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Hintergrund
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(a) Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerverfahren eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor und betrifft insbesondere ein Steuerverfahren, welches dazu befähigt, einen Verbrennungsmotor, der dazu eingerichtet ist, ein Kühlmittelzirkulationssystem, das den Nullfluss von Kühlmittel selektiv erzielt, und ein Abgasrückführungssystem, welches die Rückführung von Abgas selektiv durchführt, gemeinsam zu nutzen, anzuwenden.
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(b) Beschreibung der bezogenen Technik
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Im Allgemeinen wird Wärme aus einem Brennraum (Brennkammer) eines Verbrennungsmotors an einem Zylinderkopf, einem Zylinderkopf, einem Einlass-/Auslass-Ventil, einem Kolben und so weiter aufgenommen bzw. absorbiert, wobei ein Wassermantel, durch welchen Kühlmittel zum Kühlen eines Verbrennungsmotors geleitet wird, an einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf ausgebildet ist, um Kühlmittel in einer Aufwärts-und-Abwärts-Richtung eines Verbrennungsmotors oft zirkulieren zu lassen.
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Falls Wärme durch die Bestandteile des Verbrennungsmotors aufgenommen wird, wodurch sich deren Temperatur übermäßig erhöht, können Hitzebelastungen davon auftreten oder kann ein Schmierungsversagen verursacht werden, da ein Ölfilm, welcher eine innere Fläche des Zylinders bedeckt, entfernt wird. Folglich kann ein Defekt des Verbrennungsmotors auftreten, und der Defekt des Verbrennungsmotors ist eine Ursache für abnorme Verbrennung, wie zum Beispiel Fehlzündungen, Klopfen oder Frühzündung. Die abnorme Verbrennung kann den Kolben beschädigen, und als ein Resultat davon gibt es ein Problem dahingehend, dass eine thermische Effizienz und eine Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors verschlechtert sein können. Andererseits gibt es Probleme dahingehend, dass durch übermäßiges Kühlen des Verbrennungsmotors die Ausgangsleistung und der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors verschlechtert sein können und eine Abrasion des Zylinders bei niedriger Temperatur auftreten kann. Daher ist es erforderlich, dass das Kühlen des Verbrennungsmotors mittels des Kühlmittels korrekt gesteuert wird.
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Wenn in einem Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor, welches einen Verbrennungsmotor unter Verwendung eines Kühlmittels kühlt, der Nullfluss als ein Fall definiert ist, in dem Kühlmittelleitungen, welche durch zugehörige Ventile geöffnet und geschlossen werden, geschlossen sind, mit Ausnahme einer Zirkulation von Kühlmittel durch Kühlmittelleitungen, welche immer offen sind, dann kann eine Wärmeaustauschleistung verschlechtert sein, falls die Zeit des Durchführens des Nullflusses, bei der das Kühlmittel nicht in einer Komponente, in welcher Kühlmittel zum Wärmeaustausch erforderlich ist, zirkuliert wird, zu lange ist. Außerdem kann die Haltbarkeit durch einen thermischen Schock verschlechtert sein, wenn Kühlmittel mit einer hohen Temperatur plötzlich in die Komponente eingeleitet wird, nachdem das Zirkulieren des Kühlmittels in die Komponente gestoppt war. Falls insbesondere Kühlmittel nicht in einer Komponente zum Kühlen einer Abgasrückführung zirkuliert wird, kann eine Leistung des Verbrennungsmotors verschlechtert sein, da das Rückführungsabgas (rückgeführte Abgas), welches eine übermäßig hohe Temperatur hat, in den Brennraum eingeleitet wird.
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Die obigen Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören, angesehen werden.
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Ferner offenbart die
DE 10 2015 111 390 A1 ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: eine Wasserpumpe, welche an einer Zuströmleitung, welche Kühlmittel in den Verbrennungsmotor einleitet, dazu angeordnet ist, Kühlmittel derart zu pumpen, dass Kühlmittel zum Kühlen eines Verbrennungsmotors zirkuliert wird, eine Mehrzahl von Zirkulationsleitungen, welche vorgesehen sind, so dass Kühlmittel, welches aus dem Verbrennungsmotor heraus geströmt ist, in die Zuströmleitung geleitet wird, nachdem ein Wärmeaustausch an einer erforderlichen Stelle durchgeführt ist, ein integriertes Strömungssteuerventil, welches mit einer Abströmleitung, die Kühlmittel aus dem Verbrennungsmotor heraus leitet, in Verbindung steht und welches dazu eingerichtet ist, den Weg, welchen das Kühlmittel zirkuliert, aus der Mehrzahl von Zirkulationsleitungen auszuwählen, und eine Steuereinrichtung, welche einen Betrieb des integrierten Strömungssteuerventils steuert.
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Aus der
DE 10 2015 113 485 A1 ist ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor mit einem wassergekühlten AGR-Kühler bekannt, wobei eine direkte Leitung vom Zylinderblock zum AGR-Kühler vorgesehen ist, dessen Strömung nicht von einem Strömungssteuerventil beeinflusst wird.
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Erläuterung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerverfahren eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, welches die Vorteile des gleichmäßigen Kühlens von Rückführungsabgas, sogar während eines Zustands des Nullflusses, haben.
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Hierzu stellt die vorliegende Erfindung ein Steuerverfahren eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Das Steuerverfahren eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren zum Steuern des Kühlsystems, welches eine Mehrzahl von Zirkulationsleitungen, die vorgesehen sind, so dass Kühlmittel, das zum Kühlen eines Verbrennungsmotors zirkuliert wird, einen Wärmeaustausch bei einer erforderlichen Stelle durchführt, ein integriertes Strömungssteuerventil, welches den Zirkulationsweg von Kühlmittel bzw. den Weg des Zirkulierens von Kühlmittel (nachfolgend kurz: Zirkulationsweg von Kühlmittel) umschaltet, und eine Steuereinrichtung, welche den Betrieb des integrierten Strömungssteuerventils steuert, aufweist.
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Dieses Steuerverfahren eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor weist auf: Beibehalten des Nullflusses nach Starten des Verbrennungsmotors in dem Nullfluss des Verschließens aller von Zirkulationsleitungen, welche durch das integrierte Strömungssteuerventil selektiv geöffnet/geschlossen werden, Prüfen, ob eine Temperatur von Kühlmittel, welches aus dem Verbrennungsmotor strömt, höher oder gleich einer ersten festgelegten Temperatur ist, Lösen bzw. Aufheben (nachfolgend kurz: Lösen) des Nullflusses, falls die Temperatur von Kühlmittel, welches aus dem Verbrennungsmotor strömt, höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur ist, Prüfen, ob eine Temperatur von Kühlmittel, welches in den Verbrennungsmotor geleitet wird (z.B. in diesen einströmt), höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur ist, Durchführen eines erneuten Nullflusses (auch z.B. Neu-Nullfluss genannt) nach dem Verbrennungsmotorstarten, falls die Temperatur von Kühlmittel, welches in den Verbrennungsmotor geleitet wird, höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur ist, Prüfen, ob eine Temperatur von Kühlmittel, welches aus dem Verbrennungsmotor strömt, höher oder gleich einer zweiten festgelegten Temperatur ist, und Lösen des erneuten Nullflusses (Durchführen des Wieder-Lösens bzw. Wieder-Aufhebens (z.B. erneut bzw. wieder Lösen bzw. Aufheben) des Nullflusses), falls die Temperatur von Kühlmittel, welches aus dem Verbrennungsmotor strömt, höher oder gleich der zweiten festgelegten Temperatur ist.
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Eine von der Mehrzahl von Zirkulationsleitungen kann immer offen (z.B. frei bzw. nicht durch ein Ventil verschließbar) sein, um Kühlmittel zum Wärmeaustausch mit einem Abgasrückführungskühler zu zirkulieren.
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Die Steuereinrichtung kann wiederholt eine Temperatur von Kühlmittel, welches aus dem Verbrennungsmotor strömt, mit der ersten festgelegten Temperatur vergleichen, falls eine Temperatur von Kühlmittel, welches aus dem Verbrennungsmotor strömt, niedriger als die erste festgelegte Temperatur ist.
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Die Steuereinrichtung kann wiederholt eine Temperatur von Kühlmittel, welches in den Verbrennungsmotor geleitet wird, mit der ersten festgelegten Temperatur vergleichen, falls eine Temperatur von Kühlmittel, welches in den Verbrennungsmotor geleitet wird, niedriger als die erste festgelegte Temperatur ist.
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Kühlmittel kann via den Abgasrückführungskühler durch die immer offene Zirkulationsleitung geleitet werden, sogar während des erneuten Nullflusses, so dass Rückführungsabgas gleichmäßig gekühlt wird.
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Die Steuereinrichtung kann wiederholt eine Temperatur von Kühlmittel, welches aus dem Verbrennungsmotor strömt, mit der zweiten festgelegten Temperatur vergleichen, falls eine Temperatur von Kühlmittel, welches aus dem Verbrennungsmotor strömt, niedriger als die zweite festgelegte Temperatur ist.
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Das Nullfluss-Wieder-Lösen kann eine Steuerung zum Umschalten des Zirkulationswegs von Kühlmittel in Abhängigkeit von einer Bedingung, wie zum Beispiel einer Hohe-Temperatur-Bedingung und einer Heiß-Bedingung des Verbrennungsmotors, nachdem der Verbrennungsmotor eine Niedrige-Temperatur-Bedingung und eine Kalt-Bedingung verlassen hat, sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist ein schematisches Diagramm eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist ein Flussdiagramm zu einem Steuerverfahren eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 ist ein schematisches Diagramm eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt, weist ein Kühlsystem 1 für einen Verbrennungsmotor einen Verbrennungsmotor 10, einen Zylinderkopf 11, einen Zylinderblock 13, eine Wasserpumpe 20, einen Getriebeölwärmer 22, einen Vorratsbehälter 24, einen Abgasrückführungskühler (z.B. Kühler für rückgeführtes Abgas) 26, eine Heizeinrichtung 28, einen Radiator 29, ein integriertes Strömungssteuerventil (z.B. integriertes Durchflusssteuerventil) 30, ein erstes Ventil 32, ein zweites Ventil 34, ein drittes Ventil 36, eine Zuströmleitung (z.B. Zulaufleitung) 41, eine Abströmleitung (z.B. Ablaufleitung) 42, eine erste Zirkulationsleitung 45, eine zweite Zirkulationsleitung 46, eine dritte Zirkulationsleitung 47, eine vierte Zirkulationsleitung 48 und eine Behälterleitung (z.B. Speicherleitung) 49 auf.
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Der Zylinderkopf 11 ist ein Abschnitt, welcher ein Kopf des Verbrennungsmotors 10 ist, der in der Lage ist, thermische Energie durch Aufrechterhalten einer Luftdichtheit und Wasserdichtheit zu erhalten. Der Zylinderkopf 11 bildet darin einen Brennraum (nicht gezeigt), welcher durch einen Kolben (nicht gezeigt) und den Zylinderkopf 11 umgeben wird, und eine Zündkerze, ein Einlassventil, ein Auslassventil und so weiter sind an dem Brennraum zum Umwandeln von thermischer Energie in kinetische Energie des Kolbens angebracht.
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Der Zylinderblock 13 ist ein Abschnitt, welcher ein Zentrum des Verbrennungsmotors 10 ist, und ist mit einer Unterseite des Zylinderkopfs 11 verbunden. Ein Element, wie beispielsweise eine Dichtung, kann hierbei zwischen dem Zylinderkopf 11 und dem Zylinderblock 13 zum Sicherstellen von Luftdichtheit und Wasserdichtheit angeordnet sein. Außerdem ist mindestens ein Zylinder (nicht gezeigt) an dem Zylinderblock 13 ausgebildet, und der Kolben ist angeordnet, so dass er eine Hin-und-Her-Bewegung nach oben und nach unten in dem Zylinder durchführt. Indessen kann ein Wassermantel (nicht gezeigt), welcher ein freier Raum, der durch Anordnen eines Kerns in einer Form, wenn der Zylinderblock 13 und der Zylinderkopf 11 gegossen werden, ausgebildet wird, ist, als ein Kühlmittelkanal, welcher um den Zylinder, der den Brennraum aufweist, herum angeordnet ist, vorgesehen sein. Das heißt, dass der Wassermantel an dem Zylinderblock 13 und dem Zylinderkopf 11 ausgebildet ist und Kühlmittel durch den Wassermantel in den Verbrennungsmotor hinein und aus diesem heraus geleitet bzw. geströmt (hierin auch nur kurz: geleitet) wird, wodurch die Verbrennungsmotorkühlung durchgeführt wird.
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Der Verbrennungsmotor 10, welcher durch Verbinden des Zylinderkopfs 11 und des Zylinderblocks 13 zusammengesetzt ist, ist einem Fachmann in der Technik wohlbekannt, so dass eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird.
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Die Wasserpumpe 20 ist eine Vorrichtung zum Pumpen eines Kühlmittels, so dass Kühlmittel in dem Kühlsystem 1 für einen Verbrennungsmotor zirkuliert bzw. geströmt bzw. geleitet (hierin auch nur kurz: zirkuliert) wird. Außerdem wird die Wasserpumpe 20 wahlweise vom elektrischen Typ oder mechanischen Typ in Abhängigkeit von der Zuordnung eines Fahrzeugs verwendet. Ferner ist die Wasserpumpe 20 nicht auf einen vom elektrischen Typ und mechanischen Typ in dem Kühlsystem 1 für einen Verbrennungsmotor beschränkt.
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Der Getriebeölwärmer 22 ist eine Vorrichtung zum Erwärmen von Getriebeöl eines Getriebes (nicht gezeigt), so dass eine geeignete Temperatur des Getriebeöls beibehalten wird. Der Getriebeölwärmer 22 erzielt außerdem einen Wärmeaustausch zwischen Getriebeöl und Kühlmittel, welches eine relativ hohe Temperatur hat, wodurch das Getriebeöl erwärmt wird. Diesbezüglich kann eine Kühlungsart des Getriebeölwärmers 22 eine wassergekühlte Art oder eine Luft-/Wasser-gekühlte Art, welche einen Wärmeaustausch zwischen Getriebeöl und Gas, wie zum Beispiel Abgas, dass ebenso eine hohe Temperatur hat, erzielt, sein. Der Getriebeölwärmer 22 wird im Allgemeinen als ein ATF-(Automatikgetriebefluid)-Wärmer bezeichnet.
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Der Vorratsbehälter 24, welcher eine Vorrichtung zum Ausgleichen eines Flüssigkeitsvolumens in Abhängigkeit von der Temperaturänderung ist, nimmt Kühlmittel auf oder führt Kühlmittel in das Kühlsystem 1 für einen Verbrennungsmotor zu, um das Kühlmittel gleichmäßig zirkulieren zu lassen.
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Der Abgasrückführungskühler 26 ist eine Vorrichtung zum Kühlen von Rückführungsabgas, welches hin zum Brennraum rückgeführt wird. Außerdem nutzt der Abgasrückführungskühler 26 Kühlmittel zum Kühlen des Rückführungsabgases. Mit anderen Worten kann eine Kühlungsart des Abgasrückführungskühlers 26 ebenfalls eine wassergekühlte Art oder eine Luft-/Wasser-gekühlte Art sein. Der Abgasrückführungskühler wird im Allgemeinen als ein AGR-(Abgasrückführung-)Kühler bezeichnet.
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Die Heizeinrichtung 28 ist eine Vorrichtung, welche Kühlmittel, das eine hohe Temperatur hat, nachdem es durch den Verbrennungsmotor 10 geströmt ist, als eine Wärmequelle zum Beheizen eines Innenraums eines Fahrzeugs nutzt.
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Der Radiator 29 ist eine Vorrichtung zum Abstrahlen von Wärme des Kühlmittels, das eine hohe Temperatur hat, nachdem es durch den Verbrennungsmotor 10 geströmt ist, in die Umgebung (z.B. Atmosphäre).
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Der Grundaufbau und die Funktionen der Wasserpumpe 20, des ATF-Wärmers 22, des Vorratsbehälters 24, des AGR-Kühlers 26, der Heizeinrichtung 28 und des Radiators 29 sind einem Fachmann in der Technik wohlbekannt, so dass detaillierte Beschreibungen davon weggelassen werden.
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Das integrierte Strömungssteuerventil 30 führt eine Funktion zum Umschalten des Zirkulationswegs von Kühlmittel bzw. des Wegs des Zirkulierens von Kühlmittel (hierin auch nur kurz: Zirkulationsweg von Kühlmittel), so dass Kühlmittel selektiv durch einen/eine (z.B. ein Teil) von dem Getriebeölwärmer 22, dem Vorratsbehälter 24, dem Abgasrückführungskühler 26, der Heizeinrichtung 28 und dem Radiator 29 oder alle davon strömt.
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Das erste Ventil 32, das zweite Ventil 34 und das dritte Ventil 36 sind in dem integrierten Strömungssteuerventil 30 angebracht, um jeweilige Kühlmittelkanäle (z.B. Durchgänge) 45, 46 und 47 zu öffnen / zu verschließen.
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Die Zuströmleitung 41 ist ein Kanal, durch welchen Kühlmittel in den Verbrennungsmotor 10 hinein geleitet wird, und ist mit dem Zylinderblock 13 verbunden. Hierbei steht die Zuströmleitung 41 in Verbindung mit dem am Zylinderblock 13 ausgebildeten Wassermantel, wobei in den Verbrennungsmotor 10 eingeleitetes Kühlmittel nacheinander durch den an dem Zylinderblock 13 ausgebildeten Wassermantel und den am Zylinderkopf 11 ausgebildeten Wassermantel hindurchströmt, um aus dem Verbrennungsmotor 10 auszuströmen. Außerdem ist die Wasserpumpe 20 an der Zuströmleitung 41 angeordnet. Die Zuströmleitung 41 ist hierbei immer offen (z.B. frei bzw. nicht durch ein Ventil verschließbar).
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Die Abströmleitung 42 ist ein Kanal, durch welchen Kühlmittel aus dem Verbrennungsmotor 10 heraus geleitet wird, und ist mit dem Zylinderkopf 11 verbunden. Das heißt, dass die Abströmleitung 42 mit dem Wassermantel, der im Zylinderkopf 11 angeordnet ist, in Verbindung steht. Außerdem verbindet die Abströmleitung 42 den Zylinderkopf 11 mit dem integrierten Strömungssteuerventil 30. Die Abströmleitung 42 ist hierbei immer offen (z.B. frei bzw. nicht durch ein Ventil verschließbar).
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Die erste Zirkulationsleitung 45 ist ein Kanal, durch welchen Kühlmittel, welches durch das integrierte Strömungssteuerventil 30 geströmt ist, zirkuliert wird, und steht mit dem integrierten Strömungssteuerventil 30 in Verbindung. Außerdem ist der Getriebeölwärmer 22 an (z.B. als Bestandteil in) der ersten Zirkulationsleitung 45 angeordnet. Das heißt, dass Kühlmittel, welches durch die erste Zirkulationsleitung 45 hindurch strömt, nachdem es aus dem integrierten Strömungssteuerventil 30 heraus geströmt ist, via (z.B. durch) den Getriebeölwärmer 22 geleitet wird. Das erste Ventil 32 ist hierbei an dem integrierten Strömungssteuerventil 30 angebracht, so dass es die erste Zirkulationsleitung 45, welche mit dem integrierten Strömungssteuerventil 30 in Verbindung steht, selektiv öffnet und verschließt.
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Die zweite Zirkulationsleitung 46 ist ein Kanal, durch welchen Kühlmittel, welches durch das integrierte Strömungssteuerventil 30 geströmt ist, zirkuliert wird, und steht mit dem integrierten Strömungssteuerventil 30 in Verbindung. Außerdem ist die Heizeinrichtung 28 an (z.B. als Bestandteil in) der zweiten Zirkulationsleitung 46 angeordnet. Das heißt, dass Kühlmittel, welches durch die zweite Zirkulationsleitung 46 hindurch strömt, nachdem es aus dem integrierten Strömungssteuerventil 30 heraus geströmt ist, via (z.B. durch) die Heizeinrichtung 28 geleitet wird. Das zweite Ventil 34 ist hierbei an dem integrierten Strömungssteuerventil 30 angebracht, so dass es die zweite Zirkulationsleitung 46, welche mit dem integrierten Strömungssteuerventil 30 in Verbindung steht, selektiv öffnet und verschließt.
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Die dritte Zirkulationsleitung 47 ist ein Kanal, durch welchen Kühlmittel, welches durch das integrierte Strömungssteuerventil 30 geströmt ist, zirkuliert wird, und ist dazu eingerichtet, das integrierte Strömungssteuerventil 30 mit der Zuströmleitung 41 zu verbinden. Außerdem ist der Radiator 29 an (z.B. als Bestandteil in) der dritten Zirkulationsleitung 47 angeordnet. Das heißt, dass Kühlmittel, welches durch die dritte Zirkulationsleitung 47 hindurch strömt, nachdem es aus dem integrierten Strömungssteuerventil 30 heraus geströmt ist, via (z.B. durch) den Radiator 29 in die Zuströmleitung 41 geleitet wird. Das dritte Ventil 36 ist hierbei an dem integrierten Strömungssteuerventil 30 angebracht, so dass es die dritte Zirkulationsleitung 47, welche mit dem integrierten Strömungssteuerventil 30 in Verbindung steht, selektiv öffnet und verschließt.
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Die vierte Zirkulationsleitung 48 ist ein Kanal, durch welchen Kühlmittel aus dem Verbrennungsmotor 10 heraus geleitet wird, um von der Abströmleitung 42 separiert zu sein, (z.B. ein Kanal, der dazu eingerichtet ist, um Kühlmittel getrennt von der Abströmleitung aus dem Verbrennungsmotor 10 heraus zu leiten) und ist mit dem Zylinderblock 13 verbunden. Hierbei steht die vierte Zirkulationsleitung 48 mit dem Wassermantel, welcher in dem Zylinderblock 13 angeordnet ist, in Verbindung, und Kühlmittel, welches im Verbrennungsmotor 10 strömt, kann durch Hindurchströmen durch die vierte Zirkulationsleitung 48, nachdem es durch den an dem Zylinderblock 13 ausgebildeten Wassermantel geströmt ist, aus dem Verbrennungsmotor 10 heraus strömen. Die vierte Zirkulationsleitung 48 ist indessen (z.B. zudem) ein Kanal, durch welchen Kühlmittel, welches aus dem Verbrennungsmotor 10 heraus geströmt ist, in den Verbrennungsmotor 10 zurück zirkuliert wird, und ist dazu eingerichtet, den Zylinderblock 13 mit der Zuströmleitung 41 zu verbinden. Außerdem ist der Abgasrückführungskühler 26 an (z.B. als Bestandteil in) der vierten Zirkulationsleitung 48 angeordnet. Das heißt, dass Kühlmittel, welches durch die vierte Zirkulationsleitung 48 hindurch strömt, nachdem es aus dem Zylinderblock 13 heraus geströmt ist, via (z.B. durch) den Abgasrückführungskühler 26 in die Zuströmleitung 41 geleitet wird. Die erste Zirkulationsleitung 45, welche mittels des Getriebeölwärmers 22 angeordnet (z.B. angeschlossen) ist, und die zweite Zirkulationsleitung 46, welche mittels der Heizeinrichtung 28 angeordnet (z.B. angeschlossen) ist, sind mit der vierten Zirkulationsleitung 48 verbunden, und die vierte Zirkulationsleitung 48 ist immer offen (z.B. frei bzw. nicht durch ein Ventil verschließbar).
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Die Behälterleitung 49 ist ein Kanal, durch welchen Kühlmittel, welches via das integrierte Strömungssteuerventil 30 geströmt ist, in den Verbrennungsmotor 10 zirkuliert wird, und ist von der dritten Zirkulationsleitung 47 abgezweigt, um mit der Zuströmleitung 41 verbunden zu sein. Außerdem ist der Vorratsbehälter 24 an (z.B. als Bestandteil in) der Behälterleitung 49 angeordnet. Das heißt, dass ein Teil des Kühlmittels, welches in der dritten Zirkulationsleitung 47 strömt, nachdem es aus dem integrierten Strömungssteuerventil 30 heraus geströmt ist, in die Zuströmleitung 41 via den Vorratsbehälter 24 durch Hindurchströmen durch die Behälterleitung 49 geleitet wird. Ferner ist die Behälterleitung 49 von der dritten Zirkulationsleitung 47 zwischen dem integrierten Strömungssteuerventil 30 und dem Radiator 29 abgezweigt, und ein Teil des Kühlmittels, welches in der dritten Zirkulationsleitung 47 strömt, strömt durch die Behälterleitung 49 hindurch, bevor es in den Radiator 29 strömt. Die Behälterleitung 49, welche von der dritten Zirkulationsleitung 47 abgezweigt ist, kann hierbei immer offen sein, und eine Menge von strömenden Kühlmittel durch die Behälterleitung 49 kann in Abhängigkeit von der Funktion des Vorratsbehälters 24 variiert werden.
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Das Kühlsystem 1 für einen Verbrennungsmotor weist ferner eine Steuereinrichtung 60 und einen Temperatursensor 51 und 52 auf.
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Die Steuereinrichtung 60 steuert den Betrieb des Kühlsystems 1 für einen Verbrennungsmotor. Außerdem steuert die Steuereinrichtung 60 das integrierte Strömungssteuerventil 30 in Abhängigkeit von einer Information über eine Temperatur, welche von dem Temperatursensor 51 und 52, welcher eine Kühlmittel-Temperatur erfasst, übermittelt wird, wodurch der Betrieb des Kühlsystems 1 für einen Verbrennungsmotor erzielt wird. Indem das erste Ventil 32, das zweite Ventil 34 und das dritte Ventil 36 des integrierten Strömungssteuerventils 30 auf voneinander unabhängige Weise und einzeln geöffnet/geschlossen werden, werden mindestens vier Kühlmittelkreisläufe, die durch Öffnen von allen, durch Schließen von einem, durch Schließen von zweien und durch Schließen von allen von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Ventil 32, 34 und 36 aufgeteilt werden, so dass sie voneinander unterschiedlich sind, in Abhängigkeit von Bedingungen des Verbrennungsmotors 10 realisiert. Hierbei können die Bedingungen (z.B. Zustände) des Verbrennungsmotors 10 mittels einer Kalt-Bedingung (z.B. Kalt-Zustand), einer Niedrige-Temperatur-Bedingung (z.B. Niedrige-Temperatur-Zustand), einer Hohe-Temperatur-Bedingung (z.B. Hohe-Temperatur-Zustand), einer Heiß-Bedingung (z.B. Heiß-Zustand) und so weiter gemäß einer Reihenfolge, bei der eine Kühlmittel-Temperatur ansteigt, unterteilt werden (z.B. steigen die Temperaturen, welche die jeweilige Bedingung (z.B. in Form von Temperaturgrenzwerten) definieren, ausgehend von der Kalt-Bedingung zur Heiß-Bedingung an). Die Steuereinrichtung 60 kann eine elektrische Steuereinheit (ECU), welche im Allgemeinen elektronische Vorrichtungen eines Fahrzeugs steuert, sein, und das integrierte Strömungssteuerventil 30 kann eine elektronische Vorrichtung sein. Die ECU und die Konzepte über eine Kalt-Bedingung, eine Heiß-Bedingung und so weiter eines Verbrennungsmotors sind einem Fachmann in der Technik wohlbekannt, so dass detaillierte Beschreibungen davon weggelassen werden.
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Der Temperatursensor 51 und 52 ist an der vierten Zirkulationsleitung 48 jeweilig vorgesehen an einem Abschnitt, der nach dem Durchlaufen (z.B. Durchströmen) des Abgasrückführungskühlers 26 und anschließendem Durchqueren (z.B. Kreuzen) von Abschnitten, welche mit der ersten Zirkulationsleitung 45 und der zweiten Zirkulationsleitung 46 verbunden sind, mit der Zuströmleitung 41 verbunden ist, (z.B. einem ersten Abschnitt der vierten Zirkulationsleitung 48 stromaufwärts der Zuströmleitung 41 und stromabwärts des Abgasrückführungskühlers 26 und stromabwärts der Kreuzungsabschnitte, wo die vierte Zirkulationsleitung 48 mit der ersten Zirkulationsleitung 45 und der zweiten Zirkulationsleitung 46 verbunden ist) und an einem Abschnitt, der vor dem Durchlaufen (z.B. Durchströmen) des Abgasrückführungskühlers 26 Kühlmittel aus dem Zylinderblock 13 leitet (z.B. einem zweiten Abschnitt der vierten Zirkulationsleitung 48 stromabwärts des Zylinderblocks 13 und stromaufwärts des Abgasrückführungskühlers 26). Die Steuereinrichtung 60 ist außerdem mit den Temperatursensoren 51 und 52 verbunden, um die Information über eine Kühlmittel-Temperatur zu erhalten, und ist mit dem integrierten Strömungssteuerventil 30 verbunden, um das erste, das zweite und das dritte Ventil 32, 34 und 36 zu steuern. Hierbei wird der Temperatursensor 51, welcher an der vierten Zirkulationsleitung 48, die von Kühlmittel, das in den Verbrennungsmotor 10 eingeleitet wird, nachdem es via den Abgasrückführungskühler 26 geströmt ist, durchströmt wird, angeordnet ist, als ein Eingangssensor 51 bezeichnet und wird der Temperatursensor 52, welcher an der vierten Zirkulationsleitung 48, die von Kühlmittel, das aus dem Verbrennungsmotor 10 heraus geleitet wird, bevor es via den Abgasrückführungskühler 26 geströmt ist, durchströmt wird, angeordnet ist, als ein Ausgangssensor 52 bezeichnet.
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Im Fall des Schließens von allen von dem ersten Ventil 32, dem zweiten Ventil 34 und dem dritten Ventil 36 durch die Steuerung der Steuereinrichtung 60 in Abhängigkeit von einer Temperaturinformation des Kühlmittels, welche von dem Eingangssensor 51 und dem Ausgangssensor 52 erhalten wird, wird Kühlmittel, welches in den Zylinderblock 13 durch die Zuströmleitung 41 durch Pumpen der Wasserpumpe 20 eingeströmt ist, derart zirkuliert, dass es via den an der vierten Zirkulationsleitung 48 angeordneten Abgasrückführungskühler 26 erneut in die Zuströmleitung 41 eingeleitet wird, während es durch die vierte Zirkulationsleitung 48, die immer offen ist, hindurchströmt, da das erste Ventil 32 einen durch die erste Zirkulationsleitung 45 strömenden Kühlmittelfluss blockiert, das zweite Ventil 34 einen durch die zweite Zirkulationsleitung 46 strömenden Kühlmittelfluss blockiert und das dritte Ventil 36 einen durch die dritte Zirkulationsleitung 47 strömenden Kühlmittelfluss blockiert.
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Der Nullfluss wird als ein Zustand des Schließens aller Kühlmittelleitungen, welche selektiv geöffnet oder geschlossen werden können, definiert, wie zum Beispiel der Zustand des Schließens des ersten Ventils, des zweiten Ventils und des dritten Ventils 32, 34 und 36. Sogar während des Nullflusses wird Rückführungsabgas gleichmäßig gekühlt, indem, durch Hindurchströmen durch die immer offene vierte Zirkulationsleitung 48, Kühlmittel via den Abgasrückführungskühler 26 geleitet wird. Außerdem kann eine Steuerung zum Realisieren des Nullflusses bei einer Kalt-Bedingung des Verbrennungsmotors 10 durchgeführt werden, so dass ein Aufwärmen des Verbrennungsmotors 10 schnell ist, indem die Kühlung des Zylinderblocks 13 minimiert wird.
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Eine Kühlmittel-Temperatur, welche eine Referenz auf eine obere Grenze zum Ermitteln (z.B. Festlegen) einer Kalt-Bedingung des Verbrennungsmotors 10 ist, wird als eine erste festgelegte Temperatur (z.B. erste Solltemperatur) T1 bezeichnet, und es wird ermittelt, dass eine Kalt-Bedingung des Verbrennungsmotors 10 vorliegt (z.B. der Verbrennungsmotor eine Kalt-Bedingung aufweist), wenn eine Temperatur von Kühlmittel, das aus dem Verbrennungsmotor 10 heraus strömt, niedriger als die erste festgelegte Temperatur T1 ist. Mit anderen Worten prüft die Steuereinrichtung 60, ob eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Ausgangssensor 52 übermittelt wird, höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist, und schließt die Steuereinrichtung dann alle von dem ersten Ventil 32, dem zweiten Ventil 34 und dem dritten Ventil 36 in dem Fall, dass diese Temperatur nicht höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist, und öffnet mindestens eines von dem ersten Ventil 32, dem zweiten Ventil 34 und dem dritten Ventil 36 in dem Fall, dass diese Temperatur höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist. Die Steuereinrichtung 60 prüft indessen, ob eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Eingangssensor 51 übermittelt wird, höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist, und ermittelt dann, dass der Verbrennungsmotor 10 stabil aus einer Kalt-Bedingung austritt, falls diese Temperatur höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist/wird. Hierbei kann es zweckmäßig sein, dass die erste festgelegte Temperatur T1 auf 60°C vorbestimmt ist.
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Mindestens drei unterschiedliche Kreisläufe des Kühlmittels, welche durch Schließen aller, Schließen von einem oder Schließen von zweien von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Ventil 32, 34 und 36, ausgenommen des Nullflusses, erzielt werden, werden durch einen Fachmann in der Technik ausgestaltet, so dass detaillierte Beschreibungen davon weggelassen werden.
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Eine Kühlmittel-Temperatur, welche eine Referenz auf eine obere Grenze zum Ermitteln (z.B. Festlegen) einer Niedrige-Temperatur-Bedingung des Verbrennungsmotors 10 ist, wird als eine zweite festgelegte Temperatur (z.B. zweite Solltemperatur) T2 bezeichnet, und es wird ermittelt, dass eine Niedrige-Temperatur-Bedingung des Verbrennungsmotors 10 vorliegt (z.B. der Verbrennungsmotor eine Niedrige-Temperatur-Bedingung aufweist), wenn eine Temperatur von Kühlmittel, das in den Verbrennungsmotor 10 einströmt, höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist und eine Temperatur von Kühlmittel, das aus dem Verbrennungsmotor 10 heraus strömt, niedriger als die zweite festgelegte Temperatur T2 ist. Mit anderen Worten prüft die Steuereinrichtung 60, ob eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Ausgangssensor 52 übermittelt wird, höher oder gleich der zweiten festgelegten Temperatur T2 ist, wenn eine Kühlmittel-Temperatur, die von dem Eingangssensor 51 übermittelt wird, höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist, und führt die Steuereinrichtung dann eine Kühlmittelzirkulation in Abhängigkeit von einer Bedingung, wie zum Beispiel einer Hohe-Temperatur-Bedingung und einer Heiß-Bedingung des Verbrennungsmotors 10, durch, falls jene Temperatur höher oder gleich der zweiten festgelegten Temperatur T2 ist. Hierbei kann es zweckmäßig sein, dass die zweite festgelegte Temperatur T2 auf 100°C vorbestimmt ist.
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2 ist ein Flussdiagramm zu einem Steuerverfahren eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 2 gezeigt, wird ein Steuerverfahren eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit dem Starten (z.B. Anlassen) des Verbrennungsmotors 10 bei einem Schritt S100 gestartet. Ein Steuerverfahren eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird indessen zusammen mit dem Stoppen (z.B. Abschaltung) des Verbrennungsmotors 10 beendet.
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Das Starten des Verbrennungsmotors 10 wird in einem Zustand des Schließens des ersten Ventils 32, des zweiten Ventils 34 und des dritten Ventils 36 (z.B. einem Zustand, in dem das erste Ventil 32, das zweite Ventil 34 und das dritte Ventil 36 geschlossen sind), durchgeführt, und in einem Schritt S110 behält die Steuereinrichtung 60 den Nullfluss vor einem Erwärmen des Kühlmittels auf einen festgelegten Wert (z.B. Sollwert) bei.
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Die Steuereinrichtung 60 prüft in einem Schritt S120 durch Empfangen einer Information über eine Kühlmittel-Temperatur von dem Ausgangssensor 52 in einem Zustand des Beibehaltens des Nullflusses, ob das Kühlmittel so erwärmt wird, dass es einen festgelegten Wert erreicht. Diesbezüglich prüft die Steuereinrichtung 60 in dem Schritt S120, ob eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Ausgangssensor 52 übermittelt wird, höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist.
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Falls ermittelt wird, dass eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Ausgangssensor 52 übermittelt wird, nicht höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist, dann vergleicht die Steuereinrichtung 60 im Schritt S120 wiederholt eine Kühlmittel-Temperatur, von dem Ausgangssensor 52 übermittelt wird, mit der ersten festgelegten Temperatur T1.
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Falls ermittelt wird, dass eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Ausgangssensor 52 übermittelt wird, höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist, dann öffnet die Steuereinrichtung 60 in einem Schritt S130 mindestens eines von dem ersten Ventil 32, dem zweiten Ventil 34 und dem dritten Ventil 36, wodurch der Nullfluss gelöst bzw. aufgehoben (kurz: gelöst) wird.
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Wenn der Nullfluss im Schritt S130 gelöst ist, prüft die Steuereinrichtung 60 in einem Schritt S140, ob eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Eingangssensor 51 übermittelt wird, höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist. Zu dieser Zeit steigt eine Temperatur des Verbrennungsmotors 10 nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10 an.
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Falls ermittelt wird, dass eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Eingangssensor 51 übermittelt wird, nicht höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist, dann vergleicht die Steuereinrichtung 60 im Schritt S140 wiederholt eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Eingangssensor 51 übermittelt wird, mit der ersten festgelegten Temperatur T1.
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Falls ermittelt wird, dass eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Eingangssensor 51 übermittelt wird, höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist, dann startet die Steuereinrichtung 60 die Abgasrückführung (AGR) und schließt alle von dem ersten Ventil 32, dem zweiten Ventil 34 und dem dritten Ventil 36 in einem Schritt S150. Hierbei wird der Nullfluss, welcher zusammen mit der AGR gestartet wird, der erneute Nullfluss (auch z.B. Neu-Nullfluss), welcher erneut nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10 aus einem Zustand des Nullflusses durchgeführt wird, genannt. Sogar während des erneuten Nullflusses wird Rückführungsabgas gleichmäßig gekühlt, so dass die Leistungsfähigkeit der AGR sichergestellt werden kann, da Kühlmittel via den Abgasrückführungskühler 26 durch die immer offene vierte Zirkulationsleitung 48 geleitet wird.
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Die Steuereinrichtung 60 prüft in einem Schritt S160 durch Empfangen einer Information über eine Kühlmittel-Temperatur von dem Ausgangssensor 52 in einem Zustand des Beibehaltens des erneuten Nullflusses, ob das Kühlmittel so erwärmt wird, dass es einen festgelegten Wert erreicht. Diesbezüglich prüft die Steuereinrichtung 60 in dem Schritt S160, ob eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Ausgangssensor 52 übermittelt wird, höher oder gleich der zweiten festgelegten Temperatur T2 ist. Zu dieser Zeit steigt eine Temperatur des Verbrennungsmotors 10 nach Verlassen einer Kalt-Bedingung an.
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Falls ermittelt wird, dass eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Ausgangssensor 52 übermittelt wird, nicht höher oder gleich der zweiten festgelegten Temperatur T2 ist, dann vergleicht die Steuereinrichtung 60 im Schritt S160 wiederholt eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Ausgangssensor 52 übermittelt wird, mit der zweiten festgelegten Temperatur T2.
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Falls ermittelt wird, dass eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Ausgangssensor 52 übermittelt wird, höher oder gleich der zweiten festgelegten Temperatur T2 ist, dann ermittelt die Steuereinrichtung 60, dass der Verbrennungsmotor 10 stabil aus einer Niedrige-Temperatur-Bedingung austritt, und öffnet die Steuereinrichtung mindestens eines von dem ersten Ventil 32, dem zweiten Ventil 34 und dem dritten Ventil 36 in einem Schritt S170, wodurch der Nullfluss gelöst wird. Hierbei wird das Lösen des Nullflusses, welches auf ein Austreten des Verbrennungsmotors 10 aus einer Niedrige-Temperatur-Bedingung durchgeführt wird, als das Nullfluss-Wieder-Lösen, welches von dem erneuten Nullfluss ausgehend erneut durchgeführt wird, bezeichnet. Das Nullfluss-Wieder-Lösen steuert das erste Ventil 32, das zweite Ventil 34 und das dritte Ventil 36 mittels der Steuereinrichtung 60 zum Durchführen einer Kühlmittelzirkulation in Abhängigkeit von einer Bedingung, wie zum Beispiel einer Hohe-Temperatur-Bedingung und einer Heiß-Bedingung des Verbrennungsmotors.
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Mit anderen Worten ermittelt die Steuereinrichtung 60, dass der Verbrennungsmotor 10 stabil aus einer Kalt-Bedingung austritt, falls ermittelt wird, dass eine Kühlmittel-Temperatur, welche von dem Eingangssensor 51 übermittelt wird, höher oder gleich der ersten festgelegten Temperatur T1 ist, so dass verhindert wird, dass eine Kühlmittel-Temperatur bei dem Neu-Nullfluss verschlechtert (z.B. zu stark abgesenkt) wird, und so dass zugleich eine Temperatur des Verbrennungsmotors 10 rapide zum Austreten aus einer Niedrige-Temperatur-Bedingung gesteigert wird. Nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10 wird daher, sogar obwohl ein Startzeitpunkt der AGR etwas verzögert wird, ein Startzeitpunkt des Austretens des Verbrennungsmotors 10 aus einer Niedrige-Temperatur-Bedingung, wobei eine Kühlmittel-Temperatur höher oder gleich der zweiten festgelegten Temperatur T2 zu sein hat, vorgerückt, so dass ein Kraftstoffverbrauch besser sein kann. Das heißt, dass der Kraftstoffverbrauch besser sein kann, da das Intervall zwischen der Zeit des Startens des Verbrennungsmotors 10 und der Zeit, bei der eine Kühlmittel-Temperatur höher oder gleich der zweiten festgelegten Temperatur T2 wird und der Verbrennungsmotor 10 aus einer Niedrige-Temperatur-Bedingung austritt, verkürzt wird, sogar obwohl das Intervall zwischen der Zeit des Startens des Verbrennungsmotors 10 und der Zeit des Startens der AGR etwas verlängert wird. Laut Ergebnissen eines häufigen Experimentierens unter Verwendung des Verbrennungsmotors 10, der eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzt, wird bestätigt, dass das Intervall zwischen einem Startpunkt der AGR und der Zeit des Austretens des Verbrennungsmotors 10 aus einer Niedrige-Temperatur-Bedingung verkürzt wird, so dass es größer oder gleich 750 Sekunden ist, sogar falls ein Startzeitpunkt der AGR im Vergleich mit dem Gewöhnlichen um etwa 20 Sekunden verzögert wird. Daher wird bestätigt, dass eine Zeit des Anhebens einer Kühlmittel-Temperatur, so dass sie höher oder gleich der zweiten festgelegten Temperatur T2 wird, verkürzt wird, so dass sie größer oder gleich 730 Sekunden ist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann Rückführungsabgas gleichmäßig gekühlt werden, sogar während des Nullflusses, indem der Abgasrückführungskühler 26 an der immer offenen Kühlmittel-Zirkulationsleitung 48 vorgesehen ist. Zusätzlich kann eine Kühlmittel-Temperatur rapide ausgehend von einer Kalt-Bedingung des Verbrennungsmotors 10 angehoben werden, da der Nullfluss möglich ist, wenn die AGR durchgeführt wird. Ferner kann verhindert werden, dass eine Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors 10 durch Rückführen von Abgas mit einer übermäßig hohen Temperatur verschlechtert wird, und kann die Haltbarkeit des Abgasrückführungskühlers 26 sichergestellt werden, indem eine Zirkulation von Kühlmittel, welches via den Abgasrückführungskühler 26 strömt, nicht gestoppt wird.
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Obwohl die Erfindung in Verbindung damit beschrieben wurde, was gegenwärtig als zweckmäßige, beispielhafte Ausführungsformen angesehen wird, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die (hierin) offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlsystem
- 10
- Verbrennungsmotor
- 11
- Zylinderkopf
- 13
- Zylinderblock
- 20
- Wasserpumpe
- 22
- Getriebeölwärmer
- 24
- Vorratsbehälter
- 26
- Abgasrückführungskühler
- 28
- Heizeinrichtung
- 29
- Radiator
- 30
- Integriertes Strömungssteuerventil
- 32
- Erstes Ventil
- 34
- Zweites Ventil
- 36
- Drittes Ventil
- 41
- Zuströmleitung
- 42
- Abströmleitung
- 45
- Erste Zirkulationsleitung
- 46
- Zweite Zirkulationsleitung
- 47
- Dritte Zirkulationsleitung
- 48
- Vierte Zirkulationsleitung
- 49
- Behälterleitung
- 51
- Temperatursensor (Eingangssensor)
- 52
- Temperatursensor (Ausgangssensor)
- 60
- Steuereinrichtung
