DE102017113219A1 - Verfahren und systeme für ein fahrzeugkühlsystem - Google Patents

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Abstract

Verfahren und Systeme zum Schätzen eines Kühlbedarfs einer Fahrzeugantriebsstrangkomponente und zum Auswählen eines Betriebsmodus eines Fahrzeugkühlsystems auf Grundlage des geschätzten Kühlbedarfs der Fahrzeugantriebsstrangkomponente und des Energieverbrauchs der Kühlsystemkomponenten werden bereitgestellt. Auf Grundlage des ausgewählten Betriebsmodus kann jedes einer Kühlerlüfterdrehzahl, einer Kühlmittelsystempumpenausgabe, einer Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und einer Öffnung von Lüftungsöffnungen, die mit einem eine Antriebsstrangkomponente isolierenden Gehäuse verbunden sind, gleichzeitig eingestellt werden, um parasitäre Verluste der Kühlung zu minimieren, während die Kühlanforderungen des Fahrzeugs erfüllt werden.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Einstellen einer Vielzahl von Komponenten in einem Fahrzeugkühlsystem
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK/KURZDARSTELLUNG
  • Kühlsysteme für ein Fahrzeug können eine Vielzahl von Kühlkomponenten, wie etwa Kühler, Kühlgebläse, Flüssigkühlmittelumlaufsysteme usw. umfassen. Die unterschiedlichen Kühlkomponenten nutzen für ihren Betrieb Energie vom Motor und/oder von einer Batterie. Zusätzlich kann das Kühlsystem Kühlluft von einem vorderen Ende des Fahrzeugs erhalten, zum Beispiel durch Öffnung einer aktiven Kühlergrillblende (AGS – active grille shutter), um die Kühlung des Motors, des Getriebes und anderer Komponenten im Bereich unter der Motorhaube zu unterstützen. Ein solcher Frontluftstrom kann parasitären Verlust der Motorleistung verursachen, indem Luftwiderstand hinzugefügt wird, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist.
  • Verschiedene Konzepte wurden genutzt, um den Luftwiderstand des Fahrzeugs aufgrund der AGS-Öffnung zu verringern, während den Fahrzeugkomponenten Kühlung bereitgestellt wird. Ein beispielhaftes Konzept für AGS-Einstellungen ist in Klop u. a. in US 20140370795 gezeigt. Dort umfasst die AGS winkelig verstellbare Luftleitbleche, die zu einer Zwischenposition zwischen einer vollständig offenen Position (die einen maximalen Ansaugluftstrom erlaubt) und einer geschlossenen Position (die den Ansaugluftstrom komplett blockiert) betätigt werden kann. Ein mit den Luftleitblechen verbundener Aktor kann auf Grundlage der Motordrehzahl eingestellt werden, um die Luftleitblechöffnungen einzustellen und somit den Luftwiderstand, der durch den Luftstrom durch die AGS verursacht wird, zu steuern.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei solchen Systemen erkannt. Insbesondere kann das Steuern der AGS-Öffnung auf Grundlage der Motordrehzahl zu Bedingungen führen, in denen der Bedarf nach Motorkühlung und der Luftwiderstand des Fahrzeugs im Widerspruch stehen. Als ein Beispiel kann die AGS bei Bedingungen hoher Motordrehzahl und hoher Motortemperatur geschlossen sein, um den Luftwiderstand zu verringern, was dazu führen kann, dass den Fahrzeugkomponenten keine optimale Motorkühlung bereitgestellt werden kann. Als ein weiteres Beispiel kann die Öffnung der AGS während Bedingungen wie Motorkaltstart, wenn die Motordrehzahl gering und die Zurückbehaltung von Motorwärme erwünscht ist, dazu führen, dass etwas Luft durch das vordere Ende des Fahrzeugs eintritt, was eine Verringerung der Motortemperatur verursacht. Bei noch einem weiteren Beispiel, bei feuchten Bedingungen wie bei Regen oder in einer Autowaschanlage, kann die AGS nicht geöffnet werden, um zu verhindern, dass Wasser in den Motor eindringt. Jedoch kann bei solchen Bedingungen eine aktive Kühlung für die Motortemperatursteuerung erforderlich sein. Während andere Fahrzeugkühlkomponenten, wie der Kühlerlüfter und das Kühlmittelumlaufsystem zur Fahrzeugkühlung während solcher Bedingungen verwendet werden können, kann ständige Nutzung solcher Kühlkomponenten die parasitären Verluste des Motors vergrößern. Insbesondere kann der zusätzliche Verbrauch von Motorleistung oder Batterieleistung die Motorkraftstoffeffizienz und -leistung nachteilig beeinflussen.
  • In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für einen Motor angegangen werden, das umfasst: Schätzen eines Kühlbedarfs einer Antriebsstrangkomponente auf Grundlage von Betriebsbedingungen; und als Reaktion auf den Kühlbedarf der Antriebsstrangkomponente, gleichzeitiges Einstellen jedes einer Kühlerlüfterdrehzahl, einer Kühlmittelsystempumpenausgabe, einer Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und einer Belüftungsöffnung von Lüftungsöffnungen, die mit einem einen Motor isolierenden Gehäuse verbunden ist. Auf diese Weise, durch Einbeziehen eines isolierten Gehäuses um eine Antriebsstrangkomponente, wie eine von einem Motor, einem Getriebe und einem Drehmomentwandler, kann ein Wärmeverlust von der Komponente begrenzt werden und Lüftungsöffnungen an den Seiten des Gehäuses können zusammen mit aktiven Kühlergrillblenden, einem Kühlerlüfter und einem umlaufenden Kühlmittelsystem gleichzeitig eingestellt werden, um Synergieeffekte bei der Kühlung des Antriebsstrangs zu erreichen.
  • Als ein Beispiel kann eine Antriebsstrangkomponente des Fahrzeugs, wie etwa der Motor oder das Getriebe, innerhalb eines isolierten Gehäuses eingeschlossen sein, das einstellbare Lüftungsöffnungen an einer Wand oder mehreren Wänden umfasst. Auf Grundlage einer gewünschten Temperatur in der umschlossenen Komponente können die Lüftungsöffnungen in veränderlichen Graden geöffnet werden, um einen Kühlluftstrom zu ermöglichen, der durch den Bereich unter der Motorhaube über die aktiven Kühlergrillblenden (AGS) des Fahrzeugs durch die Antriebsstrangkomponente innerhalb des Gehäuses angesaugt wird. Die Öffnung der AGS kann mit der Öffnung der Lüftungsöffnungen an den isolierten Gehäusen koordiniert werden, um eine Menge, Rate und Temperatur von Umgebungsluft, die in die umschlossene(n) Fahrzeugkomponente(n) strömt, zu regulieren. Zum Beispiel während Bedingungen, bei denen ein Luftwiderstand eher auftritt und Motorkühlung erwünscht ist, kann die AGS-Öffnung verringert werden, um den Luftwiderstand zu begrenzen, während die Öffnung der Lüftungsöffnungen des Gehäuses vergrößert wird, um den Kühlluftstrom durch Motorkomponenten zu erhöhen. Zusätzlich kann der Betrieb zusätzlicher Kühlkomponenten, wie ein Kühlerlüfter, der zwischen der AGS und dem isolierten Gehäuse angeordnet ist, und einer Pumpe zum Zirkulieren des Kühlmittels durch verschiedene Fahrzeugkomponenten eingestellt werden, um die Motorkühlung zu unterstützen. Als ein weiteres Beispiel können sowohl die AGS als auch die Lüftungsöffnungen bei Kaltstartbedingungen vollständig geschlossen gehalten werden, um Wärmeverlust vom Motor zu verringern, wodurch eine schnellere Erwärmung des umschlossenen Motors ermöglicht wird. Abhängig vorn Kühlbedarf der Fahrzeugkomponenten kann das Kühlsystem des Fahrzeugs in einem von einer Vielzahl von Modi betrieben werden, jeder mit unterschiedlichen Kombinationen von Einstellungen für die AGS, die Lüftungsöffnungen des Gehäuses und verschiedene andere Motorkühlkomponenten. Eine Steuerung kann einen Modus auswählen, der den vorhandenen Kühlbedarf mit den geringsten parasitären Verlusten erfüllt, während Verluste aufgrund von Luftwiderstand sowie Kraftstoff- und Batterieleistungsverbrauch berücksichtigt werden.
  • Auf diese Weise, durch Umschließen der Antriebsstrangkomponenten des Fahrzeugs, wie ein Motor, innerhalb eines isolierten Gehäuses mit einstellbaren Lüftungsöffnungen, kann die Ableitung von Wärme während Niedertemperaturbetriebs (wie bei Kaltstartbedingungen) verringert werden. Durch Erhalten der Motorwärme während solcher Bedingungen kann die Erreichung der Katalysatoranspringtemperatur beschleunigt werden, wodurch die Emissionsqualität verbessert wird. Außerdem kann durch Öffnen der Lüftungsöffnungen des Gehäuses während Motorbetrieb bei höheren Temperaturen die Wärme effektiv von der Fahrzeugkomponente abgeleitet werden, wodurch eine Kühlwirkung entsteht. Durch Koordinierung des Betriebs der einstellbaren Lüftungsöffnungen mit dem Betrieb des Kühlergrillblendensystems eines Fahrzeugs kann Wärme in dem Motor zurückgehalten werden, während der Luftwiderstand am Fahrzeug ebenfalls verringert wird, wodurch Synergieeffekte bei der Kühlung bereitgestellt werden. Die technische Wirkung des Betriebs des Fahrzeugkühlsystems in einem ausgewählten Modus, bei dem die Einstellungen für die verschiedenen Kühlsystemkomponenten (einschließlich der einstellbaren Lüftungsöffnungen, der AGS-Blenden, einer oder mehrerer Kühlmittelpump(en), und einem oder mehreren Kühlerlüfter(n)) einstellt werden, um den Kühlbedarf zu erfüllen, während parasitäre Verluste, verursacht durch Stromverbrauch und Luftwiderstand, berücksichtigt werden. Somit können parasitäre Verluste verringert werden, ohne die Kühlung des Motors zu gefährden. Dadurch können Motorleistung und Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um auf vereinfachte Art und Weise eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weitergehend beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, zentrale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes der Erfindung zu identifizieren, deren Umfang einzig durch die Ansprüche, die der ausführlichen Beschreibung folgen, definiert ist. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand der Erfindung nicht auf Umsetzungen beschränkt, die jegliche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angemerkte Nachteile lösen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeugmotorsystem, das mit einem Kühlsystem verbunden ist.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kühlmittelkreislaufs für höhere Temperatur und niedrigere Temperatur des Kühlsystems der 1.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, in dem ein Beispielverfahren veranschaulicht wird, das zum Auswählen eines geeigneten Betriebsmodus implementiert werden kann.
  • 4 zeigt eine Tabelle, die beispielhafte Betriebmodi des Kühlsystems veranschaulicht.
  • 5 zeigt einen beispielhaften Betrieb einer Vielzahl von Komponenten des Kühlsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Einstellen einer Vielzahl von Einstellungen eines Kühlsystems eines Fahrzeugs auf Grundlage von Kühl-/Wärmebedarf einer Antriebsstrangkomponente eines Fahrzeugs. Ein beispielhaftes Motorsystem und ein zugehöriges Kühlsystem sind in 1 gezeigt. Das Kühlsystem kann einen Kühlmittelkreislauf für niedrigere Temperatur und einem Kühlmittelkreislauf für höhere Temperatur umfassen, wie in 2 gezeigt ist. Eine Motorsteuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine, wie etwa die beispielhafte Routine aus 3, durchzuführen, um einen geeigneten Betriebsmodus des Kühlsystems auszuwählen und nachfolgend eine Einstellung der Vielzahl von Komponenten des Kühlsystems auf Grundlage des ausgewählten Modus einzustellen. Die unterschiedlichen Betriebsmodi des Kühlsystems des Fahrzeugs werden tabellarisch in 4 dargestellt. Ein beispielhafter Betrieb einer Vielzahl von Komponenten des Kühlsystems ist unter Bezugnahme auf 5 gezeigt.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugkühlsystems 104 und eines Motorsystems 100 in einem Kraftfahrzeug 102, das schematisch dargestellt ist. Das Motorsystem 100 kann in einem Fahrzeug, wie einem Straßenfahrzeug, neben anderen Arten von Fahrzeugen, enthalten sein. Während die beispielhaften Anwendungen des Motorsystems 100 unter Bezugnahme auf ein Kraftfahrzeug beschrieben werden, wird man verstehen, dass verschiedene Arten von Motoren und Fahrzeugantriebssystemen verwendet werden können, einschließlich Personenkraftwagen, Lastwagen, usw.
  • In der abgebildeten Ausführungsform ist der Motor 10 ein aufgeladener Motor, der mit einem Turbolader 13, einschließend einen Verdichter 114, der von einer Turbine 116 angetrieben wird verbunden ist. Insbesondere wird Frischluft entlang des Ansaugkanals 42 über einen Luftreiniger 11 in den Motor 10 eingespeist und strömt zu dem Verdichter 114. Der Verdichter kann ein geeigneter Ansaugluftverdichter, wie etwa ein von einem Motor angetriebener oder von einer Antriebswelle angetriebener Kompressorverdichter, sein. In dem Motorsystem 100 ist der Verdichter als ein Turboladerkompressor gezeigt, der mechanisch über eine Welle 19 mit der Turbine 116 verbunden ist, wobei die Turbine 116 durch sich ausdehnende Motorabgase angetrieben wird. In einer Ausführungsform können der Verdichter und die Turbine innerhalb eines Twin-Scroll-Turboladers verbunden sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) sein, wobei die Turbinengeometrie aktiv als eine Funktion der Motordrehzahl und anderer Betriebsbedingungen variiert wird.
  • Wie in 1 gezeigt, ist der Kompressor 114 durch einen Ladeluftkühler (CAC) 118 mit einem Drosselventil 20 verbunden. Das Drosselventil 20 ist mit einem Ansaugkrümmer 22 des Motors verbunden. Aus dem Verdichter strömt die verdichtete Luftfüllung durch den Ladeluftkühler 118 und das Drosselventil 20 zu dem Ansaugkrümmer. Der Ladeluftkühler 118 kann zum Beispiel ein Luft-Luft- oder Wasser-Luft-Wärmetauscher sein. In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Luftfüllung innerhalb des Ansaugkrümmers durch den Krümmerluftdruck-(MAP)-Sensor 24 erfasst. Ein Verdichter-Bypassventil (nicht gezeigt) kann zwischen dem Einlass und dem Auslass des Verdichters 114 in Reihe verbunden sein. Das Verdichter-Bypassventil kann ein normal geschlossenes Ventil sein, das konfiguriert ist, sich unter ausgewählten Betriebsbedingungen zu öffnen, um übermäßigen Ladedruck abzubauen. Zum Beispiel kann das Verdichter-Bypassventil während Bedingungen abnehmender Motordrehzahl geöffnet werden, um einen Verdichterschub abzuwenden.
  • Der Ansaugkrümmer 22 ist durch eine Reihe von Einlassventilen (nicht dargestellt) mit einer Reihe von Brennkammern 31 verbunden. Die Brennkammmern sind weiterhin über eine Reihe von Auslassventilen (nicht dargestellt) mit dem Abgaskrümmer 36 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 36 gezeigt. In anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten beinhalten. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass Abwasser aus unterschiedlichen Brennkammern an unterschiedliche Stellen im Motorsystem geleitet wird.
  • Wie in 1 gezeigt, wird Abgas aus dem einen oder den mehreren Abgaskrümmerabschnitt(en) zu der Turbine 116 gelenkt, um die Turbine anzutreiben. Wenn reduziertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann ein Teil des Abgases stattdessen durch ein Wastegate (nicht gezeigt) geleitet werden und damit die Turbine umgehen. Die kombinierte Strömung aus der Turbine und dem Wastegate strömt dann durch eine Emissionsregelvorrichtung 70. Im Allgemeinen können eine oder mehrere Emissionsregelvorrichtung(en) 70 einen oder mehrere Katalysator(en) zur Abgasnachbehandlung beinhalten, die dazu konfiguriert sind, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge von einer oder mehreren Substanz(en) im Abgasstrom zu verringern.
  • Das behandelte Abgas aus der Emissionsregelvorrichtung 70 kann ganz oder teilweise über ein Abgasrohr 35 in die Atmosphäre abgegeben werden. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann ein Teil des Abgases jedoch stattdessen zu einem AGR-Kanal 51, durch einen AGR-Kühler 50 und ein AGR-Ventil 52, zum Einlass des Verdichters 114 umgeleitet werden. Auf diese Weise ist der Verdichter konfiguriert zuzulassen, dass Abgas stromabwärts der Turbine 116 abgezogen wird. Das AGR-Ventil kann geöffnet werden, um eine kontrollierte Menge an gekühltem Abgas für eine wünschenswerte Verbrennung und Emissionsregelung zum Kompressoreinlass zuzulassen. Auf diese Weise ist das Motorsystem 100 ausgelegt, eine externe Niederdruck(LP)-AGR bereitzustellen. Die Rotation des Verdichters stellt zusätzlich zu dem relativ langen LP-AGR-Strömungspfad im Motorsystem 100 eine Homogenisierung des Abgases in die Ansaugluftladung bereit. Ferner bietet die Anordnung von AGR-Aufnahme- und Mischpunkten eine wirksame Kühlung des Abgases für eine erhöhte verfügbare AGR-Masse und verbesserte Leistung.
  • Das Kühlsystem 104 umfasst ein Kühlmittelumlaufsystem 105, aktive Kühlergrillblenden (AGS) 115 im vorderen Ende des Fahrzeugs, einen Kühler 80, der mit dem Kühlmittelumlaufsystem 105 verbunden ist, und einen Lüfter 92, der mit dem Kühler 80 verbunden ist. Das Kühlsystem 104 kann in einen Kühlkreislauf für höhere Temperatur und einen Kühlkreislauf für niedrigere Temperatur unterteilt werden, wobei jeder Kreislauf einen eigenen Satz von Fahrzeugkomponenten umfasst. Der Kühlkreislauf für niedrigere Temperatur und der Kühlkreislauf für höhere Temperatur haben getrennte Kühlmittelpumpen, die gleichzeitig oder unabhängig voneinander reguliert werden können, um Kühlmittelstrom durch die Komponenten jedes Kreislaufs einzustellen.
  • Wie in Bezug auf 2 weiter ausgeführt, kann der Kühlkreislauf für höhere Temperatur Fahrzeugkomponenten umfassen, die bei höherer Temperatur arbeiten, während der Kühlkreislauf für niedrigere Temperatur Fahrzeugkomponenten umfassen kann, die für einen optimalen Betrieb eine niedrigere Temperatur benötigen, so dass der Kühl-/Wärmebedarf des Kühlkreislaufs für höhere Temperatur und für niedrigere Temperatur variieren kann. In einem Beispiel kann eine Kühlmittelpumpe des Kühlkreislaufs für niedrigere Temperatur konfiguriert sein, um Kühlmittel durch den Ladeluftkühler und ein Klimaanlagensystem zu zirkulieren, während eine Kühlmittelpumpe des Kühlkreislaufs für höhere Temperatur konfiguriert sein kann, um Kühlmittel durch den Turbomotor und ein Getriebe zu zirkulieren. Einzelheiten bezüglich jedem der zwei Kreisläufe werden in Verbindung mit 2 gezeigt.
  • Der Motor 100 kann in einem isolierten Gehäuse 83 eingeschlossen sein. In einem Beispiel kann das isolierte Gehäuse 83 ein Doppelwandgehäuse mit isolierendem Material, das zwischen die zwei Wände eingefügt wird, sein, wodurch Wärmestrom durch die Wände des Gehäuses 83 beschränkt wird. Zwischen der Außenfläche der Motorkomponenten und der Innenfläche des Gehäuses 83 kann ein Spalt vorhanden sein. Um Luftstrom durch den Motor zu erleichtern, können einstellbare Lüftungsöffnungen 85 an zwei gegenüberliegenden Wänden des Gehäuses 83 angeordnet sein. Die Lüftungsöffnungen 85 können insbesondere mit den AGS und dem Kühlerlüfter 92 ausgerichtet sein, um einen Strom von Umgebungsluft durch den Motor zu ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ können die Lüftungsöffnungen 85 an den oberen und unteren Wänden des Gehäuses 83 enthalten sein. Die Lüftungsöffnungen 85 bilden einen Teil des Kühlsystems 104 und die Lüftungsöffnungen können auf Grundlage einer gewünschten Temperatur des Motors in veränderlichen Graden geöffnet werden, um einen Strom von Kühlluft durch den Motor zu erleichtern. Die Öffnung der Lüftungsöffnungen 85 kann so reguliert werden, dass die Lüftungsöffnungen entweder vollständig geschlossen, teilweise offen oder vollständig offen sind. In einem Beispiel, bei Kaltstartbedingungen, wenn eine schnelle Erwärmung des Motors erwünscht ist, kann ein Kühlsystembetriebsmodus ausgewählt werden, bei dem die Lüftungsöffnungen 85 vollständig geschlossen sein können, wodurch Strom von Kühlluft durch den Motor begrenzt wird und die Motorwärme erhalten bleibt. Durch Einschließen des Motors innerhalb eines isolierten Gehäuses kann die Motorwärme über eine längere Zeitdauer gespeichert werden, auch nachdem der Motor abgeschaltet wurde. In einem Beispiel kann das thermische Gehäuse 83 kleiner sein und selektiv den Zylinderkopf und Zylinderblock umschließen, während der AGR-Kühler 50, der CAC, der Verdichter 118, die Turbine 116, der Ansaugkrümmer 22, der Abgaskrümmer 36 usw. außerhalb des Gehäuses liegen können.
  • Zusätzlich zum Umschließen des Motorsystems können auch eine oder mehrere andere Antriebsstrangkomponente(n), wie ein Getriebe und ein Drehmomentwandler, vollständig oder teilweise in einem isolierten Gehäuse eingeschlossen sein. In einem Beispiel kann nur ein Teil der Antriebsstrangkomponente innerhalb eines Gehäuses eingeschlossen sein, während der restliche Teil unisoliert bleibt. In einem weiteren Beispiel kann eine Antriebsstrangkomponente mit geringerem Kühlbedarf dauerhaft mit isolierendem Material isoliert sein, das direkt auf den Wänden der Komponente angeordnet ist, ohne dass Lüftungsöffnungen an den Wänden eines Gehäuses vorgesehen sind. Solche Anordnungen können Bedenken hinsichtlich Bauraum verringern. In noch weiteren Beispielen, wie etwa wenn der Motor in einen Hybridantriebsstrang eingebunden ist, kann die Antriebsstrangkomponente ein Hinterachsgetriebe umfassen, das eine elektrische Maschine enthält (beispielsweise einen Elektromotor oder Generator).
  • Aktive Kühlergrillblenden (AGS) 115 können einen Frontbereich des Fahrzeugs abdecken, der sich zum Beispiel von gerade unterhalb der Motorhaube bis zur Unterseite der Stoßstange erstreckt. In manchen Ausführungsformen können alle einzelnen Leitgitter 112 in den AGS 115 koordiniert von der Steuerung bewegt werden. In anderen Ausführungsformen können die Kühlergrillblenden in Unterbereiche unterteilt werden und die Steuerung kann die Öffnung/Schließung jedes Bereichs unabhängig einstellen. Die AGS 155 bieten eine Öffnung zum Aufnehmen von Luftstrom durch das vordere Ende oder nahe dem vorderen Ende des Fahrzeugs und in den Motorraum. Solch ein Luftstrom kann dann vom Kühler 80 und anderen Komponenten genutzt werden, um den Motor und/oder das Getriebe kühl zu halten. Außerdem kann der Luftstrom Wärme vom Klimaanlagensystem des Fahrzeugs ableiten und kann die Leistung turbogeladener/aufgeladener Motoren, die mit einem Ladeluftkühler (CAC) 118 ausgestattet sind, der die Temperatur der in den Ansaugkrümmer/Motor strömenden Luft verringert, verbessern. Andere Komponenten unter der Motorhaube (Kraftstoffsystem, Batterien, usw.) können ebenfalls von dem kühlenden Luftstrom profitieren. Somit kann das Kühlergrillblendensystem das Kühlsystem 104 beim Kühlen des Verbrennungsmotors 10 unterstützen.
  • Die AGS 115 sind zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position beweglich und können an einer der Position oder einer Vielzahl von Zwischenpositionen gehalten werden. Da das Schließen und/oder teilweise Schließen der AGS 115 einen durch den Kühlergrill aufgenommenen Luftstrom verringert, wird somit der Luftwiderstand am Fahrzeug verringert. Der durch die Umgebungsluft durch die AGS verursachte Luftwiderstand kann direkt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit sein; je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit, desto höher das Volumen der Umgebungsluft, die durch die AGS eintritt, und desto höher der folgende Luftwiderstand. Wenn die Kühlergrillblenden in einer offenen Position gehalten werden, ermöglicht diese eine ausreichende Motorkühlung; dies kann jedoch auch den Luftwiderstand am Fahrzeug erhöhen, wodurch parasitäre Verluste der Motorleistung erhöht werden und die Kraftstoffersparnis verringert wird. Somit kann die Steuerung als Reaktion auf den Kühlbedarf die parasitären Verluste, die durch den Betrieb des Kühlsystems entstehen, in jedem einer Vielzahl von Modi, die die gewünschte Kühlung bereitstellen können, vergleichen und den Betriebsmodus mit einem minimalen parasitären Leistungsverlust auswählen.
  • Das Kühlmittelumlaufsystem 105 zirkuliert Kühlmittel durch den Verbrennungsmotor 10, um Abwärme zu absorbieren und verteilt das erwärmte Kühlmittel jeweils über Kühlmittelleitungen 82 bzw. 84 zum Kühler 80 und/oder Heizkern 90. 1 zeigt insbesondere das Kühlsystem 105, das mit dem Motor 10 verbunden ist und Motorkühlmittel von dem Motor 10 über eine motorgetriebene Wasserpumpe 86 zum Kühler 80 und über die Kühlmittelleitung 82 zurück zum Motor 10 zirkuliert. Die motorgetriebene Wasserpumpe 86 kann mit dem Motor über einen Frontend-Hilfsantrieb (FEAD) 88 verbunden sein und proportional zur Motordrehzahl über einen Riemen, eine Kette usw. gedreht werden. Insbesondere zirkuliert die motorgetriebene Wasserpumpe 86 Kühlmittel durch Kanäle im Motorblock, Kopf, usw., um Motorenergie zu absorbieren, die dann über den Kühler 80 zur Umgebungsluft weitergeleitet wird. In einem Beispiel, bei dem die motorgetriebene Wasserpumpe 86 eine Zentrifugalpumpe ist, kann der erzeugte Druck (und die resultierende Strömung) proportional zur Kurbelwellendrehzahl sein, die im Beispiel der 1 direkt proportional zur Motordrehzahl ist. In einem weiteren Beispiel kann eine motorgesteuerte Pumpe verwendet werden, die unabhängig von der Motordrehung eingestellt werden kann. Die Temperatur des Kühlmittels kann auf Grundlage eines Temperatursensors 39 geschätzt werden und kann ferner durch ein Temperaturreglerventil 38 reguliert werden, das in der Kühlmittelleitung 82 angeordnet ist und geschlossen gehalten werden kann, bis das Kühlmittel eine Schwellenwerttemperatur erreicht.
  • Der mit dem Kühler 80 verbundene Lüfter 92 kann verwendet werden, um den Luftstrom durch den Kühler 80 aufrechtzuerhalten, wenn das Fahrzeug 102 sich langsam bewegt oder anhält, während der Motor läuft. Auf Grundlage des Betriebsmodus des Kühlsystems 104 kann die Drehzahl des Lüfters durch eine Steuerung 12, die nachfolgend genauer beschrieben wird, gesteuert werden. Alternativ kann der Lüfter 92 mit dem Motorhilfsantriebssystem, das von der Motorkurbelwelle angetrieben wird, verbunden sein.
  • Kühlmittel kann wie oben beschrieben durch die Kühlmittelleitung 82 und/oder durch die Kühlmittelleitung 84 zum Heizkern 90 strömen, wo die Wärme zur Fahrgastzelle 106 weitergeleitet wird und das Kühlmittel zurück zum Motor 10 strömt. In manchen Beispielen kann die motorgetriebene Wasserpumpe 86 dazu dienen, das Kühlmittel durch beide Kühlmittelleitungen 82 und 84 zu zirkulieren.
  • Die Vielzahl der Komponenten des Kühlsystems 104 kann auf Grundlage des Kühlbedarfs des Motors und anderer Fahrzeugkomponenten eingestellt werden. Verschiedene Kühlsystemkomponenten, wie der Kühlerlüfter 92 und die motorgetriebene Wasserpumpe 86, die für das Zirkulieren des Kühlmittels verwendet werden, können Motorleistung und/oder Batterieleistung für den Betrieb nutzen, wodurch parasitäre Leistungsverluste verursacht werden. Deshalb kann das Kühlsystem 104 in einem bestimmten Modus betrieben werden, der geeignet ist, das gewünschte Niveau an Kühlung bereitzustellen, während die parasitären Verluste minimiert werden. Der Betriebsmodus des Kühlsystems 104 kann auf einer Vielzahl von Systemvariablen basieren, einschließlich Motortemperaturen, Fahrzeugfahrbedingungen, Kondensatbildung im CAC und äußere Wetterbedingungen.
  • Als ein Beispiel kann eine Steuerung zwischen einem ersten Betriebsmodus, der eine erste Einstellung von jedem der Kühlerlüfterdrehzahl, der Kühlmittelsystempumpenausgabe, der Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und der Belüftungsöffnung einschließt, und einem zweiten Betriebsmodus, der eine zweite, unterschiedliche Einstellung von jedem der Kühlerlüfterdrehzahl, der Kühlmittelsystempumpenausgabe, der Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und der Belüftungsöffnung einschließt, auswählen, wobei die Belüftungsöffnung auf einem Energieverlust in dem ersten Modus im Verhältnis zu einem Energieverlusts in dem zweiten Modus, dem Kondensatpegel in dem Ladeluftkühler, lokalen Wetterbedingungen, lokaler Wettervorhersage und Umgebungsfeuchtigkeit basiert, wobei jeder des ersten Modus und des zweiten Modus den Kühlbedarf der Antriebsstrangkomponente erfüllt. Das Auswählen kann ein Auswählen des ersten Modus, wenn der Energieverlust des ersten Modus geringer als der Energieverlust des zweiten Modus ist, und ein Auswählen des zweiten Modus, wenn der Energieverlust des zweiten Modus geringer als der Energieverlust des ersten Modus ist, umfassen. Ein Verfahren, das die Auswahl eines bestimmten Betriebsmodus des Kühlsystems 104 beschreibt, wird unter Bezugnahme auf 3 erläutert. Die verschiedenen Betriebsmodi werden unter Bezugnahme auf 4 erläutert. Jedes von der Öffnung der AGS 115, Position der einstellbaren Lüftungsöffnungen 85, Drehzahl des Kühlerlüfters 92 und Drehzahl der Wasserpumpe 86 kann auf Grundlage des ausgewählten Betriebsmodus des Kühlsystems reguliert werden. Somit können parasitäre Verluste verringert werden und Motorleistung und Kraftstoffeffizienz können verbessert werden, ohne die Kühlung des Motors zu gefährden.
  • Das Bordkommunikationssystem 26 kann mit einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 40 über verschiedene Drahtlosprotokolle kommunizieren, wie Drahtlosnetzwerke, Mobilfunkmastübertragungen und/oder Kombinationen davon. Daten, die von dem Bordkommunikationssystem 26 erhalten werden, können Echtzeitwetterbedingungen und Wettervorhersagen umfassen. Wetterbedingungen, wie Temperatur, Niederschlag (z. B. Regen, Schnee, Hagel, usw.) und Feuchtigkeit, können über verschiedene Anwendungen der Drahtloskommunikationsvorrichtung und Wettervorhersagewebseiten erhalten werden. Aktuelle und zukünftige Wetterdaten können mit aktuellen und zukünftigen Fahrtstrecken, wie sie vom GPS 34 erhalten werden, korreliert werden. In einem Beispiel kann das Kommunikationssystem 26 auf verschiedene Wetterkarten zugreifen, die im Internet oder anderen Cloudcomputersystemen gespeichert sind. Die gespeicherten Wetterkarten können Informationen über Regen, Feuchtigkeit, Niederschlag und/oder Temperatur umfassen, die zum Beispiel als Isiolinienpläne bereitgestellt werden. In einem Beispiel kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 Echtzeit-Feuchtigkeitsdaten an das Bordkommunikations- und Entertainsystem 26 und/oder das GPS 34 weiterleiten, die dann an die Steuerung 12 weitergeleitet werden. Die Steuerung 12 kann außerdem Feuchtigkeit von einer Vielzahl von Sensoren oder Fahrzeugsystemsignalen entnehmen. Diese können Regensensoren, Umgebungsfeuchtigkeitssensoren, Scheibenwischer-An/Aus-Signale oder einen Universalabgassauerstoff(UEGO)-Sensor (oder Lamdasonde) und ein System während einer Verlangsamungskraftstofffabsperrung (DFSO) umfassen. Die Steuerung 12 vergleicht die empfangenen Feuchtigkeitsdaten mit Schwellenwerten und bestimmt die Auswahl des geeigneten Modus des Kühlsystems 104.
  • Das Motorsystem 100 kann ferner ein Steuersystem 14 umfassen. Es wird gezeigt, dass das Steuersystem 14 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die hierin verschiedene Beispiele beschrieben sind) empfängt und Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 18 (für die hierin verschiedene Beispiele beschrieben sind) sendet. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen Abgastemperatursensor 126, einen Getriebeöltemperatursensor, Kühlsystemsensoren (wie ein Kühlmitteltemperatursensor 39, ein Lüfterdrehzahlsensor, ein Fahrgastzellen-Temperatursensor, usw.), Sensoren für den CAC 118 (wie etwa CAC-Einlasslufttemperatur- und -Drucksensoren, CAC-Auslasslufttemperatur- und -Drucksensoren, usw.), Abgassauerstoffsensoren 128 und 129, einen Abgasdrucksensor, einen MAP-Sensor 24, einen MAF-Sensor, einen Motordrehzahlsensor, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Verdichtereinlasstemperatursensor, einen Verdichtereinlassdrucksensor, einen Verdichtereinlassfeuchtigkeitssensor, einen AGR-Sensor umfassen. Zusätzlich kann das Steuersystem 14 Signale von Sensoren, wie einem Sensor 33, der auf der Außenseite des Fahrzeugsystems 102 angeordnet ist, empfangen. Der Sensor 33 kann mindestens einer von einem Umgebungslufttemperatursensor, einem Umgebungsluftfeuchtigkeitssensor und einem Umgebungsluftdrucksensor sein. Weitere Sensoren, wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Luft-Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren können mit verschiedenen Stellen im Motorsystem 100 verbunden sein. Zusätzlich kann das Steuersystem 14 Daten von einem globalen Positionierungssystem (GPS) 34 und/oder einem Bordkommunikationssystem 26 des Fahrzeugs 102 empfangen. Die Aktoren 18 können zum Beispiel die AGS 115, die Lüftungsöffnungen 85, die Pumpe 86, Flügel des Lüfters 92, die Drossel 20, das AGR-Ventil 52, das Wastegate und eine Kraftstoffeinspritzung 66 umfassen. Das Steuersystem 14 kann eine Steuerung 12 umfassen. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten, und verschiedene Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer darin programmierten Anweisung oder eines darin programmierten Codes gemäß einer oder mehreren Routinen auslosen, wie die beispielhafte Routine in 3.
  • Zum Beispiel kann die Steuerung auf Grundlage jeder der Kühlmitteltemperatur, wie vom Kühlmitteltemperatursensor 39 geschätzt, und der Abgastemperatur, wie von dem Abgastemperatursensor 126 geschätzt, einen geeigneten Betriebsmodus des Kühlsystems 104 auswählen, um die gewünschte Motorkühlung bereitzustellen, während parasitäre Verluste der Motorleistung minimiert werden. Ferner können Eingaben von einer Vielzahl von anderen Kühlsystemsensoren (wie der Lüfterdrehzahlsensor, der Fahrgastzellentemperatursensor, der Umgebungsluftfeuchtigkeitssensor, usw.) und Sensoren für den CAC 118 (wie etwa CAC-Einlasslufttemperatur- und -Drucksensoren, CAC-Auslasslufttemperatur- und -Drucksensoren, usw.) von der Steuerung für die Auswahl des Betriebsmodus des Kühlsystems verwendet werden. Als Reaktion auf den ausgewählten Betriebsmodus des Kühlsystems 104 kann eine Vielzahl von Aktoren, einschließlich AGS 115, Lüftungsöffnungen 85, Pumpe 86 und Flügel des Lüfters 92, gleichzeitig eingestellt werden.
  • Zurückkehrend zu 2 ist ein beispielhaftes Kühlsystem 200, das mit dem Motor der 1 verbunden ist, gezeigt. In einem Beispiel kann das Kühlsystem 200 das Kühlsystem 104 der 1 sein. Das Kühlsystem 200 kann auf Grundlage eines Kühlbedarfs der Motorsystemkomponenten und des Getriebesystems in einer Vielzahl von Modi betrieben werden, während Verluste in der Motorleistung aufgrund des Betriebs der Kühlsystemkomponenten minimiert werden.
  • Das Kühlsystem 200 umfasst einen ersten Kühlkreislauf 202 und einen zweiten Kühlkreislauf 204, wobei jeder mit unterschiedlichen Gruppen von Motorsystemkomponenten verbunden ist. Der erste Kühlkreislauf 202 umfasst einen Kühler 206 für niedrigere Temperatur, eine Kühlmittelpumpe 208, ein Klimaanlagensystem (AC) 212 und einen Wasser-Luft-Ladeluftkühler (CAC) 210 und stellt aufgrund der geringeren Kühlleistung der Kreislaufkomponenten einen Kreislauf für niedrigere Temperatur dar. Der zweite Kühlkreislauf 204 umfasst einen Kühler 216 für höhere Temperatur, Kühlmittelpumpen 228, 238, einen AGR-Kühler 251, eine Ölkühler 234, Motorkomponenten wie den Turbolader 236, den Heizkern 218 und stellt aufgrund der höheren Kühlleistung der Kreislaufkomponenten einen Kreislauf für höhere Temperatur dar. Außerdem kann das Getriebesystem 242 ein Teil des zweiten Kühlkreislaufs für höhere Temperatur sein.
  • Zurückkehrend zum ersten Kühlkreislauf 202 ist die Kühlmittelpumpe 208 konfiguriert, um von dem AC 212 und dem CAC 210 empfangenes heißes Kühlmittel in den Kühler 206 zu pumpen, so dass Wärme in die Umgebung abgeleitet werden kann. Die Pumpe 208 nutzt Motorleistung oder Batterieleistung zum Betrieb. Insbesondere Umgebungsluft (dargestellt durch die kleinen Pfeile, die in den Kühler 206 eintreten), die über die aktiven Kühlergrillblenden (wie die AGS 115 in 1), die in Richtung Vorderseite des Fahrzeugs liegen, in das Fahrzeug eintritt, kann durch den Kühler 206 strömen, wodurch die am Kühler abgeleitete Wärme aufgenommen wird. Das AC 212 kann einen Verdichter umfassen, in dem durch die Fahrgastzelle zirkulierende Luft verdichtet und gekühlt werden kann. Der CAC 210 kann konfiguriert sein, um verdichtete Ansaugluftladung, die von einem Verdichter empfangen wird, zu kühlen, bevor die Luftladung zum Motoreingang geliefert wird. Während eines aufgeladenen Motorbetriebs wird die an einem Verdichter verdichtete Ansaugluft nach Passieren des CAC (wie der CAC 118 der 1) an den Motor geliefert. Die Wärme von der Luft wird in ein durch den CAC strömendes Kühlmittel abgeleitet.
  • Während kalter CAC-Bedingungen kann die Kühlmittelpumpe 208 mit einer geringeren Drehzahl betrieben werden oder kann abgeschaltet werden, um einen Kühlmittelstrom im ersten Kühlkreislauf 202 zu verringern. Wenn die CAC-Temperatur über einem ersten, niedrigeren Schwellenwert liegt, kann die AGR somit zu einer Stelle vor dem Verdichter geliefert werden, was das Risiko einer CAC-Kondensation verringert. In einem Beispiel, wenn die CAC-Temperatur über einem zweiten, höheren Schwellenwert liegt, kann die Steuerung einen Betriebsmodus des Kühlsystems 200 so auswählen, dass die Kühlmittelpumpe 208 betrieben wird, um heißes Kühlmittel durch den Kühler 206 zu zirkulieren, was eine Temperatursteuerung des CAC ermöglicht.
  • Der zweite Kühlkreislauf 204 ist ein herkömmlicher Kühlmittelkreislauf und zirkuliert Kühlmittel durch den Verbrennungsmotor 220, um Abwärme des Motors zu absorbieren und das erwärmte Kühlmittel zum Kühler 216 und/oder Heizkern 218 zu verteilen. Der Motor 220 kann innerhalb eines isolierten Gehäuses 283 eingeschlossen sein, um die Wärmeableitung von den Komponenten des Motors 220 zu verringern. Um Luftstrom durch den Motor 220 zu erleichtern, können eine Vielzahl von Lüftungsöffnungen 285 an zwei gegenüberliegenden Wänden des isolierten Gehäuses 283 vorhanden sein. Die Position der Lüftungsöffnungen 285 kann eingestellt werden, um die Größe der Öffnungen in dem Gehäuse 283 zu verändern. Der Kühler 216 kann einen Kühlerlüfter 230 umfassen, um den Wirkungsgrad der Kühlung zu verbessern. In einem Beispiel kann der Kühler 216 der Kühler 80 sein und der Kühlerlüfter 230 kann der Lüfter 92 der 1 sein. Hinsichtlich der Position der Lüftungsöffnungen kann der Kühlerlüfter 230 so angeordnet sein, dass Luft, die vom Lüfter eingeblasen wird, in das isolierte Gehäuse 283 eintreten kann, wenn eine Motorkühlung gewünscht ist. Der zweite Kühlkreislauf zirkuliert ebenfalls Kühlmittel durch den AGR-Kühler 251, der mit dem AGR-System verbunden ist (wie das AGR-System 51 in 1). Insbesondere wird Abgas während der AGR-Zufuhr am AGR-Kühler 251 abgeleitet. Der zweite Kühlkreislauf zirkuliert ebenfalls Kühlmittel durch den Motorölkühler 234 und den Turbolader 236 und empfängt Wärme, die von diesen abgeleitet wird.
  • Eine motorgetriebene Wasserpumpe 228 zirkuliert Kühlmittel durch Kanäle im Motor 220, insbesondere durch die Ansaug- und Abgaskrümmer 222, durch einen Motorkopf 224 und dann durch einen Motorblock 226, um Motorwärme zu absorbieren. Die Wärme wird vom Kältemittel über den Kühler 216 und den Lüfter 230 an die Umgebungsluft übertragen. Bei Bedingungen, bei denen AGR geliefert wird, kann die am AGR-Kühler 251 abgeleitete Wärme durch den Motor 220 zirkulieren und vorteilhafterweise verwendet werden, um den Motor zu wärmen, wie etwa bei kalten Umgebungsbedingungen. Die motorgetriebene Wasserpumpe 228 kann mit dem Motor über einen Frontend-Hilfsantrieb (wie der FEAD 88 der 1) verbunden sein und proportional zur Motordrehzahl über einen Riemen, eine Kette usw. gedreht werden. In einem Beispiel, bei dem die Pumpe 228 eine Zentrifugalpumpe ist, kann der erzeugte Druck (und die resultierende Strömung) durch den Betriebsmodus des Kühlsystems 200 geregelt werden, so dass die Motorleistung minimal für den Pumpenbetrieb genutzt wird. Eine elektrische Hilfspumpe 238, die auch eine Zentrifugalpumpe ist, kann ebenfalls im zweiten Kühlkreislauf 204 enthalten sein, um den Kühlmittelstrom durch das AGR-System und den Turbolader zu unterstützen. Heißes Kühlmittel kann ebenfalls über eine Hilfspumpe 238 zum Heizkern 218 strömen. Die Hilfspumpe 238 kann eingesetzt werden, um Kühlmittel bei Gelegenheiten, wenn der Motor 220 aus ist (z. B. nur elektrischer Betrieb), durch den Heizkern 218 zu zirkulieren und/oder kann die motorgetriebene Pumpe 228 unterstützen, wenn der Motor läuft. In ähnlicher Weise kann der von der elektrischen Pumpe 238 erzeugte Kühlmittelstrom auf Grundlage des Betriebsmodus des Kühlsystems eingestellt werden, so dass die Leistung der Energiespeichervorrichtung (Batterie) für den Pumpenbetrieb minimal genutzt wird. Die Temperatur des Kühlmittels kann durch ein Temperaturreglerventil 240 reguliert werden, das geschlossen gehalten werden kann, bis das Kühlmittel eine Schwellenwerttemperatur erreicht.
  • Der Lüfter 230 kann mit dem Kühler 216 verbunden sein, um den Luftstrom durch den Kühler 216 aufrechtzuerhalten. Der Lüfter 230 kann Strom von einer Systemenergiespeichervorrichtung (nicht gezeigt) erhalten oder kann mit der motorgetriebenen Wasserpumpe 228 verbunden sein. Die Drehzahl des Lüfters kann von der Steuerung auf Grundlage des ausgewählten Betriebsmodus des Kühlsystems reguliert werden.
  • Am Heizkern kann Wärme zu einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs übertragen werden. Nachdem das Kühlmittel den Heizkern passiert hat, strömt es dann zurück zum Motor 10. Der Heizkern 218 kann somit als ein Wärmetauscher zwischen dem Kühlmittel und der Fahrgastzelle wirken. Rippen können am Heizkern befestigt sein, um den Oberflächenbereich für die Wärmeübertragung zu vergrößern. Luft kann durch die Rippen gedrängt werden, zum Beispiel durch Betätigen eines Lüfters, um eine Erwärmung der Fahrgastzelle zu beschleunigen. Ein Entgasungsbehälter 232 ist an einer hohen Stelle im Kühlkreislauf 204 angeordnet und konfiguriert, um Luft aus dem Kühlmittel auszuspülen.
  • Um die gewünschte Kühlung/Erwärmung für jede Komponente sowohl des Kühlkreislaufs für höhere Temperatur als auch des Kühlkreislaufs für niedrigere Temperatur bereitzustellen, während ein Motorleistungsverlust aufgrund der Leistungsnutzung durch die Komponenten des Kühlsystems und eines durch die AGS-Öffnung erzeugten Luftwiderstands minimiert werden, kann das Kühlsystem in einem Modus betrieben werden, der auf Grundlage der aktuellen Fahrzeug- und Motorbetriebsbedingungen ausgewählt wird. Außerdem kann der Betriebsmodus des Kühlsystems auf Grundlage des Kondendatpegels im CAC und äußerer Wetterbedingungen ausgewählt werden. Auf Grundlage des ausgewählten Modus kann jede der AGS-Öffnung, der Öffnung der Lüftungsöffnungen 285, der Drehzahl des Kühlerlüfters 230 und der Drehzahl der Pumpen 228, 238 und 208 eingestellt werden. Die unterschiedlichen Betriebsmodi des Kühlsystems werden unter Bezugnahme auf 4 erläutert.
  • Auf diese Art und Weise stellen die Systeme aus 1 und 2 ein Fahrzeugsystem bereit, umfassend: einen Antriebsstrang mit einem Motor und einem Getriebe, der mit Fahrzeugrädern verbunden ist, aktive Kühlergrillblenden an einem vorderen Ende des Fahrzeugsystems, ein isoliertes Gehäuse, das den Motor umschließt, wobei das Gehäuse eine Vielzahl von Lüftungsöffnungen an gegenüberliegenden Wänden umfasst, einen Turbolader mit einem Ansaugverdichter und einer Abgasturbine, einen Ladeluftkühler (CAC), der stromabwärts des Verdichters verbunden ist, ein Kühlsystem mit einem Kühlmittelkreislauf für niedrigere Temperatur und einem Kühlmittelkreislauf für höhere Temperatur, wobei der Kühlmittelkreislauf für niedrigere Temperatur eine erste Kühlmittelpumpe und einen ersten Kühler umfasst, wobei der zweite Kühlmittelkreislauf eine zweite Kühlmittelpumpe, einen zweiten Kühler und einen Kühlerlüfter umfasst, und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: Schätzen eines Kühlbedarfs für jeden des Motors und des Getriebes, anfängliches Auswählen einer Vielzahl von Betriebsmodi des Kühlsystems, die den Kühlbedarf erfüllen, wobei jeder aus der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi eine unterschiedliche Einstellung für Komponenten des Kühlsystems aufweist, Vergleichen des Energieverbrauchs für jeden aus der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi, und weiteres Auswählen von einem aus der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi, der den geringsten Energieverbrauch aufweist.
  • 3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Auswählen eines Betriebsmodus eines Kühlsystems eines Fahrzeugs (wie das Kühlsystem 104 in 1). Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen der hierin enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa von den zuvor in Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 302 umfasst die Routine Schätzen der aktuellen Fahrzeug- und Motorbetriebsparameter einschließlich zum Beispiel Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorlast, Motordrehzahl, Abgastemperatur, Abgasluft/Kraftstoff-Verhältnis, Kühlmitteltemperatur, Umgebungslufttemperatur, Umgebungsluftfeuchtigkeit, Einlass- und Auslassladelufttemperatur, und Einlass- und Auslassladeluftdruck, die von der Vielzahl von Sensoren des Fahrzeugsystems geschätzt werden können. Der Kondensatpegel des Ladeluftkühlers (CAC) kann auf Grundlage von CAC-Sensoren, wie etwa CAC-Einlasslufttemperatur- und -Drucksensoren, CAC-Auslasslufttemperatur- und -Drucksensoren, usw. geschätzt werden. Außerdem kann auch die Temperatur anderer Fahrzeugkomponenten, wie etwa des Getriebesystems, von einem Getriebeöltemperatursensor geschätzt werden. Zusätzlich können aktuelle Wetterbedingungen und Wettervorhersagen für eine geplante Fahrtstrecke aus einem bordeigenen globalen Positionierungssystem (GPS) und einem drahtlosen Kommunikationssystem abgerufen werden.
  • Auf Grundlage der geschätzten Motorbetriebsbedingungen kann der Kühlbedarf verschiedener Fahrzeugkomponenten, wie etwa des Motors und des Getriebes, bei 304 bestimmt werden. Der Kühlbedarf des Motors kann auf Grundlage der Motorbetriebstemperatur, der Änderungsrate der Motorbetriebstemperatur, wie auf Grundlage einer Ausgabe des Abgastemperatursensors geschätzt, geschätzt werden. In ähnlicher Weise kann der Kühlbedarf des Getriebes auf Grundlage der Getriebeöltemperatur, der Änderungsrate der Getriebebetriebstemperatur, wie auf Grundlage einer Ausgabe eines Getriebeöltemperatursensors geschätzt, geschätzt werden. Somit kann der Kühlbedarf der unterschiedlichen Komponenten des Kühlkreislaufs für niedrigere Temperatur (wie der Kühlkreislauf 202 für niedrigere Temperatur in 2) bei 305 auf Grundlage der Betriebstemperatur, der Änderungsrate der Temperatur (im Laufe der Zeit) und den Betriebsbedingungen jeder Komponente geschätzt werden. Als ein Beispiel beinhalten die Komponenten des Kühlkreislaufs für niedrigere Temperatur einen Kühler für niedrigere Temperatur, eine Kühlmittelpumpe, ein Klimaanlagensystem (AC) und einen Wasser-Luft-Ladeluftkühler (CAC). In einem Beispiel, wenn die Temperatur und/oder die Änderungsrate der Temperatur des AC-Verdichters höher als ein Schwellenwert ist, kann ein Anstieg des Kühlbedarfs am AC-Verdichter vorliegen. In einem weiteren Beispiel, wenn ein Anstieg des CAC-Kondensatpegels vorliegt, kann ein Anstieg im Wärmebedarf des CAC vorliegen, so dass die Temperatur des CAC erhöht werden kann, um eine Abschwächung der Kondensatbildung zu verursachen. Zusätzlich kann eine Position des CAC-Kondensats (Kondensationspunkt) im CAC auf Grundlage von Parametern wie Umgebungslufttemperatur, Umgebungsluftfeuchtigkeit, Einlass- und Auslassladelufttemperatur und Einlass- und Auslassladeluftdruck sowie anderen Variablen wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Lüfterdrehzahl, Kühlergrillblendenposition usw. bestimmt werden. Zusätzlich zum Bestimmen des Kondensationspunkts kann die Steuerung auch den Zeitraum, über den der Kondensationspunkt an dieser Position geblieben ist, bestimmen. Falls die Zeit der Stagnation des Kondensationspunkts über einem vorgegebenen Zeitlimit liegt, dann kann der Betriebsmodus des Kühlsystems eingestellt werden, um die Position des Kondensationspunkts zu verschieben, um Korrosionseffekte des CAC-Kondensats auf der Oberfläche des CAC zu verringern. Das Kühlsystem kann einen Modus auswählen, der für optimale Einstellungen der Drehzahl der Kühlmittelpumpe geeignet ist, so dass der geforderte Bedarf an Kühlung/Erwärmung bei minimalem Energieverbrauch durch die Pumpe erfüllt werden kann.
  • Bei 306 kann der Kühlbedarf der unterschiedlichen Komponenten des Kühlkreislaufs für höhere Temperatur (wie der Kühlkreislauf 204 für höhere Temperatur in 2) auf Grundlage der Betriebstemperatur, der Änderungsrate der Temperatur und der Betriebsbedingungen jeder Komponente geschätzt werden. Die Komponenten des Kühlkreislaufs für höhere Temperatur kann das Motorsystem beinhalten, das innerhalb eines isolierten Gehäuses eingeschlossen ist. Zusätzlich können andere Fahrzeugkomponenten, wie etwa das Getriebesystem, ebenfalls ein Teil des Kühlkreislaufs für höhere Temperatur sein. Eine Vielzahl von Kühlsystemkomponenten, wie etwa die Lüftungsöffnungen an den Wänden des Motorgehäuses, eine Vielzahl von Kühlmittelpumpen, ein Kühler mit einem Kühlerlüfter und aktive Kühlergrillblenden (AGS), sind Teil des Kühlkreislaufs für hohe Temperatur und können entsprechend eingestellt werden, um den Bedarf für Kühlung/Erwärmung des Kühlkreislaufs für hohe Temperatur zu erfüllen. In einem Beispiel kann der Kühlbedarf des Motors auf Grundlage der Temperatur und/oder der Änderungsrate der Temperatur des Motors, wie von einem Abgastemperatursensor (wie dem Abgastemperatursensor 126 in 1) bestimmt, und der Motorbetriebsbedingungen geschätzt werden. In einem anderen Beispiel kann der Kühlbedarf des Motors auf Grundlage der vorausliegenden Strecke und der Wetterbedingungen bestimmt werden. Eine Umgebungsfeuchtigkeit höher als ein Schwellenwert (wie in einer Autowaschanlage) und eine Angabe von Niederschlag können auf Grundlage einer Eingabe eines Umgebungsfeuchtigkeitssensors, der mit dem Fahrzeug verbunden ist, geschätzt werden. Auch Informationen, die von einem externen Server (wie einer Wetterstation) über GPS und/oder das Kommunikationssystem erhalten werden, können verwendet werden, um bevorstehende nasse Bedingungen auf der geplanten Strecke zu bestimmen. Eine Veränderung der Feuchtigkeit kann auf Grundlage der Höhe vorliegen, was den Kühlbedarf der Fahrzeugkomponenten beeinträchtigen kann.
  • Bei 306 kann die Steuerung einen Betriebsmodus oder mehrere Betriebsmodi des Kühlsystems (Kühlmodi) aus den vielen verschiedenen und möglichen Modi auswählen, wobei die ausgewählten Modi den bestimmten Kühlbedarf decken. Die verschiedenen unterschiedlichen Kühlmodi, in denen das Kühlsystem betrieben werden kann, werden genauer bei 4 erläutert. Jeder der ausgewählten Kühlmodi, der den Kühlbedarf deckt, kann durch eine bestimmte Einstellung jeder der Kühlmoduskomponenten, wie AGS, Motorgehäuse-Lüftungsöffnungen, Kühlerlüfter und Kühlmittelpumpe(n), definiert werden. Somit kann es mehrere Kühlmodi geben, die den Kühlbedarf des Antriebsstrangs decken. Jedoch können die parasitären Verluste aufgrund von Luftwiderstand, Energieverbrauch durch Pumpen- und Lüfterbetrieb in jedem Modus auf Grundlage der Einstellungen der Komponenten des Kühlsystems variieren. Zusätzlich zu den parasitären Verlusten kann jeder Modus auch mit einem unterschiedlichen Ausmaß an CAC-Kondensaterzeugung verknüpft sein. Zum Beispiel besteht bei regnerischen Bedingungen und hoher Umgebungsluftfeuchtigkeit eine größere Neigung zu CAC-Kondensation, was das Risiko einer CAC-Korrosion erhöhen kann.
  • Um somit die parasitären Verluste der Motorleistung zu minimieren, können parasitäre Verluste, die jedem ausgewählten Kühlmodus (wie in Schritt 306 ausgewählt) entsprechen, bei 308 geschätzt werden. Eine Schätzung des Energieverbrauchs für jeden der Vielzahl von Betriebsmodi des Kühlsystems kann auf Grundlage von Motorleistungsnutzung und Batterieleistungsnutzung während des Betriebs jeder von einer Kühlmittelpumpe für niedrigere Temperatur, einer Kühlmittelpumpe für höhere Temperatur und eines Kühlerlüfters durchgeführt werden, und basiert ferner auf einem Luftwiderstand während Öffnung der aktiven Kühlergrillblenden. In einem Beispiel können die parasitären Verluste einen durch AGS-Öffnung verursachten Luftwiderstand umfassen, der einen Motorleistungsverlust verursacht. In einem weiteren Beispiel können parasitäre Verluste aufgrund von Motor- und/oder Batterieleistungsverbrauch durch den Betrieb des Kühlerlüfters und der Kühlmittelsystempumpe(n) auftreten.
  • Bei 310 kann ein geeigneter Kühlmodus, der den Kühlbedarf der Fahrzeugkomponente erfüllen kann, während er minimalen parasitären Verlust aufweist, aus der Vielzahl von Kühlmodi, die bei Schritt 306 bestimmt wurden, ausgewählt werden. Auf Grundlage des ausgewählten Betriebsmodus kann jede von der AGS-Öffnung, der Öffnung der Motorgehäuse-Lüftungsöffnung, der Kühlerlüfterdrehzahl und der Drehzahl der Kühlmittelpumpe(n) bei 312 eingestellt werden.
  • In einem Beispiel, bei Fahrzeugbetrieb mit höherer Geschwindigkeit, können die AGS als Reaktion auf eine Motortemperatur über dem Schwellenwert in einem ersten möglichen Kühlmodus vollständig geöffnet sein, und die Lüftungsöffnungen können vollständig geöffnet sein, damit kühlende Umgebungsluft durch den Motor strömt, um den Motor zu kühlen. Alternativ können die AGS, bei gleicher Betriebsbedingung und bei gleichem Kühlbedarf, in einem zweiten möglichen Kühlmodus geschlossen sein, die Drehzahl des Kühlerlüfters und der Kühlmittelstrom können erhöht sein, und die Lüftungsöffnungen können vollständig geöffnet sein, um kalte Luft durch den Motor zu zirkulieren, um den Motor zu kühlen. Der erste Kühlmodus kann im Vergleich zum zweiten Kühlmodus höhere parasitäre Verluste aufweisen, aufgrund des erhöhten Grades des Luftwiderstands, der durch die AGS-Öffnung während eines Betriebs des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit verursacht wird. Auf diese Weise kann die Motorsteuerung einen Kühlbedarf für jede der Fahrzeugkomponenten, wie den Motor oder das Getriebe, schätzen und dann anfänglich eine Vielzahl von Betriebsmodi des Kühlsystems, die den Kühlbedarf decken, auswählen, wobei jeder aus der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi eine unterschiedliche Einstellung für Komponenten des Kühlsystems aufweist. Der Energieverbrauch für jeden der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi kann dann verglichen werden, und einer aus der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi, der den geringsten Energieverbrauch aufweist, kann weiter ausgewählt werden. Auf Grundlage des ausgewählten (endgültigen) Betriebsmodus kann die Motorsteuerung jede einer Öffnung der aktiven Kühlergrillblenden (AGS), einer Drehzahl des Kühlerlüfters, einer Öffnung der Lüftungsöffnungen an den Wänden des isolierten Motorgehäuses und einer Betriebsdrehzahl einer Vielzahl von Kühlmittelpumpen einstellen.
  • 4 zeigt eine Tabelle 400, die beispielhafte Betriebmodi des Kühlsystems der 1 und 2 zeigt.
  • Die hierin erläuterten Kühlmodi basieren auf dem Kühlbedarf von Motorkomponenten, ähnliche Kühlmodi können verwendet werden, um den Kühlbedarf anderer Fahrzeugkomponenten, wie Getriebe und Drehmomentwandler, zu erfüllen.
  • In einem Beispiel kann die Steuerung das Kühlsystem des Fahrzeugs in einem ersten Betriebsmodus betreiben, bei dem jede der aktiven Kühlergrillblenden an der Fahrzeugkarosserie und der Lüftungsöffnungen am isolierten Motorgehäuse geschossen ist, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter ausgeschaltet ist. Das Kühlsystem kann während Kaltstartbedingungen, oder wenn die Motortemperatur geringer ist und eine weitere Motorkühlung nicht erwünscht ist, im ersten Modus betrieben werden. Im ersten Betriebsmodus können sowohl die AGS als auch die Lüftungsöffnungen vollständig geschlossen sein, um jeglichen Strom kühlerer Umgebungsluft, der den Motor erreicht, zu verringern. Das isolierte Gehäuse kann eine Zurückbehaltung der Motorwärme (geringere Wärmeableitung) erleichtern und kann somit ferner das Erreichen der Katalystoranspringtemperatur beschleunigen. Der Kühlerlüfter wird eventuell nicht betätigt, um den Luftstrom durch den Motor weiter zu verringern. Auch kann jede der Pumpe des Kreislaufs für niedrigere Temperatur und der Pumpen des Kreislaufs für höhere Temperatur mit geringeren Drehzahlen betrieben werden, um eine geringere Kühlmittelströmungsrate über jeden des Kühlkreislaufs für niedrigere Temperatur und des Kühlkreislaufs für höhere Temperatur aufrechtzuerhalten. Im ersten Betriebsmodus ist der gesamte parasitäre Verlust der Motorleistung geringer, da die AGS geschlossen sind, wodurch ein minimaler Luftwiderstand erzeugt wird. Da außerdem der Lüfter nicht betrieben wird und die Pumpen mit geringeren Drehzahlen betrieben werden, wird die Nutzung der Motorleistung verringert. Auf diese Weise, durch Einstellen der Komponenten des Kühlsystems, kann der Wirkungsgrad des Motors erhöht werden und Motorwärme kann während Kaltstartbedingungen und niedrigerer Temperatur erhalten bleiben.
  • In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung das Kühlsystem des Fahrzeugs in einem zweiten Modus betreiben, bei dem die aktiven Kühlergrillblenden geschlossen sind, die Lüftungsöffnungen offen sind, die erste Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet, die zweite Kühlmittelpumpe mit einer höheren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter mit einer höheren Drehzahl betätigt wird. Das Kühlsystem kann während Bedingungen, bei denen das Fahrzeug mit einer höheren Geschwindigkeit fährt und die Motortemperatur höher ist und Motorkühlung erwünscht sein kann, in dem zweiten Modus betrieben werden. In dem zweiten Betriebsmodus können die AGS aufgrund der hohen Fahrzeuggeschwindigkeit in der geschlossenen Position gehalten werden, um parasitäre Verluste aufgrund von Luftwiderstand zu verringern. Da jedoch eine Motorkühlung erwünscht ist, kann der Kühlerlüfter mit einer höheren Drehzahl angeschaltet werden und die Lüftungsöffnungen des Gehäuses können vollständig geöffnet werden, um ein Zirkulieren von Kühlluft durch den Motor zu ermöglichen. Zusätzlich können die Kühlmittelpumpen des Kühlkreislaufs für höhere Temperatur mit einer höheren Drehzahl betrieben werden, um die Kühlmittelströmungsrate durch die Motorkomponenten zu erhöhen. Wärme vom Motorsystem kann auf das Kühlmittel übertragen werden, wodurch ein Kühleffekt an den Motorkomponenten erreicht wird. Die Kühlmittelpumpe in dem Kühlkreislauf für niedrigere Temperatur kann auf Grundlage des Kühlbedarfs der Kreislaufkomponenten für niedrigere Temperatur mit einer geringeren Drehzahl betrieben werden.
  • Das Kühlsystem kann auch als Reaktion auf eine oder mehrere eines Kondensatpegels in dem Ladeluftkühler (CAC) über einem Schwellenwert, einer Umgebungsfeuchtigkeit über einem Schwellenwert und einer Angabe eines Niederschlags im zweiten Modus betrieben werden. Der Pegel des CAC-Kondensats kann aus Angaben wie Umgebungslufttemperatur, Umgebungsluftfeuchtigkeit, Einlass- und Auslassladelufttemperatur und Einlass- und Auslassladeluftdruck, wie durch eine Vielzahl von Sensoren geschätzt, entnommen werden. Wenn der Pegel des CAC-Kondensats während des Spülens des CAC über einen Schwellenwert ansteigt, kann eine größere Menge an Wasser vom Motor aufgenommen werden, was möglicherweise Motorfehlzündungen verursacht. Die CAC-Kondensation ist bei niedrigeren Betriebstemperaturen beschleunigt. Wenn beobachtet wird, dass der CAC-Kondensatpegel über einem Schwellenwert liegt, kann das Kühlsystem somit betrieben werden, um Wärme zurückzuhalten und ferner jegliche Temperaturabnahme in dem Kühlkreislauf für niedrigere Temperatur zu verhindern. In noch einem weiteren Beispiel kann die Steuerung das Kühlsystem in einem dritten Modus betreiben, bei dem jede der aktiven Kühlergrillblenden und der Lüftungsöffnungen offen ist, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter ausgeschaltet ist. Das Kühlsystem kann während Bedingungen, bei denen das Fahrzeug mit einer geringeren Geschwindigkeit fährt, aber die Motortemperatur höher und Motorkühlung erwünscht ist, in dem dritten Modus betrieben werden. In dem dritten Betriebsmodus können die AGS aufgrund der geringeren Fahrzeuggeschwindigkeit bis zu einem gewünschten Grad geöffnet werden, um kalte Umgebungsluft in das Motorsystem hereinzulassen. Die Lüftungsöffnungen des Gehäuses können gleichzeitig geöffnet werden, um ein Zirkulieren der Umgebungsluft durch den Motor zu ermöglichen, um das System dadurch zu kühlen. Aufgrund der geringeren Fahrzeuggeschwindigkeit können parasitäre Verluste aufgrund von Luftwiderstand geringer sein. In diesem Kühlmodus, da Umgebungsluft für die Motorkühlung zirkuliert, um parasitäre Verluste aufgrund des Verbrauchs von Motor- und/oder Batterieleistung zu verringern, kann der Kühlerlüfter ausgeschaltet werden und die Kühlmittelpumpen des Kreislaufs für höhere Temperatur können mit geringerer Drehzahl betrieben werden. Die Umgebungsluft durch die AGS bietet eine wirksame Kühlung für Komponenten des Kreislaufs für niedrigere Temperatur, so dass die Kühlmittelpumpe des Kreislaufs für niedrigere Temperatur ebenfalls mit geringerer Drehzahl betrieben werden kann.
  • Die Steuerung kann das Kühlsystem auch während Zuständen, wenn das Fahrzeug nicht fährt, bei einer höheren Motortemperatur, wenn Motorkühlung erwünscht ist, im dritten Betriebsmodus betreiben. Die Bestimmung eines Zustands des Nichtfahrens kann Erfassen eines Fahrzeugzustands, wie ein Verlangsamungszustand, ein Bremszustand, ein Entladezustand, einer Änderungsrate der Motordrehzahl unter einem vorbestimmten Schwellenwert, eines Bremssignals von einem adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystem (das eine Entfernung zu einem Fahrzeug direkt vor dem aktuellen Fahrzeug misst und Fahrzeugbremsen automatisch betätigt, um einen Schwellenwertabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten) oder einer anderen Art von Zustand umfassen, der einen Zustand des Nichtfahrens des Fahrzeugs anzeigt. Als ein Beispiel kann ein solcher Zustand des Nichtfahrens vorliegen, wenn das Ausmaß des Herabdrückens des Bremspedals durch den Fahrer größer als ein Schwellenwert ist. Als weiteres Beispiel kann der Zustand des Nichtfahrens des Fahrzeugs vorliegen, wenn der Bremsaufwand des Fahrers (z. B. eine Kraft auf das Bremspedal) größer als ein Schwellenwert ist. Als noch weiteres Beispiel kann der Zustand des Nichtfahrens des Fahrzeugs vorliegen, wenn der Bremsdruck größer als ein Schwellenwert ist. Als noch weiteres Beispiel kann der Zustand des Nichtfahrens des Fahrzeugs vorliegen, wenn der Betätigungsgrad der Fahrzeugbremsen (z. B. elektrisch betätigter Bremsen) größer als ein Schwellenwert ist.
  • In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung das Kühlsystem in einem vierten Modus betreiben, bei dem die aktiven Kühlergrillblenden offen sind, die Lüftungsöffnungen geschlossen sind, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl betrieben wird und der Kühlerlüfter ausgeschaltet ist. Das Kühlsystem kann während Bedingungen, bei denen das Fahrzeug mit einer geringeren Geschwindigkeit fährt und der Motor weniger Kühlung benötigt, in dem vierten Modus betrieben werden. In diesem zirkuliert eventuell keine Luft durch das isolierende Gehäuse. Die Steuerung kann das Kühlsystem auch im vierten Betriebsmodus betreiben, wenn der Motor keine Kühlung benötigt, aber der AC-Kondensator eine moderate Kühlung bei geringeren Fahrzeuggeschwindigkeiten anfordert.
  • In noch einem weiteren Beispiel kann die Steuerung das Kühlsystem in einem fünften Betriebsmodus betreiben, bei dem die aktiven Kühlergrillblenden offen sind, die Lüftungsöffnungen geschlossen sind, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl betrieben wird und der Kühlerlüfter mit einer geringeren Drehzahl betätigt wird. Das Kühlsystem kann während Bedingungen, bei denen das Fahrzeug mit einer geringeren Geschwindigkeit fährt und der Motor möglicherweise weniger Kühlung benötigt, im fünften Modus betrieben werden. Jedoch können die Kühlanforderungen für den Motor und/oder den AC-Kondensator höher als diejenigen im vierten Modus sein. Um die gewünschte Kühlung bereitzustellen, kann der Kühlerlüfter mit einer geringeren Drehzahl betrieben werden, während die Lüftungsöffnungen zum isolierten Gehäuse in einer geschlossenen Position gehalten werden. Somit kann der Betrieb im vierten Modus einen Betrieb während jeder von einer Motordrehzahl unter einem Schwellenwert und einer Klimaanlagensystemtemperatur unter einem Schwellenwert umfassen, und Betrieb im fünften Modus kann jede einer Motordrehzahl unter einem Schwellenwert und einer Klimaanlagensystemtemperatur über einem Schwellenwert umfassen.
  • Der Kühlsystemmodus kann auch als Reaktion auf ein Korrosionsrisiko innerhalb des CAC ausgewählt werden. Ein Korrosionsrisiko am Ladeluftkühler kann aufgrund dessen, dass eine Dauer einer Stagnation des Kondensationspunkts an einer bestimmten Stelle innerhalb des Kühlers länger als eine Schwellenwertdauer ist, angezeigt werden. Wenn das Kondensat für einen längeren als den Schwellenwertzeitraum am gleichen Punkt beschränkt ist, kann sich eine stark konzentrierte Wasser- und Säurelösung an diesem Punkt bilden, was ein deutliches Korrosionsrisiko darstellt. Einstellungen an den AGS können auf Grundlage der Position des Kondensationspunkts durchgeführt werden, um die Stelle des Kondensats zu verschieben. Wenn der Kondensationspunkt zum Beispiel links von einer festgelegten Mittelposition liegt, können die AGS geschlossen werden, um die Kühlung zu verringern und den Kondensationspunkt zur rechten Seite der Mittelposition zu bewegen. Wenn umgekehrt der Kondensationspunkt rechts von der festgelegten Mittelposition liegt, können die AGS geöffnet werden, um die Kühlung zu verstärken und den Kondensationspunkt zur linken Seite der Mittelposition zu bewegen. Sobald der Kondensationspunkt verschoben wurde, kann das Kühlsystem in einem Kühlmodus betrieben werden, der auf Grundlage des Kühlbedarfs und zugehöriger parasitärer Verluste ausgewählt wird.
  • Auf diese Weise können verschiedene Kühlmodi ausgewählt werden, die den Kühlbedarf des Motors, CAC-Kondensation, Umgebungsbedingungen und parasitäre Verluste der Motorleistung berücksichtigen. Man wird verstehen, dass zusätzlich zu den oben genannten Betriebsmodi des Kühlsystems eine Vielzahl von möglichen Betriebsmodi vorhanden sein kann, die geeignet ist, den Kühlbedarf des Motors, des Getriebes und anderer Fahrzeugkomponenten zu erfüllen. Der Übergang zwischen den Kühlmod kann auf einem Kühlbedarf einer Antriebsstrangkomponente und einem Leistungsverbrauch jedes Modus basieren. Durch Betreiben des Kühlsystems in dem ausgewählten Kühlmodus können Kraftstoffeffizienz und Motorleistung optimiert werden.
  • 5 zeigt einen beispielhaften Betriebsablauf 500, der den koordinierten Betrieb einer Vielzahl von Komponenten des Kühlsystems, das in 1 und 2 gezeigt ist, veranschaulicht. Jede Komponente wird auf Grundlage des Kühlbedarfs des Motors und parasitärer Energieverluste, die dem Betrieb der Komponenten des Kühlsystems zugeschrieben werden, eingestellt. Die horizontale Achse (x-Achse) kennzeichnet die Zeit und die vertikalen Markierungen t1–t5 kennzeichnen wichtige Zeitpunkte beim Betrieb des Kühlsystems.
  • Das erste Diagramm, Linie 502, zeigt eine Abweichung der Fahrzeuggeschwindigkeit im Zeitverlauf. Die gestrichelte Linie 504 zeigt eine Schwellenwert-Fahrzeuggeschwindigkeit, über der ein Luftwiderstand, der durch Luft verursacht wird, die über die Öffnung der aktiven Kühlergrillblenden (AGS), die am vorderen Ende des Fahrzeugs liegen, in das Motorsystem eintritt, einen deutlichen Verlust der Motorleistung verursachen kann. Das zweite Diagramm, Linie 506, zeigt eine Abweichung der Motortemperatur im Zeitverlauf, wie über einen Motorkühlmitteltemperatursensor und/oder einen Abgastemperatursensor geschätzt. Die gestrichelte Linie 508 zeigt eine Schwellenwert-Motortemperatur, über der eine aktive Motorkühlung gewünscht sein kann. Das dritte Diagramm, Linie 510, zeigt einen Pegel des Kondensats, das sich am Ladeluftkühler (CAC) angesammelt hat, der in dem Ansaugkrümmer des Motors untergebracht ist. Die gestrichelte Linie 512 zeigt einen CAC-Kondensatpegel, über dem eine weitere Kondensatansammlung gesteuert werden kann und Kondensat opportunistisch gespült werden kann. Das vierte Diagramm, Linie 514, zeigt eine Öffnung der AGS und das fünfte Diagramm, Linie 516, zeigt eine Öffnung der Lüftungsöffnungen an den Seitenwänden eines isolierten Gehäuses, das den Motor umgibt. Das sechste Diagramm, Linie 518, zeigt eine Veränderung der Drehzahl des Kühlerlüfters auf Grundlage des Kühlbedarfs des Motors. Das siebte Diagramm, Linie 520, zeigt einer Veränderung der Betriebsdrehzahl einer Pumpe, die mit dem Kühlkreislauf für niedrigere Temperatur des Kühlsystems verbunden ist, und das achte Diagramm, Linie 522, zeigt eine Veränderung der Betriebsdrehzahl einer Pumpe, die mit dem Kühlkreislauf für höhere Temperatur des Kühlsystems verbunden ist.
  • Vor dem Zeitpunkt t1 startet der Motor aus einem Ruhezustand nach einem Zeitraum der Inaktivität, in dem das Fahrzeug nicht unter Verwendung des Motors angetrieben wurde. Der Motor kann unter Kaltstartbedingungen mit einer niedrigeren als die Schwellenwert-Motortemperatur starten. Während dieser Zeit kann die am Motor erzeugte Wärme erhalten bleiben, um die Motortemperatur zu erhöhen. Das isolierte Gehäuse, das den Motor umgibt, kann eine Zurückbehaltung der Wärme durch den Motor während solcher Bedingungen erleichtern. Die AGS und die Lüftungsöffnungen an den Wänden des isolierten Gehäuses können geschlossen sein, um einen Luftstrom durch den Motor, der eine unerwünschte Kühlwirkung hätte, zu begrenzen. Während dieser Zeit, aufgrund des geringeren Kühlbedarfs des Motors, wird der Kühlerlüfter eventuell nicht betrieben und jede der Kühlmittelpumpe für niedrigere Temperatur und der Kühlmittelpumpe für höhere Temperatur kann mit einer geringeren Drehzahl betrieben werden. Auf diese Weise kann die Nutzung von Motor- und/oder Batterieleistung, die zu parasitären Verlusten durch den Betrieb der Komponenten des Kühlsystems beiträgt, verringert werden. Da der Motor nach einem Zeitraum der Inaktivität startet, kann der Pegel der CAC-Kondensatansammlung zu diesem Zeitpunkt niedriger sein.
  • Zum Zeitpunkt t1 kann die Motortemperatur über den Schwellenwert (Linie 508) ansteigen und eine aktive Kühlung des Motorsystems kann zwischen Zeitpunkten t1 und t2 erwünscht sein. Da die Fahrzeuggeschwindigkeit während dieser Zeit unter der Schwellenwertgeschwindigkeit liegt, können die AGS vollständig geöffnet sein, um die Motorkühlung über einen Umgebungsluftstrom zu erleichtern, ohne ein unerwünschtes Ausmaß an Luftwiderstand zu verursachen. Die Lüftungsöffnungen können ebenfalls geöffnet sein, um Umgebungsluft, die über die AGS in das Fahrzeug eintritt, durch den Motor strömen zu lassen. Da ein deutlicher Kühlbedarf durch den Umgebungsluftstrom erfüllt werden kann, können parasitäre Verluste verringert werden, indem der Kühlerlüfter nicht betrieben wird und indem die Kühlmittelpumpe für niedrigere Temperatur mit einer geringeren Drehzahl betrieben wird. Die Drehzahl der Kühlmittelpumpe für hohe Temperatur kann erhöht werden, um die Strömungsrate des Kühlmittels, das durch die Motorkomponenten zirkuliert, zu erhöhen. Wärme vom Motorsystem kann auf das zirkulierende Kühlmittel übertragen werden, um über einen Kühler in die Atmosphäre abgeführt zu werden.
  • Zum Zeitpunkt t2 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit über die Schwellenwertgeschwindigkeit ansteigen. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 kann der Kühlbedarf des Motorsystems weiterhin höher sein, aufgrund der Motortemperatur, die höher als der Schwellenwert ist. Als Reaktion auf die höhere Fahrzeuggeschwindigkeit kann die Öffnung der AGS verringert werden, um den Luftstrom durch die AGS und den daraus folgenden Luftwiderstand zu verringern. Die Lüftungsöffnungen werden weiterhin in der vollständig offenen Position gehalten, um einen Strom von Umgebungsluft durch das Motorsystem zu erleichtern. Da der Strom der Umgebungsluft aufgrund der teilweisen Schließung der AGS verringert sein kann, kann der Kühlerlüfter mit einer höheren Drehzahl betrieben werden, um einen Kühlluftstrom durch den Motor bereitzustellen. Außerdem kann die Betriebsdrehzahl der Kühlmittelpumpe für höhere Temperatur weiter erhöht werden, um die Kühlmittelströmungsrate und die Wärmeübertragung von den Motorkomponenten auf das Kühlmittel zu erhöhen. Während dieser Zeit kann die AGS-Öffnung weiterhin auf Grundlage einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Abnahme der Motortemperatur eingestellt werden. Auf diese Weise, durch ständiges Einstellen der Komponenten des Kühlsystems, können parasitäre Verluste aufgrund von Luftwiderstand und Nutzung von Motor- und/oder Batterieleistung optimiert werden.
  • Zum Zeitpunkt t3 kann ein Entladevorgang auftreten, der einen Fahrzeugbetrieb in einem Zustand des Nichtfahrens einleitet. Bei diesem Zustand kann die Steuerung folgern, dass Betrieb mit niedrigerer Geschwindigkeit bevorsteht (zwischen Zeitpunkten t3 und t4). Aufgrund der Motortemperatur, die während des Zustands des Nichtfahrens über dem Schwellenwert liegt, kann die Motorkühlung zwischen Zeitpunkten t3 und t4 ausgeführt werden, indem die AGS und die Lüftungsöffnungen des Gehäuses vollständig geöffnet werden, um ein Zirkulieren von kalter Umgebungsluft durch den Motor zu ermöglichen. Dadurch, dass ein größerer Teil des Kühlbedarfs durch den Umgebungsluftstrom befriedigt werden kann, können während dieser Zeit die parasitären Verluste verringert werden, indem der Kühlerlüfter nicht betrieben wird und indem jede der Kühlmittelpumpe für niedrigere Temperatur und der Kühlmittelpumpe für höhere Temperatur mit einer geringeren Drehzahl betrieben wird. Während dieser Zeit ist auch zu sehen, dass der CAC-Kondensatpegel mit der Zeit konstant ansteigt.
  • Zum Zeitpunkt t4 kann der CAC-Kondensatpegel über den Schwellenwert 512 ansteigen und ein weiterer Anstieg des Kondensatpegels kann gesteuert werden. Der CAC-Kondensatpegel kann von Bedingungen wie Umgebungslufttemperatur, Umgebungsluftfeuchtigkeit, Einlass- und Auslassladelufttemperatur und Einlass- und Auslassladeluftdruck, wie von einer Vielzahl von Sensoren geschätzt, abgeleitet werden. Um eine weitere Kondensatbildung am CAC zu verringern, kann die Temperatur des CAC erhöht werden. Als Reaktion auf den Wunsch, die CAC-Temperatur zu erhöhen, können die AGS vollständig geschlossen werden, um den Strom von kalter Umgebungsluft durch das Motorsystem, das den CAC umfasst, zu verringern. Die Öffnung der Lüftungsöffnungen kann ebenfalls verringert werden, um einen Luftstrom durch den CAC zu verhindern. Die Kühlmittelpumpe für niedrigere Temperatur kann mit einer geringeren Drehzahl betrieben werden, um die Kühlmittelströmungsrate durch den CAC zu verringern. Der Kühlerlüfter kann mit einer höheren Drehzahl betätigt werden und die Drehzahl der Kühlmittelpumpe für hohe Temperatur kann ebenfalls erhöht werden, so dass etwas Kühlwirkung für andere Komponenten des Motorsystems, die eine höhere Temperatur aufweisen können, bereitgestellt wird.
  • Zum Zeitpunkt t5 kann von der Vielzahl der Sensoren abgeleitet werden, dass der CAC-Kondensatpegel unter den Schwellenwert gefallen ist und dass eine weitere CAC-Kühlung erwünscht ist. Jedoch kann nach Zeitpunkt t4 abgeleitet werden, dass nasse Bedingungen vorliegen. Nasse Bedingungen, wie Niederschlag (z. B. Regen, Schnee, Hagel, usw.), Autowaschen und hohe Feuchtigkeit, können über einen Feuchtigkeitssensor und verschiedene Anwendungen der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung und Wettervorhersagewebseiten abgeleitet werden. Aktuelle und zukünftige Wetterdaten können mit aktuellen und zukünftigen Fahrtstrecken, wie sie vom GPS, das mit der Fahrzeugsteuerung verbunden ist, erhalten werden, korreliert werden. Als Reaktion auf die Erfassung von nassen Bedingungen können die AGS in geschlossener Position gehalten werden, um das Eintreten jeglicher Feuchtigkeit durch die Blenden in das Motorsystem zu verhindern. Um die Kühlluftzirkulation durch das Motorsystem bereitzustellen, kann der Kühlerlüfter mit einer höheren Drehzahl betrieben werden und die Lüftungsöffnungen des Motorgehäuses können vollständig geöffnet sein, um Luft vom Lüfter durch das gesamte Motorsystem zu zirkulieren. Aufgrund der nassen Wetterbedingungen kann die Umgebungstemperatur absinken und eine weitere Motorkühlung ist eventuell nicht erwünscht, so dass während dieser Zeit jeder der Kühlmittelpumpen für niedrigere Temperatur und für höhere Temperatur mit einer geringeren Drehzahl betrieben werden können, um die Strömungsrate des zirkulierenden Kühlmittels zu verringern.
  • Auf diese Weise, auf Grundlage des Kühlbedarfs des Motors, der CAC-Bedingungen und Wetterbedingungen, kann jede der Komponenten des Kühlsystems eingestellt werden, um die gewünschte Kühlung bereitzustellen, während ein minimaler parasitärer Verlust der Motorleistung verursacht wird. Durch Umschließen einer Antriebsstrangkomponente des Fahrzeugs, wie ein Motorsystem, innerhalb eines isolierten Gehäuses kann die Ableitung von Wärme verringert und ein Erreichen der Katalysatoranspringtemperatur während Betriebs mit niedrigerer Temperatur beschleunigt werden. Durch Bereitstellen der Lüftungsöffnungen an den Wänden des Gehäuses kann ein Luftstrom durch die Motorkomponenten sichergestellt werden und die Motorkühlung kann während Betriebs bei höherer Temperatur effektiv durchgeführt werden. Außerdem können durch Koordinieren des Luftstroms durch den Motor über AGS- und Lüftungsöffnungskoordination Synergieeffekte in dem Kühlsystem bei reduzierten parasitären Verlusten hervorgebracht werden.
  • Ein beispielhaftes Verfahren für ein Fahrzeug umfasst Schätzen eines Kühlbedarfs einer Antriebsstrangkomponente auf Grundlage von Betriebsbedingungen; und als Reaktion auf den Kühlbedarf der Antriebsstrangkomponente, gleichzeitiges Einstellen jedes einer Kühlerlüfterdrehzahl, einer Kühlmittelsystempumpenausgabe, einer Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und einer Belüftungsöffnung von Lüftungsöffnungen, die mit einem einen Motor isolierenden Gehäuse verbunden ist. In dem vorstehenden Beispiel umfassen die Betriebsbedingungen, zusätzlich oder optional, eine Temperatur einer Antriebsstrangkomponente und eine Änderungsrate der Temperatur der Antriebsstrangkomponente im Laufe der Zeit. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst die Antriebsstrangkomponente, zusätzlich oder optional, eine von einem Motor, einem Getriebe und einem Drehmomentwandler. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das gleichzeitige Einstellen, zusätzlich oder optional, ein Auswählen zwischen einem ersten Betriebsmodus, der eine erste Einstellung von jedem der Kühlerlüfterdrehzahl, der Kühlmittelsystempumpenausgabe, der Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und der Belüftungsöffnung einschließt, und einem zweiten Betriebsmodus, der eine zweite, unterschiedliche Einstellung von jedem der Kühlerlüfterdrehzahl, der Kühlmittelsystempumpenausgabe, der Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und der Belüftungsöffnung einschließt, auf Grundlage eines Energieverlusts in dem ersten Modus bezüglich eines Energieverlusts in dem zweiten Modus, wobei jeder des ersten Modus und des zweiten Modus den Kühlbedarf der Antriebsstrangkomponente erfüllt. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, basiert der Energieverlust in dem ersten Modus auf einem Stromverbrauch für die erste Einstellung der Kühlerlüfterdrehzahl und der Kühlmittelsystempumpenausgabe und einem Luftwiderstand für die erste Einstellung der Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und der Belüftungsöffnung, und wobei der Energieverlust in dem zweiten Modus auf dem Stromverbrauch für die zweite Einstellung der Kühlerlüfterdrehzahl und der Kühlmittelsystempumpenausgabe und einem Luftwiderstand für die zweite Einstellung der Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und der Belüftungsöffnung basiert. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, umfasst das Auswählen ein Auswählen des ersten Modus, wenn der Energieverlust des ersten Modus geringer als der Energieverlust des zweiten Modus ist, und ein Auswählen des zweiten Modus, wenn der Energieverlust des zweiten Modus geringer als der Energieverlust des ersten Modus ist. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, ist der Motor ein Turbomotor, und wobei die erste Einstellung des ersten Modus und die zweite Einstellung des zweiten Modus ferner auf einem oder mehreren von einem Kondensatpegel in einem Ladeluftkühler, der stromabwärts eines Ansaugverdichters verbunden ist, lokalen Wetterbedingungen, lokaler Wettervorhersage und Umgebungsfeuchtigkeit basiert. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, umfasst die erste Einstellung des ersten Modus und die zweite Einstellung des zweiten Modus, dass die Kühlergrillblenden geschlossen sind, wenn der Kondensatpegel höher als ein Schwellenwert ist oder wenn die lokalen Wetterbedingungen Niederschläge beinhalten in jedem oder allen der vorstehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, basiert das Auswählen zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus ferner auf dem Kondensatpegel in dem Ladeluftkühler, den lokalen Wetterbedingungen, der lokalen Wettervorhersage und der Umgebungsfeuchtigkeit. Jedes oder alle der vorstehenden Beispiele umfasst/umfassen ferner, zusätzlich oder optional, Angeben eines Korrosionsrisikos am Ladeluftkühler auf Grundlage einer Dauer der Stagnation des Kondensationspunkts an einer bestimmten Stelle innerhalb des Kühlers, die länger als eine Schwellenwertdauer ist; und ferner Auswählen zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus auf Grundlage der Angabe, wobei das weitere Auswählen ein Auswählen von einem des ersten und zweiten Modus umfasst, wobei die Kühlergrillblenden als Reaktion auf das Korrosionsrisiko geschlossen sind.
  • Ein weiteres beispielhaftes Verfahren umfasst Betreiben eines Kühlsystems eines Fahrzeugs in einem ersten Modus, bei dem jede der aktiven Kühlergrillblenden an einem Fahrzeugkörper und der Lüftungsöffnungen an einem isolierten Motorgehäuse geschossen ist, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter ausgeschaltet ist; Betreiben des Kühlsystems des Fahrzeug in einem zweiten Modus, bei dem die aktiven Kühlergrillblenden geschlossen sind, die Lüftungsöffnungen offen sind, die erste Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet, die zweite Kühlmittelpumpe mit einer höheren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter mit einer höheren Drehzahl betätigt wird; Betreiben des Kühlsystems des Fahrzeugs in einem dritten Modus, bei dem jede der aktiven Kühlergrillblenden und der Lüftungsöffnungen offen ist, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter ausgeschaltet ist; Betreiben des Kühlsystems des Fahrzeugs in einem vierten Modus, bei dem die aktiven Kühlergrillblenden offen sind, die Lüftungsöffnungen geschlossen sind, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter ausgeschaltet ist; und Betreiben des Kühlsystems des Fahrzeugs in einem fünften Modus, bei dem die aktiven Kühlergrillblenden offen sind, die Lüftungsöffnungen geschlossen sind, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter mit einer geringeren Drehzahl betätigt wird, wobei die erste Kühlmittelpumpe eine Kühlmittelpumpe des Kühlkreislaufs für niedrigere Temperatur ist und die zweite Kühlmittelpumpe eine Kühlmittelpumpe des Kühlkreislaufs für höhere Temperatur ist. Das vorstehende Beispiel umfasst ferner, zusätzlich oder optional, Auswählen zwischen dem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Modus auf Grundlage von jedem eines Kühlbedarfs einer Antriebsstrangkomponente und einer Leistungsnutzung jedes Modus, wobei die Leistungsnutzung auf dem Luftwiderstand aufgrund der aktiven Kühlergrillblenden und der Lüftungsöffnungen und dem Stromverbrauch des Kühlerlüfters und der ersten und zweiten Kühlmittelpumpe basiert. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst der Kühlbedarf der Antriebsstrangkomponente, zusätzlich oder optional, eine oder mehrere von einem Kühlbedarf des Motors und einem Kühlbedarf des Getriebes, wobei der Kühlbedarf des Motors auf einer Motortemperatur und einer Änderungsrate der Motortemperatur während des Motorbetriebs basiert, wobei der Kühlbedarf des Getriebes auf einer Getriebeöltemperatur und einer Änderungsrate der Getriebeöltemperatur während des Motorbetriebs basiert. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Auswählen, zusätzlich oder optional, Auswählen eines Modus, der den Kühlbedarf der Antriebsstrangkomponente erfüllt und den geringsten Leistungsverbrauch aufweist. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, umfasst das Betreiben im ersten Modus Betrieb bei Motorkaltstartbedingungen, wobei Betreiben im zweiten Modus Betrieb während jeder einer Motortemperatur über einem Schwellenwert und einer Motordrehzahl über einem Schwellenwert umfasst, wobei Betreiben im dritten Modus Betrieb während jeder einer Motortemperatur über einem Schwellenwert und einer Motordrehzahl unter einem Schwellenwert umfasst, wobei Betreiben im vierten Modus Betrieb während jeder einer Motordrehzahl unter einem Schwellenwert und einer Klimaanlagensystemtemperatur unter einem Schwellenwert umfasst, und wobei Betreiben im fünften Modus jede einer Motordrehzahl unter einem Schwellenwert und einer Klimaanlagensystemtemperatur über einem Schwellenwert umfasst. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, umfasst das Fahrzeugsystem einen Turbomotor mit einem Ansaugverdichter und einem Ladeluftkühler, der stromabwärts des Verdichters verbunden ist, wobei das Verfahren ferner Betreiben des Kühlsystems des Fahrzeugs in einem sechsten Modus umfasst, bei dem die Kühlergrillblenden geschlossen sind, wobei der sechste Modus als Reaktion auf eine oder mehrere eines Kondensats in dem Ladeluftkühler über einem Schwellenwert, einer Umgebungsfeuchtigkeit über einem Schwellenwert und einer Angabe eines Niederschlags ausgewählt wird. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, ist die Kühlmittelpumpe des Kühlkreislaufs für niedrigere Temperatur konfiguriert, um Kühlmittel durch den Ladeluftkühler und ein Klimaanlagensystem zu zirkulieren, und wobei die Kühlmittelpumpe des Kühlkreislaufs für höhere Temperatur konfiguriert ist, um Kühlmittel durch jeden des Turboladermotors und eines Getriebe zu zirkulieren.
  • In noch einem weiteren Beispiel umfasst ein Fahrzeugsystem einen Antriebsstrang mit einem Motor und einem Getriebe, der mit Fahrzeugrädern verbunden ist, aktive Kühlergrillblenden an einem vorderen Ende des Fahrzeugsystems, ein isoliertes Gehäuse, das den Motor umschließt, wobei das Gehäuse eine Vielzahl von Lüftungsöffnungen an gegenüberliegenden Wänden umfasst, einen Turbolader mit einem Ansaugverdichter und einer Abgasturbine, einen Ladeluftkühler (CAC), der stromabwärts des Verdichters verbunden ist, ein Kühlsystem mit einem Kühlmittelkreislauf für niedrigere Temperatur und einem Kühlmittelkreislauf für höhere Temperatur, wobei der Kühlmittelkreislauf für niedrigere Temperatur eine erste Kühlmittelpumpe und einen ersten Kühler umfasst, wobei der zweite Kühlmittelkreislauf eine zweite Kühlmittelpumpe, einen zweiten Kühler und einen Kühlerlüfter umfasst, und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: Schätzen eines Kühlbedarfs für jeden des Motors und des Getriebes, anfängliches Auswählen einer Vielzahl von Betriebsmodi des Kühlsystems, die den Kühlbedarf erfüllen, wobei jeder aus der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi eine unterschiedliche Einstellung für Komponenten des Kühlsystems aufweist, Vergleichen des Energieverbrauchs für jeden aus der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi, und weiteres Auswählen von einem aus der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi, der den geringsten Energieverbrauch aufweist. Das vorstehende Beispiel umfasst ferner, zusätzlich oder optional, einen Abgastemperatursensor, der mit einem Abgaskrümmer verbunden ist, und einen Getriebeöltemperatursensor, der mit dem Getriebe verbunden ist, wobei die Steuerung ferner Anweisungen umfasst zum: Schätzen des Kühlbedarfs des Motors auf Grundlage einer Ausgabe des Abgastemperatursensors und Schätzen des Kühlbedarfs für das Getriebe auf Grundlage einer Ausgabe des Getriebeöltemperatursensors. In jedem oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst die Steuerung ferner, zusätzlich oder optional, Anweisungen zum: Schätzen des Energieverbrauchs für jeden der Vielzahl von Betriebsmodi des Kühlsystems auf Grundlage eines Motorleistungsverbrauchs und eines Batteriestromverbrauchs während des Betriebs von jedem der Kühlmittelpumpe für niedrigere Temperatur, der Kühlmittelpumpe für höhere Temperatur und des Kühlerlüfters, und ferner auf Grundlage des Luftwiderstands während einer Öffnung der aktiven Kühlergrillblenden.
  • Auf diese Weise, durch Berechnen eines Kühlbedarfs für eine Antriebsstrangkomponente eines Fahrzeugs und Auswählen eines Betriebsmodus des Kühlsystems, wobei jede der Komponenten, einschließlich der einstellbaren Lüftungsöffnungen, der AGS, der Kühlmittelpumpe und einem Kühlerlüfter, gleichzeitig einstellt wird, kann der Kühlbedarf der Komponente erfüllt werden, während parasitäre Verluste, verursacht durch Stromverbrauch und Luftwiderstand, minimiert werden können. Dadurch können Motorleistung und Kraftstoffeffizienz verbessert werden. Durch die technische Wirkung des Umschließens einer Antriebsstrangkomponente des Fahrzeugs, wie ein Motorsystem, innerhalb eines isolierten Gehäuses kann die Wärme während Betriebs mit niedrigerer Temperatur erhalten werden. Durch Verringern der Wärmeableitung vom Motorsystem während Kaltstartbedingungen kann die Erreichung der Katalysatoranspringtemperatur beschleunigt werden, wodurch die Emissionsqualität verbessert wird.
  • Es sei angemerkt, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Motoren und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Instruktionen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können von dem Steuersystem, einschließlich der Steuerung in Kombination mit verschiedenen Sensoren, Stellgliedern und anderer Motorbauteile, ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen bestimmten Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Als solches können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge, oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern wird zur leichteren Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere aus den veranschaulichten Handlungen, Vorgängen und/oder Funktionen können wiederholt durchgeführt werden, je nach konkret eingesetzter Strategie. Ferner stellen die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch einen Code dar, der in einem nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem programmiert werden soll, in welchem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, einschließend die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung, ausgeführt werden.
  • Es ist anzuerkennen, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese bestimmten Ausführungsformen nicht einschränkend zu verstehen sind, da viele Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie bei einem V6-, einem I-4, einem I6-, einem V12-, einem Boxer-4-Motor und anderen Motortypen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderer hierin offenbarter Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die nachfolgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf ”ein” Element oder ”ein erstes” Element oder das Äquivalent dazu beziehen. Diese Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Aufnahme eines solchen Elements oder mehrerer solcher Elemente beinhalten, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen oder Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Ergänzung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darlegung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob breiter, enger, gleich oder unterschiedlich in ihrem Umfang in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche, werden ebenfalls so betrachtet, dass sie in dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 20140370795 [0003]

Claims (15)

  1. Verfahren für ein Fahrzeug, umfassend: Schätzen eines Kühlbedarfs einer Antriebsstrangkomponente auf Grundlage von Betriebsbedingungen; und als Reaktion auf den Kühlbedarf der Antriebsstrangkomponente, gleichzeitiges Einstellen jedes einer Kühlerlüfterdrehzahl, einer Kühlmittelsystempumpenausgabe, einer Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und einer Belüftungsöffnung von Lüftungsöffnungen, die mit einem einen Motor isolierenden Gehäuse verbunden ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Betriebsbedingungen eine Temperatur einer Antriebsstrangkomponente und eine Änderungsrate der Temperatur der Antriebsstrangkomponente im Laufe der Zeit umfassen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Antriebsstrangkomponente eine von einem Motor, einem Getriebe und einem Drehmomentwandler umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das gleichzeitige Einstellen ein Auswählen zwischen einem ersten Betriebsmodus, der eine erste Einstellung von jedem der Kühlerlüfterdrehzahl, der Kühlmittelsystempumpenausgabe, der Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und der Belüftungsöffnung einschließt, und einem zweiten Betriebsmodus, der eine zweite, unterschiedliche Einstellung von jedem der Kühlerlüfterdrehzahl, der Kühlmittelsystempumpenausgabe, der Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und der Belüftungsöffnung einschließt, auf Grundlage eines Energieverlusts in dem ersten Modus bezüglich eines Energieverlusts in dem zweiten Modus umfasst, wobei jeder des ersten Modus und des zweiten Modus den Kühlbedarf der Antriebsstrangkomponente erfüllt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Energieverlust in dem ersten Modus auf einem Stromverbrauch für die erste Einstellung der Kühlerlüfterdrehzahl und der Kühlmittelsystempumpenausgabe und einem Luftwiderstand für die erste Einstellung der Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und der Belüftungsöffnung basiert, und wobei der Energieverlust in dem zweiten Modus auf dem Stromverbrauch für die zweite Einstellung der Kühlerlüfterdrehzahl und der Kühlmittelsystempumpenausgabe und einem Luftwiderstand für die zweite Einstellung der Fahrzeugkühlergrill-Blendenöffnung und der Belüftungsöffnung basiert.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Auswählen ein Auswählen des ersten Modus, wenn der Energieverlust des ersten Modus geringer als der Energieverlust des zweiten Modus ist, und ein Auswählen des zweiten Modus, wenn der Energieverlust des zweiten Modus geringer als der Energieverlust des ersten Modus ist, umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Motor ein Turbomotor ist, und wobei die erste Einstellung des ersten Modus und die zweite Einstellung des zweiten Modus ferner auf einem oder mehreren von einem Kondensatpegel in einem Ladeluftkühler, der stromabwärts eines Ansaugverdichters verbunden ist, lokalen Wetterbedingungen, lokaler Wettervorhersage und Umgebungsfeuchtigkeit basiert.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die erste Einstellung des ersten Modus und die zweite Einstellung des zweiten Modus umfasst, dass die Kühlergrillblenden geschlossen sind, wenn der Kondensatpegel höher als ein Schwellenwert ist oder wenn die lokalen Wetterbedingungen Niederschläge beinhalten.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Auswählen zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus ferner auf dem Kondensatpegel in dem Ladeluftkühler, den lokalen Wetterbedingungen, der lokalen Wettervorhersage und der Umgebungsfeuchtigkeit basiert.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Angeben eines Korrosionsrisikos am Ladeluftkühler aufgrund dessen, dass eine Dauer einer Stagnation des Kondensationspunkts an einer bestimmten Stelle innerhalb des Kühlers länger als eine Schwellenwertdauer ist; und weiteres Auswählen zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus auf Grundlage der Angabe, wobei das weitere Auswählen ein Auswählen eines des ersten Modus und des zweiten Modus mit geschlossenen Kühlergrillblenden als Reaktion auf das Korrosionsrisiko umfasst.
  11. Fahrzeugsystem, umfassend: einen Antriebsstrang mit einem Motor und einem Getriebe, der mit Fahrzeugrädern verbunden ist; aktive Kühlergrillblenden an einem vorderen Ende des Fahrzeugsystems; ein isoliertes Gehäuse, das den Motor umschließt, wobei das Gehäuse eine Vielzahl von Lüftungsöffnungen an gegenüberliegenden Wänden umfasst; einen Turbolader mit einem Ansaugverdichter und einer Abgasturbine; einen Ladeluftkühler (CAC), der stromabwärts des Verdichters verbunden ist; ein Kühlsystem mit einem Kühlmittelkreislauf für niedrigere Temperatur und einem Kühlmittelkreislauf für höhere Temperatur, wobei der Kühlmittelkreis für niedrigere Temperatur eine erste Kühlmittelpumpe und einen ersten Kühler umfasst, wobei der zweite Kühlmittelkreislauf eine zweite Kühlmittelpumpe, einen zweiten Kühler und einen Kühlerlüfter umfasst; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: Schätzen eines Kühlbedarfs für jeden des Motors und des Getriebes; anfängliches Auswählen einer Vielzahl von Betriebsmodi des Kühlsystems, die den Kühlbedarf erfüllen, wobei jeder aus der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi eine unterschiedliche Einstellung für Komponenten des Kühlsystems aufweist; Vergleichen des Energieverbrauchs für jeden aus der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi; und weiteres Auswählen von einem aus der anfänglich ausgewählten Vielzahl von Modi, der den geringsten Energieverbrauch aufweist.
  12. System nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Abgastemperatursensor, der mit einem Abgaskrümmer verbunden ist, und einen Getriebeöltemperatursensor, der mit dem Getriebe verbunden ist, wobei die Steuerung ferner Anweisungen umfasst zum: Schätzen des Kühlbedarfs für den Motor auf Grundlage einer Ausgabe des Abgastemperatursensors; und Schätzen des Kühlbedarfs für das Getriebe auf Grundlage einer Ausgabe des Getriebeöltemperatursensors.
  13. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner Anweisungen umfasst zum: Schätzen des Energieverbrauchs für jeden aus der Vielzahl von Betriebsmodi des Kühlsystems auf Grundlage eines Motorleistungsverbrauchs und eines Batteriestromverbrauchs während des Betriebs von jedem der Kühlmittelpumpe für niedrigere Temperatur, der Kühlmittelpumpe für höhere Temperatur und des Kühlerlüfters, und ferner auf Grundlage des Luftwiderstands während einer Öffnung der aktiven Kühlergrillblenden.
  14. System nach Anspruch 11, wobei die Vielzahl von Betriebsmodi umfasst: einen ersten Modus, bei dem jede der aktiven Kühlergrillblenden und der Lüftungsöffnungen geschossen ist, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter ausgeschaltet ist; einen zweiten Modus, bei dem die aktiven Kühlergrillblenden geschlossen sind, die Lüftungsöffnungen offen sind, die erste Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet, die zweite Kühlmittelpumpe mit einer höheren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter mit einer höheren Drehzahl betätigt wird; einen dritten Modus, bei dem jede der aktiven Kühlergrillblenden und der Lüftungsöffnungen offen ist, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter ausgeschaltet ist; einen vierten Modus, bei dem die aktiven Kühlergrillblenden offen sind, die Lüftungsöffnungen geschlossen sind, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter ausgeschaltet ist; und einen fünften Modus, bei dem die aktiven Kühlergrillblenden offen sind, die Lüftungsöffnungen geschlossen sind, jede der ersten und der zweiten Kühlmittelpumpe mit einer geringeren Drehzahl arbeitet und der Kühlerlüfter mit einer geringeren Drehzahl betätigt wird, wobei die erste Kühlmittelpumpe eine Kühlmittelpumpe des Kühlkreislaufs für niedrigere Temperatur ist und die zweite Kühlmittelpumpe eine Kühlmittelpumpe des Kühlkreislaufs für höhere Temperatur ist.
  15. System nach Anspruch 14, wobei die Steuerung ferner Anweisungen umfasst zum: Betätigen des ersten Modus bei Motorkaltstartbedingungen, Betätigen im zweiten Modus während jeder einer Motortemperatur über einem Schwellenwert und einer Motordrehzahl über einem Schwellenwert, Betätigen im dritten Modus während jeder einer Motortemperatur über einem Schwellenwert und einer Motordrehzahl unter einem Schwellenwert, Betätigen im vierten Modus während jeder einer Motordrehzahl unter einem Schwellenwert und einer Klimaanlagensystemtemperatur unter einem Schwellenwert, und Betätigen im fünften Modus während jeder einer Motordrehzahl unter einem Schwellenwert und einer Klimaanlagensystemtemperatur über einem Schwellenwert.
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