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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein Verfahren und Systeme zum Steuern der Hinterachsschmier-Öltemperatur bei einem Fahrzeug.
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Hintergrund/Zusammenfassung
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Bei einem konventionellen Fahrzeug mit Hinterradantrieb schließt der Antriebsstrang eine Hinterachse oder ein Differentialsystem ein, die Achsenelemente und Getriebesätze einschließen können, die Kraft von einer Antriebswelle auf die Achsenelemente überführen, um das Fahrzeug vorwärts zu bewegen. Die Hinterachs-Getriebesätze können mittels Schmieröl geschmiert werden, um einen ruhigen Lauf des Hinterachsdifferentials zu gewährleisten. Fluideigenschaften des Schmieröls wie unter anderem Viskosität sind abhängig von der Temperatur und beeinflussen den Wirkungsgrad und die Leistungsfähigkeit des Hinterachssystems und somit des Fahrzeugs. Bei steigenden Temperaturen ist das Hinterachs-Schmieröl möglicherweise weniger viskos, und bei abnehmenden Temperaturen kann es viskoser sein. Beispielsweise kann bei einem Motorkaltstart das Schmieröl kalt und somit viskoser als gewünscht sein. Bei einer hohen Motorlast kann das Hinterachs-Schmieröl hingegen überhitzt und weniger viskos als gewünscht sein. Um den Reibungsverlust zu minimieren und die Abnutzung der Hinterachsgetriebe zu verringern, was jeweils zu reduzierter Kraftstoffeffizienz führen kann, ist es für eine optimale Schmierung der Hinterachsgetriebe vorteilhaft, die Hinterachsschmier-Öltemperatur zu überwachen und die Schmieröltemperatur innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs aufrechtzuerhalten.
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Um das Problem der Differentialerwärmung zu lösen, zeigt das Patent
U.S. 6,899,074 ein beispielhaftes Verfahren auf, das die Verwendung eines Kühlmittelkreises mit einem Wärmetauschersystem, das mit der Hinterachse gekoppelt ist, um die Temperatur des Hinterachs-Schmieröls zu regulieren, einschließt. Bei einem weiteren Ansatz, der im Patent
U.S. 8,485,932 gezeigt wird, ist ein elektrisches Heiz- und Kühlelement mit der Hinterachse gekoppelt, um die Temperatur des Hinterachs-Schmieröls zu regulieren.
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Die Erfinder haben jedoch mögliche Probleme mit solchen Systemen einschließlich der Abwesenheit einer Vorrichtung zum Erfassen und Speichern zusätzlicher Wärmeenergie, die in einem Hinterachs-Kühlmittelsystem vorhanden sein kann, sowie der Fähigkeit zum Entziehen der gespeicherten Wärmeenergie zum Erfüllen unmittelbarer Heizanforderungen des Hinterachs-Schmieröls erkannt. Dementsprechend wird hierin ein System bereitgestellt, um die obenstehenden Probleme wenigstens teilweise zu lösen. Bei einem Beispiel kann ein Hinterachs-Kühlmittelsystem ein Abgaswärme-Rückgewinnungssystem zum Überführen von Wärme von einem Motorabgassystem an ein Kühlmittel, einen Hinterachs-Wärmetauscher zum Überführen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Hinterachs-Schmieröl und ein Thermalbatteriesystem, das zwischen dem Abgaswärme-Rückgewinnungssystem und dem Hinterachs-Wärmetauscher positioniert ist, einschließen, wobei das Thermalbatteriesystem ausgelegt ist, um überschüssige Wärme aus dem Abgaswärme-Rückgewinnungssystem zu speichern. Bei einem Beispiel kann das Hinterachs-Kühlmittelsystem weiterhin eine Regeleinrichtung einschließen, die Anweisungen speichert, die ausführbar sind, um in Reaktion auf eine erste Bedingung Abgas um das Abgaswärme-Rückgewinnungssystem herumzuleiten und Kühlmittel vom Thermalbatteriesystem zum Hinterachs-Wärmetauscher strömen zu lassen und um in Reaktion auf eine zweite Bedingung Abgas um das Abgaswärme-Rückgewinnungssystem herumzuleiten und Kühlmittel vom Abgaswärme-Rückgewinnungssystem unter Umgehung des Thermalbatteriesystems zum Hinterachs-Wärmetauscher strömen zu lassen und Kühlmittel durch den Hinterachs-Wärmetauscher strömen zu lassen, um Wärme aus dem Hinterachs-Schmieröl zu entfernen. Bei einem Beispiel kann die erste Bedingung umfassen, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur über einer ersten Schwellentemperatur liegt und die Temperatur des Thermalbatteriesystems niedriger als die Hinterachsschmierstemperatur ist, und die zweite Bedingung kann umfassen, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur über der Schwellentemperatur liegt und die Temperatur des Thermalbatteriesystems gleich der oder höher als die Hinterachsschmierstemperatur ist.
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Auf diese Weise kann die Temperatur des Hinterachs-Schmieröls durch ein Abgaswärme-Rückgewinnungs- und Speichersystem einschließlich eines Abgaswärmetauschers und eines Thermalbatteriesystems, die mit einem Hinterachs-Kühlmittelkreis gekoppelt sind, der mit einem Hinterachs-Wärmetauscher kommuniziert, reguliert werden. Das Thermalbatteriesystem kann zusätzliche ungenutzte Wärme, die aus dem Abgas rückgewonnen wurde, speichern und kann die gespeicherte thermische Energie dem Hinterachs-Kühlmittelkreis wieder zur Verfügung stellen, wenn ein Bedarf an zusätzlicher Wärmeenergie besteht. Der Kühlmittelstrom durch die oben aufgeführten Wärmetauscher und den Kühlmittelkreis kann mittels einer Kühlmittelpumpe sowie zugeordneten Ventilen, die von einer Regeleinrichtung, die Sensoreingaben von entlang dem Kühlmittelkreis positionierten Sensoren empfängt, gesteuert werden, reguliert werden.
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Es versteht sich, dass die obenstehende Zusammenfassung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weitergehend beschrieben werden. Sie dient nicht dazu, maßgebliche oder unverzichtbare Merkmale des beanspruchten Gegenstands, dessen Umfang ausschließlich durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird, zu kennzeichnen. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der obenstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenlegung aufgeführten Nachteile lösen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 zeigt ein Beispiel eines Hinterachs-Kühlsystems einschließlich eines Kühlmittelkreises, der mit einem Abgaswärme-Rückgewinnungs- und Speichersystem und einem Hinterachs-Wärmetauscher gekoppelt ist.
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2 zeigt ein Verfahren zum Regulieren der Hinterachsschmier-Öltemperatur mittels eines Kühlmittelkreises, der mit einem Abgaswärme-Rückgewinnungs- und Speichersystem und einem Hinterachs-Wärmetauscher gekoppelt ist.
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3 zeigt eine Fortsetzung des Verfahrens aus 2 zum Regulieren der Hinterachsschmier-Öltemperatur.
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4 stellt Beispielgraphen für den Betrieb einer Pumpe und die Stellung der Ventile eines Hinterachs-Kühlmittelsystems während unterschiedlicher Hinterachsschmier-Öltemperaturbedingungen dar.
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Ausführliche Beschreibung
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Die nachstehende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Regulieren der Hinterachsschmier-Öltemperatur. Die Schmieröltemperatur beeinflusst direkt die Viskosität des Hinterachs-Schmieröls und beeinflusst somit die Eigenschaften des Öls zur Schmierung der Hinterachsgetriebe. Es ist wünschenswert, das Hinterachs-Schmieröl innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs zu halten und ein Überhitzen oder Abkühlen des Hinterachs-Schmieröls zu vermeiden. Das Hinterachs-Schmieröl ist viskoser als das übliche Motor- oder Getriebeöl. Der Hintergrund für ein dickflüssigeres Hinterachs-Schmieröl liegt darin, dass bei hohen Temperaturen wie dem Abschleppen in der Wüste der Hypoidgetriebesatz der Hinterachse einen größeren Schlupf und Schmiermittelabrieb aufweist als Geradstirnräder und somit für eine angemessene Schmierung ein dickflüssigeres Öl erfordert. Obwohl sich die Hinterachse während der Verwendung aufgrund von Innenreibungswärme langsam erwärmt, kann die Kraftübertragung mit geringerem Wirkungsgrad vor der Erwärmung des Hinterachs-Schmieröls zu einem direkten Verlust an Kraftstoffeffizienz führen. Weiterhin benötigt das Hinterachs-Schmieröl mit höherer Viskosität für eine Erwärmung auf Betriebstemperatur mehr Zeit als beispielsweise Motorkühlmittel, so dass, wenn das Hinterachs-Schmiersystem mittels des Motorkühlmittels erwärmt wird, das Hinterachs-Schmieröl eine niedrigere Temperatur als erwünscht aufweisen kann, selbst wenn der Motor bereits vollständig erwärmt ist. Um die Temperatur des Hinterachs-Schmieröls zu regulieren, zeigt 1 ein Hinterachs-Kühlmittelsystem einschließlich eines Kühlmittelkreises, der Wärmeenergie von einem Abgaswärmetauscher zurückgewinnen kann, der überschüssige Wärmeenergie in einem Thermalbatterie-Speichersystem speichern kann oder dem gekoppelten Thermalbatterie-Speichersystem Wärme entziehen kann und der das Kühlmittel zu einem Hinterachs-Wärmetauscher strömen lassen kann, um die Temperatur des Hinterachs-Schmieröls zu regulieren. Die 2 und 3 zeigen ein beispielhaftes Verfahren, bei dem eine Regeleinrichtung die Komponenten eines Hinterachs-Kühlmittelsystems abhängig von Sensoreingaben, die vom Hinterachs-Kühlmittelsystem weitergeleitet werden, steuert. 4 stellt Beispielgraphen für Pumpenbetrieb und Ventilstellungen eines Hinterachs-Kühlmittelsystems während der Regulierung durch eine Regeleinrichtung bei unterschiedlichen Hinterachsschmier-Öltemperaturbedingungen dar.
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1 zeigt ein beispielhaftes Kühlsystem 100 einschließlich eines Abgaswärmespeicher- und Rückgewinnungssystems mit ventilgeregeltem Kühlmittelstrom durch einen Kühlmittelkreis, der in einem Motorsystem eingeschlossen sein kann. Bei einer Ausführungsform des Kühlsystems 100 wird Kühlmittel mittels einer Flüssigkeitspumpe 104 über eine Kühlmittelleitung 102 zirkuliert. Bei einem Beispiel kann die Flüssigkeitspumpe 104 elektrisch, beispielsweise mittels eines Wechselstromgenerators oder einer Batterie, betrieben werden. Bei einem weiteren Beispiel kann die Flüssigkeitspumpe 104 mechanisch, beispielsweise mittels eines Motors, betrieben werden. Die Strömungsrichtung des Kühlmittels in der Kühlmittelleitung 102 wird durch Pfeile angezeigt.
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Das Kühlsystem 100 koppelt die Kühlmittelleitung 102 mit einem Abgaswärme-Rückgewinnungssystem (EGHR) 106, einem Thermalbatteriesystem (TBS) 114 und einem Hinterachs-Wärmetauscher (RAHX) 118 zum Erwärmen von Differentialschmiermittel (auch als Hinterachs-Schmieröl bezeichnet) an einer Hinterachse 132 eines Fahrzeugs, in dem das Kühlmittelsystem installiert ist.
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Die Strömungsrichtung des Kühlmittels entlang der Kühlmittelleitung 102 und den zugeordneten Systemen kann mittels mindestens eines Dreiwegeventils reguliert werden. Bei einer Ausführungsform kann der Kühlmittelstrom stromabwärts des EGHR 106 mittels eines Dreiwegeventils 110 reguliert werden. Das Ventil 110 kann den Kühlmittelstrom zum TBS 114 regulieren. Der Kühlmittelstrom durch den RAHX 118 kann stromaufwärts des RAHX 118 mittels eines Kühlmittel-Dreiwegeventils 116 reguliert werden. Die Ventile 110 und 116 können Dreiwegeventile sein, die den Kühlmittelstrom in zwei unterschiedliche Strombahnen aufteilen. Die Kühlmittelleitung 102 kann fluidisch mit einer Entgasungsflasche oder einem Entgasungsbehälter 122 gekoppelt sein. Nach dem Entgasen im Entgasungsbehälter kann das Kühlmittel in der mit der Flüssigkeitspumpe 104 verbundenen Kühlmittelleitung 102 für weitere Rezirkulation verfügbar sein. Eine Hinterachse 132 kann mit Hinterachs-Schmieröl, das durch den RAHX 118 strömen kann, um mit dem Kühlmittel im RAHX 118 in einer Wärmeaustauschbeziehung zu stehen, geschmiert werden.
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Ein Verbrennungsmotor gibt durch ein Abgassystem mit Abgasrohren heiße Abgase ab. Der Kühlmittelkreis wird mit dem Abgas in eine Wärmeaustauschbeziehung gebracht, um für die Speicherung im TBS 114 Wärme aus dem Abgas zu verwerten. Das EGHR-System 106 kann einen Abgaswärmetauscher (EGHX) 108 einschließen, der fähig ist, Wärme aus einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors 140 an das Kühlmittel zu überführen. Der heiße Gasstrom kann das Abgas eines Dieselmotors, eines Benzinmotors oder eines sonstigen geeigneten Motors sein. Bei einem Beispiel strömt das Abgas an einem Abgaskanal 126 durch den EGHX. Der Abgaskanal 126 kann Abgas von einem Abgaskrümmer des Motors oder einer sonstigen Abgaskomponente aufnehmen. Bei weiteren Beispielen kann der EGHX Abgas von einer anderen geeigneten Quelle wie dem Abgaskrümmer oder direkt von einem oder mehreren Zylindern aufnehmen. Weiterhin kann der EGHX bei einigen Beispielen über den Kühlmittelstrom Abgaswärme vom Zylinderkopf oder Zylinderblock rückgewinnen. Der Motor 140 kann mittels eines Motorkühlmittelsystems 142 gekühlt werden, das wenigstens eine Pumpe, Kühler, entsprechende Kühlmittelleitungen und/oder weitere Komponenten einschließt. Kühlmittel im Motorkühlmittelsystem 142 kann durch einen oder mehrere Kühlmittelmäntel des Motors strömen. Wenigstens bei einigen Beispielen kann Kühlmittel im Motorkühlmittelsystem 142 unabhängig vom Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 102 vorgehalten werden.
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Das EGHR-System 106 gewinnt Wärme aus dem Abgasstrom zurück und überführt die Wärme durch den EGHX 108 in das durch die Kühlmittelleitung 102 strömende Kühlmittel. Das heiße Abgas kann vom Abgaskanal 126 durch ein Gasbypassventil 128 zum EGHX 108 geführt werden. Das Bypassventil 128 kann von der Regeleinrichtung basierend auf Rückkopplung von einer Temperaturerfassungsvorrichtung, die die Temperatur der Abgase erfassen kann, gesteuert werden. Die Regeleinrichtung kann bei einer vorgegebenen Abgastemperatur ein Signal zum Betätigen des Bypassventils 128 ausgeben, um die Abgase für einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel zum EGHX 108 umzuleiten. Das Bypassventil 128 sperrt die Strömung des Abgases zum EGHX 108, wenn kein Wärmeaustausch mehr benötigt wird, beispielsweise, wenn die Abgastemperatur unter einer Schwelle liegt oder wenn die Thermalbatterie mit heißem Kühlmittel gefüllt ist. Die heißen Abgase können den EGHX 108, der Wärme aus den heißen Abgasen an das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 102, die mit dem EGHX 108 gekoppelt ist, überführt, durchströmen. Nach dem Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel durch den EGHX 108 kann das abgekühlte Abgas zum Abgaskanal 126 zurückgeführt werden und dann an nachgelagerte Komponenten und in einigen Fällen in die Atmosphäre weitergeleitet werden.
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Im Allgemeinen bietet ein Wärmetauscher dem durch das Abgassystem strömenden Abgas einen zusätzlichen Widerstand, was zu einem Druckabfall führt. Dieser Druckabfall trägt zum Gegendruck im Abgassystem, der niedrig gehalten werden muss, um eine gute Motorleistung zu erreichen, bei. Der Druckabfall im EGHX 108 des Kühlsystems 100 kann entweder direkt oder indirekt überwacht werden und kann an die das Bypassventil 128 steuernde Regeleinrichtung weitergeleitet werden. Bei einem Beispiel kann das Druckabfallsignal direkt mittels des Messens des Druckabfalls durch einen am EGHX positionierten Drucksensor erhalten werden. Bei einem weiteren Beispiel kann der Druckabfall aus anderen Parametern wie Abgasströmungsgeschwindigkeit und Abgastemperatur, die in Fahrzeugen während des Motorbetriebs bekanntermaßen bereits überwacht werden, abgeleitet werden. So kann beispielsweise die Abgasströmungsrate basierend auf Ansaugluft-Strömungsrate und der Menge an eingespritztem Kraftstoff berechnet werden, was wiederum das Berechnen eines Druckabfalls im Wärmetauschersystem ermöglicht. Ein weiteres Beispiel schließt eine Berechnung der Abgasströmungsrate basierend auf der Motordrehzahl ein. Weitere Methoden zum indirekten Bestimmen des Druckabfalls im Wärmetauscher können ebenfalls verwendet werden. Die Regeleinrichtung kann das Abgasbypassventil 128 abhängig vom Druckabfall im EGHX steuern. Bei einem Beispiel kann das Bypassventil 128 ein Strömen der Abgase durch den EGHX 106 verhindern, wenn der Druckabfall im EGHX verhältnismäßig groß ist (z.B. über einer Schwelle liegt).
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Bei einem weiteren Beispiel kann das Bypassventil erlauben, dass nur ein Teil der Abgase durch den EGHX strömt, und die verbleibenden Abgase können durch den Abgaskanal geführt werden. Die Druckabfallschwelle kann von verschiedenen Faktoren einschließlich Motortyp und spezifischer Hardware abhängen und kann bei einigen Beispielen vergleichsweise niedrig (z.B. 3 kPa oder weniger) sein. Da solch geringe Druckabfälle für Drucksensoren schwer erfassbar sein können, können die obenstehend beschriebenen Druckabfall-Schätzverfahren wenigstens bei einigen Beispielen genaue Einschätzungen liefern.
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Stromabwärts des EGHX 108 kann der Kühlmittelstrom durch das Kühlmittelventil 110 reguliert werden. Das Kühlmittelventil 110 kann ein Dreiwegeventil mit einem Einlass zum Aufnehmen des Kühlmittelstroms über die Kühlmittelleitung 102 vom EGHR-System 106 und mit zwei separaten und eigenständigen Auslassleitungen sein. Bei einem Beispiel kann die erste Auslassleitung des Kühlmittelventils 110 entlang der Kühlmittelleitung 102 liegen und den Kühlmittelstrom zum RAHX 118 und zur Kühlmittelpumpe 104 leiten. Der zweite Auslass des Kühlmittelventils 110 kann den Kühlmittelstrom durch den Thermalspeichersystem-Einlass 115a zum Thermalbatteriesystem 114 leiten. Das Thermalbatteriesystem 114 kann überschüssige thermische Energie aus dem Kühlmittel speichern. Bei einem Beispiel kann das Thermalbatteriesystem (TBS) 114 Wärme in einem Phasenwechselmaterial (PCM) speichern, das bei einem Zustandswechsel von fest nach flüssig Wärme aufnimmt und bei einem Zustandswechsel von flüssig nach fest Wärme abgibt, und kann isoliert sein, um einen Verlust der darin gespeicherten Wärme zu reduzieren. Bei einem weiteren Beispiel kann das TBS 114 einen isolierten Behälter für das Speichern von erwärmtem Kühlmittel für eine spätere Verwendung einschließen. Bei einem Beispiel kann das TBS 114 mittels eines Vakuummantels isoliert sein. Das Thermalbatteriesystem 114 kann die gespeicherte überschüssige thermische Energie durch einen Thermalbatterieauslass 115b der Kühlmittelleitung 102 wieder zur Verfügung stellen. Ein Kühlmittelventil 116 kann den Kühlmittelstrom durch den RAHX 118 regulieren. Ähnlich wie das Kühlmittelventil 110 kann das Kühlmittelventil 116 eine Einlassleitung und zwei eigenständige Auslassleitungen aufweisen. Ein erster Auslass kann Kühlmittel zum RAHX 118 leiten, während ein zweiter Auslass das Kühlmittel unter Umgehung des RAHX 118 zur Pumpe 104 leitet.
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Das Kühlmittelsystem 100 kann mit mehreren Sensoren gekoppelt sein und durch Eingaben von diesen reguliert werden. Bei einer Ausführungsform kann das Kühlmittelsystem 100 einen ersten Temperatursensor 112 und einen zweiten Temperatursensor 120 zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels in der Kühlmittelleitung 102 einschließen. Bei einer Ausführungsform kann der Temperatursensor 112 in der Kühlmittelleitung 102 stromabwärts des EGHX 108 und des TBS 114 positioniert sein. Der zweite Temperatursensor 120 kann an der Kühlmittelleitung stromabwärts des RAHX 118 platziert sein. Die Temperatursensoren 112 und 120 können elektronisch mit einer Regeleinrichtung gekoppelt sein und können ausgelegt sein, um an diese ein Signal zu senden, das die Kühlmitteltemperatur angibt.
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Die Regeleinrichtung 12 ist in 1 als Mikrocomputer dargestellt, der eine Mikroprozessoreinheit 14, Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 16, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, in diesem spezifischen Beispiel dargestellt als nichtflüchtiger schreibgeschützter Speicherchip 18 zum Speichern von ausführbaren Anweisungen, Arbeitsspeicher 20, Diagnosespeicher 22 und einen Datenbus einschließt. Die Regeleinrichtung 12 kann neben den vorstehend erörterten Signalen verschiedene Signale von innerhalb des Kühlmittelsystems gekoppelten Sensoren 15 empfangen. Die Regeleinrichtung 12 kann eine einzelne Einheit umfassen, oder die Regeleinrichtung 12 kann aus mehreren Einheiten bestehen, die miteinander in Kommunikation sind. Bei einem Beispiel kann die Regeleinrichtung 12 dieselbe Regeleinrichtung sein, die verschiedene Aspekte des Motorbetriebs, beispielsweise die Kraftstoffeinspritzung, steuert. Bei anderen Beispielen kann die Regeleinrichtung 12 von der Motorregeleinrichtung getrennt sein, kann aber dafür ausgelegt sein, Signale wie Abgasströmungsgeschwindigkeit, Abgastemperatur etc. von der Motorregeleinrichtung zu empfangen. Die Regeleinrichtung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren in 1 und betätigt die verschiedenen Stellantriebe einschließlich der Stellantriebe 81 und anderer vorstehend beschriebener aus 1, um den Systembetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und den in einem Speicher der Regeleinrichtung gespeicherten Anweisungen anzupassen. Beispielsweise kann die Regeleinrichtung das Signal vom Temperatursensor 112 empfangen und kann bestimmen, ob die erfasste Temperatur des Kühlmittels niedriger als eine, höher als eine oder gleich einer vorgegebenen Temperatur ist. Das Regelmodul signalisiert dem Regelventil 110 dann basierend auf der Bestimmung, ob die Temperatur des Kühlmittels niedriger als die, höher als die oder gleich der vorgegebenen Temperatur ist, um den Kühlmittelstrom entlang wenigstens einem Fluidströmungsweg zum RAHX 118 oder zu einem zweiten Fluidströmungsweg zum TBS 114 zu leiten. Eine Stellung des Ventils 110 kann mittels eines Stellantriebs, beispielsweise eines Elektromagneten, Schrittmotors etc., gesteuert werden, der ausgelegt ist, um Befehle von der Regeleinrichtung zu empfangen.
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In ähnlicher Weise kann die Regeleinrichtung das Signal vom Temperatursensor 120 empfangen, der die Kühlmitteltemperatur stromabwärts des RAHX 118 erfasst, und kann dann bestimmen, ob die erfasste Kühlmitteltemperatur niedriger als eine, höher als eine oder gleich einer vorgegebenen Temperatur ist. Das Regelmodul kann dann dem Regelventil 116 signalisieren, den Kühlmittelstrom entlang wenigstens einem Fluidströmungsweg für einen Wärmeaustausch zum RAHX 118 oder zu einem zweiten den Wärmetauscher umgehenden Fluidströmungsweg zu leiten, wie dies im Schema in 1 dargestellt ist. Eine Stellung des Ventils 116 kann mittels eines Stellantriebs, beispielsweise eines Elektromagneten, Schrittmotors etc., gesteuert werden, der ausgelegt ist, um Befehle von der Regeleinrichtung zu empfangen.
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Die Regeleinrichtung kann ausgelegt sein, um verschiedene Betriebsparameter des Systems 100 zu schätzen. Bei einem Beispiel kann die Regeleinrichtung den Kühlmitteldurchsatz in der Kühlmittelleitung 102 basierend auf der Eingabe des Temperatursensors 120 am Auslass des RAHX 118 und basierend auf der Stellung der Dreiwegeventile 110 und 116 jeweils stromaufwärts des TBS 114 bzw. des RAHX 118 schätzen. Die Regeleinrichtung kann die Fluidauslasstemperatur am EGHX basierend auf Abgastemperatur und der Abgasströmungsgeschwindigkeit und basierend auf dem Kühlmitteldurchsatz schätzen. Die Einschätzung des Druckabfalls im EGHX kann durch die Regeleinrichtung basierend auf Abgastemperatur und Abgasströmungsgeschwindigkeit erfolgen. Die Regeleinrichtung kann ausgelegt sein, um die Innentemperatur des TBS und die potentielle TBS-Fluidauslasstemperatur basierend auf Kühlmitteldurchsatz und einem Vergleich einer geschätzten TBS-Einlasstemperatur mit einer vom Temperatursensor 112 gemessenen TBS-Auslasstemperatur zu schätzen. Die Hinterachsschmier-Öltemperatur kann von der Regeleinrichtung basierend auf Kühlmitteldurchsatz und basierend auf Eingabe durch den Temperatursensor 120 am RAHX-Auslass geschätzt werden. Auf diese Weise kann durch ein Zurückgreifen auf die Einschätzung verschiedener Kühlmittelsystemparameter die Anzahl der Sensoren im System reduziert werden, was Systemkosten und -komplexität reduziert.
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Weiterhin kann bei einigen Beispielen die Flüssigkeitspumpe 104 mittels der Regeleinrichtung 12 gesteuert werden. Das Ein- und Ausschalten der Flüssigkeitspumpe 104 kann gesteuert werden, und bei einigen Beispielen kann die Flüssigkeitspumpe dahingehend gesteuert werden, eine variierende Verdrängung aufzuweisen, um somit den Kühlmitteldurchsatz in der Kühlmittelleitung 102 anzupassen.
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2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Steuern des Kühlmittelstroms durch ein Hinterachs-Kühlmittelsystem zum Regulieren der Hinterachsschmier-Öltemperatur. 3 zeigt ein Verfahren 300, eine Fortsetzung des Verfahrens 200 aus 2, das den Kühlmittelstrom durch das Hinterachs-Kühlmittelsystem steuert, wenn die Hinterachsschmier-Öltemperatur nicht überhitzt ist. Die hierin enthaltenen Anweisungen zum Ausführen der Verfahren 200 und 300 können von einer Regeleinrichtung (z.B. der Regeleinrichtung 12) ausgeführt werden und in einem Speicher der Regeleinrichtung gemeinsam mit von den Sensoren des Kühlmittelsystems wie den obenstehend bezugnehmend auf 1 beschriebenen Sensoren empfangenen Signalen gespeichert werden. Die Regeleinrichtung kann nach den nachstehend beschriebenen Verfahren Stellantriebe des Kühlmittelsystems betätigen, um den Systembetrieb anzupassen.
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Während der Durchführung des Verfahrens 200 kann die Regeleinrichtung Signale von spezifischen Komponenten eines Hinterachs-Kühlmittelsystems eines Fahrzeugs wie dem in 1 dargestellten System 100 empfangen. Die Regeleinrichtung kann den Funktionsmodus jeder Komponente des Kühlmittelsystems basierend auf den vom Hinterachs-Kühlmittelsystem erhaltenen Signalen steuern. Das nach dem Verfahren 200 gesteuerte Hinterachs-Kühlmittelsystem kann das in 1 dargestellte Kühlmittelsystem 100 einschließlich der mit der Kühlmittelpumpe 104, dem EGHX 108, dem TBS 114 und dem RAHX 118 gekoppelten Kühlmittelleitung 102 sein. Das Kühlmittelsystem 100 schließt zudem das Abgasbypassventil 128, das TBS-Ventil 110 und das RAHX-Ventil 116 ein. Das Abgasbypassventil 128 kann in eine erste Stellung, in der das Abgasbypassventil Abgas um den EGHX herumleitet, und in eine zweite Stellung, in der das Abgasbypassventil das Abgas zum EGHX leitet, steuerbar sein. Das TBS-Ventil 110 kann in eine erste Stellung, in der das TBS-Ventil den Kühlmittelstrom um das TBS herumleitet, und in eine zweite Stellung, in der das TBS-Ventil den Kühlmittelstrom zum TBS leitet, steuerbar sein. Das RAHX-Ventil 116 kann in eine erste Stellung, in der das RAHX-Ventil den Kühlmittelstrom um den RAHX herumleitet, und in eine zweite Stellung, in der das RAHX-Ventil den Kühlmittelstrom durch den RAHX leitet, steuerbar sein. Das Kühlmittelsystem kann zudem stromabwärts des TBS 114 den Temperatursensor 112 und stromabwärts des RAHX 118 den Temperatursensor 120 aufweisen, wie in 1 dargestellt ist. Die das Verfahren 200 ausführende Regeleinrichtung kann die Regeleinrichtung 12 aus 1 sein.
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Das Verfahren 200 schließt an 202 das Erkennen von Motorbetriebsparametern einschließlich des Erkennens, ob der Motor eingeschaltet ist, einer Zeitdauer, während der der Motor eingeschaltet ist, der Motordrehzahl, Motorlast, Motortemperatur etc. ein. An 204 befindet sich das Kühlmittelsystem in einem Standardmodus. Bei einem Beispiel kann der Standardmodus einschließen, dass die Pumpe 104 des Kühlmittelsystems 100 eingeschaltet wird (z.B. beim Einschalten des Motors), aber kein Kühlmittel in das TBS oder den RAHX strömt, und kein Abgas durch den EGHX strömt. Bei einem Beispiel kann sich das Hinterachs-Kühlmittelsystem im Standardmodus befinden, bevor verschiedene Parameter einschließlich der Hinterachsschmier-Öltemperatur, der EGHX-Temperatur, des Druckabfalls im EGHX, der TBS-Temperatur und der RAHX-Temperatur durch die Regeleinrichtung geschätzt werden. Bei einem Beispiel kann sich das Hinterachs-Kühlmittelsystem beim Motorstart im Standardmodus befinden.
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An 206 wird eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt. Beispielsweise kann die Plausibilitätsprüfung basierend auf einer vorprogrammierten Routine zum Prüfen der dem Kühlmittelsystem zugeordneten Ventile, Temperatursensoren und Pumpe durchgeführt werden. Die Plausibilitätsprüfung kann nur unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise während eines oder nach einem Motorstart(s), während der Motorabschaltung oder während des Standardbetriebs (z.B. wenn kein Erwärmen oder Abkühlen der Hinterachsschmier angefordert wird), durchgeführt werden. Somit kann bei einigen Beispielen des Verfahrens 200 auf das Durchführen der Plausibilitätsprüfung verzichtet werden. Bei einem Beispiel kann die Plausibilitätsprüfung das Prüfen des Funktionierens jedes Ventils des Kühlmittelsystems einschließen. Ein Beispiel für eine Dreiwegeventil-Prüfroutine kann das Überwachen eines Temperatursensors stromabwärts des Ventils in Reaktion auf die Stellung des Dreiwegeventils und des Status einer mit dem Ventil gekoppelten Wärmequelle einschließen. Bei einem weiteren Beispiel kann das Funktionieren der Kühlmittelpumpe durch das Ein- und Ausschalten der Pumpe und das Überwachen der sich daraus ergebenden Änderungen bei der Ausgabe der Temperatursensoren überwacht werden. Bei einem Beispiel kann die Plausibilitätsprüfung basierend auf positiver Rückkopplung von der Pumpe und den Ventilen zugeordneten Stellantrieben das Ermitteln, ob die Pumpenleistung die erwartete Pumpenleistung ist und/oder ob die Ventilstellung die erwartete Stellung ist, einschließen. Das Funktionieren der Temperatursensoren kann überwacht werden, indem eine Wärmequelle stromaufwärts eines Temperatursensors reguliert wird, beispielsweise kann das Strömen von heißem Abgas in den EGHX den Temperaturmesswert eines dem EGHX unmittelbar nachgelagerten Sensors erhöhen, und wenn sich die Ausgabe des Temperatursensors nicht ändert, kann dies somit bedeuten, dass der Sensor nicht mehr vollständig funktionsfähig ist.
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Bei einem Beispiel kann die Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden, nachdem ein Fahrzeug für eine bestimmte Zeitdauer, beispielsweise während einer nächtlichen Ruhephase, inaktiv war. Die Sensormesswerte des Kühlmittelsystems können miteinander verglichen werden, und die Sensoren können als funktionierend angesehen werden, wenn die Werte innerhalb einer Fehlerspanne übereinstimmen. Weiterhin sollte das Kühlmittelsystem, wenn sich das System in einem neutralen Zustand (z.B. Standardmodus) befindet, nicht in einem Wärmeaustauschmodus sein. Ist die Pumpe in Betrieb und sind die Ventile des Kühlmittelsystems so gestellt, dass jeder Austausch von Kühlmittelwärme umgangen wird, können die Sensormesswerte des Kühlmittelsystems verglichen werden, und die Sensoren können als funktionierend angesehen werden, wenn die Sensormesswerte innerhalb einer Fehlerspanne übereinstimmen.
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An 208 beurteilt das Verfahren 200, ob die dem Hinterachs-Kühlmittelsystem zugeordnete Pumpe und zugeordneten Ventile funktionieren. Funktionieren die Ventile und/oder die Pumpe nicht, fährt das Verfahren 200 zu 218 fort, um in einen Qualitätsverlustmodus des Hinterachs-Kühlmittelsystems einzutreten. Bei einem Beispiel kann der Qualitätsverlustmodus darauf zurückzuführen sein, dass ein einziges dem Hinterachs-Kühlmittelsystem zugeordnetes Ventil nicht funktioniert, beispielsweise wenn bei Ventil 110 aus 1 der Durchlass verstopft ist. Bei einem anderen Beispiel kann der Qualitätsverlustmodus 218 darauf zurückzuführen sein, dass die Kühlmittelpumpe 104 nicht funktioniert. Bei anderen Beispielen kann der Qualitätsverlustmodus auf eine Kombination eines Qualitätsverlustes eines Ventils und der Pumpe oder darauf, dass mehrere Ventile einen Qualitätsverlust erfahren haben, zurückzuführen sein. Der Qualitätsverlustmodus kann das Benachrichtigen eines Bedieners und/oder das Speichern eines Diagnosecodes im Speicher der Regeleinrichtung einschließen. Bei einem weiteren Beispiel kann das Hinterachs-Kühlmittelsystem nach dem Erkennen eines Qualitätsverlustmodus deaktiviert werden. Bei einem weiteren Beispiel kann, wenn der Qualitätsverlustmodus nicht auf eine fehlerhafte Pumpe zurückzuführen ist, der Qualitätsverlustmodus den Betrieb des Hinterachs-Kühlmittelsystems im Standardmodus aufrechterhalten. Dann kehrt das Verfahren 200 zurück.
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An 208 fährt das Verfahren 200 zu 210 fort, um zu beurteilen, ob die Hinterachsschmier-Öltemperatur auf oder über einer Schwellentemperatur liegt, wenn die dem Hinterachssystem zugeordneten Ventile und Pumpen wie erwartet funktionieren. Wie obenstehend erklärt kann die Hinterachsschmier-Öltemperatur basierend auf Kühlmitteldurchsatz und Temperatur im RAHX bestimmt werden. Bei anderen Beispielen kann die Hinterachsschmier-Öltemperatur von einem Temperatursensor in einer Leitung, durch die das Hinterachs-Schmieröl strömt, oder an einer anderen geeigneten Position gemessen werden. Die Schwellentemperatur kann eine Temperatur sein, bei der die Hinterachsschmier oberhalb der Normaltemperatur der Hinterachse überhitzt sein kann. Bei einem Beispiel kann die normale Betriebstemperatur jede beliebige Temperatur innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs (z.B. 200–250° F) sein, und die Schwellentemperatur für Überhitzung kann 5 Grad über der oberen Grenze der Normaltemperatur liegen. Bei einem weiteren Beispiel kann die Schwellentemperatur 10 Grad über der oberen Grenze der Normaltemperatur liegen. Liegt die Hinterachsschmier-Öltemperatur oberhalb einer angegebenen Schwelle (wenn sich beispielsweise Schmieröl bei hohen Motordrehzahlen erwärmt), kann das Schmieröl die für eine optimale Hinterachsgetriebeschmierung optimalen Viskositätseigenschaften verlieren, was zu erhöhtem Reibungsverlust und Abnutzung der Hinterachsgetriebe führt, was letztendlich zu verringerter Kraftstoffwirtschaftlichkeit führen kann.
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Liegt an 210 die Temperatur des Schmieröls nicht auf oder über der Schwellentemperatur, fährt das Verfahren 200 zu 220 fort, was nachstehend im Detail erläutert wird. Ist die Hinterachsöltemperatur gleich der oder höher als die Schwellentemperatur an 210, fährt das Verfahren 200 zu 212 fort, um zu bewerten, ob die Temperatur des TBS weniger als die Hinterachsschmier-Öltemperatur beträgt. Beispielsweise kann die Temperatur des TBS 114 wie in 1 dargestellt durch den Temperatursensor 112 am TBS-Auslass 115b bewertet werden. Liegt die Temperatur im TBS 114 unter der Hinterachsschmier-Öltemperatur, fährt das Verfahren 200 zu 214 fort, um in einem ersten Hinterachskühlungsmodus zu funktionieren. Der erste Hinterachskühlungsmodus an 214 beinhaltet, dass die Pumpe eingeschaltet ist, so dass Kühlmittel, das in der Kühlmittelleitung 102 strömt, gepumpt wird. Da das Kühlmittel verwendet wird, um das überhitzte Hinterachs-Schmieröl abzukühlen, ist eine zusätzliche Wärmerückgewinnung aus dem Abgas durch das Kühlmittel am EGHX nicht wünschenswert. Daher befindet sich das Abgasbypassventil in der ersten Stellung und blockiert das Strömen von Abgas in den EGHX. Somit nimmt das durch den EGHX strömende Kühlmittel keine zusätzliche Wärme aus dem EGHX auf.
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Wenn das Kühlmittel zum Hinterachs-Wärmetauscher strömt, kann zusätzliche Wärme aus dem Kühlmittel entfernt werden, indem das Kühlmittel durch das TBS strömt, da das TBS eine niedrigere Temperatur als das Hinterachs-Schmieröl aufweist. Ein Dreiwegeventil wie das Ventil 110 aus 1 kann den Kühlmittelstrom in das TBS 114 regulieren. Bei einem Beispiel kann sich das Ventil 110 in der zweiten Stellung befinden und den gesamten Kühlmittelstrom zum TBS leiten. Bei einem anderen Beispiel kann das Ventil 110 sich in einer Zwischenstellung zwischen der ersten Ventilstellung und der zweiten Ventilstellung befinden und einen Teil des Kühlmittels zum TBS 114 leiten, während das restliche Kühlmittel das TBS 114 umgehen kann. Bei einem Beispiel können die Speicherkapazität und/oder Temperatur des TBS 114 und die Temperatur des Hinterachs-Schmieröls die Menge des durch das TBS 114 strömenden Kühlmittels festlegen. Das Kühlmittel mit niedrigerer Temperatur aus dem TBS kann durch den TBS-Auslass 115b und durch das Ventil 116 in einer zweiten Stellung in den RAHX 118 strömen. Das Kühlmittel im RAHX 118 befindet sich mit dem überhitzten Hinterachs-Schmieröl in einer Wärmeaustauschbeziehung und kann vom überhitzten Hinterachs-Schmieröl überschüssige Wärme aufnehmen, um das Hinterachs-Schmieröl auf die gewünschte Normaltemperatur abzukühlen.
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Bei einem Beispiel kann das gesamte Kühlmittel durch das stromaufwärts gelegene Ventil 116 zum RAHX 118 geleitet werden, während bei einem anderen Beispiel ein Teil des Kühlmittels um den RAHX 118 herumgeleitet werden kann. Die Menge des in den RAHX einströmenden Kühlmittels sowie die Menge des um den RAHX 118 herumgeleiteten Kühlmittels kann durch die Temperatur des überhitzten Hinterachsschmieröls festgelegt werden. Liegt die Hinterachsschmier-Öltemperatur beispielsweise 15 Grad über der Schwellentemperatur, kann die Regeleinrichtung das Ventil 116 in eine zweite Stellung steuern, damit das gesamte Kühlmittel durch den RAHX 118 strömt. Liegt die Hinterachsschmier-Öltemperatur dagegen 5 Grad über der Schwellentemperatur, kann sich das RAHX-Ventil 116 in einer Zwischenstellung befinden, so dass 35 Prozent des Kühlmittels durch den Hinterachs-Wärmetauscher strömen können, während das restliche Kühlmittel um den RAHX herumgeleitet werden kann.
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Liegt die TBS-Temperatur an 212 nicht unterhalb der Hinterachs-Schmieröltemperatur, kann das Verfahren 200 zu 216 fortfahren, um in einem zweiten Hinterachskühlungsmodus zu funktionieren, in dem der Kühlmittelstrom von der Pumpe 104 aufrechterhalten wird, keine Wärmerückgewinnung aus dem Abgas durch das Kühlmittel im EGHX 108 erfolgt, da sich das EGHX-Ventil 128 in der ersten Stellung befindet (am EGHX wird kein Abgas empfangen), der Kühlmittelstrom um das TBS 114 herumgeleitet wird (das TBS-Ventil 110 befindet sich in der ersten Stellung), da die Temperatur des TBS nicht unter der Hinterachsschmier-Öltemperatur liegt, und das Kühlmittel direkt durch das sich in der zweiten Stellung befindende RAHX-Ventil 116 zum RAHX 118 strömt, um das Hinterachs-Schmieröl abzukühlen.
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Wie zuvor ausgeführt fährt das Verfahren 200 zu 220, einem Normalmodus des Kühlmittelsystems, fort, wenn die Hinterachsöltemperatur an 210 unter der Schwellentemperatur liegt. Im Normalmodus wird die Hinterachsöltemperatur überhitzt (nicht über die Schwellentemperatur erhitzt). Bei einem Beispiel kann der Normalmodus wenigstens zeitweise den Betrieb im Standardmodus einschließen, bis Bedingungen basierend auf Schätzung und Sensoreingabeparametern einen Betrieb in einem anderen Modus nahelegen. Die Temperatur des Hinterachs-Kühlmittelsystems im Normalmodus wird, wie untenstehend bezugnehmend auf 3 ausgeführt ist, weiterhin durch das Verfahren 300 reguliert.
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3 stellt ein Verfahren 300 des Betriebs im Normalmodus, in dem der Motor eingeschaltet ist, das Hinterachs-Schmieröl nicht überhitzt wird und die dem Hinterachs-Kühlmittelsystem zugeordnete(n) Ventile und Pumpe nicht fehlerhaft sind, dar. Das Verfahren 300 beginnt an 302, wo der Hinterachs-Kühlmittelkreis (Kühlmittelsystem 100 aus 1) sich im Standardmodus befinden kann, wie obenstehend bezugnehmend auf 2 erläutert wurde.
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An 304 bewertet das Verfahren 300, ob die Hinterachsschmier-Öltemperatur unterhalb einer Solltemperatur liegt, beispielsweise, wenn das Hinterachs-Schmieröl kälter als die normale Betriebstemperatur ist, was dazu führen kann, dass das Schmieröl viskoser als erwünscht ist. Wie vorstehend bezugnehmend auf 2 erörtert wurde, wird das Hinterachs-Schmieröl überhitzt, wenn die Hinterachsschmier-Öltemperatur oberhalb einer Schwelle und damit über der optimalen Normaltemperatur liegt. Liegt hingegen an 304 des Verfahrens 300 die Schmieröltemperatur unterhalb der Solltemperatur (z.B. unterhalb der unteren Schwelle des Normalbetrieb-Temperaturbereichs), ist das Hinterachsöl kälter als gewünscht und wird somit auf die normale Betriebstemperatur erwärmt. Liegt an 304 die Hinterachsschmier-Öltemperatur nicht unterhalb der Solltemperatur, fährt das Verfahren 300 fort 320 fort, was nachstehend im Detail erläutert wird.
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Liegt die Hinterachstemperatur an 304 unterhalb der Solltemperatur, fährt das Verfahren 300 zu 306 fort, um zu bewerten, ob der Abgas-Druckabfall im EGHX unterhalb eines Schwellenwerts liegt. Bei einem Beispiel kann, wie vorstehend bezugnehmend auf 1 erläutert wurde, der Druckabfall im EGHX basierend auf der Abgasströmungsgeschwindigkeit und basierend auf der Temperatur, die an die Steuereinrichtung weitergeleitet wurde, indirekt berechnet werden. Liegt der Druckabfall im EGHX nicht unterhalb der Schwelle, fährt das Verfahren 300 zu 316 fort, was nachstehend im Detail erläutert wird.
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Liegt der Druckabfall im EGHX unterhalb der Schwelle, fährt das Verfahren 300 zu 308 fort, um zu bewerten, ob die TBS-Auslasstemperatur über der EGHX-Auslasstemperatur liegt. Bei einem Beispiel kann im Kühlmittelsystem 100 aus 1 die TBS-Auslasstemperatur durch den Temperatursensor 112 bewertet und mit der EGHX-Auslasstemperatur, die basierend auf Abgastemperatur und Abgasströmungsgeschwindigkeit geschätzt wurde, verglichen werden. Liegt die TBS-Auslasstemperatur nicht über der EGHX-Auslasstemperatur, fährt das Verfahren 300 zu 314 fort, um in Modus 2, der untenstehend im Detail beschrieben wird, zu funktionieren. Liegt die TBS-Auslasstemperatur über der EGHX-Auslasstemperatur, fährt das Verfahren zu 310 fort und bewertet, ob die Temperatur des TBS-Auslasses über der Hinterachsschmier-Öltemperatur liegt.
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Liegt an 310 die TBS-Auslasstemperatur über der Hinterachsschmier-Öltemperatur, fährt das Verfahren 300 zu 312 fort, um die Komponenten des Hinterachs-Kühlmittelsystems in einem ersten Modus zu betreiben. Im ersten Modus wird das System betrieben, um die gespeicherte Wärme dem TBS zu entziehen, die gespeicherte Wärme dem RAHX zuzuführen, um das Hinterachs-Schmieröl zu erwärmen, und dann Wärme aus dem Abgassystem zurückzugewinnen. Mithin ist im ersten Modus die Pumpe in Betrieb und leitet das Kühlmittel zum EGHX. Das Kühlmittel steht mit dem in den EGHX strömenden Abgas dadurch, dass sich das EGHX-Ventil in der zweiten Stellung befindet, in einer Wärmeaustauschbeziehung. Das Kühlmittel gewinnt Wärme aus dem heißen, durch den EGHX strömenden Abgas. Das erwärmte Kühlmittel aus dem EGHX strömt durch das TBS-Ventil zum TBS. Das Kühlmittel entzieht dem TBS wenigstens einen Teil der überschüssigen Wärmeenergie. Das das TBS verlassende erwärmte Kühlmittel strömt durch das RAHX-Ventil in zweiter Stellung zum RAHX, um das Hinterachs-Schmieröl auf eine gewünschte Betriebstemperatur zu erwärmen.
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Die TBS-Strömung kann im ersten Modus wie in 1 dargestellt mittels des Ventils 110 stromaufwärts des TBS 114 reguliert werden. Bei einem Beispiel kann das Ventil 110 nur einen Teil des Kühlmittels zum TBS 114 leiten. Bei einem anderen Beispiel kann es das gesamte Kühlmittel zum TBS 114 leiten. Die Stellung des Ventils 110 kann vom Speicherstatus (z.B. nur minimale Speicherkapazität verbleibend, maximale Speicherkapazität verfügbar) des TBS 114 und/oder der TBS-Temperatur abhängen. Der Kühlmittelstrom durch das Ventil 110 in das TBS kann zudem durch die stromabwärts des TBS 114 erfolgende Anforderung von Kühlmittel reguliert werden, liegt beispielsweise die Hinterachsöltemperatur 20° unter der gewünschten Temperatur, löst dies ein Entziehen einer großen Menge an Wärmeenergie vom TBS durch das Kühlmittel aus, um den Bedarf an wärmerem Kühlmittel am RAHX 118 zu decken. Bei einem weiteren Beispiel kann, wenn die Hinterachsöltemperatur nur 5° unterhalb der gewünschten Temperatur liegt, nur ein Teil des Kühlmittels durch das TBS geleitet werden, um einen Teil der im TBS gespeicherten Wärmeenergie zu entziehen. Wie bezugnehmend auf 1 erörtert wurde, kann die Stellung der Ventile 110 und 116 durch die Regeleinrichtung 12 über jeweilige Stellantriebe basierend auf Schätzungen, die wie vorstehend bezugnehmend auf 1 beschrieben von der Regeleinrichtung vorgenommen werden, reguliert werden. Dann kehrt das Verfahren 300 zurück.
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Zu 306 zurückkehrend fährt das Verfahren 300 zu 314 fort, um in einem zweiten Modus des Kühlmittelsystems zu funktionieren, wenn der Druckabfall im EGHX unterhalb der Schwelle liegt und wenn an 308 die TBS-Auslasstemperatur nicht über der am EGHX-Auslass liegt. Im zweiten Modus ist die Pumpe eingeschaltet und pumpt Kühlmittel durch den EGHX, um Wärme aus dem heißen Abgas zu zurückzugewinnen (das EGHX-Ventil befindet sich in der zweiten Stellung). Das aus dem EGHX strömende Kühlmittel wird um das TBS herumgeleitet (das TBS-Ventil befindet sich in der ersten Stellung) und strömt durch das RAHX-Ventil in zweiter Stellung zum RAHX. Das durch das Kühlmittelsystem strömende Kühlmittel gewinnt im zweiten Modus an 314 Wärme aus dem Abgas im EGHX und leitet diese um das TBS herum zum RAHX, um das Hinterachs-Schmieröl zu erwärmen. Die Stellung der Ventile (z.B. Ventile 110 und 116) kann durch die Regeleinrichtung, die Eingaben empfängt und verschiedene, dem zweiten Modus zugeordnete Parameter schätzt, reguliert werden.
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Das Verfahren 300 kann zudem das Hinterachs-Kühlmittelsystem in den zweiten Modus 314 versetzen, wenn an 310 die TBS-Auslasstemperatur unterhalb der Hinterachsschmier-Öltemperatur liegt. Das kalte Hinterachs-Schmieröl kann im zweiten Modus wie obenstehend beschrieben erwärmt werden, indem das Kühlmittel gepumpt wird, um Wärmeenergie vom EGHX zurückzugewinnen. Das Kühlmittel wird um das TBS herumgeleitet und strömt zum RAHX, um dem Hinterachs-Schmieröl die Wärmeenergie zuzuführen.
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Wiederum zu 306 zurückkehrend fährt das Verfahren 300, wenn der Druckabfall am EGHX nicht unterhalb der Schwelle liegt, zu 316 fort, um zu bewerten, ob die TBS-Auslasstemperatur über der Hinterachsschmier-Öltemperatur liegt. Ist dies nicht der Fall, kehrt das Verfahren 300 zum Standardmodus von 302 zurück. Ist dies doch der Fall, fährt das Verfahren 300 zu 318 fort, um in einem dritten Kühlmittelsystemmodus zu funktionieren. Im dritten Modus ist die Pumpe eingeschaltet. Das Kühlmittel steht nicht mit dem Abgas im EGHX in einer Wärmeaustauschbeziehung, da sich das Bypassventil in der ersten Stellung befindet, was verhindert, dass Abgas in den EGHX strömt, da der Druckabfall des EGHX über der Schwelle liegt. Das Kühlmittel strömt durch das TBS-Ventil in zweiter Stellung zum TBS, wo wenigstens ein Teil der Wärmeenergie dem TBS entzogen wird. Nach dem Entziehen der Wärme vom TBS verlässt das wärmere Kühlmittel das TBS und strömt zum RAHX, um das Hinterachs-Schmieröl auf einen gewünschten Betriebstemperaturbereich zu erwärmen. Somit entzieht im dritten Modus das Kühlmittelsystem im TBS gespeicherte Wärmeenergie und leitet das erwärmte Kühlmittel zum RAHX, um das Hinterachs-Schmieröl auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen.
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Der Kühlmittelstrom zum TBS kann vom Ventil 110 stromaufwärts des TBS 114 geleitet werden. Bei einem Beispiel kann das gesamte Kühlmittel durch das TBS-Ventil 110 in zweiter Stellung zum TBS 114 geleitet werden. Das Kühlmittel kann dem TBS die maximal mögliche Energie entziehen und zum RAHX strömen, um das Schmieröl im RAHX zu erwärmen. Der Kühlmittelstrom durch den RAHX 118 kann vom Ventil 116 stromaufwärts des RAHX reguliert werden. Bei einem Beispiel kann das gesamte Kühlmittel zum RAHX 118 strömen, wenn die Hinterachsschmier-Öltemperatur sehr niedrig ist und eine unverzügliche Erwärmung erforderlich ist. Bei einem anderen Beispiel kann, wenn die Hinterachsschmier-Öltemperatur nur mittelgradig niedrig ist, ein Teil des Kühlmittels um den RAHX 118 herumgeleitet werden und zur Kühlmittelpumpe strömen.
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Zurückkehrend zu 304 fährt das Verfahren 300 zu 320 fort, um den EGHX-Druckabfall zu bewerten, wenn die Hinterachsschmier-Öltemperatur mehr als die Solltemperatur beträgt, beispielsweise, wenn die Hinterachsschmier-Öltemperatur im normalen Funktionsbereich liegt und weder kalt noch überhitzt ist. Liegt der EGHX-Druckabfall an 320 über der Schwelle, kehrt das Verfahren 300 zurück. Bei einem Beispiel kehrt das Verfahren 300 zum Standardmodus an 302 zurück. Liegt der Druckabfall im EGHX unterhalb der Schwelle, fährt das Verfahren zu 322 fort, um zu bewerten, ob die TBS-Auslasstemperatur unter einer vorgegebenen Schwelle liegt. Die Innentemperatur im TBS oder die TBS-Auslasstemperatur können mit der Schwellentemperatur verglichen werden. Liegt an 322 die TBS-Temperatur über der Schwelle, kehrt das Verfahren 300 zurück. Bei einem Beispiel kann das Verfahren 300 zum Standardmodus an 302 zurückkehren. Liegt an 322 die TBS-Temperatur unterhalb der Schwellentemperatur, funktioniert das Verfahren an 324 in einem vierten Modus. Bei einem Beispiel kann die vorgegebene Schwellentemperatur eine vorgesehene Betriebstemperatur des TBS sein.
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Im vierten Modus ist an 324 die Kühlmittelpumpe eingeschaltet. Das Kühlmittel befindet sich mit dem Abgas im EGHX in einer Wärmeaustauschbeziehung (das EGHX-Ventil steht in der zweiten Stellung). Das aus dem EGHX austretende Kühlmittel wird durch das TBS-Ventil in der zweiten Stellung zum TBS geleitet. Die überschüssige Wärmeenergie aus dem Kühlmittel wird im TBS gespeichert. Bei einem Beispiel ist der Umfang der durch das TBS aus dem Kühlmittel entfernten Wärmeenergie abhängig von der Speicher-/Wärmeabsorptionskapazität des TBS. Das aus dem TBS austretende Kühlmittel wird um den RAHX herumgeleitet (das RAHX-Ventil befindet sich in der ersten Stellung), da die Hinterachsschmier-Öltemperatur bereits die gewünschte Normaltemperatur aufweist und am RAHX keine Temperaturregulierung notwendig ist. Das Hinterachs-Kühlmittelsystem gewinnt somit im vierten Modus zusätzliche Wärme aus der Abgasströmung und speichert diese im TBS, um potentielle zukünftige Wärmeanforderungen des Hinterachs-Kühlmittelsystems zu erfüllen. Dann kehrt das Verfahren 300 zurück.
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Nun bezugnehmend auf 4 zeigen Beispielgraphen die Stellungen von Komponenten eines Hinterachs-Kühlmittelsystems einschließlich Pumpenbetrieb und Ventilstellungen eines EGHX-Bypassventils, eines TBS-Ventils und eines RAHX-Ventils. Das Hinterachs-Kühlmittelsystem kann das in 1 dargestellte Kühlmittelsystem 100 sein. Der Graph 402 stellt den Pumpenbetrieb dar (ein- oder ausgeschaltet). Die Graphen 404, 406 und 408 zeigen jeweils die Stellung des EGHX-Ventils, des TBS-Ventils und des RAHX-Ventils des Hinterachs-Kühlmittelsystems. Eine erste Ventilstellung leitet den Kühlmittelstrom in eine erste Richtung, und eine zweite Ventilstellung leitet den Kühlmittelstrom in eine zweite Richtung. Zwischenstellungen der Ventile können möglich sein, um einen Teil des Kühlmittelstroms in die erste Richtung und das verbleibende Kühlmittel in die zweite Richtung zu leiten. Für jede Ventilstellung und jeden Pumpenbetriebsmodus sind entsprechende Hinterachsschmier-Öltemperatur, EGHX-Druckabfall, EGHX-Auslasstemperatur und TBS-Temperatur ebenfalls jeweils in den Graphen 410, 412, 416 und 414 angegeben. Die vertikalen Markierungen kennzeichnen die unterschiedlichen Modi des Betriebs des Hinterachs-Kühlmittelsystems, und die Zeit ist entlang der X-Achse der Graphen dargestellt.
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Wie in 4 dargestellt ist, wird das Kühlmittelsystem an 420 in einem ersten Modus betrieben. An 422 befindet sich das Kühlmittelsystem in einem dritten Modus, und an 424 befindet sich das Kühlmittelsystem in einem zweiten Betriebsmodus. Das Kühlmittelsystem ist an 426 in einem vierten Modus, und an 428 ist das Kühlmittelsystem in einem überhitzten Modus (der auch als Hinterachskühlungsmodus bezeichnet wird). Die Spezifika jedes Kühlmittelsystemmodus werden untenstehend erörtert. Eine Regeleinrichtung kann die verschiedenen Komponenten eines Hinterachs-Kühlmittelsystems basierend auf Sensoreingabe und jeder Komponente des Kühlmittelsystems zugeordneten Schätzungen positionieren, wie dies vorstehend bezugnehmend auf die 1 bis 3 erörtert wurde.
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Im ersten Modus 420 kann die Hinterachsöltemperatur unterhalb einer Solltemperatur T1 liegen, wie dies im Graph 410 gezeigt wird. Die Temperatur T1 kann die untere Schwellentemperatur für eine Normalfunktion des Hinterachs-Schmieröls sein. Liegt die Schmieröltemperatur unterhalb T1, ist das Schmieröl kalt und muss erwärmt werden, um Betriebstemperatur zu erreichen. Bei einem Beispiel kann bei einem Motorkaltstart die Hinterachsschmier-Öltemperatur unterhalb Solltemperatur T1 liegen.
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Der EGHX-Druckabfall 412 liegt im ersten Modus 420 unterhalb einer Schwelle P1. Die TBS-Temperatur liegt über der Hinterachsöltemperatur, und die TBS-Temperatur liegt über der EGHX-Auslasstemperatur. Im ersten Modus 420 ist die Pumpe eingeschaltet, um das Hinterachsöl zu erwärmen. Das EGHX-Bypassventil befindet sich in der zweiten Stellung, so dass das Abgas zum EGHX strömt. Das Kühlmittel strömt in den EGHX, um Wärme aus dem Abgas zu gewinnen. Das aus dem EGHX austretende Kühlmittel strömt durch das TBS-Ventil in der zweiten Stellung zum TBS, um im TBS gespeicherte Wärme zu entziehen. Das das TBS verlassende wärmere Kühlmittel strömt durch das RAHX-Ventil in zweiter Stellung zum RAHX, um das Hinterachs-Schmieröl auf die gewünschte Normaltemperatur T1 zu erwärmen.
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Bei einem Beispiel kann der EGHX-Druckabfall die Schwelle P1 überschreiten, wodurch das Kühlmittelsystem aus dem ersten Modus 420 in den dritten Modus 422 übergehen kann. Im dritten Modus 422 liegt die Hinterachsschmier-Öltemperatur 410 nach wie vor unterhalb der Schwelle T1. Im dritten Modus 422 liegt der EGHX-Druckabfall 412 über der Schwelle P1, die TBS-Temperatur 414 ist höher als die EGHX-Auslasstemperatur 416, und die TBS-Temperatur 414 liegt über der Hinterachsöltemperatur. Liegt der Druckabfall im EGHX über der Schwelle P1, kann das Strömen des Abgases durch den EGHX den Gegendruck auf den Motor erhöhen, was für einen runden Motorlauf nicht wünschenswert ist. Im dritten Modus 424 ist die Pumpe eingeschaltet. Das EGHX-Bypassventil befindet sich in der ersten Stellung und hindert das heiße Abgas daran, in den EGHX einzutreten. Das TBS-Ventil befindet sich in der zweiten Stellung und leitet den Kühlmittelstrom zum TBS. Das Kühlmittel entzieht dem TBS die gespeicherte Wärme. Das erwärmte Kühlmittel verlässt das TBS und strömt durch das sich in der zweiten Stellung befindliche RAHX-Ventil zum RAHX. Das erwärmte Kühlmittel erwärmt im RAHX das Hinterachs-Schmieröl, damit dieses die optimale Solltemperatur T1 erreicht.
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Wenn der dritte Modus 422 fortfährt, entzieht das durch das TBS strömende Kühlmittel dem TBS die gespeicherte Wärme. An diesem Punkt kann das Kühlmittelsystem vom dritten Modus 422 in den zweiten Modus 424 übergehen, um das TBS zu umgehen. Im zweiten Modus 424 liegt die Hinterachsöltemperatur immer noch unterhalb der Schwelle T1 und wird weiterhin erwärmt. Der EGHX-Druckabfall 412 liegt unterhalb der Schwelle P1. Die TBS-Temperatur liegt unterhalb der EGHX-Auslasstemperatur 416 und liegt aufgrund des Entziehens von Energie aus dem TBS während der vorhergehenden Kühlmittelsystemmodi unterhalb der Hinterachs-Schmieröltemperatur 410. Die Regeleinrichtung, die eine Signaleingabe empfängt und die obenstehend beschriebenen Parameter schätzt, versetzt das Hinterachs-Kühlmittelsystem in den zweiten Modus 424. Im zweiten Modus 424 ist die Pumpe eingeschaltet. Das EGHX-Bypassventil befindet sich in der zweiten Stellung und leitet heißes Abgas zum EGHX, um das durch den EGHX strömende Kühlmittel zu erwärmen. Das TBS-Ventil befindet sich in der ersten Stellung, in der das TBS umgangen wird, und lässt Kühlmittel zum RAHX strömen. Das Kühlmittel strömt durch das in der zweiten Stellung befindliche RAHX-Ventil zum RAHX. Somit gewinnt das Kühlmittel im zweiten Modus 424 Wärme aus dem Abgas und gibt diese an den RAHX weiter, um das Hinterachs-Schmieröl zu erwärmen.
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Während das Kühlmittelsystem vom ersten Modus in den dritten Modus und in den zweiten Modus übergeht, steigt die Hinterachsschmier-Öltemperatur weiter an und erreicht die Solltemperatur T1, woraufhin das Kühlmittelsystem in den vierten Modus 426 versetzt wird. Im vierten Modus des Hinterachs-Kühlmittelsystems weist die Hinterachsschmier-Öltemperatur 410 die vorgegebene Normaltemperatur T1 auf und erfordert weder ein Erwärmen noch ein Abkühlen im RAHX. Der EGHX-Druckabfall 412 liegt unterhalb der Schwelle P1, und die TBS-Temperatur 414 liegt unterhalb der EGHX-Auslasstemperatur 416 und damit unterhalb der Hinterachsschmier-Öltemperatur 410. Die Regeleinrichtung versetzt das Kühlmittelsystem in den vierten Modus 426, in dem die Pumpe eingeschaltet ist. Das EGHX-Bypassventil befindet sich in der zweiten Stellung, so dass Abgas in den EGHX eintritt. Das durch den EGHX strömende Kühlmittel gewinnt Wärme aus dem Abgas und strömt durch das sich in der zweiten Stellung befindende TBS-Ventil. Das TBS wandelt die überschüssige Wärmeenergie aus dem Kühlmittel um und speichert sie im TBS, um zukünftige Wärmeanforderungen des Kühlmittelsystems zu erfüllen. Das aus dem TBS austretende Kühlmittel wird um den RAHX herum geleitet. Das RAHX-Ventil befindet sich in der ersten Stellung und leitet das Kühlmittel weg vom RAHX und hin zur Kühlmittelpumpe.
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Unter einigen Bedingungen kann sich die Temperatur des Hinterachs-Schmieröls beispielsweise bei hoher Motorlast bei hohen Umgebungstemperaturen bis auf eine zweite Schwellentemperatur erhöhen, woraufhin das System im Überhitzungsmodus funktioniert. Im Überhitzungsmodus 428 liegt die Hinterachsschmier-Öltemperatur 410 über der Schwellentemperatur T2. Im Überhitzungsmodus 428 ist die Kühlmittelpumpe eingeschaltet. Das EGHX-Ventil befindet sich in der ersten Stellung und hindert das heiße Abgas daran, in den EGHX einzutreten. Das Kühlmittel umgeht dadurch, dass sich das TBS-Ventil in der ersten Stellung befindet, das TBS, da die TBS-Temperatur über der Hinterachsöltemperatur liegt. Das Kühlmittel strömt durch das RAHX-Ventil in der zweiten Stellung zum RAHX, um im RAHX das Hinterachs-Schmieröl abzukühlen.
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Somit kann die Hinterachsschmier-Öltemperatur durch das Steuern der Komponenten eines Hinterachs-Kühlmittelsystems reguliert werden. Der Modus des Hinterachs-Kühlmittelsystems kann basierend auf Eingaben des Kühlmittelsystems an die Regeleinrichtung einschließlich des Kühlmitteldurchsatzes und der Kühlmitteltemperatur an bestimmten Punkten des Kühlmittelkreises gesteuert werden. Die Regeleinrichtung kann den Kühlmittelstrom regulieren, um Wärmeenergie aus dem EGHX zu gewinnen, überschüssige Energie des Kühlmittels im TBS zu speichern oder dem TBS gespeicherte Energie zu entziehen und das Kühlmittel zum RAHX zu leiten, um die Anforderung nach Abkühlen oder Erwärmen des Hinterachs-Schmieröls zu erfüllen.
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Die technische Auswirkung der Temperaturregulierung des Hinterachs-Schmieröls kann eine optimale Schmierung der Hinterachsgetriebe einschließen, was einen ruhigen Lauf und verringerte Abnutzung und Reibungsverluste der Getriebe garantiert sowie zu einer erhöhten Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt.
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Ein beispielhaftes Hinterachs-Kühlmittelsystem schließt ein Abgaswärme-Rückgewinnungssystem zum Überführen von Wärme von einem Motorabgassystem an ein Kühlmittel, einen Hinterachs-Wärmetauscher zum Überführen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Hinterachs-Schmieröl und ein Thermalbatteriesystem, das zwischen dem Abgaswärme-Rückgewinnungssystem und dem Hinterachs-Wärmetauscher positioniert ist, ein, wobei das Thermalbatteriesystem ausgelegt ist, um überschüssige Wärme aus dem Abgaswärme-Rückgewinnungssystem zu speichern. Bei einem ersten Beispiel des Systems speichert eine Regeleinrichtung Anweisungen, die ausführbar sind, um in Reaktion auf eine erste Bedingung Abgas um das Abgaswärme-Rückgewinnungssystem herumzuleiten und Kühlmittel vom Thermalbatteriesystem zum Hinterachs-Wärmetauscher strömen zu lassen und in Reaktion auf eine zweite Bedingung Abgas um das Abgaswärme-Rückgewinnungssystem herumzuleiten und Kühlmittel vom Abgaswärme-Rückgewinnungssystem zum Hinterachs-Wärmetauscher strömen zu lassen. Ein zweites Beispiel des Systems schließt das erste Beispiel ein und schließt weiterhin ein, dass die erste Bedingung umfasst, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur oberhalb einer Schwellentemperatur und die Thermalbatteriesystemtemperatur unterhalb der Hinterachsschmierstemperatur liegen, und dass die zweite Bedingung umfasst, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur oberhalb der Schwellentemperatur liegt und die Thermalbatteriesystemtemperatur größer als die oder gleich der Hinterachsschmierstemperatur ist. Ein drittes Beispiel des Systems schließt wenigstens eines der obenstehenden Beispiele ein und schließt weiterhin ein, dass die Schwellentemperatur eine erste Schwellentemperatur ist und dass die Regeleinrichtung weitere Anweisungen einschließt, die ausführbar sind, um in Reaktion darauf, dass eine Hinterachsschmier-Öltemperatur unterhalb einer unterhalb der ersten Schwellentemperatur liegenden zweiten Schwellentemperatur ist, Abgas zum Abgaswärme-Rückgewinnungssystem zu leiten und erwärmtes Kühlmittel vom Abgaswärme-Rückgewinnungssystem zum Hinterachs-Wärmetauscher strömen zu lassen. Ein viertes Beispiel des Systems schließt optional wenigstens eines der ersten bis dritten Beispiele ein und schließt weiterhin ein erstes Ventil stromaufwärts des Hinterachs-Wärmetauschers ein, wobei die Regeleinrichtung in Reaktion darauf, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur in einem Temperaturbereich zwischen der ersten Schwellentemperatur und der zweiten Schwellentemperatur liegt, ausgelegt ist, um das erste Ventil in eine erste Stellung anzupassen, um Kühlmittel um den Hinterachs-Wärmetauscher herumzuleiten, und in Reaktion auf die erste Bedingung und die zweite Bedingung ausgelegt ist, das erste Ventil in eine zweite Stellung anzupassen, um Kühlmittel zum Hinterachs-Wärmetauscher zu leiten. Ein fünftes Beispiel des Systems schließt optional wenigstens eines der ersten bis vierten Beispiele ein und schließt weiterhin ein zweites Ventil stromaufwärts des Thermalbatteriesystems ein, wobei das zweite Ventil ausgelegt ist, um Kühlmittel in Reaktion auf die zweite Bedingung um das Thermalbatteriesystem herumzuleiten und Kühlmittel in Reaktion auf die erste Bedingung zum Thermalbatteriesystem zu leiten. Ein sechstes Beispiel des Systems schließt optional wenigstens eines der ersten bis fünften Beispiele ein und schließt weiterhin ein, dass das Abgaswärme-Rückgewinnungssystem einen Abgaswärmetauscher, der ausgelegt ist, um Abgas und das Kühlmittel aufzunehmen, und ein Abgas-Bypassventil, das den Strom von Abgas zum Abgaswärmetauscher steuert, einschließt und dass die Regeleinrichtung ausgelegt ist, um das Abgas-Bypassventil in eine erste Stellung zu betätigen, um Abgas zum Abgaswärmetauscher zu leiten, und das Abgas-Bypassventil in eine zweite Stellung zu betätigen, um das Abgas um den Abgaswärmetauscher herumzuleiten. Ein siebtes Beispiel des Systems schließt optional wenigstens eines der ersten bis sechsten Beispiele ein und schließt weiterhin ein, dass die Regeleinrichtung ausgelegt ist, um das Abgas-Bypassventil in Reaktion auf einen Abgas-Druckabfall im Abgaswärmetauscher anzupassen. Ein achtes Beispiel des Systems schließt optional wenigstens eines der ersten bis siebten Beispiele ein und schließt weiterhin einen ersten Temperatursensor stromabwärts des Thermalbatteriesystems und einen zweiten Temperatursensor stromabwärts des Hinterachs-Wärmetauschers ein. Ein neuntes Beispiel des Systems schließt optional wenigstens eines der ersten bis achten Beispiele ein und schließt weiterhin ein, dass die Regeleinrichtung ausgelegt ist, um die Hinterachsschmier-Öltemperatur basierend auf dem Kühlmitteldurchsatz und der vom zweiten Temperatursensor gemessenen Temperatur zu bestimmen und die Thermalbatteriesystemtemperatur basierend auf dem Kühlmitteldurchsatz und der vom ersten Temperatursensor gemessenen Temperatur zu bestimmen. Ein zehntes Beispiel des Systems schließt optional wenigstens eines der ersten bis neunten Beispiele ein und schließt weiterhin eine Pumpe zum Zirkulieren von Kühlmittel ein.
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Ein beispielhaftes Verfahren schließt unter einer ersten Bedingung ein Rückgewinnen von Abgaswärme an einem Abgaswärmetauscher mittels Kühlmittel in einem Kühlmittelkreis und Speichern der gewonnenen Abgaswärme in einem Thermalbatteriesystem und in Reaktion auf eine zweite Bedingung ein Überführen von Wärme vom Thermalbatteriesystem an das Hinterachs-Schmieröl mittels eines Hinterachs-Wärmetauschers ein. Ein erstes Beispiel des Verfahrens schließt ein, dass die erste Bedingung umfasst, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur über einer Schwellentemperatur liegt, und dass die zweite Bedingung umfasst, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur unterhalb der Schwellentemperatur liegt und die Thermalbatteriesystemtemperatur gleich der oder höher als die Hinterachsschmier-Öltemperatur ist. Ein zweites Beispiel des Verfahrens schließt optional das erste Beispiel ein und schließt weiterhin ein, dass in Reaktion auf eine dritte Bedingung das Thermalbatteriesystem umgangen wird und Wärme vom Abgaswärmetauscher an das Hinterachs-Schmieröl mittels des Hinterachs-Wärmetauschers überführt wird, wobei die dritte Bedingung umfasst, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur unterhalb einer Schwellentemperatur und die Thermalbatteriesystemtemperatur unterhalb der Hinterachsschmier-Öltemperatur liegen. Ein drittes Beispiel des Verfahrens schließt optional das erste und/oder zweite Beispiel ein und schließt weiterhin ein, dass unter der zweiten Bedingung Abgas um den Abgaswärmetauscher herumgeleitet wird, wenn ein Druckabfall im Abgaswärmetauscher über einem Schwellendruck liegt. Ein viertes Beispiel des Verfahrens schließt optional wenigstens eines der ersten bis dritten Beispiele ein und schließt weiterhin ein, dass in Reaktion auf eine vierte Bedingung, die einschließt, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur über einer maximalen Schwellentemperatur liegt und die Thermalbatterietemperatur unterhalb der Hinterachsschmier-Öltemperatur liegt, Wärme vom Hinterachs-Schmieröl an das Thermalbatteriesystem überführt wird, indem Kühlmittel durch den Hinterachs-Wärmetauscher und zum Thermalbatteriesystem geleitet wird und Abgas um den Abgaswärmetauscher herumgeleitet wird.
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Ein weiteres Beispiel des Hinterachs-Kühlmittelsystems schließt ein Abgaswärme-Rückgewinnungssystem zum Überführen von Wärme von einem Motorabgassystem an ein Kühlmittel, einen Hinterachs-Wärmetauscher zum Überführen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Hinterachs-Schmieröl, ein zwischen dem Abgaswärme-Rückgewinnungssystem und dem Hinterachs-Wärmetauscher positioniertes Thermalbatteriesystem, das ausgelegt ist, um überschüssige Wärme aus dem Abgaswärme-Rückgewinnungssystem zu speichern, und eine Regeleinrichtung, die Anweisungen speichert, die ausführbar sind, um in Reaktion auf eine erste Bedingung Abgaswärme mittels des Abgaswärme-Rückgewinnungssystems an ein Kühlmittel zu überführen und das Kühlmittel zum Thermalbatteriesystem und zum Hinterachs-Wärmetauscher strömen zu lassen und in Reaktion auf eine zweite Bedingung Abgaswärme mittels des Abgaswärme-Rückgewinnungssystems an das Kühlmittel zu überführen und das Kühlmittel vom Abgaswärme-Rückgewinnungssystem unter Umgehung des Thermalbatteriesystems zum Hinterachs-Wärmetauscher strömen zu lassen, ein. Ein erstes Beispiel des Systems schließt ein, dass die erste Bedingung umfasst, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur unterhalb einer Schwellentemperatur liegt und dass die Thermalbatteriesystemtemperatur über der Hinterachsschmier-Öltemperatur liegt, und dass die zweite Bedingung umfasst, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur unterhalb der Schwellentemperatur liegt und die Thermalbatteriesystemtemperatur niedriger als die Hinterachsschmier-Öltemperatur ist. Ein zweites Beispiel des Systems schließt optional das erste Beispiel ein und schließt weiterhin ein, dass in Reaktion auf eine dritte Bedingung, die einschließt, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur eine Betriebstemperatur aufweist und das Thermalbatteriesystem nicht die maximale Wärmespeicherkapazität aufweist, die Regeleinrichtung ausgelegt ist, um Kühlmittel durch das Abgas-Rückgewinnungssystem strömen zu lassen, um Wärme aus dem Abgas zu gewinnen, und das Kühlmittel zum Thermalbatteriesystem strömen zu lassen, um Wärmeenergie aus dem Kühlmittel im Thermalbatteriesystem zu speichern, und das Kühlmittel um den Hinterachs-Wärmetauscher herumzuleiten. Ein drittes Beispiel des Systems schließt optional das erste und/oder zweite Beispiel ein und schließt weiterhin ein, dass in Reaktion auf eine vierte Bedingung, die einschließt, dass die Hinterachsschmier-Öltemperatur eine Betriebstemperatur aufweist und das Thermalbatteriesystem maximale Wärmespeicherkapazität aufweist, die Regeleinrichtung ausgelegt ist, um Kühlmittel ohne Überführen von Wärme an und vom Kühlmittel im Abgaswärmetauscher, im Thermalbatteriesystem und im Hinterachs-Wärmetauscher durch einen Kühlmittelkreis strömen zu lassen.
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Es ist anzumerken, dass die hierin eingeschlossenen beispielhaften Regel- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Regelverfahren und Routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigen Speichern gespeichert werden und können vom Regelsystem einschließlich der Regeleinrichtung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellantrieben und anderer Motor-Hardware durchgeführt werden. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl an Verarbeitungsstrategien wie ereignisgesteuert, interruptgesteuert, multitasking, mehrfädig und Ähnliches darstellen. Mithin können verschiedene dargestellte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in dem dargestellten Ablauf vorgenommen, parallel vorgenommen werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Zudem ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird bereitgestellt, um Darstellung und Beschreibung zu vereinfachen. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können abhängig von der spezifischen verwendeten Strategie mehrfach vorgenommen werden. Weiterhin können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums des Motorregelsystems zu programmierenden Code graphisch darstellen, bei dem die beschriebenen Aktionen durchgeführt werden, indem die Anweisungen in einem System einschließlich der verschiedenen Motorhardware-Bestandteile in Kombination mit der Elektronikregeleinrichtung ausgeführt werden.
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Es ist davon auszugehen, dass die hierin offengelegten Konfigurationen und Routinen in ihrer Natur beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, da eine Vielzahl an Varianten möglich ist. Beispielsweise kann die obenstehende Technologie auf Motortypen wie V-6, I-4, I-6, V-12, Vierzylinder-Boxermotor und andere Motortypen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenlegung schließt alle neuartigen und nicht-offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der hierin offengelegten verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
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Die nachstehenden Ansprüche heben gewisse Kombinationen und Unterkombinationen spezifisch hervor, die als neuartig und nicht-offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder dessen Äquivalent beziehen. Solche Ansprüche sind derart zu verstehen, dass sie die Vereinigung von einem oder mehreren solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offengelegten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Ergänzung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlegen neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche sind ebenfalls als in den Gegenstand der vorliegenden Offenlegung eingeschlossen anzusehen, unabhängig davon, ob sie im Umfang weiter, enger, gleichwertig oder anders sind als die Originalansprüche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6899074 [0003]
- US 8485932 [0003]
