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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Motorkühlsystem, und insbesondere ein Motorkühlsystem zur Erhöhung der Temperaturanstiegsrate eines Motors.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Wie aus dem Stand der Technik wohlbekannt ist, wird Wärme, die in einer Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors erzeugt wird, an einen Zylinderkopf, einen Zylinderblock, Einlass- und Auslassventile und einen Kolben übertragen. Wenn die Temperatur dieser Motorbauteile zu sehr ansteigt, kommt es zur Wärmeverformung, oder der Schmierölfilm auf der Zylinderwand wird unterbrochen, wodurch ein Versagen der Schmierung hervorgerufen wird, was zu Temperaturproblemen des Motors führt.
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Darüber hinaus können solche Temperaturprobleme des Motors zu einer anormalen Verbrennung führen, wie beispielsweise einem Versagen der Verbrennung, einem Klopfen des Motors und dergleichen, was zu ernsthaften Schäden, beispielsweise zu einer Korrosion des Kolbens und dergleichen, zu einer Verringerung der thermischen Wirkungsgrads und der Leistung führt. Daher wurde ein Kühlsystem zum Kühlen des Motors durch Zirkulieren eines Kühlmittels eingesetzt, um zu verhindern, dass die Temperatur eines jeden der Motorbauteile übermäßig ansteigt.
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1 ist eine Ansicht, welches den Aufbau eines Motorkühlsystems gemäß der verwandten Technik zeigt.
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Bezugnehmend auf 1 ist das Motorkühlsystem gemäß der verwandten Technik so beschaffen, dass ein Kühlmittel, das von einer Wasserpumpe 20 zugeführt wird, welche das Kühlmittel zwingt, zu zirkulieren, dem Wassermantel 30 und dem Wassermantel 40 zugeführt wird, wobei Wassermäntel 41 und 42 in einem Zylinderblock 11 bzw. einem Zylinderkopf eines Motors 10 vorgesehen sind. Das Kühlmittel, welches durch die Wassermäntel 30 und 40 strömt, kühlt die umgebenden Metallflächen, welche einer Verbrennungskammer entsprechen.
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Das Kühlmittel, das den Zylinderblock 11 und den Zylinderkopf 12 durchlaufen hat, kann abzweigen, um einen Kühler 60 zu durchlaufen oder es kann den Kühler 60 umgehen, um zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert zu werden. Der Kühler 60 kann ferner mit einem Thermostat 70 versehen sein, so dass das Kühlmittel dahingehend gesteuert wird, dass es den Kühler 60 gemäß der Temperatur des Kühlmittels durchläuft oder umgeht.
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Unterdessen führt die übermäßige Kühlung des Motors 10 zu Problemen, wie beispielsweise der Verschlechterung der Motorleistung und der Kraftstoffreichweite, Verschleiß des Zylinders durch niedrige Temperatur und ähnlichem, so dass die Temperatur des Kühlmittels zum Kühlen des Motors 10 so gesteuert wird, dass sie auf einem geeigneten Niveau gehalten wird. Mit anderen Worten, wenn die Temperatur des Kühlmittels zum Kühlen des Motors 10 niedrig ist, wie beispielsweise im Aufwärmzustand des Motors 10, muss die Temperatur des Kühlmittels rasch erhöht werden.
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Die Informationen, die in diesem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ enthalten sind, sollen lediglich zum besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung dienen und dürfen nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Art von Nahelegung dahingehend betrachtet werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
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KURZDARSTELLUNG
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf die Bereitstellung eines Motorkühlsystem umfassend eine Teilleitung und einen zusätzlichen Wassermantel, welcher einen Zylinder eines Motors kühlt und es ermöglicht, die Temperatur eines Kühlmittels rasch zu erhöhen, wenn die Temperatur des Motors erhöht werden muss, gerichtet.
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Gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung wird ein Motorkühlsystem bereitgestellt, das aufweist: einen ersten Wassermantel, der in einem Zylinderblock vorgesehen ist; einen zweiten Wassermantel, der in einem Zylinderkopf vorgesehen ist; eine Hauptleitung, die mit einer Wasserpumpe, dem ersten Wassermantel, dem zweiten Wassermantel und einem Kühler so verbunden ist, dass ein Kühlmittel, das aus der Wasserpumpe ausgeleitet wird, den ersten Wassermantel und den zweiten Wassermantel durchläuft, um über den Kühler zu der Wasserpumpe zirkuliert zu werden; den dritten Wassermantel, der getrennt von dem ersten Wassermantel oder dem zweiten Wassermantel in einem Zylinder vorgesehen ist; und eine Teilleitung, die mit der Wasserpumpe und dem dritten Wassermantel so verbunden ist, dass das Kühlmittel, das aus der Wasserpumpe ausgeleitet wird, den dritten Wassermantel durchläuft, um direkt zu der Wasserpumpe zirkuliert zu werden, ohne den Kühler zu durchlaufen.
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Der dritte Wassermantel kann an einer Auslassseite in dem Zylinderkopf positioniert sein, wodurch das Kühlmittel in den dritten Wassermantel strömt, um durch Abgas erwärmt zu werden.
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Das Motorkühlsystem kann ferner aufweisen: eine Umgehungsleitung, die so angeschlossen ist, dass sie es dem Kühlmittel ermöglicht, nachdem es den ersten Wassermantel und den zweiten Wassermantel durchlaufen hat, den Kühler zu umgehen und damit direkt zu der Wasserpumpe zirkuliert zu werden; und ein Thermostat, der an einer Stelle positioniert ist, wo die Umgehungsleitung von der Hauptleitung abzweigt und der den Fluss des Kühlmittels auf Grundlage der Temperatur des Kühlmittels steuert.
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Die Teilleitung kann mit einem Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) oder einer Heizvorrichtung an einer Position zwischen dem dritten Wassermantel und der Wasserpumpe so verbunden sein, dass das Kühlmittel, das den dritten Wassermantel durchlaufen hat, den AGR-Kühler oder die Heizvorrichtung durchläuft, bevor es zu der Wasserpumpe zirkuliert wird.
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Das Motorkühlsystem kann ferner aufweisen: ein erstes Ventil, das sich an einer Stelle befindet, an welcher die Hauptleitung und die Teilleitung von der Wasserpumpe abzweigen und das den Fluss des Kühlmittels steuert, das jeweils der Hauptleitung und der Teilleitung zugeführt wird; und einen Controller, der eingerichtet ist, eine Durchflussrate des Kühlmittels zu steuern, das jeweils der Hauptleitung und der Teilleitung zugeführt wird, indem sie ein Öffnungsverhältnis des ersten Ventils auf Grundlage eines Zustands eines Motors steuert.
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Wenn die Temperatur des Motors erhöht werden muss, steuert der Controller das Öffnungsverhältnis des ersten Ventils, um die Durchflussrate des Kühlmittels, das der Teilleitung zugeführt wird, zu erhöhen.
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Das Motorkühlsystem kann ferner aufweisen: eine Verbindungsleitung, die von der Teilleitung abzweigt, um mit der Hauptleitung verbunden zu werden; ein zweites Ventil, das sich an einer Stelle befindet, an welcher die Verbindungsleitung von der Teilleitung abzweigt und das den Fluss des Kühlmittels steuert, das der Teilleitung zugeführt wird; und einen Controller, der eingerichtet ist, ein Öffnungsverhältnis des zweiten Ventils in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels zu steuern und damit eine Durchflussrate des Kühlmittels, das der Hauptleitung durch die Verbindungsleitung zugeführt wird, nachdem es den dritten Wassermantel durch die Teilleitung durchlaufen hat, zu steuern.
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Wenn die Temperatur des Kühlmittels gleich oder niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, kann der Controller eingerichtet sein, das Öffnungsverhältnis des zweiten Ventils dahingehend zu steuern, das Kühlmittel, das der Hauptleitung von der Teilleitung durch die Verbindungsleitung zugeführt wird, zu sperren.
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Gemäß dem Motorkühlsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ermöglicht es die Bereitstellung des zusätzlichen Wassermantels, die Temperatur des Kühlmittels rasch zu erhöhen.
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Darüber hinaus führt das Zirkulieren des Kühlmittels durch die Teilleitung, die eine relativ kurze Strecke hat, zu einer Reduzierung des Strömungswiderstands, wodurch ermöglicht wird, das Kühlmittel rascher zirkulieren zu lassen und damit eine Erhöhung der Temperaturanstiegsrate zu erreichen.
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Darüber hinaus ist es möglich, die Temperatur des Niedrigtemperaturmotors rasch zu erhöhen, was zu einer Verbesserung der Motorleistung und der Kraftstoffreichweite führt, während ein Verschleiß des Zylinders durch niedrige Temperaturen verhindert wird.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen andere Merkmale und Vorteile auf, welche aus den beigefügten Zeichnungen, die hier umfasst sind, ersichtlich werden oder in weiteren Einzelheiten beschrieben werden, und der folgenden Ausführlichen Beschreibung, welche zusammen bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung erklären können.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht, welche die Anordnung eines Motorkühlsystems gemäß dem verwandten Technik zeigt;
- 2 ist ein Blockdiagramm, welches ein Motorkühlsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- 3 ist eine Ansicht, welche einen ersten Wassermantel, einen zweiten Wassermantel und einen dritten Wassermantel des Motorkühlsystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Es sei angemerkt, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendiger Weise maßstabsgetreu sind und eine gewissermaßen vereinfachte Darstellung der verschiedenen Merkmale sind, welche die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die wie vorliegend umfassten, spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, umfassend beispielsweise, konkrete Abmessungen, Ausrichtungen, Orte und Formen, werden teilweise durch die insbesondere beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich Bezugszeichen auf die gleichen oder gleichwertigen Teile der vorliegenden Erfindung in den mehreren Figuren der Zeichnung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es wird nun im Einzelnen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und untenstehend beschrieben werden. Obgleich die vorliegende Erfindung/die vorliegenden Erfindungen in Zusammenschau mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wird bzw. werden, wird angemerkt, dass die vorliegende Beschreibung nicht darauf abzielt, die vorliegende Erfindung/die vorliegenden Erfindungen auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Auf der anderen Seite zielt/zielen die vorliegende Erfindung/die vorliegenden Erfindungen darauf ab, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung abzudecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche in die Geist und Schutzumfang der durch die angehängten Ansprüche definierten Erfindung einbezogen sein können.
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Hier enthaltene konkrete Beschreibungen der Struktur und Funktion der Ausführungsformen der hier umfassten vorliegenden Erfindung dienen nur dem Zweck der Veranschaulichung der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Formen ausgeführt sein, ohne von dem Geist und den bedeutsamen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sind die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur zum Zweck der Veranschaulichung enthalten und dürfen nicht dahingehend ausgelegt werden, dass sie die vorliegende Erfindung beschränken.
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Es wird nun im Einzelnen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von denen konkrete Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und unten beschrieben sind, da die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Formen auf verschiedene Weise modifiziert sein können. Obgleich die vorliegende Erfindung in Zusammenschau mit beispielhaften Ausführungsformen derselben beschrieben wird, wird angemerkt, dass die vorliegende Beschreibung die vorliegende Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Andererseits zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung abzudecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Entsprechungen und andere Ausführungsformen, welche im Geist und Schutzumfang der durch die angehängten Ansprüche definierten Erfindung umfasst sein können.
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Es wird angemerkt, dass obgleich die Begriffe „erste/-r/-s“, „zweite/-r/-s“ etc. vorliegend verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht durch diese Begriffe beschränkt werden dürfen. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element von einem anderen Element zu unterscheiden. Beispielsweise kann ein unten erläutertes erstes Element als zweites Element bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Gleichermaßen kann das zweite Element auch als erstes Element bezeichnet werden.
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Es wird angemerkt, dass, wenn auf ein Element als ein mit einem anderen Element „gekoppeltes“ oder „verbundenes“ Element bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element gekoppelt oder verbunden sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente zwischen diesen vorhanden sein können. Hingegen sei angemerkt, dass, wenn auf ein Element als ein mit einem anderen Element „direkt gekoppeltes“ oder „direkt verbundenes“ Element bezeichnet wird, keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden sind. Andere Ausdrücke, welche die Beziehung zwischen Elementen erklären, wie beispielsweise „zwischen“, „direkt bzw. unmittelbar zwischen“, „angrenzend an“ oder „direkt bzw. unmittelbar angrenzend an“, können auf dieselbe Weise ausgelegt werden.
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Die hier verwendete Terminologie dient nur zur Beschreibung verschiedener beispielhafter Ausführungsformen und soll nicht beschränkend sein. Wie hier verwendet, zielen die Singularformen „ein“ und „der, die, das“ darauf ab, auch die Pluralformen zu umfassen, es sei denn, aus dem Zusammenhang geht klar etwas anderes hervor. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfasst/umfassen“, „schließt ein/schließen ein“ und „weist auf/weisen auf“ etc., wenn sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, die Anwesenheit von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder deren Kombinationen angeben, aber die Anwesenheit oder das Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder deren Kombinationen nicht ausschließen.
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Sofern nicht anders definiert, haben alle hier verwendeten Begriffe, einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe, die gleiche Bedeutung, die dem allgemeinen Verständnis eines Fachmanns auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, entspricht. Es sei ferner angemerkt, dass vorliegende verwendete Begriffe so auszulegen sind, dass sie eine Bedeutung haben, die mit ihrer Bedeutung vor dem Hintergrund der vorliegenden Spezifikation und dem relevanten Stand der Technik konsistent ist und sie nicht in einer idealisierten oder einem übertrieben formalen Sinn ausgelegt werden, es sei denn, sie sind vorliegend ausdrücklich so definiert worden.
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Nachfolgend werden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In allen Zeichnungen beziehen sich die gleichen Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Teile.
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2 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Motorkühlsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 3 ist eine Ansicht, die einen ersten Wassermantel 30, einen zweiten Wassermantel 40 und einen dritten Wassermantel 50 des Motorkühlsystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 2 und 3 umfasst das Motorkühlsystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: einen ersten Wassermantel 30, der in einem Zylinderblock 11 vorgesehen ist; einen zweiten Wassermantel 40, der in einem Zylinderkopf 12 vorgesehen ist; eine Hauptleitung 110, die mit einer Wasserpumpe 20, dem ersten Wassermantel 30, dem zweiten Wassermantel 40 und einem Kühler 60 so verbunden ist, dass ein Kühlmittel, das aus der Wasserpumpe 20 ausgeleitet wird, den ersten Wassermantel 30 und den zweiten Wassermantel 40 durchläuft, um über den Kühler 60 zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert zu werden; den dritten Wassermantel 50, der getrennt von dem ersten Wassermantel 30 oder dem zweiten Wassermantel 40 in einem Zylinder vorgesehen ist; und eine Teilleitung 100, die so mit der Wasserpumpe 20 und dem dritten Wassermantel 50 verbunden ist, dass das Kühlmittel, das aus der Wasserpumpe 20 ausgeleitet wird, den dritten Wassermantel 50 durchläuft, um direkt zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert zu werden, ohne den Kühler 60 zu durchlaufen.
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Ein Motor 10 umfasst den Zylinderblock 11, welcher in seinem Inneren einen Zylinder besitzt, und einen Zylinderkopf 12, der auf dem oberen Abschnitt des Zylinderblocks 11 befestigt ist, um die Decke des Zylinders zu definieren. Sowohl der Zylinderblock 11 als auch der Zylinderkopf 12 können dem /der aus der Verbrennung resultierenden Druck und Temperatur standhalten. Für den vorliegenden Zweck befinden sich die ersten und zweiten Wassermäntel 30 und 40 jeweils in dem Zylinderblock 11 und dem Zylinderkopf 12, um zu veranlassen, dass das Kühlmittel zur Kühlung zirkulieren.
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Das Motorkühlsystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst den ersten Wassermantel 30 und den zweiten Wassermantel 40, die in dem Zylinderblock 11 bzw. dem Zylinderkopf 12 des Motors 10 vorgesehen sind. Die Wasserpumpe 20 stellt Leistung für das Pumpen des Kühlmittels bereit, um das Kühlmittel zwangsweise dann zu zirkulieren, wenn der Motor 10 angetrieben wird.
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Der Zylinderkopf 12 ist ein Abschnitt, in dem eine große Wärmemenge erzeugt wird, wenn eine Verbrennungsreaktion in dem Zylinder des Motors 10 stattfindet. Der zweite Wassermantel 40 kann eine segmentierte Struktur der Wassermäntel 41 und 42 aufweisen, welche segmentweise die oberen und unteren Abschnitte des Zylinderkopfes 12 kühlen. Darüber hinaus kann der Zylinderkopf 12 eine integrierte Struktur der oberen und unteren Abschnitte aufweisen.
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Der Zylinderblock 11 kann ferner einen Ölkühler 13 umfassen, welcher Öl kühlt, das dem Motor 10 zugeführt wurde, wobei der Ölkühler mit dem ersten Wassermantel 30 so verbunden ist, dass der Ölkühler 13 und der erste Wassermantel 30 der Reihe nach angeordnet sind.
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Die Hauptleitung 110 ist mit der Wasserpumpe 20, dem ersten Wassermantel 30, dem zweiten Wassermantel 40 und dem Kühler 60 so verbunden, dass das Kühlmittel, das aus der Wasserpumpe 20 ausgeleitet wird, den ersten Wassermantel 30 und den zweiten Wassermantel 40 durchläuft, um über den Kühler 60 zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert zu werden.
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Das Kühlmittel, das aus der Wasserpumpe 20 ausgeleitet wurde, durchläuft nacheinander den ersten Wassermantel 30 und den zweiten Wassermantel 40, um nacheinander den Zylinderblock 11 und den Zylinderkopf 12 zu kühlen. Der Kühler 60 ist an einer Position zwischen dem zweiten Wassermantel 40 und der Wasserpumpe 20 vorgesehen. Demgemäß wird das Kühlmittel, das aus dem zweiten Wassermantel 40 ausgeleitet wird, über den Kühler 60 durch die Hauptleitung 110 zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert.
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Der dritte Wassermantel 50 kann separat von dem ersten Wassermantel 30 oder dem zweiten Wassermantel 40 in dem Zylinder vorgesehen sein. Die Teilleitung 100 ist mit der Wasserpumpe 20 und dem dritten Wassermantel 50 verbunden, um eine Verbindung zwischen der Wasserpumpe 20 und dem dritten Wassermantel 50 bereitzustellen. Dies veranlasst das Kühlmittel, das aus der Wasserpumpe 20 ausgeleitet wird, den dritten Wassermantel 50 zu durchlaufen und veranlasst das Kühlmittel, nachdem es den dritten Wassermantel 50 durchlaufen hat, direkt zu der Wasserpumpe 20 zu zirkulieren, ohne den Kühler 60 zu durchlaufen. In anderen Worten ist die Teilleitung 100 nicht separat mit dem Kühler 60 verbunden, wodurch das Kühlmittel direkt zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert wird.
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Damit ist das Motorkühlsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet, einen zusätzlichen Wassermantel bereitzustellen, und somit die Temperatur des Kühlmittels rasch zu erhöhen. Darüber hinaus ist das Motorkühlsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet, die Teilleitung 100 mit einer relativ kurzen Strecke bereitzustellen, um es dem Kühlmittel zu ermöglichen, dort hindurch zirkuliert zu werden, was zu einer Verringerung des Strömungswiderstands führt. Dies ermöglicht es, das Kühlmittel rascher zirkulieren zu lassen und damit die Temperaturanstiegsrate zu erhöhen.
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Die vorliegende Erfindung kann ferner aufweisen: eine Umgehungsleitung 120, die so verbunden ist, dass sie es dem Kühlmittel ermöglicht, nachdem es den ersten Wassermantel 30 und den zweiten Wassermantel 40 durchlaufen hat, den Kühler 60 zu umgehen und damit direkt zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert zu werden; und einen Thermostaten 70, der sich an einer Stelle befindet, an der die Umgehungsleitung 120 von der Hauptleitung 110 abzweigt und der den Fluss des Kühlmittels in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels steuert.
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Der Thermostat 70 ist zwischen den ersten und zweiten Wassermänteln 30 und 40 und dem Kühler 60 der Hauptleitung 110 positioniert und steuert die Durchflussrate des Kühlmittels, das in den Kühler 60 fließt, indem er ein Ventil veranlasst, von der offenen in die geschlossenen Position überzugehen. Dies ermöglicht es dem Kühlmittel, auf einer geeigneten Temperatur gehalten zu werden (beispielsweise in einem Bereich zwischen 80 bis 90°C).
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Genauer veranlasst der Thermostat 70, wenn die Temperatur des Kühlmittels gleich oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, dass das Kühlmittel über den Kühler 60 durch die Hauptleitung 110 zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert wird. Wenn die Temperatur des Kühlmittels niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, veranlasst der Thermostat 70, dass das Kühlmittel durch die Umgehungsleitung 120 direkt zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert wird, ohne den Kühler 60 zu durchlaufen.
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Der Thermostat 70 kann ein mechanischer Thermostat sein, bei welchem das Ventil als Reaktion auf die Ausdehnung von eingebautem Wachs einfach geöffnet oder geschlossen wird, oder kann ein elektronischer Thermostat sein, bei welchem die Wärmemenge einer Heizvorrichtung in Abhängigkeit von einem Antriebszustand oder Lastzustand eines Fahrzeugs gesteuert wird, um die Ausdehnung des Wachses und damit ein Öffnungsverhältnis des Ventils zu steuern, wodurch die Durchflussrate des Kühlmittels, das durch den Kühler 60 strömt, gesteuert wird und somit die Temperatur des Kühlmittels variabel gesteuert wird.
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Wenn der elektronische Thermostat verwendet wird, kann gemeinsam mit dem Thermostat 70 ein Temperatursensor positioniert sein, der die Temperatur des Kühlmittels misst.
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Der dritte Wassermantel 50 befindet sich an der Auslassseite in dem Zylinderkopf 12, wodurch veranlasst wird, dass das Kühlmittel, das in diesen einströmt, durch Abgase erwärmt wird. Der Zylinderkopf 12 ist ein Abschnitt, in welchem eine große Wärmemenge in dem Zylinder des Motors 10 erzeugt wird. Die Auslassseite des Zylinderkopfes 12 wird durch die Abgaswärme erwärmt wodurch deren Temperatur im Verhältnis rascher ansteigt als die Temperatur der Einlassseite desselben.
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Somit ist der dritte Wassermantel 50 an der Auslassseite in dem Zylinderkopf 12 befestigt, um rasch durch Wärmeaustausch mit Abgasen oder dem Zylinderkopf 12 erwärmt zu werden, um es zu ermöglichen, die Temperatur des Kühlmittels, das in den dritten Wassermantel 50 fließt, rasch zu erhöhen.
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Die Teilleitung 100 kann mit einem Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) oder einer Heizvorrichtung 140 an einer Position zwischen dem dritten Wassermantel 50 und der Wasserpumpe 20 so verbunden sein, dass das Kühlmittel, nachdem es den dritten Wassermantel 50 durchlaufen hat, den AGR-Kühler oder die Heizvorrichtung 140 durchläuft, bevor es zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert wird.
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Die Heizvorrichtung 140 kann Wärme in einer Klimaanlage oder ähnlichem erzeugen, um die Innentemperatur des Fahrzeugs zu steuern. Die Heizvorrichtung 140 kann mit der Teilleitung 100 verbunden sein, die von dem dritten Wassermantel 50 zu der Wasserpumpe 20 verbunden ist, um das Kühlmittel zu erwärmen.
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Der AGR-Kühler 140, bei dem es sich um einen Abschnitt einer Abgasrückführungs-(AGR)-Vorrichtung handelt, welche Abgase des Motors 10 in Ansaugluft des Motors 10 zurückführt, senkt die Temperatur des AGR-Gases. Der AGR-Kühler 140 kann mit einem getrennten Wassermantel ausgeführt sein, der das AGR-Gas kühlt. Der AGR-Kühler 140 erwärmt das in ihm enthaltene Kühlmittel durch Wärmeaustausch mit dem AGR-Gas.
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In anderen Worten sind der AGR-Kühler oder die Heizvorrichtung 140 mit der Teilleitung 100 an einer Position verbunden, bevor das Kühlmittel von dem dritten Wassermantel 50 zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert wird, derart, dass das Kühlmittel Wärme mit dem AGR-Kühler oder der Heizvorrichtung 140 tauscht. Dies ermöglicht es, die Temperatur des Kühlmittels durch den AGR-Kühler oder die Heizvorrichtung 140 rasch weiter zu erhöhen.
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Die vorliegende Erfindung kann ferner aufweisen: ein erstes Ventil 80 mit einem Aktuator, der sich an einer Stelle befindet, an welcher die Hauptleitung 110 und die Teilleitung 100 von der Wasserpumpe 20 abzweigen und das den Fluss des Kühlmittels steuert, das jeweils der Hauptleitung 110 und der Teilleitung 100 zugeführt wird; und einen Controller 150, der mit dem Aktuator des ersten Ventils 80 verbunden und dafür ausgelegt ist, die Durchflussrate des Kühlmittels zu steuern, das jeweils der Hauptleitung 110 und der Teilleitung 100 zugeführt wird, indem sie den Aktuator des ersten Ventils 80 zum Regulieren eines Öffnungsverhältnisses des ersten Ventils 80 in Abhängigkeit von einem Zustand des Motors 10 steuert. Da der Aktuator des ersten Ventils 80 zum Regulieren eines Öffnungsverhältnisses des ersten Ventils 80 allgemein bekannt ist, wurde diesbezüglich auf eine detaillierte Erklärung verzichtet.
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Das erste Ventil 80 kann sich an einer Stelle vorgesehen sein, an welcher das Kühlmittel, das aus Wasserpumpe 20 ausgeleitet wird, zu der Hauptleitung 110 und der Teilleitung 100 abzweigt. Das erste Ventil 80 kann ein Dreiwegeventil sein und das Öffnungsverhältnis des ersten Ventils 80 wird dahingehend gesteuert, dass es die Durchflussrate des Kühlmittels steuert, das jeweils der Hauptleitung 110 und der Teilleitung 100 zugeführt wird.
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Der Controller 150 wird bereitgestellt, um die Temperatur des Kühlmittels angemessen zu steuern und kann ein Abschnitt einer elektronischen Steuereinheit (ECU) oder eines Teil-Controllers sein.
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Der Controller 150 kann eingerichtet sein, das Öffnungsverhältnis des ersten Ventils 80 auf Grundlage vom Zustand des Motors 10 zu steuern. Dabei bezeichnet der Zustand des Motors 10 einen Antriebszustand des Motors 10 oder die Temperatur des Motors 10. Der Controller 150 kann mit einem Temperatursensor verbunden sein oder gemessene Temperaturinformationen von dem Temperatursensor empfangen.
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Wenn die Temperatur des Motors 10 erhöht werden muss, kann der Controller 150 das Öffnungsverhältnis des ersten Ventils 80 steuern, um die Durchflussrate des Kühlmittels, das der Teilleitung 100 zugeführt wird, zu erhöhen. Bei dem Fall, in dem die Temperatur des Motors 10 erhöht werden muss, kann es sich um den Fall handeln, bei dem die Temperatur des Motors 10 erhöht werden muss, um die Antriebseffizienz des Motors zu erhöhen, beispielsweise bei einem Kaltstart des Motors.
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Wenn sich der Motor 10 in einem Niedrigtemperaturzustand oder in einem beginnenden Antriebszustand des Motors 10 befindet, ist es möglich, die Durchflussrate des Kühlmittels zu steuern, von dem so viel wie möglich der Teilleitung 100 zuzuführen ist. Wenn der Motor 10 auf voll ausgefahren wird, ist es möglich, die Durchflussrate des Kühlmittels zu steuern, damit es auf geeignete Weise jeweils der Hauptleitung 110 und der Teilleitung 100 zugeführt wird.
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Genauer ausgedrückt ist es, wenn der Motor 10 voll ausgefahren wird, möglich, die Durchflussrate des Kühlmittels, das jeweils der Hauptleitung 110 und der Teilleitung 100 zuzuführen ist, in Abhängigkeit von der Temperatur des Motors 10, den Antriebsumdrehungen pro Minute (UpM) des Motors 10, der Menge des eingespritzten Treibstoffs oder ähnlichem, zu steuern.
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Somit kann die vorliegende Erfindung das Kühlmittel steuern, von dem im Niedrigtemperaturzustand des Motors 10 so viel wie möglich der Teilleitung 100 zuzuführen ist.
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Die vorliegende Erfindung kann ferner umfassen: eine Verbindungsleitung 130, die von der Teilleitung 100 abzweigt, um mit der Hauptleitung 110 verbunden zu werden; ein zweites Ventil 90 mit einem Aktuator, der an einer Stelle positioniert ist, an welcher die Verbindungsleitung 130 von der Teilleitung 100 abzweigt und das den Fluss des Kühlmittels steuert, das der Teilleitung 100 zugeführt wird; und einen Controller 150, der eingerichtet ist, den Aktuator des zweiten Ventils 90 zu steuern, um ein Öffnungsverhältnis des zweiten Ventils 90 in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels zu steuern und damit die Durchflussrate des Kühlmittels, das der Hauptleitung 110 durch die Verbindungsleitung 130 zugeführt wird, nachdem es den dritten Wassermantel 50 durch die Teilleitung 100 durchlaufen hat, zu steuern.
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Da der Aktuator des zweiten Ventils 90 zum Regulieren eines Öffnungsverhältnisses des zweiten Ventils 90 allgemein bekannt ist, wurde diesbezüglich auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet.
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Die Verbindungsleitung 130 kann die Teilleitung 100, welche den dritten Wassermantel 50 durchläuft und die Hauptleitung 110, welche den ersten Wassermantel 30 und den zweiten Wassermantel 40 durchläuft, miteinander verbinden. Die Teilleitung 100, die nur den dritten Wassermantel 50 durchläuft, weist einen relativ niedrigen Strömungswiderstand auf. Dies führt dazu, dass der Druck der Teilleitung 100 niedriger gehalten werden kann, als der Druck der Hauptleitung 110, die den ersten Wassermantel 30 und den zweiten Wassermantel 40 durchläuft. Damit ermöglich es die Verbindungsleitung 130 dem Kühlmittel, von der Teilleitung 100, wobei es den dritten Wassermantel 50 durchläuft, zur Hauptleitung 110 zu fließen und dabei den ersten Wassermantel 30 und den zweiten Wassermantel 40 zu durchlaufen.
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Die Verbindungsleitung 130 ist mit dem zweiten Ventil 90 versehen, das einen Aktuator besitzt und mit dem Controller 150 verbunden ist, um die Durchflussrate des Kühlmittels zu steuern, das der Hauptleitung 110 von der Teilleitung 100 zugeführt wird. Demgemäß, wenn die Temperatur des Kühlmittels weiter gesenkt werden muss, nachdem es den dritten Wassermantel 50 durchlaufen hat, wird das Kühlmittel der Hauptleitung 110 zugeführt, um durch den Kühler 60 zu zirkulieren. Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur des Kühlmittels weiter erhöht werden muss, nachdem es den dritten Wassermantel 50 durchlaufen hat, wird das Kühlmittel durch die Teilleitung 100 zirkuliert, die eine relativ kurze Strecke und damit einen kurzen Zirkulationszyklus aufweist.
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Wenn die Temperatur des Kühlmittels gleich oder niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, steuert der Controller 150 das Öffnungsverhältnis des zweiten Ventils 90, um das Kühlmittel, das der Hauptleitung 110 von der Teilleitung 100 durch die Verbindungsleitung 130 zugeführt wird, zu sperren.
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Das zweite Ventil 90 kann mit einem Temperatursensor versehen sein, der die Temperatur des Kühlmittels misst. In anderen Worten wird die Strömung des Kühlmittels zwischen der Hauptleitung 110 und der Teilleitung 100 mithilfe der Temperatur des Kühlmittels gesteuert, nachdem es den dritten Wassermantel 50 durchlaufen hat, wodurch ermittelt wird, ob das Kühlmittel gekühlt wurde.
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Der Temperatursensor kann die Temperatur des Kühlmittels messen, nachdem es den dritten Wassermantel 50 durchlaufen hat, und der Controller 150 kann die Temperatur des Kühlmittels, die durch den Temperatursensor gemessen wurde, mit der vorgegebenen Temperatur vergleichen. Die vorgegebene Temperatur kann eine Temperatur sein, um zu ermitteln, ob es erforderlich ist, dass die Temperatur des Kühlmittels erhöht wird.
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Wenn die Temperatur des Kühlmittels, nachdem es den dritten Wassermantel 50 durchlaufen hat, gleich oder niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, wird das zweite Ventil 90 dahingehend gesteuert, den Fluss des Kühlmittels zu der Verbindungsleitung 130 zu blockieren und somit eine rasche Erhöhung der Temperatur des Kühlmittels zu erzielen. Damit ist es möglich, die Temperaturanstiegsrate zu erhöhen, wenn die Temperatur des Kühlmittels erhöht werden muss.
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Darüber hinaus, wenn die Temperatur des Kühlmittels gleich oder höher als eine vorbestimmte Gefahrentemperatur ist, wird das zweite Ventil 90 mit einem maximalen Öffnungsverhältnis geöffnet, um das Kühlmittel, nachdem es den dritten Wassermantel 50 durch die Teilleitung 100 durchlaufen hat, in größtmöglicher Menge der Hauptleitung 110 zuzuführen. Somit wird ermöglicht, dass das Kühlmittel in größtmöglicher Menge durch den Kühler 60 zu der Wasserpumpe 20 zirkuliert und damit die Wärmeabstrahlungsleistung verbessert wird.
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Aus Gründen der vereinfachten Erklärung und genauen Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Begriffe „obere(r/s)“, „untere(r/s)“, „innere(r/s)“, „äußere(r/s)“, „oben“, „unten“, „obere(r/s)“, „untere(r/s)“, „nach oben“, „nach unten“, „vordere(r/s)“, „hintere(r/s)“, „zurück“, „innen“, „außen“, „einwärts“, „auswärts“, „intern“, „extern“, „innere(r/s)“, „äußere(r/s)“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die in den Figuren gezeigten Positionen solcher Merkmale zu beschreiben.
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Die vorangehenden Beschreibungen von konkreten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Sie zielen nicht darauf ab, erschöpfend zu sein oder die vorliegende Erfindung auf die genauen offenbarten Formen zu beschränken und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Lehren möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung und deren praktische Anwendung zu erklären, um es anderen Fachmännern zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen der vorliegenden Erfindung herzustellen und zu verwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die hier angehängten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
