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TECHNISCHES GEBIET
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Die gegenwärtige Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, und vor allem auf Systeme und Verfahren zum Steuern des Motorkühlmittelstroms.
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HINTERGRUND
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Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder – im in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang – sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch konkludent als Stand der Technik.
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Ein Verbrennungsmotor verbrennt Luft und Kraftstoff innerhalb von Zylindern, um ein Drehmoment zu erzeugen. Die Verbrennung von Luft und Kraftstoff erzeugt auch Wärme und Abgase. Vom Motor erzeugte Abgase fließen durch ein Abgassystem bevor sie in die Atmosphäre ausgestoßen werden.
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Fahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor beinhalten, beinhalten in der Regel einen Kühler, der mit den Kühlmittelkanälen innerhalb des Motors verbunden ist. Motorkühlmittel zirkuliert durch die Kühlmittelkanäle und den Kühler. Das Motorkühlmittel nimmt die Wärme vom Motor auf und führt die Wärme an den Kühler ab. Der Kühler überträgt die Hitze vom Motorkühlmittel auf die Luft, die am Kühler vorbeiströmt. Das gekühlte Motorkühlmittel, das den Kühler verlässt, zirkuliert zurück zum Motor.
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Verbrennungsmotoren beinhalten in der Regel einen Schmiermittelbehälter oder einewanne, der bzw. die den Motor mit Schmiermittel, wie etwa mit Motoröl, versorgt. Das Motoröl schmiert verschiedene sich bewegende Komponenten im gesamten Motor. Wenn sich der Verbrennungsmotor in Betrieb befindet, kann sich der Kraftstoff mit dem Motoröl vermischen und diesen verschmutzen. Das mit Kraftstoff verschmutzte Motoröl verfügt über eine verminderte Schmierwirkung, die die Lebenszeit des Motors, der Motorbauteile, und/oder anderer Komponenten des Fahrzeugs verkürzen können.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Kühlmittelsteuersystem eines Fahrzeugs beinhaltet ein Fraktionsmodul und ein Kühlmittelventilsteuermodul. Das Fraktionsmodul bestimmt einen Öl-/Kraftstoff-Bruchteil basierend auf einer Menge an Kraftstoff in einer Menge an Motoröl. Das Kühlmittelventilsteuermodul, das auf einem Öl-/Kraftstoff-Bruchteile basiert, betätigt ein Kühlmittelventil selektiv, um es dem Kühlmittelstrom zu ermöglichen, von einem integrierten Abgassammler (IEM) eines Motors zu einem Motoröl-Wärmeaustauscher zu fließen.
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In weiteren Merkmalen betätigt das Kühlmittelventilsteuermodul das Kühlmittelventil, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu ermöglichen, wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als ein zuvor festgelegter Wert ist.
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In weiteren Merkmalen betätigt das Kühlmittelventilsteuermodul das Kühlmittelventil, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu verhindern, wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil kleiner als der zuvor festgelegte Wert ist.
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In weiteren Merkmalen betätigt das Kühlmittelventilsteuermodul das Kühlmittelventil selektiv, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu regeln, des Weiteren basierend auf mindestens einer Getriebetemperatur und einer Motoröltemperatur.
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In weiteren Merkmalen betätigt das Kühlmittelventilsteuermodul das Kühlmittelventil, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu ermöglichen, wenn: (i) die Getriebetemperatur geringer ausfällt als eine zuvor festgelegte Temperatur; und (ii) der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als ein zuvor festgelegten Wert ausfällt.
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In weiteren Merkmalen betätigt das Kühlmittelventilsteuermodul das Kühlmittelventil selektiv, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu verhindern, wenn die Getriebetemperatur größer als die zuvor festgelegte Temperatur ausfällt.
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In weiteren Merkmalen betätigt das Kühlmittelventilsteuermodul das Kühlmittelventil, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu verhindern, wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als der zuvor festgelegte Wert ausfällt.
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In weiteren Merkmalen betätigt das Kühlmittelventilsteuermodul das Kühlmittelventil, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu ermöglichen, wenn: (i) die Motoröltemperatur geringer ausfällt als eine zuvor festgelegte Temperatur; und (ii) der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als ein zuvor festgelegter Wert ausfällt.
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In weiteren Merkmalen betätigt das Kühlmittelventilsteuermodul das Kühlmittelventil selektiv, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu verhindern, wenn die Motoröltemperatur größer als die zuvor festgelegte Temperatur ausfällt.
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In weiteren Merkmalen betätigt das Kühlmittelventilsteuermodul das Kühlmittelventil, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu verhindern, wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als der zuvor festgelegte Wert ausfällt.
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Ein Kühlmittelsteuerungsverfahren beinhaltet: das Bestimmen eines Öl-/Kraftstoff-Bruchteils, basierend auf einer Menge an Kraftstoff in einer Menge an Motoröl; und basierend auf dem Öl-/Kraftstoff-Bruchteil, der ein Kühlventil selektiv betätigt, um einen Kühlmittelfluss von einem integrierten Abgassammler (IEM) eines Motors zu einem Motoröl-Wärmeaustauscher zu ermöglichen.
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In weiteren Merkmalen beinhaltet das selektive Betätigen des Kühlmittelventils das Betätigen des Kühlmittelventils, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu ermöglichen, wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als ein zuvor festgelegter Wert ausfällt.
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In weiteren Merkmalen beinhaltet das selektive Betätigen des Kühlmittelventils das Betätigen des Kühlmittelventils, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu verhindern, wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil geringer als der zuvor festgelegte Wert ausfällt.
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In weiteren Merkmalen basiert das selektive Betätigen des Kühlmittelventils, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu verhindern des Weiteren auf mindestens einer Getriebetemperatur und einer Motoröltemperatur.
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In weiteren Merkmalen beinhaltet das selektive Betätigen des Kühlmittelventils das Betätigen des Kühlmittelventils, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu ermöglichen, wenn: (i) die Getriebetemperatur geringer ausfällt als eine zuvor festgelegte Temperatur; und (ii) der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als ein zuvor festgelegten Wert ausfällt.
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In weiteren Merkmalen beinhaltet das selektive Betätigen des Kühlmittelventils das Betätigen des Kühlmittelventils, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu verhindern, wenn die Getriebetemperatur größer als die zuvor festgelegte Temperatur ausfällt.
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In weiteren Merkmalen beinhaltet das selektive Betätigen des Kühlmittelventils das Betätigen des Kühlmittelventils, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu verhindern, wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als der zuvor festgelegte Wert ausfällt.
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In weiteren Merkmalen beinhaltet das selektive Betätigen des Kühlmittelventils das Betätigen des Kühlmittelventils, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu ermöglichen, wenn: (i) die Motoröltemperatur geringer ausfällt als eine zuvor festgelegte Temperatur; und (ii) der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als ein zuvor festgelegten Wert ausfällt.
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In weiteren Merkmalen beinhaltet das selektive Betätigen des Kühlmittelventils das Betätigen des Kühlmittelventils, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu verhindern, wenn die Motoröltemperatur größer als die zuvor festgelegte Temperatur ausfällt.
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In weiteren Merkmalen beinhaltet das selektive Betätigen des Kühlmittelventils das Betätigen des Kühlmittelventils, um einen Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher zu verhindern, wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als der zuvor festgelegte Wert ausfällt.
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Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, worin:
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1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Fahrzeugsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist ein exemplarisches Diagramm, das einen Kühlmittelfluss zu und von einem Kühlmittelventil für verschiedene Positionen des Kühlmittelventils veranschaulicht;
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3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Kühlmittelsteuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
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4 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Steuern des Kühlmittelflusses gemäß der vorliegenden Offenbarung abbildet.
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In den Zeichnungen werden dieselben Referenznummern für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ein Motor verbrennt Luft und Kraftstoff in einer Brennkammer eines Zylinders, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Während der Verbrennung kann sich ein Kolben beispielsweise innerhalb des Zylinders hin- und herbewegen, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Motoröl kann verwendet werden, um den sich bewegenden Kolben und andere sich bewegende Teile im Motor zu schmieren. Kolbenringe können verwendet werden, um Kraftstoff in der Brennkammer dichtend vom Motoröl zu trennen, das dazu verwendet wird, um den Kolben zu schmieren.
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Der Motor beinhaltet auch einen integrierten Abgassammler (IEM), in den Abgase eintreten, die durch die Verbrennung innerhalb der Zylinder des Motors verursacht werden. Die Abgase fließen durch den IEM und eine oder mehrere Komponenten des Abgassystems bevor die Abgase an die Atmosphäre abgegeben werden.
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Ein Kühlmittelsystem zirkuliert Kühlmittel durch verschiedene Abschnitte des Motors, wie etwa den Zylinderkopf, den Motorblock, und den IEM. Herkömmlicherweise wird das Kühlmittelsystem dazu verwendet, um Wärme vom Motor, dem Motoröl, dem Getriebefluid und anderen Komponenten aufzunehmen und diese Wärme an die Luft abzugeben. Das Kühlmittel kann beispielsweise durch den Motoröl-Wärmeaustauscher und/oder einen Getriebe-Wärmeaustauscher zirkulieren, um dementsprechend Wärme vom Motoröl und/oder dem Getriebefluid aufzunehmen.
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Unter manchen Umständen kann Kraftstoff in das Motoröl eindringen und sich mit diesem vermischen. Während sich die Kolben innerhalb des Zylinders während der Verbrennung beispielsweise hin- und herbewegen kann, Kraftstoff aus der Umgebung um die Kolbenringe herum in das Motoröl eindringen. Dementsprechend kann Motoröl ein Gemisch aus Motoröl und Kraftstoff beinhalten, und einen Öl-/Kraftstoff-Bruchteil definieren (d. h. ein Verhältnis einer Kraftstoffmenge innerhalb einer Motorölmenge). Die Schmierwirkung des Motoröls steht in umgekehrter Beziehung zum Öl-/Kraftstoff-Bruchteil. Wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil ansteigt, verringert sich somit auch die Schmierwirkung des Motoröls. Die Schmierwirkung des Motoröls wirkt sich auf die verlorene Energiemenge aus, die durch die Reibung innerhalb des Motors verursacht wird und wirkt sich somit auf das Design und die Langlebigkeit verschiedener Komponenten innerhalb des Motors aus.
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Unter manchen Umständen kann das Motoröl kalt sein, wie etwa wenn das Fahrzeug gestartet wird. Wenn das Motoröl erhitzt wird, verdampft der sich innerhalb des Motoröls befindliche Kraftstoff und wird ausgespült, wodurch sich der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil verringert und die Schmierwirkung des Motoröls erhöht wird.
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Wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als ein zuvor festgelegter Wert ausfällt, kann ein Kühlmittelsteuermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Kühlmittelventil betätigen, um einen Kühlmittelstrom vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher und/oder zum Getriebe-Wärmeaustauscher zu steuern. Das vom IEM aufgewärmte Kühlmittel wärmt das Motoröl auf, das durch den Motoröl-Wärmeaustauscher und/oder das Getriebefluid, das durch den Getriebe-Wärmeaustauscher fließt. Das Aufwärmen des Motoröls mittels eines vom IEM aufgewärmten Kühlmittels, ist in der Lage, Kraftstoff schneller aus dem Motoröl auszuspülen und kann den Öl-/Kraftstoff-Bruchteil daher schneller verringern und die Schmierwirkung des Motoröls erhöhen.
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Wenn sich die Getriebetemperatur oberhalb der vorher festgelegten Getriebetemperatur befindet und/oder sich die Motoröltemperatur oberhalb der vorher festgelegten Motortemperatur befindet, kann das Kühlmittesteuermodul das Kühlmittelventil betätigen, um den Kühlmittelfluss vom IEM zum Motoröl-Wärmeaustauscher und/oder zum Getriebe-Wärmeaustauscher zu verhindern.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Fahrzeugsystems präsentiert. Ein Motor 104 verbrennt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff innerhalb der Zylinder, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Ein integrierter Abgassammler (IEM) 106 nimmt Abgasausgaben von den Zylindern auf und ist in einen Abschnitt des Motors 104, wie etwa dem Kopfabschnitt des Motors 104, integriert.
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Der Motor 104 gibt ein Drehmoment an ein Getriebe 108 ab. Das Getriebe 108 überträgt das Drehmoment mittels eines Antriebsstrangs (nicht dargestellt) auf ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs. Ein Motorsteuergerät (ECM) 112 kann ein oder mehrere Stellglieder steuern, um die Drehmomentabgabe des Motors 104 zu regulieren.
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Eine Motorölpumpe 116 zirkuliert Motoröl durch den Motor 104 und einen ersten Wärmeaustauscher 120. Der erste Wärmeaustauscher 120 kann als (Motor-)Öl-Kühler oder einen Öl-Wärmeaustauscher (HEX) bezeichnet werden. Wenn das Motoröl kalt ist, kann der erste Wärmeaustauscher 120 Wärme vom Kühlmittel, das durch den ersten Wärmeaustauscher 120 fließt, an das Motoröl, das durch den ersten Wärmeaustauscher 120 fließt, abgeben. Wenn das Motoröl warm ist, kann der erste Wärmeaustauscher 120 Wärme vom Motoröl an das Kühlmittel, das durch den ersten Wärmeaustauscher 120 fließt und/oder an die Luft, die durch den ersten Wärmeaustauscher 120 hindurchströmt, abgeben.
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Die Viskosität des Motoröls steht in umgekehrter Beziehung zur Temperatur des Motoröls. Dies bedeutet, dass die Viskosität des Motoröls mit steigender Temperatur herabgesetzt wird und umgekehrt. Reibungsverluste (z. B. Drehmomentverluste) des Motors 104, die mit dem Motoröl in Verbindung stehen, können mit sinkender Viskosität des Motoröls verringert werden und umgekehrt.
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Eine Getriebefluidpumpe 124 zirkuliert Getriebefluid durch das Getriebe 108 und einen zweiten Wärmeaustauscher 128. Der zweite Wärmeaustauscher 128 kann als Getriebekühler oder als Getriebe-Wärmeaustauscher bezeichnet werden. Wenn das Getriebefluid kalt ist, kann der zweite Wärmeaustauscher 128 Wärme vom durch den zweiten Wärmeaustauscher 128 fließenden Kühler, an das Getriebefluid innerhalb des zweiten Wärmeaustauschers 128 abgeben. Wenn das Getriebefluid warm ist, kann der zweite Wärmeaustauscher 128 Wärme vom Getriebefluid an das durch den zweiten Wärmeaustauscher 128 fließende Kühlmittel und/oder die durch den zweiten Wärmeaustauscher 128 strömende Luft abgeben.
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Die Viskosität des Getriebefluids besteht in umgekehrter Beziehung zur Temperatur des Getriebefluids. Dies bedeutet, dass die Viskosität des Getriebefluids mit steigender Temperatur des Getriebefluids herabgesetzt wird und umgekehrt. Verluste (z. B. die mit dem Getriebe 108 und dem Getriebefluid in Verbindung stehen, können mit sinkender Viskosität des Getriebefluids verringert werden und umgekehrt.
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Der Motor 104 beinhaltet eine Vielzahl von Kanälen, durch die das Motorkühlmittel („Kühlmittel“) durchfließen kann. Der Motor 104 kann beispielsweise einen oder mehrere Kanäle, die durch den Kopfabschnitt des Motors 104 verlaufen, einen oder mehrere Kanäle, die durch einen Blockabschnitt des Motors 104 verlaufen, und/oder einen oder mehrere Kanäle, die durch das/den IEM 106 verlaufen, beinhalten. Der Motor 104 kann auch einen oder mehrere geeignete Kühlmittelkanäle beinhalten.
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Wenn die Kühlmittelpumpe 132 eingeschaltet ist, pumpt die Kühlmittelpumpe 132 Kühlmittel durch die Kanäle des Motors 104. Obwohl die Kühlmittelpumpe 132 in Form einer elektrischen Kühlmittelpumpe dargestellt und erörtert wird, kann die Kühlmittelpumpe 132 alternativ dazu, auch auf mechanische Weise angetrieben werden (z. B. mittels eines Motors 104) oder eine andere geeignete Kühlmittelpumpenart sein.
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Ein Blockventil (BV) 138 kann den Kühlmittelfluss aus (und daher durch) dem Blockabschnitt des Motors 104 steuern. Ein Heizungsventil 144 kann den Kühlmittelfluss zum (und daher durch) einen dritten Wärmeaustauscher 148 regulieren. Der dritte Wärmeaustauscher 148 kann auch als ein Heizungswärmetauscher bezeichnet werden. Luft kann am dritten Wärmeaustauscher 148 vorbei zirkuliert werden, beispielsweise, um die Fahrgastzelle des Fahrzeugs aufzuwärmen.
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Die Kühlmittelausgabe vom Motor 104 fließt auch zu einem vierten Wärmeaustauscher 152. Der vierte Wärmeaustauscher 152 kann auch als Kühler bezeichnet werden. Der vierte Wärmeaustauscher 152 gibt Wärme an die Luft ab, die am vierten Wärmeaustauscher 152 vorbeiströmt. Ein Kühlgebläse (nicht dargestellt) kann umgesetzt werden, um den Luftstrom zu verstärken, der am vierten Wärmeaustauscher 152 vorbeiströmt.
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Verschiedene Arten von Motoren können einen oder mehrere Turbolader, wie etwa Turbolader 156, beinhalten. Das Kühlmittel kann durch einen Abschnitt des Turboladers 156 zirkuliert werden, beispielsweise um den Turbolader 156 zu kühlen.
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Ein Kühlmittelventil 160 kann ein Mehrfacheingabe-, Mehrfachausgabeventil oder ein oder mehrere sonstige geeignete Ventile beinhalten. In unterschiedlichen Implementierungen kann das Kühlmittelventil 160 aufgeteilt werden und über ein oder mehrere getrennte Kammern verfügen. In 2 wird ein exemplarisches Diagramm bereitgestellt, das einen zum und vom Beispiel strömenden Kühlmittelfluss veranschaulicht, in dem das Kühlmittelventil 160 zwei Kühlmittelkammern beinhaltet. Das ECM 112 steuert die Betätigung des Kühlmittelventils 160.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 kann das Kühlmittelventil 160 zwischen zwei Endstellen 204 und 208 betätigt werden. Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der Endstelle 204 und einer ersten Position 212 angeordnet wird, wird der Kühlmittelfluss in die erste der Kammern 216 und der Kühlmittelfluss in die zweite der Kammern 220 blockiert. Wie durch 226 gezeigt, gibt das Kühlmittelventil 160 Kühlmittel aus die erste der Kammern 216 an den ersten Wärmeaustauscher 120 und/oder den zweiten Wärmeaustauscher 128 aus. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass obwohl das Kühlmittelventil 160 hier im Allgemeinen als ein Ausgabekühlmittel zum sowohl ersten als auch zweiten Wärmeaustauscher 120, 128 bei 226 dargestellt und beschrieben wird, das Kühlmittelventil 160 Kühlmittel nur an den ersten Wärmeaustauscher 120 bei 226 ausgeben kann. Wie von 227 gezeigt, gibt das Kühlmittelventil 160 Kühlmittel von der zweiten der Kammern 220 an die Kühlmittelpumpe 132 aus.
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Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der ersten Position 212 und einer zweiten Position 224 positioniert ist, wird der Kühlmittelfluss in die erste der Kammern 216 blockiert und die Kühlmittelausgabe vom Motor 104 fließt in die zweite der Kammern 220 über ein erstes Kühlmittelpfad 164. Der Kühlmittelfluss in die zweite der Kammern 220 aus dem vierten Wärmeaustauscher 152 ist jedoch blockiert.
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Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der zweiten Position 224 und einer dritten Position 228 positioniert ist, strömt die Kühlmittelausgabe vom IEM 106 über einen zweiten Kühlmittelpfad 168 in die erste der Kammern 216, strömt die Kühlmittelausgabe vom Motor 104 in die zweite der Kammern 220 über den ersten Kühlmittelpfad 164 und der Kühlmittelfluss in die zweite der Kammern 220 aus dem vierten Wärmeaustauscher 152 ist blockiert. Das ECM 112 kann das Kühlmittelventil 160 zwischen der zweiten und der dritten Position 224 und 228 betätigen, beispielsweise, um das Motoröl und das Getriebefluid zu erhitzen.
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Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der dritten Position 228 und einer vierten Position 232 positioniert ist, strömt die Kühlmittelausgabe vom IEM 106 über den zweiten Kühlmittelpfad 168 in die erste der Kammern 216, fließt die Kühlmittelausgabe vom Motor 104 über einen ersten Kühlmittelpfad 164 in die zweite der Kammern 220 und die Kühlmittelausgabe vom vierten Wärmeaustauscher 152 fließt in die zweite der Kammern 220. Der Kühlmittelfluss in die erste der Kammern 216 aus der Kühlmittelpumpe 132 über einen dritten Kühlmittelpfad 172 ist blockiert, wenn sich das Kühlmittelventil 160 zwischen der Endposition 204 und der vierten Position 232 befindet. Das ECM 112 kann das Kühlmittelventil 160 betätigen, um sich zwischen der dritten und der vierten Position 228 und 232 zu befinden, beispielsweise, um das Motoröl und das Getriebefluid zu erhitzen.
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Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der vierten Position 232 und einer fünften Position 236 positioniert ist, strömt die Kühlmittelausgabe von der Kühlmittelpumpe 132 in die erste der Kammern 216 über einen dritten Kühlmittelweg 172, ist der Kühlmittelfluss in die zweite der Kammern 220 über den ersten Kühlmittelweg 164 blockiert und strömt die Kühlmittelausgabe vom vierten Wärmeaustauscher 152 in die zweite der Kammern 220. Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der fünften Position 236 in einer sechsten Position 240 positioniert ist, fließt die Kühlmittelausgabe von der ersten Kühlmittelpumpe 132 über den dritten Kühlmittelpfad 172 in die erste der Kammern 216, fließt die Kühlmittelausgabe vom Motor 104 über den ersten Kühlmittelpfad 164 in die zweite der Kammern 220 und fließt die Kühlmittelausgabe vom vierten Wärmeaustauscher 152 in die zweite der Kammern 220.
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Wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der sechsten Position 240 in einer siebten Position 244 positioniert ist, strömt die Kühlmittelausgabe von der Kühlmittelpumpe 132 über einen dritten Kühlmittelpfad 172 in die erste der Kammern 216, strömt die Kühlmittelausgabe aus dem Motor 104 über den ersten Kühlmittelpfad 164 in die zweite der Kammern 220 und ist der Kühlmittelfluss aus dem vierten Wärmeaustauscher 152 in die zweite der Kammern 220 blockiert.
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Der Kühlmittelfluss in die erste der Kammern 216 aus dem IEM 106 über den zweiten Kühlmittelpfad 168 ist blockiert, wenn sich das Kühlmittelventil 160 zwischen der vierten Position 232 und der siebten Position 244 befindet. Das ECM 112 kann das Kühlmittelventil 160 betätigen, sodass es sich zwischen der vierten und der siebten Position 232 und 244 befindet, beispielsweise, um den Motoröl und das Getriebefluid zu kühlen. Der Kühlmittelfluss in die erste und zweite Kammer 216 und 220 ist blockiert, wenn das Kühlmittelventil 160 zwischen der siebten Position 244 und der Endposition 208 positioniert ist. Das ECM 112 kann das Kühlmittelventil 160 betätigen, um sich zwischen der siebten Position 244 und der Endposition 208 zu befinden, beispielsweise, um eine oder mehrere Diagnosen durchzuführen.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 misst ein Kühlmitteleingabetemperatursensor 180 eine Temperatur einer Kühlmitteleingabe zum Motor 104. Ein Kühlmittelausgabe-Temperatursensor 184 misst eine Temperatur der Kühlmittelausgabe vom Motor 104. Ein IEM Kühlmitteltemperatursensor 188 misst eine Temperatur der Kühlmittelausgabe vom IEM 106. Ein Kühlmittelventilpositionssensor 194 misst eine Position des Kühlmittelventils 160. Ein Öltemperatursensor 196 misst eine Temperatur des Motoröls, wie etwa innerhalb des Motors 104. Ein Getriebefluid-Temperatursensor 198 misst eine Temperatur des Getriebefluids, wie etwa innerhalb des Getriebes 108. Ein Öl-/Kraftstoff-Bruchteilsensor 199 misst eine Menge an Kraftstoff in das Motoröl (d. h. der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil) wie etwa innerhalb des Motors 104. Ein oder mehrere andere Sensoren 192 können umgesetzt werden, wie etwa ein oder mehrere Motor-(z. B. Block und/oder Kopf)-Temperatursensoren, ein Kühlerausgabe-Temperatursensor, ein Kurbelwellen-Positionssensor, ein Massenluftstromrate-(MAF)-Sensor, ein Krümmerabsolutdruck-(MAP)-Sensor, und/oder ein oder mehrere andere geeignete Fahrzeugsensoren. Ein oder mehrere andere Wärmeaustauscher können umgesetzt werden, um das Kühlen und/oder das Erhitzen einer Fahrzeugflüssigkeit /Fahrzeugflüssigkeiten und/oder Komponenten zu unterstützen.
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Die Ausgabe der Kühlmittelpumpe 132 variiert in dem Maße, in dem der Druck der Kühlmitteleingabe zur Kühlmittelpumpe 132 variiert. Bei einer gegebenen Geschwindigkeit der Kühlmittelpumpe 132 steigt die Ausgabe der Kühlmittelpumpe 132 z. B. in dem Maße an, in dem der Druck der Kühlmitteleingabe zur Kühlmittelpumpe 132 ansteigt und umgekehrt. Die Position der Kühlmittelpumpe 160 variiert den Druck der Kühlmitteleingabe zur Kühlmittelpumpe 132.
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Ein Kühlmittelsteuermodul 190 (siehe auch 2) steuert den Kühlmittelfluss, um das Motoröl und das Getriebefluid unter Verwendung der Kühlmittelausgabe vom IEM 106 aufzuwärmen. Das Aufwärmen des Getriebefluids unter Verwendung der Kühlmittelausgabe vom IEM 106 erwärmt das Getriebefluid schnell und senkt daher die Drehmomentverluste, die mit der Getriebefluidtemperatur in Verbindung stehen, herab. Das Erhitzen des Motoröls unter Verwendung einer Kühlmittelausgabe vom IEM 106 wärmt das Motoröl schnell auf und reduziert die Menge an Kraftstoff im Motoröl (d. h. den Öl-/Kraftstoff Bruchteil), sodass die Schmierwirkung des Motoröls zunimmt. Obwohl das Kühlmittelsteuermodul 190 innerhalb des ECM 112 umgesetzt wird, kann das Kühlmittelsteuermodul 190 oder ein oder mehrere Abschnitte des Kühlmittelsteuermoduls 190 innerhalb eines anderen Moduls oder unabhängig davon umgesetzt werden.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Umsetzung des Kühlmittelsteuermoduls 190 präsentiert. Ein Blockventilsteuermodul 304 steuert das Blockventil 138. Das Blockventilsteuermodul 304 steuert beispielsweise, ob das Blockventil 138 geöffnet (um einen Kühlmittelfluss durch den Blockabschnitt des Motors 104 zu ermöglichen) oder geschlossen ist (um einen Kühlmittelfluss durch den Blockabschnitt des Motors 104 zu verhindern).
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Ein Heizungsventilsteuermodul 308 steuert das Heizungsventil 144. Das Heizungsventilsteuermodul 308 steuert beispielsweise, ob das Heizungsventil 144 geöffnet (um einen Kühlmittelfluss durch den dritten Wärmeaustauscher 148 zu ermöglichen) oder geschlossen (um einen Kühlmittelfluss durch den dritten Wärmeaustauscher 148 zu verhindern) ist.
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Ein Pumpensteuermodul 328 steuert die Geschwindigkeit der Kühlmittelpumpe 132, gemäß einer erwünschten Kühlmittelausgangstemperatur und einer entsprechenden Kühlmitteldurchflussrate. Mit anderen Worten ausgedrückt steuert das Pumpensteuermodul 328 die Geschwindigkeit der Kühlmittelpumpe 132, um eine Kühlmitteldurchflussrate zu erzeugen, um die erwünschte Kühlmittelausgangstemperatur zu erzielen. Die Geschwindigkeit der Kühlmittelpumpe 132, die erforderlich ist, um die erwünschte Motorkühlmittelausgangstemperatur bei einer gegebenen Position des Kühlmittelventils 160 zu erzielen, kann beispielsweise auf der Basis eines anfänglichen Fahrzeugzustands kalibriert werden. Das Pumpensteuermodul 328 kann beispielsweise die Kühlmittelpumpe 132 deaktivieren, wenn ein Öl-/Kraftstoff-Bruchteil geringer als ein zuvor festgelegter Öl-/Kraftstoff Bruchteil ausfällt, oder wenn eine Getriebetemperatur größer als eine zuvor festgelegte Getriebetemperatur ausfällt, oder wenn eine Öltemperatur größer als eine zuvor festgelegte Öltemperatur ausfällt. Dagegen kann das Pumpensteuermodul 328 die Kühlmittelpumpe 132 aktivieren, wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil geringer als ein zuvor festgelegter Öl-/Kraftstoff-Bruchteil ausfällt, und wenn die Getriebetemperatur größer als eine zuvor festgelegte Getriebetemperatur ausfällt, und wenn die Öltemperatur größer als eine zuvor festgelegte Öltemperatur ausfällt. Falls die Kühlmittelpumpe 132 eine mechanisch angetriebene Kühlmittelpumpe ist, kann das Pumpensteuermodul 204 weggelassen werden.
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Ein Kühlmittelventilsteuermodul 312 steuert das Kühlmittelventil 160. Das Kühlmittelventilsteuermodul 312 kann dem Pumpensteuermodul 328 ein Signal bereitstellen, das die ausgewählte Position des Kühlmittelventils 160 angibt. Auf diese Weise steuert das Pumpensteuermodul 328 die Geschwindigkeit der Kühlmittelpumpe 132 für die ausgewählte Position des Kühlmittelventils 160.
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Wie vorstehend beschrieben, steuert die Position des Kühlmittelventils 160 den Kühlmittelfluss in die Kammern des Kühlmittelventils 160 und steuert auch den Kühlmittelfluss aus dem Kühlmittelventil 160. Genauer gesagt steuert das Kühlmittelventilsteuermodul 312, ob das Kühlmittelventil 160 das Kühlmittel an den ersten Wärmeaustauscher 120, den zweiten Wärmeaustauscher 128, sowohl an den ersten als auch an den zweiten Wärmeaustauscher 120 und 128, oder weder an den ersten noch einen zweiten Wärmeaustauscher 120 und 128 ausgibt. Wie vorstehend beschrieben, kann das Kühlmittelventil 160 das Kühlmittel beispielsweise an den ersten und den zweiten Wärmeaustauscher 120 und 128 ausgeben, wenn sich das Kühlmittelventil 160 zwischen der ersten und der vierten Position 224 und 232 (2) befindet.
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Das Kühlmittelventilsteuermodul 312 kann das Kühlmittelventil 160, beispielsweise auf der Basis eines Öl-/Kraftstoff Bruchteils 316, einer Getriebetemperatur 320, und einer Motoröltemperatur 324 steuern. Die Getriebetemperatur 320 und die Motortemperatur 324 kann beispielsweise unter Verwendung des Getriebetemperatursensors 198 und des Temperatursensors 196 dementsprechend gemessen werden.
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Ein Fraktionsmodul 332 kann den Öl-/Kraftstoff-Bruchteil 316 bestimmen. In einigen Konfigurationen kann das Fraktionsmodul 332 ein Signal 336 vom Öl-/Kraftstoff-Bruchteil-Sensor 199 empfangen, anhand dessen der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil 316 definiert wird. In anderen Konfigurationen kann das Fraktionsmodul 332 den Öl-/Kraftstoffbruchteil 316 auf der Basis des Signals 336 berechnen. Wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil 316 größer als der zuvor festgelegte Öl-/Kraftstoff-Bruchteil ausfällt, und wenn die Getriebetemperatur 320 geringer als eine zuvor festgelegte Getriebetemperatur ausfällt, steuert das Kühlmittelventilsteuermodul 312 das Kühlmittelventil 160, um den Kühlmittelfluss vom IEM 106 durch das Kühlmittelventil 160 und zum ersten und zweiten Wärmeaustauscher 120 und 128 auf die oben beschriebene Art und Weise zu lenken.
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Der zuvor festgelegte Öl-/Kraftstoff-Bruchteil kann kalibrierbar sein und auf der Basis eines oben stehenden Öl-/Kraftstoff-Bruchteils eingestellt werden, aufgrund dessen die Schmierwirkung des Motoröls und/oder die Leistung des Motors 104 beeinträchtigt werden kann. Der zuvor festgelegte Öl-/Kraftstoff-Bruchteil kann zwischen 1% und 5% betragen. Der zuvor festgelegte Öl-/Kraftstoff-Bruchteil kann beispielsweise ungefähr 3%–4% betragen. Gleichermaßen kann die zuvor festgelegte Getriebetemperatur kalibrierbar sein und auf eine Temperatur eingestellt worden sein, oberhalb der das Kühlmittel, das durch den IEM 106 strömt, die Getriebetemperatur auf einen Wert anhebt, der die Leistung des Getriebes 108 beeinträchtigen könnte. Die zuvor festgelegte Getriebetemperatur kann beispielsweise ungefähr 125 °C betragen oder eine andere geeignete Temperatur aufweisen.
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Das Kühlmittelventilsteuermodul 312 steuert den Kühlmitteldurchfluss von der höheren Temperatur des IEM 106 auf die niedrigere Temperatur des ersten und zweiten Wärmeaustauschers 120 und 128, um die Motoröltemperatur 324 und die Getriebetemperatur 320 dementsprechend anzuheben. Das Kühlmittel innerhalb der Kanäle durch den IEM 106 kann die Wärme vom IEM 106 aufnehmen. Der IEM 106 nimmt die Wärme der Abgase, die im Laufe der Verbrennung innerhalb des Motors 104 erzeugt werden, auf.
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Kühlmittel, das vom IEM 106 (durch das Kühlmittelventil 160) zum ersten und zweiten Wärmeaustauscher 120 und 128 strömt, wärmt das Motoröl innerhalb des ersten Wärmeaustauschers 120 und erwärmt das Getriebefluid innerhalb des zweiten Wärmeaustauschers 128. Das Aufwärmen des Getriebefluids und des Getriebes 108 senkt die mit dem Getriebe 108 und dem Getriebefluid in Verbindung stehenden Verluste herab. Das Verringern der Verluste kann den Kraftstoffverbrauch senken. Das Aufwärmen des Motoröls verdampft den Kraftstoff innerhalb des Motoröls und erhöht somit die Schmierwirkung des Motoröls und senkt die mit dem Motor 104 und dem Motoröl in Verbindung stehenden Verluste herab.
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Wenn (i) die Motoröltemperatur 324 eine zuvor festgelegte Motoröltemperatur übersteigt (z. B. 140 °C oder eine andere geeignete Temperatur), (ii) die Getriebetemperatur 320 die zuvor festgelegte Getriebetemperatur übersteigt und/oder (iii) der Öl-/Kraftstoff Bruchteil 316 den zuvor festgelegten Öl-/Kraftstoff Bruchteil übersteigt, steuert das Kühlmittelventilsteuermodul 312 das Kühlmittelventil 160, um den Kühlmittelfluss vom IEM 106 zum ersten und/oder zweiten Wärmeaustauscher 120 und 128 auf die oben beschriebene Weise zu verhindern. Auf diese Art und Weise stellt das Kühlmittelventilsteuermodul 312 sicher, dass das Kühlmittel, das durch das wärmere IEM 106 durchfließt, das Getriebefluid und/oder das Motoröl nicht überhitzt. Während hier im Allgemeinen gezeigt und beschrieben wird, dass das Kühlmittelventilsteuermodul 312 einen Kühlmittelfluss an sowohl den ersten als auch den zweiten Wärmeaustauscher 120, 128 bereitstellt, kann die Getriebetemperatur in anderen Konfigurationen ignoriert werden und der Kühlmittelfluss kann dem zweiten Wärmeaustauscher 128 nicht bereitgestellt werden, wenn der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil 316 geringer als der zuvor festgelegte Öl-/Kraftstoff-Bruchteil ausfällt.
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Unter Bezugnahme auf 4 wird ein Flussdiagramm dargestellt, das ein Beispielverfahren eines steuernden Kühlmittelflusses abbildet, um eine Menge an Kraftstoff, die sich im Motoröl befindet, zu verdünnen (d. h. ein Verfahren der Verringerung des Öl-/Kraftstoffbruchteils). Die Steuerung kann bei 404 beginnen, wo das Kühlmittelventilsteuermodul 312 ermittelt, ob der Öl-/Kraftstoff-Bruchteil größer als ein zuvor festgelegter Öl-/Kraftstoff Bruchteil ausfällt. Wie bereits vorstehend erörtert, kann der zuvor festgelegte Öl-/Kraftstoff Bruchteil 3%–4% betragen, oder ein anderer geeigneter Wert oberhalb dessen, die Kraftstoffmenge im Motoröl als hoch genug betrachtet werden kann, um die Schmierwirkung des Motoröls zu beeinträchtigen und/oder die Leistung des Motors 104 zu beeinträchtigen.
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Falls 404 falsch ist, fährt die Steuerung 406 dort fort, wo das Kühlmittelventilsteuermodul 312 das Kühlmittelventil 160 steuert, um den Kühlmittelfluss vom IEM 106 zum ersten und/oder zweiten Wärmeaustauscher 120 und 128 zu verhindern. Falls 404 wahr ist, fährt die Steuerung mit 408 fort, wo das Kühlmittelventilsteuermodul 312 bestimmt, ob die Getriebetemperatur größer als die zuvor festgelegte Getriebetemperatur ausfällt. Wenn 408 wahr ist, fährt die Steuerung zu 406 fort. Wenn 408 falsch ist, fährt die Steuerung zu 412 fort.
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Bei 412 steuert das Kühlmittelventilsteuermodul 312 den Kühlmittelfluss vom IEM 106 zum ersten Wärmeaustauscher 120 und zum zweiten Wärmeaustauscher 128. Das Kühlmittelventilsteuermodul 312 kann das Kühlmittelventil 160 insbesondere betätigen, um einen Kühlmittelfluss vom IEM 106 durch das Kühlmittelventil 160 zum ersten und zum zweiten Wärmeaustauscher 120, 128 bei 412 zu ermöglichen. Das Kühlmittelventilsteuermodul 312 kann das Kühlmittelventil 160 für eine zuvor festgelegte Zeitdauer bei 412 betätigen.
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Wie bereits vorstehend erörtert, ermöglicht das Ermöglichen des Kühlmittelstroms vom IEM 106 zum ersten und zum zweiten Wärmeaustauscher 120, 128 es dem Kühlmittel das Motoröl und das Getriebefluid zu erhitzen, die je durch den ersten und den zweiten Wärmeaustauscher 120, 128 strömen. Das Erhitzen des Motoröls mit Kühlmittel im ersten Wärmeaustauscher 120 ermöglicht die Verdampfung von Kraftstoff aus dem Motoröl.
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Bei 416 ermittelt das Kühlmittelventilsteuermodul 312, ob die Motoröltemperatur größer als die zuvor festgelegte Motoröltemperatur ist. Wenn 416 wahr ist, fährt die Steuerung zu 406 fort. Falls die Öltemperatur größer als die zuvor festgelegte Motoröltemperatur ausfällt, kann die Steuerung insbesondere ermitteln, dass das Steuern des Kühlmittelflusses, um eine sich im Motoröl befindliche Kraftstoffmenge zu verdünnen, nicht länger erforderlich ist (z. B. die Verdampfung des Kraftstoffs aus dem Motoröl ist beendet), und kann den Kühlmittelfluss vom IEM 106 zum ersten und/oder zweiten Wärmeaustauscher 120 und 128 vor dem Austritt aus der Steuerung verhindern. Falls 416 falsch ist, kehrt die Steuerung zu 404 zurück.
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Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Anwendungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt, und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Ansprüchen hervor. Wie hier verwendet, sollte der Ausdruck mindestens eines von A, B und C, so ausgelegt werden, dass er einen logischen Ausdruck (A oder B oder C) bedeutet, unter Verwendung eines nicht-ausschließlichen logischen ODER. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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In dieser Anmeldung, einschließlich der Definitionen unten, kann der Begriff Modul durch den Begriff Schaltung ersetzt werden. Der Begriff Modul kann sich beziehen auf, ein Teil von sein, oder beinhalten: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der einen von einem Prozessor ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten, wie zum Beispiel in einem System-on-Chip.
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Der Begriff Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten, und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff Gemeinsam genutzter Prozessor umfasst einen einzelnen Prozessor, der den Code ganz oder partiell aus mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessor umfasst einen Prozessor, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessoren, einen Teil des Codes oder den gesamten Code aus einem oder mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gemeinsam genutzter Speicher umfasst einen einzelnen Speicher, der den Code ganz oder partiell aus mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicher umfasst einen Speicher, der in Kombination mit zusätzlichen Speichern, den Code ganz oder partiell aus einem oder mehreren Modulen speichert. Der Begriff Speicher kann eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium sein. Der Begriff computerlesbares Medium umfasst nicht transitorische elektrische und elektromagnetische Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten, und kann somit als konkret und nicht-transitorisch betrachtet werden. Nicht-einschränkende Beispiele für ein nicht-transitorisches, konkretes, computerlesbares Medium beinhalten nicht-flüchtigen Speicher, flüchtigen Speicher, Magnetspeicher und optischen Speicher.
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Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf mindestens einem nicht-transitorischen, konkreten, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten beinhalten und/oder auf diesen basieren.
