecken auf. Die Turbinenschnecke des Turbinengehäuses 40-4 nimmt die Nachverbrennungsgase 32 auf und leitet die Gase an das Turbinenrad 40-2.
-
Die Turbinenschnecke des Turbinengehäuses 40-4 ist ausgebildet, um spezifische Leistungsmerkmale wie z. B. Effizienz und Ansprechen des Turboladers 40 zu erreichen. Bei niedrigeren Motordrehzahlen beträgt die Temperatur der Nachverbrennungsgase, die in das Turbinengehäuse 40-4 eintreten, typischerweise unter 1560 Grad Fahrenheit. Andererseits kann bei höheren Drehzahlen und Lasten die Temperatur der Nachverbrennungsgase 32, die in das Turbinengehäuse 40-4 eintreten, sich etwa 2000 Grad Fahrenheit annähern und diese überschreiten. Das Turbinengehäuse 40-4 weist einen Einlass 40-5 und einen jeweiligen Auslass 40-6 auf. Das Turbinengehäuse 40-4 kann auch ein integriertes Ladedruckregelventil (nicht dargestellt) aufweisen, um eine präzisere Steuerung von Ladedrücken zu erleichtern, die durch den Turbolader 40 erzeugt werden.
-
Die Rotationsbaugruppe 40-1 weist auch ein Verdichterrad 40-7 auf, das an der Welle 40-3 montiert ist. Das Verdichterrad 40-7 ist ausgebildet, um die aus der Umgebung aufgenommene Luftströmung 7 zur letztendlichen Lieferung an die Zylinder 22 mit Druck zu beaufschlagen. Das Verdichterrad 40-7 ist in einer entsprechenden Verdichterabdeckung 40-8 angeordnet. Die Verdichterabdeckung 40-8 ist typischerweise aus Aluminium aufgebaut und weist eine jeweilige Verdichterspirale oder -schnecke auf. Wie für Fachleute auf dem technischen Gebiet verständlich, beeinflussen die variable Strömung und Kraft der Nachverbrennungs-Abgase 32 das Ausmaß des Aufladedruckes, der durch das Verdichterrad 40-7 über den gesamten Betriebsbereich des Motors 16 erzeugt werden kann. Das Verdichterrad 40-7 ist in der Regel aus einer hochfesten Aluminiumlegierung gebildet, die das Verdichterrad mit einer reduzierten Rotationsträgheit und einem schnelleren Hochdreh-Ansprechen versieht.
-
Der Motor 16 weist zusätzlich ein Ansaugsystem auf, das einen Luftkanal und einen Luftfilter stromaufwärts des Turboladers 40, 42 aufweisen kann, die derart konfiguriert sind, die Luftströmung 38 aus der Umgebung zu dem Turboaufladesystem 36 zu kanalisieren. Obwohl das Ansaugsystem nicht gezeigt ist, ist die Existenz desselben dem Fachmann bekannt. Der Turbolader 40 kann auch fluidtechnisch mit einem Ansaugkrümmer (nicht gezeigt) verbunden sein, der zur Verteilung der druckbeaufschlagten Luftströmung 38 an jeden der Zylinder 22 zum Mischen mit einer geeigneten Menge an Kraftstoff und zur anschließenden Verbrennung des resultierenden Luft-Kraftstoff-Gemisches konfiguriert ist.
-
Der Motor 16 weist zusätzlich ein Kühlmodul 42 auf. Das Kühlmodul 42 ist funktional mit dem Turbinengehäuse 40-4 verbunden, um das Motorkühlmittel nahe dem Turbinengehäuse zu zirkulieren. Insbesondere ist das Kühlmodul 42 zwischen dem Turbinengehäuse 40-4 und dem Zylinderkopf 24 angeordnet und definiert einen dritten Kühlmittelmantel 44, der derart konfiguriert ist, das Turbinengehäuse zu kühlen. Das Kühlmodul 42 entfernt Wärmeenergie von den Nachverbrennungsgasen 32, bevor das Turbinengehäuse 40-4 mit Wärmeenergie durchwärmt wird, um eine Betriebstemperatur des Turboladers 40 zu reduzieren. Die Reduzierung von Betriebstemperaturen des Turboladers 40 kann neben mehreren Vorteilen eine verbesserte Haltbarkeit des Turbinengehäuses 40-4 und Reduzierung in Masse oder Güte der Turbinengehäusematerialien und/oder Verwendung einer Präzisionsvorrichtung ermöglichen, wie beispielsweise einem Einlassmechanismus mit variabler Geometrie, der nicht gezeigt ist, jedoch dem Fachmann bekannt ist. Der dritte Kühlmittelmantel 44 kann mit jedem des ersten Kühlmittelmantels 21 des Zylinderblocks 20 und des zweiten Kühlmittelmantels 26 des Zylinderkopfes 24 in Fluidverbindung stehen.
-
Wie gezeigt ist, kann das Kühlmodul 42 einen Adapter 43 zur Montage des Turboladers 40 an dem Abgaskrümmer 34 aufweisen. Der Adapter 43 kann zwischen dem Turbolader 40 und dem Abgaskrümmer 34, an dem Abgaskrümmerauslass 35 bzw. dem Turbinengehäuseeinlass 40-5 über geeignete Befestigungseinrichtungen, wie Schrauben (nicht gezeigt) befestigt sein. Der Adapter 43 kann eine gegossene Komponente sein, und der dritte Kühlmittelmantel 44 kann dann in den Adapter gegossen werden. Wie gezeigt ist, definiert der Adapter 43 einen Abgasströmungsdurchgang 48, der den Abgaskrümmer und das Turbinengehäuse 40-4 verbindet. In einem solchen Fall kann der dritte Kühlmittelmantel 44 den Abgasströmungsdurchgang 48 allgemein umgeben, d. h. nahe zu diesem liegen und diesen zumindest teilweise umschlingen, um die hindurchströmenden Nachverbrennungsgase 32 zu kühlen.
-
Bei einer alternativen Ausführungsform des in den 1, 3 und 4 gezeigten Kühlmoduls 42 kann das Kühlmodul zumindest einen Teil des dritten Kühlmittelmantels 44 in den Aufbau eines separat befestigbaren, d. h. nicht integrierten Abgaskrümmers 34 einschließen, zum Beispiel Gießen, um die Wärmeenergie von den Nachverbrennungsgasen 32 vor ihrem Eintritt in das Turbinengehäuse 40-4 zu entfernen. Bei einer noch weiteren Ausführungsform des Kühlmoduls 42, das insbesondere in 4 gezeigt ist, kann das Kühlmodul zumindest einen Teil eines dritten Kühlmittelmantels 44 in den Einlass 40-5 des Turbinengehäuses 40-4 einschließen, zum Beispiel Gießen, um die Wärmeenergie von den Nachverbrennungsgasen 32 an dem Eintritt zu dem Turbinengehäuse zu entfernen. Bei allen gezeigten Ausführungsformen sind die einzelnen Teile des dritten Kühlmittelmantels 44 dazu bestimmt, dass sie miteinander fluidverbunden werden können, so dass das Motorkühlmittel durch all die jeweiligen Teile des dritten Kühlmittelmantels zirkulieren kann. Somit kann die Betriebstemperatur des Turbinengehäuses 40-4 über Zirkulation des Motorkühlmittels durch den dritten Kühlmittelmantel 44 reduziert werden, der in den Abgaskrümmer 44 und/oder an dem Einlass 40-5 des Turbinengehäuses eingebaut ist.
-
Wie in den 2–4 gezeigt ist, weist das Kühlmodul 42 auch einen Kühlmitteleinlass 50 und einen Kühlmittelauslass 52 auf. Jeder von dem Kühlmitteleinlass 50 und dem Kühlmittelauslass 52 können in Fluidkommunikation mit dem zweiten Kühlmittelmantel 26 in dem Zylinderkopf 24 stehen. Demgemäß kann das Motorkühlmittel durch das Kühlmodul 42 über den zweiten Kühlmittelmantel 46 zu dem Kühlmitteleinlass 50 und zurück zu dem zweiten Kühlmittelmantel 26 über den Kühlmittelauslass 52 zirkuliert werden. Während des Betriebs des Turboaufladesystems 36 kann eine derartige Kühlmittelzirkulation kontinuierlich Wärmeenergie von den Nachverbrennungsgasen 32 entfernen, um eine Betriebstemperatur des Turbinengehäuses 40-4 zu reduzieren. Der dritte Kühlmittelmantel 44 ist in einem seriellen Fluidpfad mit dem ersten Kühlmittelmantel 21 angeordnet. Zusätzlich ist der dritte Kühlmittelmantel 44 fluidtechnisch parallel zu, d. h. in einem parallelen Fluidpfad relativ zu, dem zweiten Kühlmittelmantel 26 angeordnet. Demgemäß kann der zweite Kühlmittelmantel 26 einen Anteil des Motorkühlmittels von dem ersten Kühlmittelmantel 21 aufnehmen, während der dritte Kühlmittelmantel 44 einen anderen Anteil des Motorkühlmittels von dem ersten Kühlmittelmantel aufnehmen kann.
-
Das Fahrzeug 10 kann auch einen programmierbaren Controller 54 aufweisen, der derart konfiguriert ist, einen Betrieb des Motors 16 zu regulieren, wie durch Steuern einer Kraftstoffmenge, die in die Zylinder 22 zum Mischen und anschließenden Verbrennen mit der druckbeaufschlagten Luftströmung 38 eingespritzt ist. Der Controller 54 ist auch derart konfiguriert, die Zirkulation von Motorkühlmittel zwischen dem ersten und zweiten Kühlmittelmantel 21, 26 zu regulieren. Zusätzlich kann der Controller 44 die Zirkulation von Motorkühlmittel durch den dritten Kühlmittelmantel 44 des Kühlmoduls 42 in Ansprechen auf das Einschaltverhältnis des Turboladers 40 und abhängig von Betriebsparametern, wie der Last, der Temperatur und der Drehzahl des Motors 16, regulieren. Eine derartige Regulierung der Kühlmittelzirkulation kann über ein Fluidsteuerventil 56 (in den 2–4 gezeigt) erreicht werden, das derart konfiguriert ist, die Strömung von Motorkühlmittel durch den dritten Kühlmittelmantel 44 selektiv zu lenken und zu blockieren. Das Fluidsteuerventil 56 ist nachfolgend detaillierter beschrieben.
-
Allgemein kann der Controller 54 ein dedizierter Controller für den Motor 16, ein Controller für den Antriebsstrang 12 oder eine zentrale Verarbeitungseinheit für das gesamte Fahrzeug 10 sein. Der Controller 54 weist einen Speicher auf, der zumindest eines von konkret und nichtflüchtig ist. Der Speicher kann ein beliebiges aufzeichnungsfähiges Medium sein, das an der Bereitstellung computerlesbarer Daten oder Prozessinstruktionen teilnimmt. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Scheiben und anderen persistenten Speicher aufweisen. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) umfassen, der einen Hauptspeicher bilden kann. Derartige Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien einschließlich Koaxialkabeln, Kupferdraht und optische Fasern übertragen werden, einschließlich der Drähte, die einen Systembus, der mit einem Prozessor eines Computers gekopgelt ist, umfassen. Der Speicher des Controllers 54 kann auch eine Diskette, eine flexible Platte, eine Hard-Disk, ein Magnetband, irgendein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, irgendein anderes optisches Medium, etc. umfassen. Der Controller 54 kann auch mit jeder anderen erforderlichen Computerhardware ausgestaltet oder ausgestattet sein, wie etwa mit einem Hochgeschwindigkeitstaktgeber, einer nötigen Analog/Digital-(A/D) und/oder Digital/Analog-(D/A)Schaltung, jeglichen notwendigen Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen (E/A) sowie einer geeigneten Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltung. Jegliche Algorithmen, die durch den Controller 54 erforderlich sind oder auf die der Controller zugreifen kann, können im Speicher gespeichert sein und automatisch ausgeführt werden, um die erforderliche Funktionalität bereitzustellen.
-
Der Controller 54 kann so programmiert sein, den Betrieb des Fluidsteuerventils 56 in Ansprechen auf Betriebsbedingungen des Motors 16 zu regulieren. Wie in den 2–4 gezeigt ist, steuert das Fluidsteuerventil 56 die Strömung von Motorkühlmittel zwischen der Fluidpumpe 23 und dem Wärmetauscher 27. Das Fluidsteuerventil 56 kann in dem Kühlmodul 42 zwischen dem Kühlmittelauslass 52 und der Fluidpumpe 23 angeordnet sein, um die Strömung von Motorkühlmittel zwischen dem ersten Fluidmantel 21 und den fluidtechnisch parallelen zweiten und dritten Kühlmittelmänteln 26, 44 zu steuern. Das Fluidsteuerventil 56 kann eine Vorrichtung mit mehreren Positionen sein, die die Strömung von Motorkühlmittel durch den dritten Kühlmittelmantel 44 in einem ersten Modus hemmen kann; die Strömung von Motorkühlmittel durch den dritten Kühlmittelmantel 44 und durch die Fluidpumpe 23 zurück zu dem ersten Kühlmittelmantel 21 in einem zweiten Modus zulassen kann; und die Strömung von Motorkühlmittel durch den dritten Kühlmittelmantel 44 und zu dem Wärmetauscher 27 in einem dritten Modus zulassen kann.
-
Während des Aufwärmens des Motors 16, wenn die Wärmelast an dem Kühlmodul 42 gering ist, kann das Fluidsteuerventil 56 in dem ersten Modus geschlossen gehalten werden, um ein Strömen von Motorkühlmittel in den dritten Kühlmittelmantel 44 zu verhindern. Wenn sich der Motor 16 aufwärmt und die Wärmelast an dem Kühlmodul 42 zunimmt, kann das Fluidsteuerventil 56 in dem zweiten Modus geöffnet werden, um eine Strömung des Motorkühlmittels durch den dritten Kühlmittelmantel 44 zu der Fluidpumpe 23 und zurück zu dem ersten Kühlmittelmantel 21 zuzulassen. Unter Last können, wenn der Motor 16 das Fahrzeug 10 antreibt und der Turbolader 40 eine Aufladung erzeugt, sowohl der Zylinderblock 20 als auch das Kühlmodul 42 ausreichend erwärmt werden, um eine Motorkühlmittelströmung und Wärmeabweisung zu dem Wärmetauscher 27 zu erfordern. Demgemäß kann in einer Situation, in der eine Kühlmittelströmung notwendig ist, um eine Zielbetriebstemperatur in dem Zylinderblock 20 beizubehalten, der Controller 44 das Fluidsteuerventil 56 anweisen, in dem dritten Modus zu öffnen und eine Strömung von Kühlmittel durch den dritten Kühlmittelmantel 44 zu dem Wärmetauscher 27 und dann zu der Fluidpumpe 23 zuzulassen. Wenn das Fluidsteuerventil 56 in entweder dem zweiten oder dritten Modus geöffnet wird, erlaubt dies eine Kühlmittelströmung durch jeden des ersten Kühlmittelmantels 21, des zweiten Kühlmittelmantels 26 und des dritten Kühlmittelmantels 44.
-
Wie in den 2–4 gezeigt ist, kann ein Temperatursensor 58 verwendet werden, um die Temperatur des Motorkühlmittels in dem dritten Kühlmittelmantel 44 zu detektieren und die detektierte Temperatur an den Controller 54 zu kommunizieren. Unter einigen Bedingungen kann es erforderlich sein, dass der Turbolader 40 vor dem Kühlen des Zylinderblocks 20 gekühlt wird. In einer solchen Situation kann das Fluidsteuerventil 56 von dem Controller 54 geöffnet werden, um das Steuerventil 56 in einem des zweiten und dritten Modus in Ansprechen auf die von dem Temperatursensor 58 detektierte Temperatur zu betreiben.
-
Zusätzliche Vorteile des oben offenbarten Systems können ein erweiterter Bereich eines Betriebs mit Lambda (λ) = 1,0 des Motors 16 sein, d. h. einen Motorbetrieb bei stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wodurch eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors unterstützt wird. Die resultierende Reduzierung der Abgastemperaturen kann eine verbesserte Haltbarkeit der verschiedenen Motorkomponenten, wie der Abgasventile (nicht gezeigt) und des Abgaskrümmers 34 bereitstellen, insbesondere wenn der Abgaskrümmer eine separate befestigbare Komponente ist, die nicht in dem Zylinderkopf 24 integriert ist, was seinerseits den Gebrauch kostengünstigerer Materialien für diese und andere zugeordnete Komponenten zulassen kann. Auch kann die Masse des Turbinengehäuses 40-4 verringert werden, wodurch Kaltstartemissionen des Motors 16 reduziert werden.
-
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, jedoch ist der Schutzumfang der Offenbarung ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Moden und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Offenbarung detailliert beschrieben worden sind, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Offenbarung, wie in den angefügten Ansprüchen definiert ist, vorhanden. Ferner sind die Ausführungsformen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, oder die Charakteristiken verschiedener Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen zu verstehen. Vielmehr ist es möglich, das jede der Charakteristiken, die in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschrieben sind, mit einer oder einer Mehrzahl anderer gewünschter Charakteristiken von anderen Ausführungsformen kombiniert sein können, was in anderen Ausführungsformen resultiert, die nicht durch den Wortlaut oder durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Demgemäß fallen andere Ausführungsformen in den Schutzumfang der angefügten Ansprüche.
