DE102017214690A1

DE102017214690A1 - Lüftersteuereinheit

Info

Publication number: DE102017214690A1
Application number: DE102017214690.7A
Authority: DE
Inventors: Junichi Kaneko
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2018-04-05
Also published as: JP2018059420A; JP6762190B2

Abstract

Die erfindungsgemäße Lüftersteuereinheit (14) zur Steuerung des Betriebs des Kühllüfters (16) zum Kühlen eines Kühlers (40) berechnet aufgrund der Außenluftsaugmenge (102) und der Abgasrückführungsrate (104) die Abgasfließgeschwindigkeit (S2), und berechnet, wenn die errechnete Abgasfließgeschwindigkeit (S2) über einem Schwellenwert liegt, die Motortemperatur (S5) aufgrund der Abgastemperatur (112), und steuert den Betrieb des Kühllüfters (16) anhand der errechneten Motortemperatur (S5) und der Motorkühlluftmenge (S7), berechnet, wenn die errechnete Abgasfließgeschwindigkeit (S2) unter einem Schwellenwert liegt, die Motortemperatur (S4) aufgrund der Kraftstoffeinspritzmenge (108) und der Motordrehzahl (106), und steuert den Betrieb des Kühllüfters (16) anhand der errechneten Motortemperatur (S4) und der Motorkühlluftmenge (S7) steuert.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Lüftersteuereinheit zur Steuerung des Betriebs von Kühllüftern.
Hintergrundtechnik
Um den Wirkungsgrad des im Fahrzeug montierten Motors zu erhöhen, wird die Wassertemperatur des Motorkühlwassers entsprechend dem Betriebszustand des Motors geregelt. Das Motorkühlwasser wird z.B. mittels eines elektrischen Lüfters gekühlt. Es ist dazu ein Verfahren vorgeschlagen worden, die Drehzahl des elektrischen Lüfters anhand der Rückkoppellungssteuerung aufgrund der Differenz zwischen der Soll- und Ist-Temperatur und anhand der Vorsteuerung anhand der mit einem Motorüberhitzungsmodell ermittelten Wärmemenge zu steuern.
Entgegenhaltungen
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift 2014-218938

Überblick über die Erfindung
Zu lösende technische Aufgaben
Wenn die Motortemperatur steigt, verzögert sich der Anstieg der Kühlwassertemperatur gegenüber der Motortemperatur, so dass die Kühlung des Motors auch bei Anwendung des bisherigen Verfahrens verzögert werden kann. Es gibt auch ein Verfahren, bei dem eine Vorsteuerung aufgrund eines Motorerwärmungsmodells mitverwendet wird. Aber dieses Verfahren ist schwer anwendbar, wenn der Nutzungsbereich der Motorleistung, wie bei Nutzfahrzeugen, breit ist.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, den Motor schnell abzukühlen, wenn die Motortemperatur rasch gestiegen ist.
Mittel zur Lösung der Aufgaben
Um die genannte Aufgabe zu lösen, ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Lüftersteuereinheit (14) zur Steuerung des Betriebs des Kühllüfters (16) zum Kühlen eines Kühlers (40), die Lüftersteuereinheit (14) die Abgasfließgeschwindigkeit (S2) aufgrund der Außenluftsaugmenge (102) und der Abgasrückführungsrate (104) berechnet, und,
wenn die errechnete Abgasfließgeschwindigkeit (S2) über einem Schwellenwert liegt, die Motortemperatur (S5) aufgrund der Abgastemperatur (112) berechnet, und den Betrieb des Kühllüfters (16) anhand der errechneten Motortemperatur (S5) und der Motorkühlluftmenge (S7) steuert,
wenn die errechnete Abgasfließgeschwindigkeit (S2) unter einem Schwellenwert liegt, die Motortemperatur (S4) aufgrund der Kraftstoffeinspritzmenge (108) und der Motordrehzahl (106) berechnet, und den Betrieb des Kühllüfters (16) anhand der errechneten Motortemperatur (S4) und der Motorkühlluftmenge (S7) steuert.
Wirkung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, den Motor schnell abzukühlen, wenn die Motortemperatur rasch gestiegen ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
(1) ist eine schematische Darstellung des Motorsteuersystems, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
(2) ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Ausführung des Gesamtprozesses der Lüftersteuereinheit.
(3) ist ein Charakteristikdiagramm der geforderten Luftmenge zur Motorkühlung und der geforderten Luftmenge zur Kühlerkühlung sowie der geforderten Luftmenge zur Kondensatorkühlung.
(4) ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Lüftersteuerung.
(5) ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Berechnung der Luftmenge zur Motorkühlung.
(6) ist ein Flussdiagramm zur Erklärung des Berechnungsprozesses der Abgasfließgeschwindigkeit.
(7) ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Berechnung der Luftmenge zur Kühlung des Kühlmittels.
(8) ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Berechnung der Luftmenge zur Kühlung des Verdampfers einer Klimaanlage.
(9) ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Berechnung der Luftmenge zur Kühlung eines Ladeluftkühlers.
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
(Ausführungsform)
1 ist eine schematische Darstellung des Motorsteuersystems, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das in der 1 gezeigte Motorsteuersystem 1 ist mit einer Motorsteuereinheit 12 zur Steuerung des Motors 10, und einer Lüftersteuereinheit 14, welche Informationen mit der Motorsteuereinheit 12 austauscht, und die Drehzahl des an den Kühllüfter 16 angeschlossenen Lüftermotors 18 anhand der von diversen Sensoren detektierten und ausgegebenen Werte steuert, versehen.
Die Motorsteuereinheit 12 und die Lüftersteuereinheit 14 bestehen z.B. aus Rechnern, die mit Datenverarbeitungsresourcen wie einer Zentraleinheit, einem Speicher und einer Ein-/Ausgangsschnittstelle versehen sind. An der Lüftersteuereinheit 14 sind diverse Sensoren, wie z.B. ein Drucksensor 20, Temperatursensoren 22, 24, 26, 28, 30 u.a. angeschlossen. Der Drucksensor 20 wird in der Rohrleitung (Kühlmittelleitung) 38, die den Kondensator 32, die vom Motor 10 betriebene Pumpe 34 und den Verdampfer 36 miteinander verbindet, angeordnet, und als Kühlmitteldrucksensor zur Ermittlung des in den Kondensor 32 eingegebenen Kühlmittels konstruiert.
Die Temperatursensoren 22, 24 werden in der Kühlwasserleitung 46, die die vom Motor 10 betriebene Pumpe 42, den Thermostat 44 und den Kühler 40 miteinander verbindet, angeordnet. Der Temperatursensor 22 wird als Temperatursensor für das Kühlwasser stromabwärts des Motors, der die Kühlwassertemperatur stromabwärts des Motors 10 ermittelt, konstruiert. Der Temperatursensor 24 wird als Temperatursensor für das Kühlwasser oder Kühlmittel stromaufwärts des Motors, der die Kühlwassertemperatur stromaufwärts des Motors 10 ermittelt, konstruiert. Der Temperatursensor 26 wird in der Abgasleitung 50 des Abgassytems, die den Motor 10 und die Turbine 48 des Turboladers, der die Saugluft verdichtet, verbindet, angeordnet, und als Abgastemperatursensor zur Ermittlung der Abgastemperatur in der Abgasleitung 50 konstruiert.
Der Temperatursensor 28 wird in der Saugluftleitung 54 des Saugluftsystems, die den Ladeluftkühler 52, der die Saugluft kühlt, und den Motor 10 verbindet, angeordnet, und als Temperatursensor stromabwärts des Ladeluftkühlers zur Ermittlung der Temperatur der Saugluft in der Saugleitung 54 konstruiert. Der Temperatursensor 30 wird in der Saugluftleitung 58 des Saugluftsystems, die den Kompressor 56 des Turboladers und den Ladeluftkühler 52 verbindet, angeordnet, und als Temperatursensor stromaufwärts des Ladeluftkühlers zur Ermittlung der Temperatur der Saugluft in der Saugleitung 58 konstruiert. Die Abgasleitung 50 und die Saugluftleitung 54 werden über ein Abgasrückführungsventil 60 angeschlossen. Der Ladeluftkühler 52 wird über die Rohrleitung 62 an den Kühler 64 angeschlossen, und der Kühler 64 wird über die Rohrleitung 66 an den Ladeluftkühler 52 angeschlossen. An einer Stelle der Rohrleitung 66 ist eine Pumpe 68 angeordnet.
2 ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Ausführung des Gesamtprozesses der Lüftersteuereinheit. Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet, wenn von der Motorsteuereinheit 12 die Fahrgeschwindigkeit 100 eingegeben wird, die Frontalluftmenge aus der Fahrgeschwindigkeit 100 (S1). Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet, wenn von der Motorsteuereinheit 12 eine Außenluftsaugmenge 102 und eine Abgasrückführungsrate 104 eingegeben werden, die Abgasfließmenge (oder Abgasfließgeschwindigkeit)(S2). Die Lüftersteuereinheit 14 beurteilt dann, ob die errechnete Abgasfließmenge größer als der Schwellenwert ist oder nicht, und wählt „EIN“, wenn die errechnete Abgasfließmenge größer als der Schwellenwert ist, da die vom Abgastemperatursensor errechnete Motortemperatur präziser ist, und wählt „AUS“, wenn die errechnete Abgasfließmenge unter dem Schwellenwert liegt (S3).
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet, wenn von der Motorsteuereinheit 12 die Motordrehzahl 106 und die Kraftstoffeinspritzmenge 108 eingegeben werden, und vom Temperatursensor (Kühlmitteltemperatursensor) 24 die Kühlwassertemperatur stromaufwärts des Motors 110 eingegeben wird, aus der Verbrennungshitze und der Kühlung durch das Kühlmittel die Motortemperatur (S4), und berechnet, wenn vom Temperatursensor 26 die Abgastemperatur 112 eingegeben wird, aus der Abgastemperatur 112 die Motortemperatur (S5), und wählt, wenn die Abgasfließmenge oberhalb des Schwellenwerts liegt, den im Schritt S5 errechneten Wert, und wählt, wenn die Abgasfließmenge unterhalb des Schwellenwerts liegt, den im Schritt 4 errechneten Wert (S6), und berechnet aus der Motortemperatur die Luftmenge zur Kühlung des Motors 10 (Motorkühlungsluftmenge) (S7).
Das heißt, da die Motortemperatur (Motorzylindertemperatur), wenn die Abgasfließmenge oberhalb des Schwellenwerts liegt, als ungefähr gleich der vom Temperatursensor 26 ermittelten Temperatur betrachtet werden kann, kann die Motortemperatur als höher als die vom Temperatursensor 26 ermittelten Temperatur betrachtet werden, wenn man von der vom Temperatursensor 26 ermittelten Abgastemperatur 112 die Motortemperatur berechnet (S4), und von der errechneten Motortemperatur die Motorkühlluftmenge errechnet, und wenn die Abgasfließmenge unterhalb des Schwellenwerts liegt. Daher wird die Motortemperatur aus der Motordrehzahl 106, der Kraftstoffeinspritzmenge 108 und der vom Temperatursensor (Kühlmitteltemperatursensor) 24 ermittelten Kühlwassertemperatur stromaufwärts des Motors 110 errechnet, und aus der errechneten Motortemperatur wird die Motorkühlluftmenge errechnet (S5).
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet, wenn vom Temperatursensor (Kühlmitteltemperatursensor) 22 die Kühlwassertemperatur stromabwärts des Motors 114 eingegeben wird, die Differenz zwischen der Kühlwassertemperatur stromabwärts des Motors 114 und der Sollkühltemperatur 116 (S8), berechnet dann von der errechneten Differenz durch Proportionalsteuerung die Kühlluftmenge (S9) und durch Integralsteuerung die Kühlluftmenge (S10), und die Summe des im Schritt S9 errechneten Wertes und des im Schritt S10 errechneten Wertes als Kühlmittelkühlluftmenge (S11).
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet, wenn vom Drucksensor (Klimaanlage-Kühlmitteldrucksensor) 20 der AC-Kühlmitteldruck 118 eingegeben wird, vom AC-Kühlmitteldruck 118 die Kühlluftmenge (Kühlluftmenge des Verdampfers der Klimaanlage (S12).
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet ferner, wenn vom Temperatursensor 30 die Temperatur stromaufwärts des CAC (Compress Air Cooler: Im Folgenden Ladeluftkühler genannt) 120 eingegeben, und vom Temperatursensor 28 die Temperatur stromabwärts des Ladeluftkühlers 122 eingegeben wird, die Differenz zwischen der Temperatur stromaufwärts des Ladeluftkühlers 120 und der Temperatur stromabwärts des Ladeluftkühlers 122 (S13), und errechnet aus der Differenztemperatur (Ladeluftkühler-Temperaturdifferenz) die Kühlungsluftmenge (Ladeluftkühler-Kühlungsluftmenge) (S14).
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet dann anhand des im Schritt S7 errechneten Werts, des im Schritt S11 errechneten Werts, des im Schritt S12 errechneten Werts und des im Schritt S14 errechneten Werts den maximalen Wert der Summe der einzelnen errechneten Werte (S15), berechnet die Differenz zwischen dem errechneten maximalen Wert und dem im Schritt 1 errechneten Wert (S16), konvertiert dann die aus dieser Berechnung erhaltene Luftmenge, um diese im Lüfterbetrieb zu konvertieren, in z. B die Motordrehzahl (S17), steuert dann anhand der konvertierten Motordrehzahl die Drehzahl des Lüftermotors 18 (S18).
Die Fahrgeschwindigkeit 100 wird vom Fahrgeschwindigkeitssensor, der zur Motorsteuereinheit 12 gehört, erhalten, die Außenluftsaugmenge 102 wird vom Außenluftsaugluftsensor, der zur Motorsteuereinheit 12 gehört, erhalten, und die Motordrehzahl 106 wird vom Motordrehzahlsensor, der zur Motorsteuereinheit 12 gehört, erhalten. Die Abgasrückführungsrate 104 und die Kraftstoffeinspritzmenge 108 werden von der Zentraleinheit, die zur Motorsteuereinheit 12 gehört, errechnet.
In diesem Fall werden in der Lüftersteuereinheit 14 ein EGR-Rate-Berechnungsmittel (Abgasrückführungsrate-Berechnungsmittel), welches die Abgasrückführungsrate, die den Anteil der Rückflussmenge beim Abgasrückführungsventil 60 zeigt, errechnet, und ein Kraftstoffeinspritzmenge-Berechnungsmittel, welches die Kraftstoffspritzmenge für einzelne Zylinder des Motors 10 errechnet, aufgebaut. Beim Berechnen der Verbrennungshitze (Motorüberhitzungswärmemenge) aus der Kraftstoffeinspritzmenge 108 kann man z.B. die Kraftstoffeinspritzmenge 108 in Drehmoment konvertieren, aus dem errechneten Drehmoment und der Motordrehzahl die Motorleistung berechnen, und die errechnete Motorleistung in die Motorerwärmungsmenge konvertieren.
Beim Berechnen der Kühlwasserfließmenge kann man die Motordrehzahl in Fließmenge konvertieren, und die konvertierte Fließmenge als Kühlwasserfließmenge verwenden. Das Berechnungsergebnis im Schritt 16 kann man als geforderte Lüfterluftmenge verwenden, und im Schritt 17 die geforderte Lüfterluftmenge in Drehzahl konvertieren, die konvertierte Drehzahl als Lüfterdrehzahl verwenden, im Schritt 18 die Lüfterdrehzahl in Antriebsignale konvertieren, die konvertierten Antriebsignale als Lüfterantriebssignale zum Lüftermotor 18 ausgeben, und entsprechend den Lüftersignalen die Drehzahl des Lüftermotors 18 steuern.
3 ist ein Charakteristikdiagramm der geforderten Luftmenge zur Motorkühlung und der geforderten Luftmenge zur Kühlerkühlung sowie der geforderten Luftmenge zur Kondensatorkühlung. 3 ist ein Charakteristikdiagramm, bei dem die Längsachse die Lüfterdrehzahl (die Drehzahl des Kühllüfters 16, die der Drehzahl des Lüftermotors 18 entspricht), und die horizontale Achse den A/C-Kühlmitteldruck, die Kühlwassertemperatur am Ausgang des Motors und die Motorleistung darstellt.
In 3 zeigen die geforderte Motorkühlluftmenge 200, geforderte Kühlerkühlluftmenge 210 und die geforderte Kondensatorkühlluftmenge 220 Charakteristiken, dass sie mit der Zunahme des AC-Kühlmitteldrucks 118 (der vom Drucksensor 20 ermittelte Druck), der Kühlwassertemperatur am Motorausgang 119 (die vom Temperatursensor 22 ermittelte Temperatur) und der Motorleistung (der von der Motorsteuereinheit 12 errechnete Wert) zunehmen. Im Schritt 15 in 2 werden für die geforderte Motorkühlluftmenge 200, die geforderte Kühlerkühlungsluftmenge 210, die geforderte Kondensatorkühlungsluftmenge 220 sowie für die im Schritt 14 errechnete Ladeluftkühlerkühlluftmenge jeweils der maximale Wert gewählt.
4 ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Lüftersteuerung. In 4 berechnet die Lüftersteuereinheit 14 bei der Steuerung des Kühllüfters 16 die Motorkühlluftmenge (FAN_ENG) (S21), und berechnet die Kühlmittelkühlluftmenge (FAN_Clnt) (S22). Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet dann die Kühlluftmenge des Verdampfers der Klimaanlage (FAN_AC) (S23) und die Kühlungsluftmenge des Ladeluftkühlers (FAN_CAC) (S24).
Die Lüftersteuereinheit 14 wählt von den einzelnen Luftmengen aufgrund der jeweils errechneten Ergebnisse den maximalen Wert der geforderten Luftmenge (FAN_REQ(kg/h) = MAX(FAN_ENG, FAN_Clnt, FAN_AC, FAN_CAC) (S25), und berechnet von der Fahrgeschwindigkeit die Frontalluftmenge (FAN_V(kg/h) = Fahrgeschwindigkeit (km/h) × Beiwert k01) (S26). Die Lüftersteuereinheit 14 führt dann aus der im Schritt 25 gewählten Luftmenge (der Maximalwert) und aus der im Schritt S26 errechneten Frontalluftmenge die Konvertierung der Lüfter(FAN)-Antriebaufgabe (psFAN) aus (psFAN(%) = FAN_REQ – FAN_V) × Beiwert k02) (S27). Die Lüftersteuereinheit 14 treibt dann den Lüftermotor 18 mit der errechneten Lüfterantriebsaufgabe = psFAN an, und steuert die Drehzahl des Lüftermotors 18.
5 ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Berechnung der Luftmenge zur Motorkühlung. Dieser Prozess ist der konkrete Inhalt des Schrittes S21 in 4. In 5 berechnet die Lüftersteuereinheit 14 die Abgasfließgeschwindigkeit (vExh) (S31), beurteilt, ob die errechnete Abgasfließgeschwindigkeit (vExh) größer als der Schwellenwert ist oder nicht (S32), und berechnet, wenn die errechnete Abgasfließgeschwindigkeit (vExh) größer als der Schwellenwert ist (Ja), aus der Abgastemperatur (tExh) die Motortemperatur (tEng) (tEng(degC) = Beiwert k15 × tExh (degC))(S33). Das heißt, wenn die Abgasfließgeschwindigkeit größer als der Schwellenwert ist, kann man aus der Abgastemperatur die Motortemperatur schließen, da die Wärmeübertragung vom Motor zur Abgastemperatur hoch ist.
Wenn die Lüftersteuereinheit 14 beurteilt, dass die im Schritt S32 errechnete Abgasfließgeschwindigkeit (vExh) kleiner als der Schwellenwert ist (Nein), berechnet die Lüftersteuereinheit 14 aus der Kraftstoffeinspritzmenge 108 (minj) das Motordrehmoment (trqEng) (trqEng(Nm) = Beiwert k11 × minj (mg/str)) (S34), aus dem errechneten Motordrehmoment (trqEng(Nm)) und aus der Motordrehzahl 106 ((UpM)/60) die Motorleistung (wEng)(wEng(Watt) = 2pi × trqEng(Nm) × Motordrehzahl (UpM)/60) (S35).
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet dann aus der Kühlwassertemperatur stromaufwärts des Motors 110 (tClntEng Us) die Motorkühltemperatur (tClntEng) (tClntEng(degC) = Beiwert k12 × tClntEngUs (degC))(S36), und aus der errechneten Motorleistung (wEng) und der errechneten Motorkühltemperatur (tClntEng) die Motortemperatur (tEng) (tEng(degC) = Beiwert k13 × wEng (Watt) – tClntEng (degC))(S37).
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet dann aus der im Schritt 33 oder im Schritt 37 errechneten Motortemperatur (tEng) die Motorkühlluftmenge (FAN_ENG) (FAN_ENG (kg/h) = Beiwert k14 × tEng (degC)) (S38), und wiederholt daach den Prozess vom Schritt 31 zum Schritt 38.
6 ist ein Flussdiagramm zur Erklärung des Berechnungsprozesses der Abgasfließgeschwindigkeit. Dieser Prozess ist der konkrete Inhalt des Schrittes 31 in 5. In 6 liest die Lüftersteuereinheit 14 von den im Saugluftsystem angeordneten Sensoren die Außenluftsaugmenge 102 (Saugluftmassendurchsatz) ein (mAir = Saugluftmassendurchsatz (kg/s)) (S41), und dann liest von der in der Motorsteuereinheit 12 montierten Motorsteuereinrichtung die Soll-Abgasrückführungsrate 104 ein (rEGR = Soll-Abgasrückführungsrate (%) = Abgasrückführungsmassendurchsatz:Motorsaugmassendurchsatz) (S42).
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet aus der eingelesenen Außenluftsaugmenge 102 (Saugluftmassendurchsatz) und dem von der Abgasrückführungsrate errechneten Abgasrückführungsmassendurchsatz den Motorsaugluftmassendurchsatz ((kg/s)) (mEng = (100% – rEGR) × mAir + rEGR × mAir)(S43). Die Lüftersteuereinheit 14 liest dann von der Motosteuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzmenge 108 ein (minj = Kraftstoffeinspritzmenge (kg/s)) (S44), und berechnet aufgrund des Massenerhaltungssatzes aus der Motoreinsaugluftmasse und der Kraftstoffeinspritzmenge den Motorabgasmassendurchsatz (mExh (kg/s) = mEng + minj) (S45).
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet dann aus der Abgastemperatur 112 (tExh) die Motorabgasabgasdichte (pExh (kg/m3) = Karte 111 (tExh(degC)) (S46). Da, bei Gasen die Temperatur und die Dichte miteinander korrelieren, wird anhand der experimentell erhaltenen Karte 111 die Dichte ermittelt.
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet dann aus dem errechneten Motorabgasmassendurchsatz (mExh) und der errechneten Motorabluftdichte (pExh) den Motorabgasvolumendurchsatz (qExh) (qExh (m3/s) = mExh/pExh) (S47), liest die voreingestellte Abgasleitung-Querschnittsfläche (sExh (m2) = Abgasleitung-Querschnittsfläche) ein (S48), dividiert den Motorabgasvolumendurchsatz (qExh) durch die Abgasleitung-Querschnittsfläche (sExh), um die Abgasgeschwindigkeit (Abgasfließgeschwindigkeit) zu errechnen (vExh(m/s) = qExh/sExh) (S49), und wiederholt danach den Prozess vom Schritt 41 bis Schritt 49.
7 ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Berechnung der Luftmenge zur Kühlung des Kühlmittels. Dieser Prozess ist der konkrete Inhalt des Schritt S22 in 4. In 7 liest die Lüftersteuereinheit 14 von den Sensoren Kühlwassertemperatur stromabwärts des Motors 114 ein (tClntEngDs = die Kühlwassertemperatur stromabwärts des Motors (degC)), (S51), und stellt die Kühlmittelsolltemperatur ein (tClntTrgt = Kühlmittelsolltemperatur (degC)) (S52).
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet als Differenz zwischen der eingelesenen Kühlwassertemperatur stromabwärts des Motors 114 und der eingestellten Kühlmittelsolltemperatur die Kühlmitteltemperaturdifferenz (tClntDiff) (tClntDiff (deg C) = tClntEngDs – tClntTrg t) (S53), und berechnet aufgrund der errechneten Kühlmitteltemperaturdifferenz (tClntDiff) die Proportionalsteuerung der Kühlmittelkühlung (FAN_Clnt_P(kg/h) = Proportionalbeiwert k21 × 5Cint Diff (degC)) (S54), und berechnet die Integralsteuerung der Kühlmittelkühlung (FAN_Clnt_I (kg/h) = FAN_Clnt_I + Integralbeiwert k21 × tClntDiff (degC)) (S55).
Die Lüftersteuereinheit 14 berechnet dann aus dem Berechnungsergebnis im Schritt S54 und dem Berechnungsergebnis im Schritt S55 die Kühlmittelkühlluftmenge (FAN_Clnt (kg/h) = FAN_Clnt_I(kg/h) = FAN_Clnt_I) (S56), und wiederholt danach den Prozess vom Schritt 51 zum Schritt 56.
8 ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Berechnung der Luftmenge zur Kühlung des Verdampfers einer Klimaanlage. Dieser Prozess ist der konkrete Inhalt des Schrittes 23 in 4. In 8 liest die Lüftersteuereinheit 14 den Kühlmitteldruck 118 (pAc = Kühlmitteldruck der Klimaanlage (hPA)) (S61), und berechnet aus dem eingelesenen Kühlmitteldruck (pAC) die Kühlmitteltemperatur (tAC) (tAC = Karte 31 (pAC (hPA))) (S62), und berechnet aus der errechneten Kühlmitteltemperatur (tAC) die Kühlluftmenge des Verdampfers (FAN_AC (kg/h) = Beiwert k32 × tAC) (S63), und wiederholt danach den Prozess vom Schritt 61 zum Schritt 63.
9 ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Berechnung der Luftmenge zur Kühlung eines Ladeluftkühlers. Dieser Prozess ist der konkrete Inhalt des Schrittes 24 in 4. In 9 liest die Lüftersteuereinheit 14 vom Temperatursensor 30 die Temperatur im Oberlauf des Ladeluftkühlers (CAC) 120 ein (tCACUs = Temperatur stromaufwärts des Ladeluftkühlers ein (degC)) (S71), und liest vom Temperatursensor 28 die Temperatur stromabwärts des Ladeluftkühlers (CAC) 122 ein (tCACDs = Temperatur stromabwärts des Ladeluftkühlers (degC)) (S72), und berechnet aus der Differenz zwischen der eingelesenen Stromaufwärtstemperatur und der eingelesenen Stromabwärtstemperatur die Ladeluftkühler-Temperaturdifferenz (tCACDiff) (tCACDiff (degC) = tCACUs – tCACDs) (S73), und berechnet aus der errechneten Ladeluftkühler(CAC)-Temperaturdifferenz die Kühlungsluftmenge des Ladeluftkühlers (FAN_CAC (kg/h) = Beiwert k41 × tCACDiff) (S74), und wiederholt danach den Prozess vom Schritt 71 zum Schritt 74.
In der vorliegenden Ausführungsform wird bei einem raschen Anstieg der Motortemperatur die Kühlwasser mit einer der Motortemperatur entsprechenden Luftmenge gekühlt, so dass der Motor schnell gekühlt werden kann, und im Ergebnis lässt sich eine Überhitzung des Motors verhindern.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform, sondern umfasst verschiedene Variationen. Zum Beispiel, wenn die Abgasfließgeschwindigkeit unter dem Schwellenwert liegt, kann man auf den Prozess im Schritt S36 in 5 verzichten, und aus der Kraftstoffeinspritzmenge und der Motordrehzahl die Motortemperatur berechnen, und aus der errechneten Motortemperatur die Motorkühlluftmenge berechnen, und aufgrund mindestens der errechneten Motorkühlluftmenge die Drehzahl des Lüftermotors 18 steuern. Jedoch lässt sich durch Ausführung des Prozesses im Schritt S36 eine genauere Motortemperatur errechnen. Auch ist es möglich, bei einem Teil der Struktur der Ausführungsform andere Bestandteile hinzuzufügen, Bestandteile wegzulassen oder durch andere Bestandteile zu ersetzen.
Zeichenerklärung

10 Motor, 12 Motorsteuereinheit, 14 Lüftersteuereinheit, 16 Kühllüfter 18 Lüftermotor, 20 Drucksensor, 22, 24, 26, 28, 30 Temperatursensor, 32 Kondensator, 36 Verdampfer, 40 Kühler, 52 Ladeluftkühler, 60 Abgasrückführungsventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-218938 [0003]

Claims

Lüftersteuereinheit (14) zur Steuerung des Betriebs des Kühllüfters (16) zum Kühlen eines Kühlers (40), dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftersteuereinheit (14) aufgrund der Außenluftsaugmenge (102) und der Abgasrückführungsrate (104) die Abgasfließgeschwindigkeit (S2) berechnet, und, wenn die errechnete Abgasfließgeschwindigkeit (S2) über einem Schwellenwert liegt, die Motortemperatur (S5) aufgrund der Abgastemperatur (112) berechnet, und den Betrieb des Kühllüfters (16) anhand der errechneten Motortemperatur (S5) und der Motorkühlluftmenge (S7) steuert, wenn die berechnete Abgasfließgeschwindigkeit (S2) unter einem Schwellenwert liegt, die Motortemperatur (S4) aufgrund der Kraftstoffeinspritzmenge (108) und der Motordrehzahl (106) berechnet, und den Betrieb des Kühllüfters (16) anhand der errechneten Motortemperatur (S4) und der Motorkühlluftmenge (S7) steuert.
Lüftersteuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftersteuereinheit (14), wenn die Abgasfließmenge (S2) unter dem Schwellenwert liegt, die errechnete Motortemperatur (S4) aufgrund der Temperatur des Motorkühlwassers (110) des stromaufwärts des Motors liegenden Teils der den Kühler (40) und den Motor (10) miteinander verbindenden Kühlwasserleitung (46) korrigiert.
Lüftersteuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftersteuereinheit (14) aufgrund der Differenz zwischen der Kühlwassertemperatur des stromabwärts (114) des Motors liegenden Teils der Kühlwasserkühlleitung und der Kühlmittelsolltemperatur (116), durch Proportionalsteuerung die Kühlungsluftmenge (S9) und durch Integralsteuerung die Kühlungsluftmenge (S10) berechnet, und dann die Summe des im Schritt (S9) durch Proportionalsteuerung errechneten Wertes und des im Schritt (S10) durch Integralsteuerung errechneten Wertes als Kühlmittelkühlluftmenge (S11) berechnet, aufgrund der Differenz zwischen der Ladeluftkühler-Stromaufwärtstemperatur (120) stromaufwärts des im Saugluftsystem des Motors (10) angeordneten Ladeluftkühlers (52) und der Ladeluftkühler-Stromabwärtstemperatur (122) stromabwärts die Ladeluftkühlerkühlluftmenge (S14) berechnet, aufgrund des Kühlmitteldrucks in der den Kondensator (32) und den Verdampfer (36) verbindenden Kühlmittelleitung (38) die Verdampferkühlluftmenge (S12) berechnet, die maximale Luftmenge (S15), die die errechnete Motorkühlluftmenge (S7), die Kühlmittelkühlluftmenge (S11) und die Ladeluftkühlerkühlluftmenge (S14) sowie die Verdampferkühlluftmenge (S12) umfasst, wählt, und aufgrund der gewählten maximalen Kühlungsluftmenge (S15) den Betrieb des Kühllüfters (16) steuert.