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Hintergrund der Erfindung
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1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Motorsystem und insbesondere ein Motorsystem mit einem wassergekühlten Kompressor, welcher Ansaugluft auflädt.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Beispielsweise beschreibt die japanische Patentanmeldung
JP 2014 - 122 582 A einen Turbolader, welcher einen Kompressor aufweist, welcher einen Verbrennungsmotor mit Ansaugluft auflädt. Das Gehäuse des Kompressors hat eine Kühlmittelpassage zum Kühlen des Kompressors.
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DE 10 2012 001 675 A1 offenbart eine Kreislaufanordnung zur Kühlung von Verbrennungsluft einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
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US 2012 / 0 018 127 A1 betrifft einen Ladeluftkühler und ein Kühlsystem, die jeweils zwei Kühlmittelwege verwenden, sowie ein Ansaugluftsteuerungssystem, das die Ansauglufttemperatur einer Verbrennungskraftmaschine unter Verwendung von zwei Kühlmittelwegen steuert.
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US 4 317 439 A offenbart ein Ladeluftkühlsystem, das ein Paar back-to-back Wärmetauscher zur zweistufigen Kühlung der Motorladeluft beinhaltet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Bei einem Verbrennungsmotor, welcher einen Kompressor aufweist, welcher Ansaugluft auflädt, kann zumindest eines von einem EGR-Gas und einem Blowby-Gas in einen Ansaugkanal stromaufwärts von dem Kompressor eingeführt werden. In dem frühen Stadium, nach dem Beginn eines Kaltstarts, ist eine Ansauglufttemperatur an dem Auslass des Kompressors niedrig, weil die Temperatur des Kompressors niedrig ist. Infolgedessen ist die Wandtemperatur eines Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor niedrig. Wenn EGR-Gas oder ähnliches in einen Ansaugkanal stromaufwärts von dem Kompressor in diesem Zustand eingeführt wird, wird in dem EGR-Gas oder ähnlichem enthaltene Feuchtigkeit auf der Wandoberfläche des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor gekühlt. Folglich bestehen Bedenken, dass die Feuchtigkeit kondensiert und Kondenswasser erzeugt wird.
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Um die Erzeugung des vorstehend beschriebenen Kondenswassers zu reduzieren, ist es denkbar, dass die Temperatur des Kompressors durch die Verwendung von Kühlmittel von hoher Temperatur schnell erhöht wird, welches innerhalb des Verbrennungsmotors fließt (Wassermantel). Wenn jedoch Kühlmittel von hoher Temperatur verwendet wird, bestehen Bedenken, dass die Temperatur des Kompressors zu einem Zeitpunkt, zu dem der Verbrennungsmotor mit einer hohen Last betrieben wird, übermäßig zunimmt. Wenn die Temperatur des Kompressors übermäßig zunimmt, werden Kohlenwasserstoff- bzw. HC-Komponenten, welche in dem EGR-Gas enthalten sind oder ähnliches, durch die Ansaugluft von hoher Temperatur, welche durch den Kompressor aufgeladen wird, aufgewärmt. Folglich bestehen Bedenken, dass sich die HC-Komponenten als eine Ablagerung an der Wandoberfläche des Ansaugkanals innerhalb des Kompressors und der Wandoberfläche des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor ansammeln.
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Die Erfindung stellt eine Steuerung für einen Verbrennungsmotor bereit, welcher in dem Fall, in welchem ein wassergekühlter Kompressor verwendet wird, sowohl eine Reduktion der Erzeugung von Kondenswasser in einem Ansaugkanal stromabwärts von dem Kompressor als auch eine Reduktion der Ansammlung einer Ablagerung in dem Ansaugkanal innerhalb des Kompressors und stromabwärts von dem Kompressor erreicht.
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Ein Aspekt der Erfindung stellt ein Motorsystem bereit. Das Motorsystem weist einen Verbrennungsmotor, einen Kompressor, einen Hochtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf, einen Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf, einen Zwischenkühler und eine elektronische Steuerungseinheit auf. Der Kompressor ist in einem Ansaugkanal stromabwärts von einem Ort angeordnet, bei welchem zumindest eines von dem EGR-Gas und dem Blowby-Gas eingeführt wird. Der Kompressor ist dazu ausgelegt, Ansaugluft des Verbrennungsmotors aufzuladen. Der Hochtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf ist einer von zwei Kühlmittelzirkulationskreislaufsträngen, durch welche Kühlmittel mit unterschiedlichen Temperaturen fließen. Der Hochtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf weist eine Hochtemperaturwasserpumpe und einen Hochtemperaturkühler auf. Die Hochtemperaturwasserpumpe ist dazu ausgelegt, Hochtemperaturkühlmittel zu zirkulieren. Das Hochtemperaturkühlmittel ist Kühlmittel zum Kühlen eines Wassermantels des Verbrennungsmotors. Der Hochtemperaturkühler ist dazu ausgelegt, das Hochtemperaturkühlmittel zu kühlen. Der Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf ist einer (bzw. der andere) der zwei Kühlmittelzirkulationskreislaufstränge. Der Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf weist eine Niedrigtemperaturwasserpumpe und einen Niedrigtemperaturkühler auf. Die Niedrigtemperaturwasserpumpe ist dazu ausgelegt, Niedrigtemperaturkühlmittel zu zirkulieren. Das Niedrigtemperaturkühlmittel hat eine niedrigere Temperatur als das Hochtemperaturkühlmittel. Der Niedrigtemperaturkühler ist dazu ausgelegt, das Niedrigtemperaturkühlmittel zu kühlen. Der wassergekühlte Zwischenkühler weist eine kühlerinterne Hochtemperaturwasserpassage, eine kühlerinterne Niedrigtemperaturwasserpassage und einen kühlerinternen Ansaugkanal auf. Die kühlerinterne Hochtemperaturwasserpassage ist ein Teil des Hochtemperaturkühlmittelzirkulationskreislaufes. Die kühlerinterne Niedrigtemperaturwasserpassage ist ein Teil des Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislaufes. Der kühlerinterne Ansaugkanal ist ein Teil des Ansaugkanals. Der Zwischenkühler ist dazu ausgelegt, Wärme zwischen einer Ansaugluft des Verbrennungsmotors und sowohl dem Hochtemperaturkühlmittel als auch dem Niedrigtemperaturkühlmittel auszutauschen. Der Zwischenkühler ist dazu ausgelegt, Wärme von dem Hochtemperaturkühlmittel über die Ansaugluft zu dem Niedrigtemperaturkühlmittel zu übertragen. Der Kompressor weist eine kompressorinterne Passage auf, welche ein Teil des Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislaufes ist. Die kompressorinterne Passage ist in dem Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf an einem Ort angeordnet, an welchem das Niedrigtemperaturkühlmittel, welches die kühlerinterne Niedrigtemperaturwasserpassage verlässt, in die kompressorinterne Passage eingeführt wird, ohne den Niedrigtemperaturkühler zu passieren, während einer vorbestimmten Periode von dem Beginn des Kaltstarts des Verbrennungsmotors. Die elektronische Steuerungseinheit ist dazu ausgelegt, die Niedrigtemperaturwasserpumpe während der vorbestimmten Periode derart anzutreiben, dass eine Flussrate des Niedrigtemperaturkühlmittels, welches durch den Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf fließt, höher ist als die Flussrate nach der vorbestimmten Periode.
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Bei dem Motorsystem kann der Verbrennungsmotor weiterhin eine Wärmequellenvorrichtung aufweisen. Die Wärmequellenvorrichtung kann eine vorrichtungsinterne Passage aufweisen, welche ein Teil der Bypass-Passage ist. Die Wärmequellenvorrichtung kann als eine Wärmequelle für das Niedrigtemperaturkühlmittel verwendbar sein. Der Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf kann eine Bypass-Passage aufweisen, welche die kühlerinterne Niedrigtemperaturwasserpassage umgeht. Die kompressorinterne Passage kann in der Bypass-Passage bei einem Abschnitt stromabwärts von der vorrichtungsinternen Passage angeordnet sein. Der Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf kann eine Abzweigungspassage und ein Passagenauswählventil aufweisen. Die Abzweigungspassage kann einen Abschnitt zwischen einem stromabwärtigen Ende der Bypass-Passage und der kühlerinternen Niedrigtemperaturwasserpassage mit einem Abschnitt zwischen der vorrichtungsinternen Passage und der kompressorinternen Passage verbinden. Das Passagenauswahlventil kann dazu ausgelegt sein, ein Verhältnis der Flussrate des Niedrigtemperaturkühlmittels, welches in den Kompressor über die Abzweigungspassage fließt, innerhalb des Niedrigtemperaturkühlmittels, welches den Zwischenkühler passiert hat, zu verändern. Die elektronische Steuerungseinheit kann dazu ausgelegt sein, das Passagenauswahlventil während der vorbestimmten Periode derart zu steuern, dass das Verhältnis der Flussrate des Niedrigtemperaturkühlmittels höher ist als das Verhältnis nach der vorbestimmten Periode.
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Bei dem Motorsystem kann die elektronische Steuerungseinheit dazu ausgelegt sein, während der vorbestimmten Periode das Passagenauswahlventil derart anzusteuern, dass all das Niedrigtemperaturkühlmittel, welches den Zwischenkühler passiert hat, über die Abzweigungspassage in den Kompressor fließt, und die elektronische Steuerungseinheit kann dazu ausgelegt sein, das Passagenauswahlventil nach der vorbestimmten Periode derart anzusteuern, dass all das Niedrigtemperaturkühlmittel, welches den Zwischenkühler passiert hat, nicht die Abzweigungspassage passiert.
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Bei dem Motorsystem kann der Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf eine Bypass-Passage aufweisen, welche die kühlerinterne Niedrigtemperaturwasserpassage umgeht. Der Verbrennungsmotor kann weiterhin eine Wärmequellenvorrichtung aufweisen. Die Wärmequellenvorrichtung kann eine vorrichtungsinterne Passage aufweisen, welche ein Teil der Bypass-Passage ist. Die Wärmequellenvorrichtung kann als eine Wärmequelle für das Niedrigtemperaturkühlmittel verwendbar sein. Die kompressorinterne Passage kann in einem Abschnitt angeordnet sein, in welchem sowohl das Niedrigtemperaturkühlmittel, welches aus der kühlerinternen Niedrigtemperaturwasserpassage fließt, als auch das Niedrigtemperaturkühlmittel, welches aus der Bypass-Passage fließt, fließen.
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Bei dem Motorsystem kann der Kompressor ein Kompressor eines Turboladers sein. Die vorrichtungsinterne Passage kann eine Passage sein, welche das Niedrigtemperaturkühlmittel durch ein Lager des Turboladers leitet.
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Bei dem Motorsystem kann die vorbestimmte Periode eine Periode nach dem Beginn eines Kaltstarts sein, bis eine Veränderung in der Temperatur des Hochtemperaturkühlmittels innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt.
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Bei dem Motorsystem kann die vorbestimmte Periode eine Periode sein, bis eine Wandtemperatur des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor einen Kondensationspunkt bzw. Taupunkt der Ansaugluft erreicht, welche zumindest eines von dem EGR-Gas und dem Blowby-Gas enthält, oder bis zu einem Verstreichen eines vorbestimmten Zeitintervalls, welches zu dem Zeitpunkt beginnt, zu welchem die Wandtemperatur den Taupunkt erreicht hat.
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Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird, während der vorbestimmten Periode von dem Beginn des Kaltstarts des Verbrennungsmotors, die Flussrate des Niedrigtemperaturkühlmittels, welches durch den Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf fließt, erhöht im Vergleich zu der Flussrate nach der vorbestimmten Periode. Daher ist es im Vergleich mit dem Fall, in welchem eine derartige Erhöhung in der Flussrate nicht durchgeführt wird, möglich, innerhalb des Zwischenkühlers eine Wärmeübertragung von dem Hochtemperaturkühlmittel über die Ansaugluft zu dem Niedrigtemperaturkühlmittel während der vorbestimmten Periode zu verbessern bzw. vereinfachen. Daher ist es möglich, eine Zunahme der Temperatur des Niedrigtemperaturkühlmittels voranzutreiben, um so das Aufwärmen des Kompressors im Vergleich zu einer Vergleichskonfiguration zu vereinfachen, welche einen Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf verwendet, welcher die Wärme des Hochtemperaturkühlmittels nicht verwendet. Folglich nimmt die Temperatur des Auslassgases des Kompressors zu, sodass es möglich ist, die Wandtemperatur des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor früh zu erhöhen. Daher ist es möglich, die Erzeugung von Kondenswasser in dem Ansaugkanal des Kompressors zu reduzieren. Der Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf empfängt Wärme, welche von dem Hochtemperaturkühlmittel über die Ansaugluft innerhalb des Zwischenkühlers bereit gestellt wird; jedoch ist der Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf im Wesentlichen ein Zirkulationskreislauf für Niedrigtemperaturkühlmittel und soll nicht den Wassermantel des Verbrennungsmotors kühlen. Aus diesem Grund ist, sogar wenn ein Hochlastbetrieb durchgeführt wird, die Temperatur des Niedrigtemperaturkühlmittels, welches in den Kompressor eingeführt wird, niedriger als die Temperatur des Hochtemperaturkühlmittels während eines äquivalenten Hochlastbetriebs in der Vergleichskonfiguration, bei welcher Hochtemperaturkühlmittel in die kompressorinterne Passage eingeführt wird. Daher ist die Konfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Vergleichskonfiguration hinsichtlich der Reduktion der Ansammlung von Ablagerungen in dem Ansaugkanal innerhalb des Kompressors und stromabwärts von dem Kompressor überlegen. Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß einem Aspekt der Erfindung, wenn ein wassergekühlter Kompressor verwendet wird, sowohl eine Reduktion der Erzeugung von Kondenswasser in dem Ansaugkanal stromabwärts von dem Kompressor als auch eine Reduktion der Ansammlung von Ablagerungen in dem Ansaugkanal innerhalb des Kompressors und stromabwärts von dem Kompressor erreicht.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Signifikanz von exemplarischen Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die zugehörigen Figuren beschrieben, in welchen dieselben Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen, und wobei:
- 1 eine Ansicht ist, welche schematisch ein Beispiel der Konfiguration eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 2 eine Ansicht ist, welche schematisch ein Beispiel der Konfiguration von Passagen von zwei Kühlmittelzirkulationskreislaufsträngen zeigt, welche in einem Verbrennungsmotor, welcher in 1 gezeigt ist, vorgesehen sind;
- 3 ein Zeitdiagramm ist, welches Veränderungen in einer Wandtemperatur eines Ansaugkanals stromabwärts von einem Kompressor während einer Periode von einem Kaltstartzeitpunkt zu einem Zeitpunkt zeigt, zu welchem das Aufwärmen der individuellen Teile des Verbrennungsmotors ausreichend fortgeschritten ist, bei einer Vergleichskonfiguration A, bei welcher nur HT-Kühlmittel verwendet wird, um die Temperatur des Kompressors zu kontrollieren;
- 4 ein Zeitdiagramm ist, welches Veränderungen in der Wandtemperatur des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor während der Periode von einem Kaltstartzeitpunkt bis zu einem Zeitpunkt zeigt, zu welchem das Aufwärmen der individuellen Teile des Verbrennungsmotors ausreichend fortgeschritten ist, bei einer Vergleichskonfiguration B, bei welcher nur LT-Kühlmittel verwendet wird, um die Temperatur des Kompressors zu kontrollieren;
- 5 ein Zeitdiagramm ist, welches den Verfahrensfluss einer kennzeichnenden Steuerung bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 6 ein Flussdiagramm ist, welches ein Beispiel einer Verarbeitungsroutine zeigt, welche mit der Steuerung einer LT-Wasserpumpe und eines Passagenauswahlventils bei der ersten Ausführungsform der Erfindung zusammenhängt;
- 7 eine Ansicht ist, welche schematisch ein Beispiel der Konfiguration von Passagen eines LT-Kühlmittelzirkulationskreislaufes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 8 ein Zeitdiagramm ist, welches den Verfahrensfluss einer kennzeichnenden Steuerung bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
- 9 ein Flussdiagramm ist, welches ein Beispiel einer Verarbeitungsroutine zeigt, welche mit der Steuerung einer LT-Wasserpumpe gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zusammenhängt.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben. Jedoch ist bei den Ausführungsformen, welche im Folgenden beschrieben werden, wenn die Anzahl, Quantität, Menge, ein Bereich oder ähnliches eines jeden Elements beschrieben wird, die Erfindung nicht auf diese beschriebene Anzahl, Quantität, Menge, Bereich oder ähnliches eingeschränkt, wenn dies nicht in anderer Weise angegeben ist oder auf offensichtliche Weise auf die beschriebenen Anzahl, Quantität, Menge, Bereich oder ähnliches in der Theorie festgelegt ist. Strukturen, Schritte und ähnliches, welche im Folgenden in den Ausführungsformen beschrieben werden, sind nicht immer unabdingbar für die Erfindung, wenn dies nicht anders angegeben ist, oder offensichtlich in der Theorie so angegeben ist.
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Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
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Beschreibung der Systemkonfiguration der ersten Ausführungsform
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1 ist eine Ansicht, welche schematisch ein Beispiel der Konfiguration eines Systems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Das in 1 gezeigte System weist einen Verbrennungsmotor (Funkenzündmotor als Beispiel) 10 auf. Ein Ansaugkanal 12 und eine Abgaspassage 14 sind mit einem jeden Zylinder des Verbrennungsmotors 10 kommunizierend verbunden.
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Ein Luftreiniger 16 ist nahe bei dem Einlass des Ansaugkanals 12 eingebunden. Ein Luftflusssensor 18 ist in dem Luftreiniger 16 vorgesehen. Der Luftflusssensor 16 gibt ein Signal aus, welches der Flussrate von Luft entspricht, welche in den Ansaugkanal 12 aufgenommen bzw. eingeführt wird. Ein Kompressor 20a eines Turboladers 20 ist stromabwärts von dem Luftreiniger 16 angeordnet. Auf der anderen Seite ist eine Turbine 20b des Turboladers 20 in der Abgaspassage 14 angeordnet. Der Kompressor 20a ist vom wassergekühlten Typ. Die detaillierte Konfiguration des Kompressors 20a wird später mit Bezug auf 2 beschrieben.
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Ein Zwischenkühler 22 ist stromabwärts von dem Kompressor 20a vorgesehen. Der Zwischenkühler 22 wird dazu verwendet, Luft zu kühlen, welche durch den Kompressor 20a komprimiert wird. Der Zwischenkühler 22 ist vom wassergekühlten Typ. Die detaillierte Konfiguration des Zwischenkühlers 22 wird später mit Bezug auf 2 beschrieben. Ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 24 ist stromabwärts von dem Zwischenkühler 22 vorgesehen. Ein Wandtemperatursensor 26 ist in dem Ansaugkanal 12 stromabwärts von dem Kompressor 20a und stromaufwärts von dem Zwischenkühler 22 installiert. Der Wandtemperatursensor 26 erfasst die Wandtemperatur Tw des Ansaugkanals 12 stromabwärts von dem Kompressor.
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Ein Abgasemissionssteuerungskatalysator (beispielsweise ein Drei-Wege-Katalysator) 28 ist in der Abgaspassage 14 stromabwärts von der Turbine 20b angeordnet. Der Verbrennungsmotor 10, welcher in 1 gezeigt ist, weist eine Niedrigdruckschleifen- (LPL)-EGR-Vorrichtung 30 auf. Die EGR-Vorrichtung 30 weist eine EGR-Passage 32 auf, welche die Abgaspassage 14 stromabwärts von den Abgasemissionssteuerungskatalysator 28 mit dem Ansaugkanal 12 stromaufwärts von dem Kompressor 20a verbindet. Ein EGR-Kühler 34 und ein EGR-Ventil 36 sind in der EGR-Passage 32 in dieser Reihenfolge in Strömungsrichtung des EGR-Gases zu dem Zeitpunkt, wenn EGR-Gas in den Ansaugkanal 12 eingeführt wird, vorgesehen. Der EGR-Kühler 34 ist dazu vorgesehen, EGR-Gas zu kühlen, welches durch die EGR-Passage 32 strömt. Das EGR-Ventil 36 ist dazu vorgesehen, die Menge des EGR-Gases, welches von dem Ansaugkanal 12 durch die EGR-Passage 32 rückgeführt wird, einzustellen.
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Konfiguration der zwei Kühlmittelzirkulationskreislaufstränge
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2 ist eine Ansicht, welche schematisch ein Beispiel der Konfiguration der Passagen der zwei Kühlmittelzirkulationskreislaufstränge 40, 60 zeigt, welche in dem Verbrennungsmotor 10, welcher in 1 gezeigt ist, vorgesehen sind. Das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die zwei Kühlmittelzirkulationskreislaufstränge 40, 60 auf. Beide Kühlmittelzirkulationskreislaufstränge 40, 60 sind unabhängige geschlossene Kreisläufe, und beide können die Temperaturen der zirkulierenden Kühlmittel variieren. Im Folgenden wird der Kühlmittelzirkulationskreislauf 40, durch welchen Kühlmittel mit relativ hoher Temperatur (im Folgenden als HT-Kühlmittel bezeichnet) zirkuliert, als HT-Kühlmittelzirkulationskreislauf bezeichnet und der Kühlmittelzirkulationskreislauf 60, durch welchen Kühlmittel von relativ niedriger Temperatur (im Folgenden als LT-Kühlmittel bezeichnet) fließt, wird als LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf bezeichnet. HT ist eine Abkürzung von Hochtemperatur und LT ist eine Abkürzung von Niedrigtemperatur. Ein jeder der in den Passagen in 2 gezeigten Pfeile zeigt die Flussrichtung von HT-Kühlmittel oder LT-Kühlmittel an.
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Der HT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 weist einen HT-Hauptkreislauf 42 auf. Der HT-Hauptkreislauf 42 weist eine Passage (Wassermantel) 44 auf, welche in dem Verbrennungsmotor 10 (genauer gesagt, innerhalb eines Zylinderblocks und eines Zylinderkopfes) vorgesehen ist, und zusätzlich weist der HT-Hauptkreislauf 42 eine kühlerinterne Hochtemperaturwasserpassage 22H, eine HT-Wasserpumpe 46, einen HT-Kühler 48 und ein HT-Thermostat 50 auf. Die kühlerinterne Hochtemperaturwasserpassage 22H ist innerhalb des Zwischenkühlers 22 vorgesehen. Die kühlerinterne Hochtemperaturwasserpassage 22H fungiert als Teil des HT-Kühlmittelzirkulationskreislaufs 40 (HT-Hauptkreislauf 42). Die HT-Wasserpumpe 46 wird beispielsweise durch das Drehmoment der Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors 10 angetrieben und zirkuliert HT-Kühlmittel durch den HT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 40.
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Der HT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 weist weiterhin eine HT-Bypass-Passage 52 auf. Die HT-Bypass-Passage 52 zweigt von dem HT-Hauptkreislauf 42 an einem Abschnitt zwischen der kühlerinternen Hochtemperaturwasserpassage 22H und dem HT-Kühler 48 ab und vereinigt sich mit dem HT-Hauptkreislauf 42 an einem Abschnitt zwischen dem HT-Kühler 48 und der HT-Wasserpumpe 46. Auf diese Weise ist die HT-Bypass-Passage 52 eine Passage, welche den HT-Kühler 48 umgeht. Das HT-Thermostat 50 ist bei dem stromabwärtigen Ende der HT-Bypass-Passage 52 angeordnet. Das HT-Thermostat 50 schaltet zwischen einem HT-Nicht-Bypass-Passagenmodus und einem HT-Bypass-Passagenmodus um. In dem HT-Nicht-Bypass-Passagenmodus passiert HT-Kühlmittel den HT-Kühler 48. In dem HT-Bypass-Passagenmodus passiert das HT-Kühlmittel den HT-Kühler 48 nicht. Genauer gesagt öffnet sich das HT-Thermostat 50, wenn die Temperatur des HT-Kühlmittels eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat und schaltet den Passagenmodus von dem HT-Bypass-Passagenmodus zu dem HT-Nicht-Bypass-Passagenmodus um. Wenn der HT-Nicht-Bypass-Passagenmodus ausgewählt ist, wird HT-Kühlmittel unter Verwendung des HT-Kühlers 48 gekühlt.
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Der LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60 weist einen LT-Hauptkreislauf 62 auf. Der LT-Hauptkreislauf 62 weist eine kühlerinterne Niedrigtemperaturwasserpassage 22L, ein Passagenauswahlventil 64, einen Reservoirtank 66, einen LT-Kühler 68, eine LT-Wasserpumpe 70 und einen Temperatursensor 72 auf. Die kühlerinterne Niedrigtemperaturwasserpassage 22L ist innerhalb des Zwischenkühlers 22 vorgesehen. Die kühlerinterne Niedrigtemperaturwasserpassage 22L fungiert als ein Teil des LT-Kühlmittelzirkulationskreislauflaufes 60 (LT-Hauptkreislauf 62). Der Reservoirtank 66 lagert überflüssiges LT-Kühlmittel. Der LT-Kühler 68 kühlt LT-Kühlmittel. Die LT-Wasserpumpe 70 ist beispielsweise von einem elektrischen Typ und zirkuliert LT-Kühlmittel innerhalb des LT-Kühlmittelzirkulationskreislaufes 60. Der LT-Kühler 68 (und der Reservoirtank 66) ist in dem LT-Hauptkreislauf 62 an einem Abschnitt zwischen der kühlerinternen Niedrigtemperaturwasserpassage 22L und der LT-Wasserpumpe 70 angeordnet. Der Reservoirtank 66 ist stromaufwärts von dem LT-Kühler 68 angeordnet. Der Temperatursensor 72 erfasst die Temperatur von LT-Kühlmittel, welches in den Zwischenkühler 22 fließt.
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Der LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60 weist weiterhin eine erste LT-Bypass-Passage 74 auf. Die erste LT-Bypass-Passage 74 zweigt von dem LT-Hauptkreislauf 62 an einem Abschnitt zwischen der kühlerinternen Niedrigtemperaturwasserpassage 22L (genauer, dem Passagenauswahlventil 64) und dem Reservoirtank 66 ab und vereinigt sich mit dem LT-Hauptkreislauf 62 an einem Abschnitt zwischen dem LT-Kühler 68 und der LT-Wasserpumpe 70. Auf diese Weise ist die erste LT-Bypass-Passage 74 eine Passage, welche den LT-Kühler 68 (und den Reservoirtank 66) umgeht. Ein LT-Thermostat 76 und ein Temperatursensor 78 sind in der ersten LT-Bypass-Passage 74 angeordnet. Das LT-Thermostat 76 schaltet zwischen einem ersten LT-Nicht-Bypass-Passagenmodus und einem ersten LT-Bypass-Passagenmodus um. In dem ersten LT-Nicht-Bypass-Passagenmodus passiert LT-Kühlmittel den LT-Kühler 68. In dem ersten LT-Bypass-Passagenmodus passiert LT-Kühlmittel den LT-Kühler 68 nicht. Wenn bewirkt wird, dass LT-Kühlmittel durch den LT-Kühler 68 fließt, indem der erste LT-Nicht-Bypass-Passagenmodus ausgewählt wird, wird LT-Kühlmittel gekühlt.
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Genauer gesagt ist das LT-Thermostat 76 ein elektronisches Thermostat. Das LT-Thermostat 76 kann nicht nur den vorstehend beschriebenen Passagenmodus umschalten, sondern kann auch selektiv das Verhältnis von LT-Kühlmittel steuern, welches durch den LT-Kühler 68 fließt, durch eine Einstellung des Öffnungsgrads basierend auf einem Kommando von einer ECU 90 (später beschrieben). Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Temperatur von LT-Kühlmittel einzustellen. Der Temperatursensor 78 erfasst die Temperatur von LT-Kühlmittel, welches den LT-Kühler 68 umgeht. Solange wie das LT-Thermostat 76 den Passagenmodus umschalten kann und das Verhältnis von LT-Kühlmittel wie vorstehend beschrieben steuern kann, kann das LT-Thermostat 76 an einem beliebigen Ort angeordnet werden, welcher ein anderer Ort ist als der in 2 gezeigte Ort. Beispielsweise kann das LT-Thermostat 76 in dem LT-Hauptkreislauf 62 vorgesehen sein.
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Der LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60 weist weiterhin eine zweite LT-Bypass-Passage 80 auf (welcher der Bypass-Passage gemäß dem Aspekt der Erfindung entspricht). Die zweite LT-Bypass-Passage 80 zweigt von dem LT-Hauptkreislauf 62 ab an einem Abschnitt zwischen der kühlerinternen Niedrigtemperaturwasserpassage 22L und der LT-Wasserpumpe 70 und vereinigt sich mit dem LT-Hauptkreislauf 62 bei dem stromaufwärtigen Ende der ersten LT-Bypass-Passage 74. Das heißt, die zweite LT-Bypass-Passage 80 ist eine Passage, welche den Zwischenkühler 22 (und das Passagenauswahlventil 64) umgeht.
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Die zweite LT-Bypass-Passage 80 weist auf: eine Passage 82 innerhalb des Drosselventils 24, eine lagerinterne Passage 84 und eine kompressorinterne Passage 86. Die lagerinterne Passage 84 ist innerhalb des Gehäuses des Turboladers 20 vorgesehen, um ein Lager (im Folgenden Turboladerlager) 20c des Turboladers 20 zu kühlen. Die kompressorinterne Passage 86 ist innerhalb des Kompressors 20a vorgesehen. Genauer gesagt ist das Turboladerlager 20 ein Lager, welches die Rotationswelle eines Kompressorlaufrads und eines Turbinenlaufrads lagert.
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Unter den vorstehend beschriebenen Passagen 82, 84, 86 ist die Passage 82 auf der am meisten stromaufwärtigen Seite angeordnet und die lagerinterne Passage 84 und die kompressorinterne Passage 86 sind in dieser Reihenfolge nachgeschaltet angeordnet mit Bezug auf den Fluss von LT-Kühlmittel in der zweiten LT-Bypass-Passage 80. Das heißt, in der zweiten LT-Bypass-Passage 80 fließt LT-Kühlmittel in dieser Reihenfolge durch das Drosselventil 24, das Turboladerlager 20c und den Kompressor 20a. Auf diese Weise ist der Kompressor 20a auf der stromabwärtigen Seite des Turboladerlager 20c angeordnet.
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Der LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60 weist weiterhin eine Abzweigungspassage 88 auf. Die Abzweigungspassage 88 verbindet einen Abschnitt zwischen dem stromabwärtigen Ende der zweiten LT-Bypass-Passage 80 und der kühlerinternen Niedrigtemperaturwasserpassage 22L mit einem Abschnitt zwischen der lagerinternen Passage 84 und der kompressorinternen Passage 86. Das vorstehend beschriebene Passagenauswahlventil 64 ist an einem Ende der Abzweigungspassage 88 auf der Seite des LT-Hauptkreislaufs 62 angeordnet.
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Das Passagenauswahlventil 64 ist beispielsweise ein Dreiwegeventil. Das Passagenauswahlventil 64 schaltet zwischen einem zweiten LT-Nicht-Bypass-Passagenmodus (welcher derselbe ist wie ein Passagenmodus A (später beschrieben)) und einem zweiten LT-Bypass-Passagenmodus um (welcher derselbe ist wie ein Passagenmodus B (später beschrieben)). Bei dem zweiten LT-Nicht-Bypass-Passagenmodus passiert LT-Kühlmittel, welches den Zwischenkühler 22 passiert hat, die Abzweigungspassage 88 und passiert dann den Kompressor 20a. Bei dem zweiten LT-Bypass-Passagenmodus fließt LT-Kühlmittel, welches den Zwischenkühler 22 passiert hat, nicht durch den Kompressor 20a. Auf diese Weise wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Verhältnis von LT-Kühlmittel, welches die Abzweigungspassage passiert und in den Kompressor 20a fließt, innerhalb des LT-Kühlmittels, welches den Zwischenkühler 22 passiert hat, zwischen 100% und 0% umgeschaltet.
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Wie in 2 gezeigt, weist der Zwischenkühler 22 einen kühlerinternen Ansaugkanal 12a auf, welcher zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen kühlerinternen Hochtemperaturwasserpassage 22H und der kühlerinternen Niedrigtemperaturwasserpassage 221 als ein Teil des Ansaugkanals 20 fungiert. Der Zwischenkühler 22 hat eine interne Struktur, durch welche Wärme in dem folgenden Modus ausgetauscht werden kann. Das heißt, der Zwischenkühler 22 ist dazu ausgelegt, Wärme zwischen einer Ansaugluft des Verbrennungsmotors 10 und sowohl dem HT-Kühlmittel als auch dem LT-Kühlmittel auszutauschen. Zusätzlich ist der Zwischenkühler 22 derart ausgelegt, dass Wärme von dem HT-Kühlmittel zu dem LT-Kühlmittel über die Ansaugluft übertragen wird.
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Mit Rückbezug auf 1 wird die Systemkonfiguration beschrieben. Das in 1 gezeigte System weist eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 90 auf. Die ECU 90 weist einen Prozessor 90a, einen Speicher 90b und eine Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle auf. Die Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle erfasst Sensorsignale von verschiedenen Sensoren, welche an dem Verbrennungsmotor oder einem Fahrzeug, auf welchem der Verbrennungsmotor 10 montiert ist, angebracht sind, und gibt Betriebssignale an verschiedene Aktuatoren aus, welche in dem Motor 10 enthalten sind. Die verschiedenen Sensoren umfassen nicht nur den vorstehend beschriebenen Luftflusssensor 18 und ähnliches, sondern auch einen Kurbelwinkelsensor 92 und ähnliches. Der Kurbelwinkelsensor 92 erfasst eine Motorrotationsgeschwindigkeit. Die verschiedenen Aktuatoren umfassen nicht nur das vorstehend beschriebene Drosselventil 24, das EGR-Ventil 36, die HT-Wasserpumpe 46, das Passagenauswahlventil 64, die LT-Wasserpumpe 70 und das LT-Thermostat 76, sondern auch ein Treibstoffinjektionsventil 94, eine Zündvorrichtung 96 und ähnliches. Der Speicher 90b speichert verschiedene Steuerungsprogramme und Karten für die Steuerung des Verbrennungsmotors 10. Der Prozessor 90a liest die Steuerungsprogramme aus dem Speicher 90b aus und führt die Steuerungsprogramme durch. So werden die Funktionen der Steuerung für den Verbrennungsmotor implementiert.
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Temperatursteuerung über das LT-Kühlmittel
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Die ECU 90 führt eine Steuerung durch, um die Temperatur des LT-Kühlmittels nahe an eine vorbestimmte Zieltemperatur zu bringen. Die Zieltemperatur wird bestimmt von dem Standpunkt der Steuerung einer Ansauglufttemperatur aus, mit dem Ziel, ein Klopfen des Verbrennungsmotors 10 zu reduzieren. Die Zieltemperatur hängt von den Eigenschaften des Verbrennungsmotors oder den Eigenschaften eines Fahrzeugs ab, auf welchem der Verbrennungsmotor montiert ist. Insbesondere stellt die ECU 90 den Öffnungsgrad des LT-Thermostat 76 derart ein, dass sich die Temperatur von LT-Kühlmittel, welche durch den Temperatursensor 78 erfasst wird, der Zieltemperatur annähert. Genauer gesagt, wird, während des Aufwärmens des Verbrennungsmotors 10, das heißt, wenn die Temperatur von LT-Kühlmittel niedrig ist, der Öffnungsgrad des LT-Thermoastat 76 in einen vollständig geöffneten Zustand eingestellt, um den Fluss von LT-Kühlmittel, welches durch den LT-Kühler 68 fließt, zu reduzieren. Nachdem das Aufwärmen des Verbrennungsmotors 10 fortgeschritten ist und die Temperatur von dem LT-Kühlmittel die Zieltemperatur erreicht hat, wird die Flussrate von LT-Kühlmittel, welches den LT-Kühler 68 passiert, durch eine Anpassung des Öffnungsgrads des LT-Thermostat 76 dazu angesteuert, um die Zieltemperatur zu halten.
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Herausforderungen beim Kühlen eines Kompressors mit Kühlmittel
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Bei dem frühen Stadium nach dem Beginn eines Kaltstarts ist die Ansauglufttemperatur bei dem Auslass des Kompressors niedrig, weil die Temperatur des Kompressors, welcher die Ansaugluft auflädt, niedrig ist, mit dem Ergebnis, dass die Wandtemperatur Tw des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor niedrig ist. Wenn EGR-Gas in die stromaufwärtige Seite des Kompressors in diesem Zustand eingeführt wird, wird in dem EGR-Gas enthaltene Feuchtigkeit in dem Ansaugkanal stromabwärts von dem Kompressor gekühlt. Wenn die Feuchtigkeit auf eine Temperatur gekühlt wird, welche niedriger als oder gleich dem Taupunkt ist, wird Kondenswasser produziert. Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur des Kompressors übermäßig hoch wird, zu dem Zeitpunkt eines Hochlastbetriebs nach dem Aufwärmen, werden HC-Komponenten, welche in dem EGR-Gas enthalten sind, durch die Hochtemperaturansaugluft, welche von dem Kompressor aufgeladen wird, aufgewärmt. Folglich bestehen Bedenken, dass HC-Komponenten sich als eine Ablagerung an der Wandoberfläche des Ansaugkanals innerhalb des Kompressors und der Wandoberfläche des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor ansammeln.
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Um die Erzeugung des vorstehend beschriebenen Kondenswassers zu reduzieren, ist es denkbar, die Temperatur des Kompressors schnell zu erhöhen durch Verwendung von Hochtemperaturkühlmittel (welches dem HT-Kühlmittel in der vorliegenden Ausführungsform entspricht), welches innerhalb des Verbrennungsmotors fließt (Wassermantel). Die Konfiguration, gemäß der die kompressorinterne Passage in dem Zirkulationskreislauf eingebunden ist, durch welchen HT-Kühlmittel fließt, wird in Betracht gezogen. Solch eine Konfiguration (im Folgenden aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung als Vergleichskonfiguration A bezeichnet) wird dadurch erhalten, dass beispielsweise eine kühlerinterne Hochtemperaturwasserpassage eines Zwischenkühlers, welcher nur HT-Kühlmittel verwendet, angeordnet wird, anstatt der kühlerinternen Hochtemperaturwasserpassage 22H in dem HT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 40, welcher in 2 gezeigt ist, und dass die kühlerinterne Hochtemperaturwasserpassage und die kompressorinterne Passage parallel zueinander angeordnet werden.
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3 ist ein Zeitdiagramm, welches Veränderungen in der Wandtemperatur Tw des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor zeigt, während einer Periode von einem Kaltstartzeitpunkt bis zu einem Zeitpunkt, zu welchem das Aufwärmen von individuellen Teilen des Verbrennungsmotors ausreichend fortgeschritten ist, in einer Vergleichskonfiguration A, bei welcher nur HT-Kühlmittel verwendet wird, um die Temperatur des Kompressors zu kontrollieren. Eine Temperatur TwtgtO, welche in 3 gezeigt ist, ist eine Zieltemperatur der Wandtemperatur Tw des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor. Die Zieltemperatur Twtgt0 ist ein Wert, welcher dem Taupunkt der Ansaugluft, welche EGR-Gas enthält, entspricht. HT-Kühlmittel wird durch eine Wärme aufgewärmt, welche durch den Verbrennungsmotor erzeugt wird. Aus diesem Grund wird die Wandtemperatur Tw höher als die Zieltemperatur Twtgt0 bei einer relativ frühen Zeitgebung bzw. zu einem recht frühen Zeitpunkt, wie in 3 gezeigt, während des Aufwärmens des Motors. Daher ist die Vergleichskonfiguration A, in welcher nur HT-Kühlmittel verwendet wird, um die Temperatur des Kompressors zu kontrollieren, exzellent darin, die Wandfläche des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor aufzuwärmen. Jedoch tendiert bei der Vergleichskonfiguration A die Temperatur des Kompressors dazu, hoch zu sein während des Hochlastbetriebs, das heißt, wenn die Temperatur des HT-Kühlmittels hoch ist. Aus diesem Grund nimmt die Kühlkapazität des Kompressors während der hohen Last ab. Wenn die Temperatur des Kompressors zunimmt, nimmt auch die Temperatur des Auslassgases des Kompressors zu, sodass die Effizienz des Kompressors abnimmt. Als ein Ergebnis davon ist von einem Standpunkt der Reduktion der Ansammlung der vorstehend beschriebenen Anlagerung während des Hochlastbetriebs und dem Standpunkt der Verbesserung der Kompressoreffizienz die Vergleichskonfiguration A der Vergleichskonfiguration B (später beschrieben) unterlegen.
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Als Nächstes wird eine Konfiguration beschrieben (im Folgenden aus Gründen der einfacheren Beschreibung als Vergleichskonfiguration B bezeichnet), in welcher nur LT-Kühlmittel verwendet wird, ohne dass eine von dem HT-Kühlmittel übertragene Wärme dazu verwendet wird, die Temperatur des Kompressors zu kontrollieren. Die Vergleichskonfiguration B wird beispielsweise dadurch erhalten, dass eine kühlerinterne Niedrigtemperaturwasserpassage eines Zwischenkühlers, welcher LT-Kühlmittel verwendet, vorgesehen ist anstatt der kühlerinternen Niedrigtemperaturwasserpassage 22L in dem LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60, welcher in 2 gezeigt ist, und dadurch dass das Passagenauswahlventil 64 und die Abzweigungspassage 88 aus dem LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60 entfernt werden.
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4 ist ein Zeitdiagramm, welches Veränderungen in der Wandtemperatur Tw des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor zeigt, während der Periode von dem Kaltstartzeitpunkt zu dem Zeitpunkt, zu welchem das Aufwärmen von individuellen Teilen des Verbrennungsmotors ausreichend fortgeschritten ist, bei einer Vergleichskonfiguration B, bei welcher nur LT-Kühlmittel dazu verwendet wird, die Temperatur des Kompressors zu kontrollieren. Bei der Vergleichskonfiguration B wird Wärme von einer Vorrichtung (Turboladerlager), welche in dem LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf vorgesehen ist, an das LT-Kühlmittel übertragen; jedoch ist es anders als bei dem HT-Kühlmittel, welches Wärme verwenden kann, welche durch den Verbrennungsmotor erzeugt wird, schwierig, die Temperatur des LT-Kühlmittels während des Aufwärmens des Motors zu erhöhen. Aus diesem Grund hat bei dem in 4 gezeigten Beispiel die Wandtemperatur Tw des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor während des Motoraufwärmens noch nicht die Zieltemperatur Twtgt0 erreicht. Daher ist bei der Vergleichskonfiguration B, bei welcher nur LT-Kühlmittel verwendet wird, um die Temperatur des Kompressors zu kontrollieren, die Fähigkeit des Aufwärmens des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor nicht hoch, sodass Bedenken hinsichtlich der Erzeugung von Kondenswasser bestehen. Auf der anderen Seite ist bei einem LT-Kühlmittel, welches keine von dem Wassermantel bereitgestellte Wärme des Verbrennungsmotors empfängt, die Kapazität zum Kühlen des Kompressors während eines Hochlastbetriebs höher als bei HT-Kühlmittel. Aus diesem Grund ist von dem Standpunkt der Reduktion der Ansammlung der vorstehend beschriebenen Ablagerungen und dem Standpunkt der Verbesserung der Effizienz des Kompressors die Vergleichskonfiguration B der Vergleichskonfiguration A überlegen.
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Eigenschaften der LT-Kühlmittelsteuerung gemäß der ersten Ausführungsform
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Unterschiedlich zu der Vergleichskonfiguration A oder der Vergleichskonfiguration B, welche vorstehend beschrieben sind, hat der in dem Verbrennungsmotor 10 vorgesehene Zwischenkühler 22 gemäß der vorliegenden Erfindung eine derartige Struktur, dass Wärme von dem HT-Kühlmittel über die Ansaugluft zu dem LT-Kühlmittel übertragen werden kann, und der Zwischenkühler 22 ist in dem LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60 angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform, welche eine derartige Konfiguration verwendet, wird die folgende Steuerung nach dem Beginn des Kaltstarts durchgeführt.
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5 ist ein Zeitdiagramm, welches den Verfahrensfluss der kennzeichnenden Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 5 gezeigt, wenn der Kaltstart beginnt, das Passagenauswahlventil 64 so angesteuert, dass der Passagenmodus A umgesetzt wird. Bei dem Passagenmodus A passiert LT-Kühlmittel, welches den Zwischenkühler 22 passiert hat, die Abzweigungspassage 88 und passiert dann den Kompressor 20a. Die LT-Wasserpumpe 70 wird derart gesteuert, dass die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 eine anfängliche Rotationsgeschwindigkeit N1 wird. Die anfängliche Rotationsgeschwindigkeit N1 ist so eingestellt, dass sie höher als eine normale Rotationsgeschwindigkeit N2 ist. Die normale Rotationsgeschwindigkeit N2 wird im Wesentlichen nach der Vollendung des Aufwärmens von individuellen Teilen des Verbrennungsmotors 10 verwendet. Die normale Rotationsgeschwindigkeit N2 ist eine solche Rotationsgeschwindigkeit, bei welcher, nach der Vollendung des Aufwärmens der individuellen Teile des Verbrennungsmotors 10, die Wandtemperatur Tw auf einer Zieltemperatur Twtgt1 (später beschrieben) gehalten wird.
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Wie in 5 gezeigt, nimmt die Temperatur von HT-Kühlmittel mit einem Verstreichen von Zeit nach dem Beginn eines Kaltstarts zu. Danach wird das HT-Thermostat 50 betrieben und ein Kühlen des HT-Kühlmittels durch den HT-Kühler 48 wird gestartet. Demgemäß wird die Temperatur des HT-Kühlmittels stabil, wie in 5 gezeigt. Wenn der Hochlastbetrieb des Verbrennungsmotors 10 daraufhin durchgeführt wird, nimmt die Temperatur des HT-Kühlmittels von der stabilen Temperatur ausgehend zu, wie in 5 gezeigt.
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Die Zeit t1 in 5 entspricht einer Zeit, zu welcher eine Veränderung in der Temperatur von HT-Kühlmittel innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt, nach dem Beginn des Kaltstarts (das heißt, eine Zeit zu welcher die Temperatur des HT-Kühlmittels stabil wird). Innerhalb des Zwischenkühlers 22 wird die Wärme des HT-Kühlmittels über die Ansaugluft an das LT-Kühlmittel übertragen. Aus diesem Grund nimmt während einer Periode vor der Zeit t1 die Temperatur des LT-Kühlmittels mit einer Zunahme der Temperatur des HT-Kühlmittels zu. Während der Periode vor der Zeit t1 wird der Passagenmodus A ausgewählt. Im Passagenmodus A fließt LT-Kühlmittel, welches durch den Zwischenkühler 22 geflossen ist, in den Kompressor 20a zusammen mit LT-Kühlmittel, welches durch das Turboladerlager 20c geflossen ist. Das heißt, LT-Kühlmittel, welches von dem LT-Kühlmittel gelieferte Wärme empfängt, wird in den Kompressor 20a eingeführt.
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Mit dieser Konfiguration, bei der die Wärme von HT-Kühlmittel dazu verwendet wird, um das LT-Kühlmittel wie vorstehend beschrieben aufzuwärmen, ist es im Vergleich mit der Vergleichskonfiguration B, bei welcher die Wärme von dem HT-Kühlmittel nicht verwendet wird, möglich, schnell die Wandtemperatur Tw zu erhöhen (in anderen Worten mit den Eigenschaften, welche denen der Vergleichskonfiguration A nahekommen, bei welcher nur HT-Kühlmittel verwendet wird), wie in 5 gezeigt.
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Genauer gesagt wird während der Periode vor der Zeit t1 die Flussrate von LT-Kühlmittel, welches durch den LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60 während der Periode fließt, im Vergleich zu der Flussrate nach der Zeit t1 erhöht, durch ein Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 auf die anfängliche Rotationsgeschwindigkeit N1. Daher, dass die Flussrate des LT-Kühlmittels zunimmt, welches den Zwischenkühler 22 passiert und zu dem Kompressor 20 A fließt, ist es möglich, einen Wärmetausch von dem HT-Kühlmittel zu dem LT-Kühlmittel über die Ansaugluft innerhalb des Zwischenkühlers 22 zu vereinfachen im Vergleich mit einem Fall, in welchem die Flussrate klein ist. Dies führt zu einem frühen Aufwärmen des Kompressors 20a, und trägt so zu einer schnellen Zunahme der Wandtemperatur Tw bei. Während der Periode vor der Zeit t1 wird der Passagenmodus A ausgewählt und es ist daher möglich, all das LT-Kühlmittel, welches den Zwischenkühler 22 passiert hat, an den Kompressor 20a zu liefern. Daher ist es möglich, das LT-Kühlmittel, welches in seiner Temperatur zunimmt, durch die Verwendung der Wärme von HT-Kühlmittel während dieser Periode maximal auszunutzen. Dies führt auch zu einem frühen Aufwärmen des Kompressor 20a, und so trägt dies zu einer schnellen Zunahme der Wandtemperatur Tw bei.
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Wie in 5 gezeigt wird eine Zunahme in der Temperatur des HT-Kühlmittels hin zu der Zeit t1 sanfter bzw. flacher. Demgemäß wird auch eine Zunahme in der Wandtemperatur Tw sanfter bzw. flacher. Zum Zeitpunkt t1 wird die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 von der anfänglichen Rotationsgeschwindigkeit N1 zu der normalen Rotationsgeschwindigkeit N2 verringert. Zusätzlich wird das Passagenauswahlventil 64 derart gesteuert, dass der Passagenmodus B ausgewählt wird. Bei dem Passagenmodus B passiert Kühlmittel, welches den Zwischenkühler 22 passiert hat, nicht den Kompressor 20a.
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Wie vorstehend beschrieben wird mit der Steuerung während der Periode von dem Zeitpunkt t1 an die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 auf die normale Rotationsgeschwindigkeit N2 verringert, bevor das Aufwärmen der individuellen Teile des Verbrennungsmotors 10 vollendet ist. Das Turboladerlager 20c, welches stromaufwärts von dem Kompressor 20a angeordnet ist, erzeugt Wärme während des Betriebs des Verbrennungsmotors 10. Aus diesem Grund ist es mit der vorstehend beschriebenen Steuerung möglich, weiterhin effektiv das Turboladerlager 20c als eine Wärmequelle zu verwenden im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Rotationsgeschwindigkeit nicht verringert ist. Daher ist es möglich, die Temperatur des LT-Kühlmittels, welches aus dem Turboladerlager 20c fließt, zu erhöhen, sodass es möglich ist, das Aufwärmen des Kompressors 20a zu vereinfachen. Als ein Ergebnis ist es möglich, wie durch die Schraffur in 5 angezeigt, die Wandtemperatur während der Periode von der Zeit t1 weiter zu erhöhen.
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Mit der Steuerung während der Periode vom Zeitpunkt t1 wird der Passagenmodus B ausgewählt, sodass nur LT-Kühlmittel, welches das Turboladerlager 20c passiert hat, in den Kompressor 20a eingeführt wird. Das heißt, all das LT-Kühlmittel, welches den Zwischenkühler 22 passiert hat, wird nicht in den Kompressor 20a eingeführt. Nachdem eine Zunahme der Temperatur von dem HT-Kühlmittel zum Zeitpunkt t1 gestoppt ist, wird eine weitere Zunahme in der Temperatur des LT-Kühlmittels, welches HT-Kühlmittel verwendet, schwieriger. Daher ist es zum Zeitpunkt t1 möglich, durch ein Stoppen der Lieferung von LT-Kühlmittel, welches den Zwischenkühler 22 passiert hat, an den Kompressor 20a, ein Mischen des LT-Kühlmittels, dessen Temperaturzunahme gestoppt ist, mit LT-Kühlmittel von dem Turboladerlager 20c zu stoppen. Das heißt, es ist möglich, den Kompressor 20a mit LT-Kühlmittel von dem Turboladerlager 20c zu beliefern, ohne die Temperatur des LT-Kühlmittels von dem Turboladerlager 20c zu verringern mit LT-Kühlmittel von dem Zwischenkühler 22. Dies trägt zu einer weiteren Zunahme in der Temperatur von LT-Kühlmittel bei, welches die Wärme des Turboladerlagers 20c verwendet, sodass es möglich ist, das Aufwärmen des Kompressors 20a weiter zu vereinfachen. Aus diesem Grund ist es möglich, durch das Umschalten der Passage auf den Passagenmodus B auch die Wandtemperatur Tw weiter zu erhöhen, während der Periode von dem Zeitpunkt t1, wie durch die Schraffur in 5 angezeigt.
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Die Zieltemperatur Twtgt1, welche in 5 gezeigt ist, wie auch der in den 3 und 4 gezeigte Wert TwtgtO, ist ein Wert, welcher dem Taupunkt einer Ansaugluft, welche EGR-Gas enthält, entspricht. Die Zieltemperatur Twtgt1 variiert in Abhängigkeit von einer Außenluftbedingung (der Temperatur und Feuchtigkeit der Außenluft) und einer Motorbetriebsbedingung (einer Motorrotationsgeschwindigkeit, einer Motorlast und ähnliches). Daher wird die Zieltemperatur Twtgt1 im Vorhinein bestimmt unter Berücksichtigung der härtesten Außenluftbedingung und Motorbetriebsbedingung, welche während des Betriebs des Verbrennungsmotors 10 hinsichtlich der Erzeugung von Kondenswasser angenommen werden können. Die Zieltemperatur Twtgt1 kann der Taupunkt von Ansaugluft sein, welche EGR-Gas enthält, oder kann ein Wert sein, welcher um einen vorbestimmten Bereich höher als der Taupunkt ist.
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Wie vorstehend mit Bezugnahme auf 5 beschrieben, ist es durch eine Kombination der Steuerung während der Periode von dem Zeitpunkt t1 mit der Steuerung vor dem Zeitpunkt t1 möglich, die Wandtemperatur Tw weiter zu erhöhen, während der Periode von der Zeit t1, wie durch die Schraffur in 5 angezeigt. Das heißt, mit einer derartigen Kombination der Steuerungen ist es bei einem Verbrennungsmotor (Fahrzeug), welcher Eigenschaften hat, welche eine hohe Zieltemperatur Twtgt1 erforderlich machen, um die Produktion von Kondenswasser zu reduzieren (in anderen Worten Eigenschaften, welche eine hohe Fähigkeit zum Aufwärmen des Ansaugkanals 12 erfordern), möglich, die Wandtemperatur Tw derart zu erhöhen, dass die hohe Zieltemperatur Twtgt1 erfüllt wird, wie in dem in 5 gezeigten Beispiel gezeigt.
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Wenn die Wandtemperatur Tw die Zieltemperatur Twtgt1 erreicht (das heißt, wenn die Wandtemperatur Tw auf einen Wert zunimmt, welcher dem Taupunkt der Ansaugluft entspricht, welche EGR-Gas enthält), ist das Aufwärmen des Ansaugkanals stromabwärts von dem Kompressor vollendet. In der vorliegenden Ausführungsform wird, nachdem auch das Aufwärmen des Ansaugkanals 12 auf diese Weise vollendet worden ist, die Steuerung während der Periode ab der Zeit t1 weitergeführt. Das heißt, die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 wird auf die normale Rotationsgeschwindigkeit N2 hin gesteuert und der Passagenmodus B wird ausgewählt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform empfängt der LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60 zum Kühlen des Kompressors 20a eine von dem HT-Kühlmittel über die Ansaugluft innerhalb des Zwischenkühlers 22 gelieferte Wärme; jedoch ist der LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60 im Wesentlichen ein Zirkulationskreislauf für LT-Kühlmittel und soll nicht den (Wassermantel 44 von dem) Verbrennungsmotor 10 kühlen. Aus diesem Grund ist, sogar wenn ein Hochlastbetrieb durchgeführt wird, nach dem Aufwärmen des Motors (nachdem nicht nur der Ansaugkanal 20 aufgewärmt worden ist, sondern auch das Aufwärmen der individuellen Teile des Verbrennungsmotors 10 vollendet ist) die Temperatur des LT-Kühlmittels, welches in den Kompressor 20a eingeführt wird, niedriger als die Temperatur von HT-Kühlmittel in einer Vergleichskonfiguration A, während eines äquivalenten Hochlastbetriebs. Aus diesem Grund ist die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform der Vergleichskonfiguration A überlegen von dem Standpunkt der Reduktion der Ansammlung von Ablagerungen in dem Ansaugkanal12 innerhalb des Kompressors 20a und stromabwärts von dem Kompressor.
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Wie vorstehend beschrieben, werden mit dem LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, im Zusammenspiel mit der vorstehend beschriebenen bestimmten Steuerung, wenn der wassergekühlte Kompressor 20a verwendet wird, sowohl eine Reduktion der Erzeugung von Kondenswasser in dem Ansaugkanal 12 stromabwärts von dem Kompressor als auch eine Reduktion der Ansammlung von Ablagerungen in dem Ansaugkanal12 innerhalb des Kompressors 20a und stromabwärts von dem Kompressor auf angemessene Weise erreicht. Weiterhin wird, da die Auslassgastemperatur des Kompressors 20a während eines Hochlastbetriebs reduziert ist im Vergleich zu der Vergleichskonfiguration A, auch eine Verbesserung der Kompressoreffizienz ermöglicht, zusätzlich zu einer Reduktion der Erzeugung von Kondenswasser und einer Reduktion der Ansammlung von Ablagerungen.
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6 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel einer Verarbeitungsroutine zeigt, welche mit der Steuerung der LT-Wasserpumpe 70 und des Passagenauswahlventils 64 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zusammenhängt. Diese Routine wird gestartet, wenn der Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 beginnt. Ein Kaltstart bedeutet einen Start, welcher in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem der Verbrennungsmotors 10 kalt ist und eine Temperatur hat, welche niedriger ist oder gleich ist wie eine Außenlufttemperatur.
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Da die in 6 gezeigte Routine als ein Ergebnis des Kaltstarts gestartet wird, führt die ECU 90 anfänglich den Prozess des Schritts 100 durch. In Schritt 100 wird die LT-Wasserpumpe 70 derartig gesteuert, dass die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 die anfängliche Rotationsgeschwindigkeit N1 (>die normale Rotationsgeschwindigkeit N2) wird, und das Passagenauswahlventil wird derart angesteuert, dass der Passagenmodus A ausgewählt wird.
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Im Folgenden bestimmt die ECU 90, ob die Temperatur des HT-Kühlmittels stabil wird, nach dem Beginn des Kaltstarts (Schritt 102). Im Speziellen wird bestimmt, ob eine Veränderung in der Temperatur des HT-Kühlmittels innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt, nach dem Beginn des Kaltstarts. Als ein Ergebnis davon führt, während die Bestimmung negativ ist, die ECU 90 wiederholt den Prozess des Schritts 100 durch.
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Auf der anderen Seite, wenn in Schritt S102 bestimmt wird, dass die Temperatur des HT-Kühlmittels stabil ist, führt die ECU 90 den Prozess des Schritts 104 durch. In Schritt 104 wird die LT-Wasserpumpe 70 derart angesteuert, dass die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 die normale Rotationsgeschwindigkeit N2 wird, und das Passagenauswahlventil 64 wird derart angesteuert, dass der Passagenmodus B ausgewählt wird.
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Durch das Anwenden der Steuerung gemäß der in 6 gezeigten Routine auf den LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60, welcher in 2 gezeigt ist, ist es möglich, angemessen sowohl eine Reduktion der Erzeugung von Kondenswasser in dem Ansaugkanal 12 stromabwärts von dem Kompressor als auch eine Reduktion der Ansammlung von Ablagerungen in dem Ansaugkanal 12 in dem Kompressor 20a und stromabwärts von dem Kompressor, wie mit Bezug auf 5 beschrieben, zu erreichen.
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Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit Bezugnahme auf die 7 bis 9 beschrieben.
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Beschreibung der Systemkonfiguration der zweiten Ausführungsform
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Das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen Verbrennungsmotor auf, welcher sich von dem Verbrennungsmotor 10 darin unterscheidet, dass ein LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 100, welcher in 7 gezeigt ist, vorgesehen ist anstatt des LT-Kühlmittelzirkulationskreislaufes 60. Das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist dasselbe wie das der ersten Ausführungsform, bei dem eine Temperatursteuerung durchgeführt wird unter Verwendung des LT-Thermostat 76, um die Temperatur des LT-Kühlmittels nahe an die vorbestimmte Zieltemperatur zu bringen.
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7 ist eine Ansicht, welche schematisch ein Beispiel der Konfiguration der Passagen eines LT-Kühlmittelzirkulationskreislaufes 100 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In 7 ist der HT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 nicht gezeigt, abgesehen von einem Teil des HT-Kühlmittelzirkulationskreislaufs 40. In 7 bezeichnen ähnliche Bezugszeichen die gleichen Komponenten wie in 2 und eine Beschreibung davon wird weggelassen oder vereinfacht.
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Der LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 100 weist einen LT-Hauptkreislauf 102 auf. Wie in 7 gezeigt, sind der Zwischenkühler 22, der Kompressor 20a, der Reservoirtank 66, der LT-Kühler 68, die LT-Wasserpumpe 70 und der Temperatursensor 72 in dem LT-Hauptkreislauf 102 angeordnet. Die erste LT-Bypass-Passage 74 ist mit dem LT-Hauptkreislauf 102 als eine Passage verbunden, welche den LT-Kühler 68 (und den Reservoirtank 66) umgeht.
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Der LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 100 weist weiterhin eine zweite LT-Bypass-Passage 104 auf (welche der Bypass-Passage gemäß einem Aspekt der Erfindung entspricht). Die zweite LT-Bypass-Passage 40 zweigt von dem LT-Hauptkreislauf 102 ab bei einem Abschnitt zwischen der kühlerinternen Niedrigtemperaturwasserpassage 22L und der LT-Wasserpumpe 70 und vereinigt sich mit dem LT-Hauptkreislauf 102 bei einem Abschnitt zwischen dem Zwischenkühler 22 und dem Kompressor 20a. Auf diese Weise ist die zweite LT-Bypass-Passage 104 eine Passage, welche den Zwischenkühler 22 umgeht. Die zweite LT-Bypass-Passage 104 weist die Passage 82 innerhalb des Drosselventils 24 und die lagerinterne Passage 84 des Turboladerlagers 20c in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite des Flusses von LT-Kühlmittel auf.
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Bei dem vorstehen beschriebenen LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 100, welcher in 7 gezeigt ist, ist die kompressorinterne Passage 86 bei einem Abschnitt angeordnet, bei welchem LT-Kühlmittel, welches von der kühlerinternen Niedrigtemperaturwasserpassage 22L ausfließt, und LT-Kühlmittel, welches von der zweiten LT-Bypass-Passage 80 ausfließt, fließen. Aus diesem Grund vereinigen sich bei dem LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 100 das LT-Kühlmittel von dem Zwischenkühler 22 und das LT-Kühlmittel von dem Turboladerlager 20c miteinander und das entstehende LT-Kühlmittel wird dann in den Kompressor 20a eingeführt. Dieser Passagenmodus entspricht dem Passagenmodus A, welcher in 3 gezeigt ist. Der LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 100, welcher sich von dem LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 60 unterscheidet, weist nicht das Passagenauswahlventil 64 oder die Abzweigungspassage 88 auf. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform immer bzw. konstant der Passagenmodus A ausgewählt. Das Verhältnis der Flussrate von LT-Kühlmittel von dem Zwischenkühler 22 und der Flussrate von LT-Kühlmittel von dem Turboladerlager 20c hängt von dem Passagenwiderstand ab.
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Eigenschaften der LT-Kühlmittelsteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird auch die folgende Steuerung nach dem Beginn des Kaltstarts ausgeführt unter Verwendung des Zwischenkühlers 22, welcher eine Struktur aufweist, welche es ermöglicht, dass Wärme von dem HT-Kühlmittel zu dem LT-Kühlmittel über die Ansaugluft übertragen wird. 8 ist ein Zeitdiagramm, welches den Verfahrensfluss der kennzeichnenden Steuerung in der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Wenn der Kaltstart beginnt, wird die LT-Wasserpumpe 70 derart angesteuert, dass die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 die anfängliche Rotationsgeschwindigkeit N1 wird, wie in 8 gezeigt. Die Konfiguration, dass die Wandtemperatur Tw schnell durch die von dem HT-Kühlmittel zu dem LT-Kühlmittel gelieferte Wärme erhöht wird, während der Periode vor dem Zeitpunkt t1, zu welchem die Temperatur des HT-Kühlmittels stabil wird, ist dieselbe wie die Konfiguration der ersten Ausführungsform.
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In dem in 8 gezeigten Beispiel erreicht zum Zeitpunkt t2 sofort nach dem Zeitpunkt t1 die Wandtemperatur Tw eine Zieltemperatur Twtgt2. Die Zieltemperatur Twtgt2 ist niedriger als die Zieltemperatur Twtgt1 gemäß der ersten Ausführungsform. Das heißt, die Eigenschaften des Verbrennungsmotors (Fahrzeugs) gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfordern eine geringere Fähigkeit des Aufwärmens des Ansaugkanals 12 als die Eigenschaften des Verbrennungsmotors 10 (Fahrzeugs) gemäß der ersten Ausführungsform. Aus diesem Grund wird, bei dem in 8 gezeigten Beispiel zum Zeitpunkt t2, welcher nahe bei dem Zeitpunkt t1 liegt, bei welchem das (die Temperatur des) HT-Kühlmittel stabil wird, die Zieltemperatur Twtgt2 erreicht (das heißt, das Aufwärmen des Ansaugkanals 12 stromabwärts von dem Kompressor ist vollendet).
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Der Zeitpunkt t3 nach dem Zeitpunkt t2 entspricht einem Zeitpunkt, zu welchem das Aufwärmen der individuellen Teile des Verbrennungsmotors ausreichend vollendet ist, nachdem die Wandtemperatur Tw die Zieltemperatur Twtgt2 erreicht hat. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, bei dem Zeitpunkt t3, die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 von der anfänglichen Rotationsgeschwindigkeit N1 auf die normale Rotationsgeschwindigkeit N2 verringert.
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Wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, wird, nachdem eine Zunahme der Temperatur des HT-Kühlmittels zu einem Zeitpunkt t1 gestoppt hat, eine weitere Zunahme der Temperatur des LT-Kühlmittels, welches das HT-Kühlmittel verwendet, schwierig. Daher wird die Zeitgebung, mit welcher die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 auf die normale Rotationsgeschwindigkeit N2 verringert wird, der Zeitpunkt t2 sein, bei welchem die Wandtemperatur die Zieltemperatur Twtgt2 erreicht. Auf der anderen Seite bestehen, wenn die normale Rotationsgeschwindigkeit N2 sofort zum Zeitpunkt t2 ausgewählt wird (das heißt, wenn der Transfer von Wärme von dem HT-Kühlmittel zu dem LT-Kühlmittel über die Ansaugluft reduziert ist), Bedenken, dass das Aufwärmen von einer anderen aufzuwärmenden Komponente (in dem in 7 gezeigten Beispiel das Drosselventil 24) nur verspätet erfolgt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die normale Rotationsgeschwindigkeit N2 zu einem Zeitpunkt t3 wie vorstehend beschrieben ausgewählt.
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Wie vorstehend beschrieben wird, während der Periode vor dem Zeitpunkt t1, die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 auf die anfängliche Rotationsgeschwindigkeit N1 erhöht. Daher ist es möglich, sogar wenn der LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 100, wie er in 7 gezeigt ist, als ein Objekt verwendet wird, den Kompressor 20a früh aufzuwärmen, und daher ist es auch möglich, die Wandtemperatur schnell zu erhöhen, wie es für die erste Ausführungsform der Fall ist. Weiterhin ist es bei der vorliegenden Ausführungsform, welche den Verbrennungsmotor (Fahrzeug) verwendet, welcher die niedrige Zieltemperatur Twtgt2 erfordert, möglich, schnell die Wandtemperatur Tw auf die Zieltemperatur Twtgt2 zu erhöhen, mit der vorstehenden Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70. Da LT-Kühlmittel verwendet wird, um den Kompressor 20a zu kühlen, ist die vorliegende Ausführungsform der Vergleichskonfiguration A überlegen von einem Standpunkt einer Reduktion der Ansammlung von Ablagerungen in dem Ansaugkanal 12 innerhalb des Kompressors 20a und stromabwärts von dem Kompressor.
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Wie vorstehend beschrieben kann mit dem LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welche auch die vorstehend beschriebene bestimmte Steuerung vorsieht, sowohl eine Reduktion der Erzeugung von Kondenswasser in dem Ansaugkanal 12 stromabwärts von dem Kompressor und eine Reduktion der Ansammlung von Ablagerung in dem Ansaugkanal 12 innerhalb des Kompressors 20a und stromabwärts von dem Kompressor angemessen erreicht werden. Es ist auch möglich, die Kompressoreffizienz zu erhöhen. Weiterhin ist es nicht möglich, wenn der LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 100 verwendet wird, die Zieltemperatur Twtgt2 auf einen höheren Wert einzustellen, als wenn der LT-Kühlmittelzirkulationskreislaufs 60 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird. Jedoch werden sowohl eine Reduktion in der Erzeugung von Kondenswasser als auch eine Reduktion in der Ansammlung von Ablagerungen erreicht, auch ohne, dass ein Passagenauswahlventil 64 bereitgestellt wird (das heißt, mit einer simpleren Konfiguration).
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9 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel einer Verarbeitungsroutine im Zusammenhang mit einer Steuerung der LT-Wasserpumpe 70 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Diese Routine wird ebenso wie die in 6 gezeigte Routine zu dem Zeitpunkt gestartet, wenn ein Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 beginnt.
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Bei der in 9 gezeigten Routine führt die ECU 90 anfänglich den Prozess des Schritts 200 durch. In Schritt 200 wird die LT-Wasserpumpe 70 derart angesteuert, dass die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 die anfängliche Rotationsgeschwindigkeit N1 wird (>die normale Rotationsgeschwindigkeit N2).
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Im Folgenden bestimmt die ECU 90, ob ein vorbestimmtes Zeitintervall verstrichen ist, von dem Zeitpunkt ausgehend, zu dem die Wandtemperatur Tw die Zieltemperatur Twtgt2 erreicht hat (Schritt 202). Diese Bestimmung entspricht einer Bestimmung, ob der Zeitpunkt t3 in dem Zeitdiagramm, welches in 8 gezeigt ist, gekommen ist. In Schritt 202 kann wie vorstehend beschrieben auch bestimmt werden, ob die Wandtemperatur Tw die Zieltemperatur Twtgt2 erreicht hat.
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In Schritt 202 kann bestimmt werden, ob die Wandtemperatur Tw die Zieltemperatur Twtgt2 erreicht hat (das heißt, ob die Wandtemperatur Tw den Taupunkt der Ansaugluft erreicht hat, welche EGR-Gas enthält) unter Verwendung des Wandtemperatursensors 26. Diese Bestimmung kann durchgeführt werden, während die Wandtemperatur Tw unter Verwendung eines Kompressorauslassgastemperatursensors oder eines Temperatursensors geschätzt wird, welcher die Temperatur einer Ansaugluft erfasst, welche durch den Ansaugkanal 12 stromabwärts von dem Kompressor strömt, anstatt des Wandtemperatursensors 26. Das Zeitintervall wird im Vorhinein bestimmt, um eine Periode von dem Zeitpunkt t2 einzuschließen, zu welchem die Wandtemperatur Tw die Zieltemperatur Twtgt2 erreicht, bis zu dem Zeitpunkt t3, zu welchem das Aufwärmen der individuellen Teile (in der vorliegenden Ausführungsform des Drosselventil 24) des Verbrennungsmotors vollendet ist. Die Bestimmung, ob das Zeitintervall verstrichen ist, beschränkt sich nicht auf das Beispiel, in welchem ein im Vorhinein bestimmter Wert verwendet wird. Das heißt, beispielsweise kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, welcher die Temperatur einer Objektkomponente (in der vorliegenden Ausführungsform des Drosselventils 24) bestimmt, und die Bestimmung kann unter Verwendung des Temperatursensors durch eine Bestimmung durchgeführt werden, ob oder nicht die dem Zeitpunkt t3 entsprechende Zeit gekommen ist.
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Während die Bestimmung von Schritt S202 negativ ist, führt die ECU 90 wiederholt den Prozess von Schritt 200 durch. Auf der anderen Seite, wenn die Bestimmung von Schritt 202 positiv ist, das heißt, wenn bestimmt wird, dass der Zeitpunkt t3 gekommen ist, führt die ECU 90 den Prozess von Schritt 204 durch. In Schritt 204 wird die LT-Wasserpumpe 70 derart angesteuert, dass die Rotationsgeschwindigkeit der LT-Wasserpumpe 70 die normale Rotationsgeschwindigkeit N2 wird.
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Durch das Anwenden der Steuerung gemäß der in 9 gezeigten Verarbeitungsroutine auch auf den in 7 gezeigten LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf 100, ist es möglich, sowohl eine Reduktion der Erzeugung von Kondenswasser in der Einlasspassage 12 stromabwärts von dem Kompressor als auch eine Reduktion der Ansammlung von Ablagerungen in dem Ansaugkanal 12 innerhalb des Kompressors 20a und stromabwärts von dem Kompressor, wie mit Bezug auf 8 beschrieben, zu erreichen.
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Bei den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen ist der Verbrennungsmotor 10 oder ähnliches gezeigt, in welchem EGR-Gas in dem Ansaugkanal stromabwärts von dem Kompressor 20a eingeführt wird. Jedoch kann auch bei einer Konfiguration, bei welcher auch Blow-by-Gas (das heißt Gas, welches in eine Kurbelkammer über einen Spalt zwischen einem Kolben und einem Zylinder leckt), welches anders ist als das EGR-Gas, in den Ansaugkanal stromabwärts von dem Kompressor eingeführt wird, die vorstehend beschriebene Erzeugung von Kondenswasser und die Ansammlung von Ablagerungen auftreten. Aus diesem Grund kann die Steuerung gemäß der Erfindung auch auf einen Verbrennungsmotor angewandt werden, bei welchem Blow-by-Gas zusätzlich zu oder zusammen mit dem EGR-Gas in einen Ansaugkanal stromabwärts von einem Kompressor eingeführt wird.
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Der Abschnitt, bei welchem der wassergekühlte Kompressor in dem Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf angeordnet ist, ist nicht immer auf den in der ersten oder zweiten Ausführungsform beschriebenen Abschnitt beschränkt. Das heißt, solange wie der Ort ein solcher Ort ist, dass Niedrigtemperaturkühlmittel, welches aus der kühlerinternen Niedrigtemperaturwasserpassage herausfließt, in die kompressorinterne Passage eingeführt wird, ohne den Niedrigtemperaturkühler zu passieren, während einer vorbestimmten Periode von dem Beginn eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors ab, kann die kompressorinterne Passage, welche ein Teil des Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislaufes ist, in dem Niedrigtemperaturkühlmittelzirkulationskreislauf an einen beliebigen anderen Ort, welcher sich von den vorstehenden Ort unterscheidet, angeordnet werden. Das heißt, der Abschnitt, in welchem die kompressorinterne Passage angeordnet ist, muss es nur ermöglichen, dass Niedrigtemperaturkühlmittel, welches die kühlerinterne Niedrigtemperaturwasserpassage passiert hat, in die kompressorinterne Passage eingeführt wird, ohne dass es durch den Niedrigtemperaturkühler während der vorbestimmten Periode gekühlt wird.
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Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, während der Periode (welche der vorher bestimmen Periode gemäß dem Aspekt der Erfindung entspricht) vor dem Zeitpunkt t1, zu welchem eine Veränderung der Temperatur des HT-Kühlmittels innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt (das heißt ein Zeitpunkt, zu welchem die Temperatur des HT-Kühlmittels stabil wird) nach dem Beginn eines Kaltstarts, wird all das LT-Kühlmittel, welches den Zwischenkühler 22 passiert hat, in den Kompressor 20a über die Abzweigungspassage 88 eingeführt. Während der Periode von dem Zeitpunkt t1 (das heißt, die Periode nach der vorbestimmten Periode) wird nicht alles LT-Kühlmittel, welches den Zwischenkühler 22 passiert hat, in den Kompressor 20a eingeführt. Wenn jedoch, anders als bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel, das Verhältnis der Flussrate des Niedrigtemperaturkühlmittels, welches durch den Kompressor fließt, innerhalb des Niedrigtemperaturkühlmittels, welches den Zwischenkühler passiert hat, während der vorbestimmten Periode erhöht ist im Vergleich zu dem Anteil nach der vorbestimmten Periode, wenn auch nur wenig, kann angenommen werden, dass es möglich ist, eine größere Menge des Niedrigtemperaturkühlmittels, welches durch das Verwenden der Wärme des Hochtemperaturkühlmittels aufgewärmt worden ist, für den Kompressor während der vorbestimmten Periode bereitzustellen. Daher muss die Steuerung des Passagenauswahlventils gemäß dem Aspekt der Erfindung nur das Verhältnis der Flussrate während der vorbestimmten Periode erhöhen im Vergleich zu dem Verhältnis nach der vorbestimmten Periode.
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Bei den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen wird das Beispiel beschrieben, bei welchem das Turboladerlager 20c als die Wärmequellenvorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung verwendet wird. Jedoch ist die Wärmequellenvorrichtung nicht auf das Turboladerlager 20c beschränkt, solange die Wärmequellenvorrichtung als eine Wärmequelle für das LT-Kühlmittel verwendbar ist. Das heißt, beispielsweise kann die Wärmequellenvorrichtung der Abgasemissionssteuerungskatalysator 28 oder ein Wärmetauscher sein, welcher Wärme zwischen dem HT-Kühlmittel und dem LT-Kühlmittel bei einem Abschnitt austauscht, welcher ein anderer ist, als der des Zwischenkühlers 22.
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Bei den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen ist ein Verbrennungsmotor 10 oder ähnliches gezeigt, welcher den Kompressor 20a des Turboladers 20 aufweist. Jedoch ist der gemäß der Erfindung vorgesehene Kompressor nicht auf den in dem Turbolader enthaltenen Kompressor beschränkt, solange wie der Kompressor Ansaugluft auflädt. Das heißt, beispielsweise kann der Kompressor ein Kompressor sein, welcher unter Verwendung des Drehmoments einer Kurbelwelle angetrieben wird oder er kann ein elektrischer Kompressor sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbrennungsmotor
- 12
- Ansaugkanal
- 12a
- kühlerinternen Ansaugkanal
- 14
- Abgaspassage
- 16
- Luftreiniger
- 18
- Luftflusssensor
- 20
- Turbolader
- 20a
- Kompressor
- 20b
- Turbine
- 20c
- (Turbolader-)Lager
- 22
- Zwischenkühler
- 22H
- Hochtemperaturwasserpassage
- 22L
- Niedrigtemperaturwasserpassage
- 24
- Drosselventil
- 26
- Wandtemperatursensor
- 28
- Abgasemissionssteuerungskatalysator
- 30
- Niedrigdruckschleifen- (LPL)-EGR-Vorrichtung
- 32
- EGR-Passage
- 34
- EGR-Kühler
- 36
- EGR-Ventil
- 40
- HT-Kühlmittelzirkulationskreislaufstränge
- 42
- HT-Hauptkreislauf
- 44
- Passage (Wassermantel)
- 46
- HT-Wasserpumpe
- 48
- HT-Kühler
- 50
- HT-Thermostat
- 52
- HT-Bypass-Passage
- 60
- LT-Kühlmittelzirkulationskreislaufstränge
- 62
- LT-Hauptkreislauf
- 64
- Passagenauswahlventil
- 66
- Reservoirtank
- 68
- LT-Kühler
- 70
- LT-Wasserpumpe
- 72
- Temperatursensor
- 74
- LT-Bypass-Passage
- 76
- LT-Thermostat
- 78
- Temperatursensor
- 80
- LT-Bypass-Passage
- 82
- Passage
- 84
- (lagerinterne) Passage
- 86
- kompressorinterne Passage
- 88
- Abzweigungspassage
- 90
- ECU
- 90a
- Prozessor
- 90b
- Speicher
- 92
- Kurbelwinkelsensor
- 94
- Treibstoffinjektionsventil
- 96
- Zündvorrichtung
- 100
- LT-Kühlmittelzirkulationskreislauf
- 102
- LT-Hauptkreislauf
- 104
- zweite LT-Bypass-Passage
