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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Wärmemanagementsystem und - verfahren für ein Fahrzeugantriebssystem.
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EINLEITUNG
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Diese Einführung stellt im Allgemeinen den Kontext der Offenbarung dar. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, werden gegenüber der vorliegenden Offenbarung ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik zugelassen.
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Die derzeitigen Kraftfahrzeuge, wie das moderne Automobil, sind ursprünglich mit einem Antriebsstrang ausgestattet, der das Fahrzeug antreibt und die fahrzeugseitige Fahrzeugelektronik mit Strom versorgt. In Automobilanwendungen kann das Antriebssystem beispielsweise im Allgemeinen durch eine Antriebsmaschine typisiert werden, die die Antriebskraft über ein Getriebe an ein Endantriebssystem (z. B. Hinterachsdifferenzial, Achsen und Straßenräder) liefert. Automobile wurden traditionsgemäß mit einem Verbrennungsmotor nach Hubkolbenbauart angetrieben, aufgrund dessen leichter Verfügbarkeit und relativ preiswerter Kosten, geringem Gewicht und dessen Gesamtwirkungsgrad. Solche Motoren können beispielsweise Dieselmotoren mit Kompressionszündung (CI), Ottomotoren mit Fremdzündung (SI), Flex-Fuel-Modelle, Zwei-, Vier- und Sechstaktarchitekturen und Drehmotoren als einige nicht einschränkende Beispiele beinhalten. Hybrid- und vollelektrische Fahrzeuge hingegen können alternative Energiequellen, wie z. B. brennstoffzellen- oder batteriebetriebene Elektromotorgeneratoren, nutzen, um das Fahrzeug anzutreiben und die Abhängigkeit von einem Verbrennungsmotor für die Energieversorgung zu minimieren/eliminieren.
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Im Normalbetrieb können Verbrennungsmotor-(ICE)-Baugruppen und große Traktionsmotoren (d. h. für Hybrid- und vollelektrische Antriebsstränge) eine erhebliche Menge an Wärme erzeugen. Um die Lebensdauer der Antriebsmaschine(n) und der verschiedenen im Motorraum untergebrachten Komponenten zu verlängern, können Fahrzeuge mit passiven und aktiven Merkmalen für das Wärmemanagement im Motorraum ausgestattet werden. Passive Maßnahmen zur Verringerung übermäßiger Erwärmung im Motorraum können beispielsweise die thermische Umhüllung der Abgaskanäle, die thermische Beschichtung der Sammler und Krümmer sowie die Integration von wärmeisolierenden Verpackungen für wärmeempfindliche Elektronik beinhalten. Aktive Mittel zur Kühlung des Motorraums beinhalten Kühler, Kühlmittelpumpen und Lüfter. Als weitere Option kann ein Fahrzeug Lüftungsöffnungen beinhalten, die heiße Luft ausstoßen und die konvektive Kühlung im Motorraum verstärken.
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Aktive Wärmemanagementsysteme für Fahrzeuge können eine fahrzeugseitige Steuerung oder ein elektronisches Steuermodul verwenden, um den Betrieb eines Kühlkreislaufs zu regeln, der flüssiges Kühlmittel, im Allgemeinen Öl, Wasser und/oder Frostschutzmittel, in allen Komponenten des Fahrzeugs verteilt. Eine Kühlmittelpumpe kann Kühlflüssigkeit durch Kühlmittelkanäle im Motorblock, im Getriebegehäuse und in der Ölwanne sowie zu einem Kühler oder einem anderen Wärmetauscher fördern. Ein Kühler kann Wärme vom Fahrzeug an Umgebungsluft übertragen. Einige Wärmemanagementsysteme können ein geteiltes Kühlsystem verwenden, das getrennte Kreisläufe und Wassermäntel für Zylinderkopf und Motorblock aufweist, so dass der Kopf unabhängig vom Block gekühlt werden kann. Der Zylinderkopf, der eine geringere Masse als der Motorblock aufweist und sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist, erwärmt sich wesentlich schneller als der Motorblock und muss daher im Allgemeinen zuerst gekühlt werden. Vorteilhaft ist, dass das System während des Warmlaufs den Zylinderkopf zunächst abkühlen und nach einer bestimmten Zeitspanne den Motorblock abkühlen kann.
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Herkömmliche Wärmemanagementsysteme für Fahrzeugantriebssysteme beinhalten eine Kühlmittelpumpe, die dem Motor immer mehr Kühlmittel bereitstellt als notwendig. Dies kann im Allgemeinen als „Überfluten“ des Motors bezeichnet werden. Dieser Ansatz gewährleistet, dass das Risiko des Siedens des Kühlmittels während des überwiegenden Großteils der Betriebsbedingungen minimiert wird. Das Sieden des Kühlmittels ist aus mehreren Gründen unerwünscht, unter anderem durch die Reduzierung der Fähigkeit, eine ausreichende Masse an Kühlmittel zur Wärmeabfuhr zuzuführen, und durch die Risiken, die mit dem Austritt von Kühlmitteln aus dem System verbunden sind. Daher ist es wünschenswert, das Sieden von Kühlmittel in einem Fahrzeug-Wärmemanagementsystem zu vermeiden. Ein Kühlmittelüberlauf-Wärmemanagementsystem sorgt für einen Kühlmittelstrom, der einen optimalen Kühlmittelstrom um einen großen Sicherheitsfaktor oder Versatz übersteigt. Somit sind diese Systeme unter den meisten Betriebsbedingungen nicht in der Lage, die optimalen thermischen Bedingungen für den Motor bereitzustellen. Optimale thermische Bedingungen für einen Motor können eine höhere Temperatur erfordern, als in einem herkömmlichen Motorkühlmittelüberlaufsystem zulässig ist. So können beispielsweise die Motorleistung und der Wirkungsgrad verbessert werden, indem eine höhere Verbrennungswandtemperatur eingehalten wird, als dies unter den meisten Bedingungen mit diesen herkömmlichen Wärmemanagementsystemen zulässig ist.
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KURZDARSTELLUNG
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In einem exemplarischen Aspekt beinhaltet ein Fahrzeugantriebssystem einen Motor mit einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass, eine Kühlmittelpumpe mit einem Auslass in Verbindung mit dem Motorkühlmitteleinlass, einen Drucksensor in Fluidverbindung mit dem Motorkühlmittelauslass, der ein Drucksignal erzeugt, das einen Druck im Motorkühlmittelauslass anzeigt, sowie eine Steuerung in Verbindung mit dem Drucksensor und der Kühlmittelpumpe. Die Steuerung ist programmiert, um einen Kühlmittelstrom durch den Motor mittels der Kühlmittelpumpe basierend auf dem Drucksignal zu steuern.
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Auf diese Weise verbessert eine exemplarische Ausführungsform des Wärmemanagementsystems für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung die Fähigkeit zum Maximieren von C02-Vorteilen, Kraftstoffverbrauch, Emissionen, Leistung und dergleichen ohne Einschränkung erheblich durch beispielsweise die Verbesserung der Fähigkeit des Wärmemanagements des Fahrzeugantriebssystems, das die thermischen Bedingungen in einem Motor optimieren und gleichzeitig das Risiko des Siedens von Kühlmittel minimieren kann.
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In einem weiteren exemplarischen Aspekt ist die Steuerung ferner programmiert, um das Drucksignal mit einem Schwellenwert zu vergleichen, und worin die Steuerung den Kühlmittelstrom basierend auf dem Vergleich steuert.
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In einem weiteren exemplarischen Aspekt ist die Steuerung ferner programmiert, um eine Ableitung des Drucksignals zu bestimmen und den Kühlmittelstrom basierend auf der Ableitung des Drucksignals zu steuern.
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In einem weiteren exemplarischen Aspekt ist die Kühlmittelpumpe eine elektrisch gesteuerte Kühlmittelpumpe mit variablem Durchfluss.
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Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung. Es ist zu beachten, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der Offenbarung zu begrenzen.
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Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einschließlich der Ansprüche und der Ausführungsformen leicht ersichtlich, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen werden.
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Figurenliste
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Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, wobei gilt:
- 1 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen Wärmemanagementsystems für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 2 veranschaulicht ein Diagramm 200 von Drücken in zwei herkömmlichen Wärmemanagementsystemen für das Fahrzeugantriebssystem;
- 3 veranschaulicht ein Diagramm 300 für zwei Wärmemanagementsysteme während eines FTP-Zyklus; und
- 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm 400 eines exemplarischen Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 veranschaulicht ein exemplarisches aktives Wärmemanagementsystem 100 für verschiedene Komponenten in einem Fahrzeug. Das Wärmemanagementsystem beinhaltet einen Motorblock 102, einen Zylinderkopf 104 und einen Abgaskrümmer 106. Der Abgaskrümmer kann ein integrierter Abgaskrümmer sein, in dem der Abgaskrümmer in den Zylinderkopf integriert ist, ein separater (nicht integrierter) Abgaskrümmer und/oder dergleichen ohne Einschränkung, der einen Kühlmantel aufweist, durch den das Kühlmittel strömt. Das Wärmemanagementsystem 100 beinhaltet ferner eine Zwangsinduktionskomponente 108, wie beispielsweise einen Turbolader. In weiteren exemplarischen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Anmeldung kann die Zwangsinduktionskomponente 108 ein Kompressor, ein Doppellader, eine Turbine mit variabler Geometrie (VGT) und ein VGT-Stellglied sein, das angeordnet ist, um die Schaufeln zu bewegen, um den Abgasstrom durch die Turbine und/oder dergleichen, ohne darauf beschränkt zu sein, zu verändern. Alternativ kann das Wärmemanagementsystem auch ohne Zwangsinduktionskomponente auskommen und auf natürliche Weise abgesaugt werden. Die Erfindung der vorliegenden Offenbarung ist in jeder der Ausgestaltungen anwendbar.
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Das Wärmemanagementsystem 100 beinhaltet ferner einen Wärmetauscher (oder Kühler) 110 zum Wärmeaustausch zwischen einem intern strömenden flüssigen Kühlmittel und einem externen flüssigen Medium (Umgebungsluft) und/oder einem internen flüssigen Medium (Kältemittel). Eine Kühlmittelpumpe 112, die vom Typ mit fester, positiver oder variabler Verdrängung sein kann, ist zum Umwälzen von flüssigem Kühlmittel, das durch den Kühler 110 gekühlt wird, im gesamten System 100 betreibbar. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Pumpe 112 eine Elektropumpe sein, die ein verbessertes Steuern des Strömungsvolumens im Vergleich zu einer mechanischen Pumpe bietet, die nur das Strömungsvolumen basierend auf der betriebenen Drehzahl des Motors variiert. Auf diese Weise ermöglicht eine Pumpe mit einem steuerbaren Strömungsvolumen eine wesentlich verbesserte Steuerung der Wärmemenge, die auf Komponenten innerhalb eines Fahrzeugs übertragen, zwischen diesen verteilt und/oder von diesen abgelehnt werden kann. Ein Ausgleichsbehälter 240 kann einen Zwischenlagerbehälter zum Zurückhalten des Kühlmittelüberlaufs aufgrund der Expansion des Kühlmittels beim Erwärmen und des Kühlmittelrücklaufs beim Kühlen bereitstellen.
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Das Wärmemanagementsystem 100 ist ein geteiltes Kühlsystem-Layout zum unabhängigen Management des wärmeabführenden Kühlmittelstroms durch den Block 102, den Kopf 104, den Abgaskrümmer 106 und den Turbolader 108 - und einen Getriebewärmetauscher 116. Das veranschaulichte Wärmemanagementsystem 100 verwaltet auch separat den Kühlmittelstrom zu dem Kühler 110, einem Kabinenheizkern 118, einem Motorölwärmetauscher 120 und dem Getriebewärmetauscher 116. Mit dieser Konfiguration ist das Wärmemanagementsystem 100 in der Lage, zu entscheiden, welches Teil oder welche Teile des Motors zu einem bestimmten Zeitpunkt gekühlt werden sollen und an welche Komponente oder Komponenten des Fahrzeugantriebsystems oder des Fahrgastraums Energie in Form von erwärmtem Kühlmittel geliefert wird. Der Kühlmittelkreislauf kann durch eine Steuerung (nicht dargestellt) durch kontrollierten Betrieb mindestens der Pumpe 112, eines Motordrehventils 122, eines Hauptdrehventils 124 und eines Kühlerventils 126 gelenkt werden. Die Steuerung kann den Betrieb der Pumpe 112 und der Ventile 122, 124 und 126 als Reaktion auf Signale steuern, die von Sensoren empfangen werden, wie beispielsweise dem Verteilerauslasstemperatursensor 128, dem Motorauslasstemperatursensor 130, dem Blocktemperatursensor 132, dem Kühlmitteltemperatursensor 134, dem Pumpendrucksensor 136, dem Motoreinlasstemperatursensor 138, dem Kühlmitteldrucksensor 146 und/oder dergleichen, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Steuerung kann in andere Steuerungen des Fahrzeug- und/oder Fahrzeugantriebssystems integriert, von diesen getrennt oder als völlig unabhängige Steuerung hergestellt werden.
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Das Wärmemanagementsystem 100 verwendet mehrere Abzweigungen von Leitungen, um die veranschaulichten Komponenten fluidisch zu verbinden und den Kühlmittelstrom auf die einzelnen Regelkreise des Systems aufzuteilen. Das Wärmemanagementsystem 100 kann eine Motorauslassleitung 140 beinhalten, die das gesamte Kühlmittel aufnimmt, das durch den Block 102, den Kopf 104, den Krümmer 106 und den Turbolader 108 strömt, wobei die Proportionen durch jede dieser Komponenten durch das Motordrehventil 122 bestimmt werden. In einer bevorzugten, exemplarischen Ausführungsform ist der Kühlmitteldrucksensor 146 so positioniert, dass er den Druck des Kühlmittels in der Motorauslassleitung 140 erfasst. Auf diese Weise wird der Kühlmitteldrucksensor 146 so positioniert, dass er den Druck des Kühlmittels, bei dem das Kühlmittel höchstwahrscheinlich die höchste Temperatur aufweist, und damit den Druck im Vergleich zu anderen möglichen Stellen im System 100 erfasst.
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Das Wärmemanagementsystem 100 kann auch eine Kühlerleitung 142 beinhalten, die einen Einlass in Verbindung mit der Motorauslassleitung 140 und einen Auslass in Verbindung mit einem Einlass zur Pumpe 112 aufweist. Der Kühlmittelstrom durch die Kühlerleitung 142 wird durch das Kühlerventil 126 bestimmt. Eine unabhängig gesteuerte Kühlerleitung, die den Kühler in sich selbst völlig getrennt und unabhängig vom Strömungsweg platziert, ist durchaus einzigartig und liegt in herkömmlichen Wärmemanagementsystemen für Fahrzeuge nicht vor. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, einen Kühler-Bypass-Strömungsweg bereitzustellen, der direkt mit dem Strom durch den Kühler verbunden ist, wie er in vielen herkömmlichen Wärmemanagementsystemen zu finden ist. Im Gegensatz dazu ermöglicht die exemplarische Architektur des Wärmemanagementsystems eine vollständige Steuerung der vom System insgesamt über den Kühler abgelehnten Energiemenge und ermöglicht eine unabhängige und vollständige Steuerung der Verteilung der Wärme auf die Fahrzeugkomponenten, die über die Verwendung einer Bypassleitung 144, die dann die Wärmeenergie an die Motorkomponenten zurückführt, Wärme verbrauchen (Wärme auf andere als die direkt mit dem Motor verbundenen Fahrzeugkomponenten verteilen) und/oder die Wärme innerhalb des Systems aufrechterhalten können. Auf diese Weise kann die Steuerung der im gesamten Wärmemanagementsystem vorhandenen Wärmeenergie auf direkte und unabhängige Weise gesteuert werden. Dadurch wird die Wärmeverteilung zwischen Komponenten, die von zusätzlicher Wärme profitieren können, ferner ermöglicht, anstatt diese Wärmeenergie abzuweisen und/oder zu verschwenden, indem sie an die Umgebung abgegeben wird, wie dies bei herkömmlichen Wärmemanagementsystemen für Fahrzeuge der Fall ist.
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Die anhängige, gemeinsam zugewiesene US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 15/145.417, deren Offenbarung hiermit vollständig in dieses Dokument aufgenommen wird, offenbart ein erfindungsgemäßes Wärmemanagementsystem mit einer Kühlerleitung, die von anderen Strömungswegen getrennt und unabhängig von diesen gesteuert ist. Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht dies die Berücksichtigung der Gesamtsystemwärme bei der Entscheidung, ob und wann Wärme aus dem Gesamtsystem abgeführt werden soll. Im Gegensatz zu der vorliegenden Offenbarung beschreibt diese Offenbarung jedoch ein System und Verfahren, das die Strömung durch den Kühler nur basierend auf den Kühlanforderungen des Motors bestimmt und die thermischen Überlegungen anderer Komponenten im Fahrzeug nicht berücksichtigt.
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Das Hauptdrehventil 124 weist auch einen Einlass in Verbindung mit der Motorauslassleitung 140 auf und bestimmt in Kombination mit dem Kühlerventil 126 den Strömungsanteil durch dieses Ventil 124 und in einen oder mehrere Wärmetauscher, wie beispielsweise den Kabinenheizkern 118, die Motorölheizung 120 und den Getriebewärmetauscher 116, und/oder durch eine Bypassleitung 144. Auf diese Weise wird durch die Steuerung des Hauptdrehventils 124, des Kühlerventils 126 und der Pumpe 112 eine beispiellose Flexibilität erreicht, wenn es darum geht, wie viel Wärme unabhängig voneinander zwischen den Komponenten im Fahrzeug übertragen, an die Umgebungsumgebung (über den Kühler 110) abgegeben und/oder innerhalb des Systems (über die Bypassleitung 144) aufrecht erhalten werden kann. Mit anderen Worten kann das erfindungsgemäße Wärmemanagementsystem der vorliegenden Anmeldung im Wesentlichen durch eine Vielzahl von Betriebsmodi gekennzeichnet sein: 1) einen Bypass-Modus, 2) einen Wärmeabweisungsmodus, 3) einen Wärmeübertragungsmodus und 4) eine beliebige Kombination dieser Modi.
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Es ist ferner vorgesehen, dass die Anzahl, Anordnung und die individuellen Eigenschaften der Fluidanschlüsse in einem bestimmten Ventil von denen in den Zeichnungen abweichen und im Rahmen der vorliegenden Offenbarung verbleiben können.
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Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung stellten fest, dass die optimale Wärmeverteilung mit einem Wärmemanagementsystem für Fahrzeuge basierend auf verschiedenen Verlustfunktionen für jede Komponente innerhalb des Wärmemanagementsystems für Fahrzeuge bestimmt werden kann. Eine zusätzliche Beschreibung des Fahrzeug-Wärmemanagementsystems finden Sie in der gemeinsam angemeldeten, gemeinsam zugewiesenen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 15/883,257, deren Offenbarung hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird. In einer exemplarischen Ausführungsform des Systems und des Verfahrens der vorliegenden Offenbarung bietet ein Kühlmitteldrucksensor 146 die Möglichkeit, den Druck des Kühlmittels im System direkt zu erfassen, was wiederum dem Wärmemanagementsystem ermöglicht, den Kühlmittelfluss durch das System besser zu optimieren, sodass die thermischen Bedingungen des Motors und der zugehörigen Systeme eine verbesserte Leistung, Effizienz, Kraftstoffeinsparung und geringere Emissionen ermöglichen.
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2 veranschaulicht ein Diagramm 200 von Drücken in zwei herkömmlichen Wärmemanagementsystemen für das Fahrzeugantriebssystem. Die horizontale Achse 202 des Diagramms entspricht dem Zeitverlauf und die vertikale Achse 204 stellt die Amplitude des Kühlmitteldrucks in den Systemen dar. Die horizontale Linie 206 zeigt einen Schwellendruck an, bei dem ein Thermoventil öffnet und Druck und Kühlmittel aus dem System freigibt. Das Diagramm 200 veranschaulicht im Allgemeinen den Druck von zwei herkömmlichen Systemen, die sich einem Bundesprüfverfahren (FTP) unterziehen, in dem Emissionen überwacht werden können. Wie bereits erläutert, bieten viele herkömmliche Wärmemanagementsysteme einen ausreichenden „Überlauf“ des Kühlmittels, der gewährleistet, dass Temperaturen und Drücke im System nicht an den Schwellendruck 206 heranreichen. Eine erste Linie 208 zeigt eine Druckreaktion in einem derartigen Überlaufsystem an. Wie deutlich zu erkennen ist, besteht ein großer Versatz zwischen dem ersten Druckverhalten 208 und dem Schwellendruck 206. Zu Vergleichszwecken ist ein zweites Druckverhalten 210 für ein Wärmemanagementsystem veranschaulicht, bei dem das Sieden des Kühlmittels zulässig oder unkontrolliert ist. Die einzelnen Spitzen im zweiten Druckverhalten 210 entsprechen einem Zeitpunkt, an dem das Kühlmittel im System siedet. Wenn das Kühlmittel siedet, steigt der Druck schnell an, überschreitet den Schwellenwert, der ein Ventil öffnet, um den Druck und das Kühlmittel aus dem System freizugeben. Der Druck sinkt schnell, steigt aber wieder schnell an. Dadurch führt das zweite Druckverhalten 210 des ungeregelten Systems immer wieder zum Sieden von Kühlmittel, was zu einer Ventilöffnung und zum Verlust von Kühlmittel führt.
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3 veranschaulicht ein Diagramm 300 für zwei Wärmemanagementsysteme während eines FTP-Zyklus. Ähnlich wie das Diagramm 200 von 2 entspricht die horizontale Achse 302 dem Zeitverlauf und die vertikale Achse 304 der Druckamplitude. Der Druckschwellenwert 206 und das Druckverhalten 208 eines herkömmlichen Wärmemanagementsystems von 2 sind ebenfalls im Diagramm 300 von 3 veranschaulicht. In einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt eine Steuerung den Kühlmittelstrom von der Kühlmittelpumpe 122 basierend auf dem Drucksignal vom Kühlmitteldrucksensor 146 ein. Ein daraus resultierendes Druckverhalten 306 am Kühlmitteldrucksensor 146 ist in 3 veranschaulicht. Auf diese Weise wird die Menge des siedenden Kühlmittels minimiert und gleichzeitig die Motorleistung, der Kraftstoffverbrauch, der Wirkungsgrad und die Reduzierung der Emissionen maximiert. In einer exemplarischen Ausführungsform wird der Kühlmittelstrom von der Kühlmittelpumpe basierend auf einer Ableitung des Drucksignals vom Kühlmitteldrucksensor 146 eingestellt. Weiterhin ermöglicht die verbesserte Fähigkeit, optimale Druck- und Temperaturbedingungen durch die Verwendung der vorliegenden Offenbarung genau und präzise zu verfolgen, eine mögliche Reduzierung der Systemmasse. Eine Reduzierung der Masse ermöglicht eine Verbesserung der Reaktionsfähigkeit und damit einhergehende Verbesserungen in Bezug auf Leistung, Effizienz, Kraftstoffverbrauch, Emissionsreduzierung und dergleichen.
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Weiterhin kann gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine aggressivere Motorerwärmungsstrategie erreicht werden, wobei die negativen Folgen eines übermäßigen Siedens des Kühlmittels und/oder eines Austritts von Kühlmittel aus dem System vermieden werden. Darüber hinaus verbessert die Fähigkeit, die thermischen Bedingungen des Motors besser zu optimieren, nicht nur die Leistung, den Kraftstoffverbrauch, den Wirkungsgrad und die Emissionen, sondern bewirkt auch die Fähigkeit, die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Motors und des zugehörigen Fahrzeugantriebssystems zu verbessern. Die vorliegende Offenbarung ermöglicht eine wesentlich größere Kontrolle über das Sieden des Kühlmittels, was wiederum die Motorlebensdauer erhöht.
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Im Gegensatz zu herkömmlichen Wärmemanagementsystemen, die sich auf ein Ablassventil mit einem vorgegebenen Schwellendruck stützen können, bei dem das Ventil öffnet, und/oder ein System, das einen ausreichenden Kühlmittelüberlauf bereitstellt, sodass der vorgegebene Schwellendruck nie erreicht wird, ermöglicht die vorliegende Offenbarung das Bestimmen eines flexiblen, kalibrierbaren und einstellbaren Schwellwerts basierend auf einer beliebigen Anzahl von zu optimierenden gewünschten Motorbetriebsbedingungen. Wie in 3 veranschaulicht, stellt das erfinderische Wärmemanagementsystem den Kühlmittelstrom basierend auf einem Druck am Kühlmitteldrucksensor ein, der wesentlich niedriger ist als der vorgegebene Schwellendruck 206 und sogar vom herkömmlichen Druckverhalten 208 abweicht, basierend auf einem Schwellendruck, der selektiv und variabel optimiert werden kann, um beispielsweise eine maximale Reduzierung der Emissionen zu erreichen.
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In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform stellt das erfinderische Wärmemanagementsystem den Kühlmittelstrom basierend auf einem Druck am Kühlmitteldrucksensor ein, der selektiv und variabel optimiert werden kann, um beispielsweise optimale Verbrennungstemperaturen oder dergleichen ohne Einschränkung zu erreichen.
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4 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm 400 eines exemplarischen Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren beginnt bei Schritt 402 und fährt mit Schritt 404 fort. In Schritt 404 bestimmt das Verfahren, ob sich das System in einem anfänglichen Nulldurchflusszustand befindet. Wenn das Verfahren in Schritt 404 bestimmt, dass sich das System nicht oder nicht mehr in einem anfänglichen Nulldurchflusszustand befindet, fährt das Verfahren mit Schritt 406 fort. In Schritt 406 bestimmt das Verfahren den Kühlmitteldruck vom Kühlmitteldrucksensor und fährt mit Schritt 408 fort. In Schritt 408 bestimmt das Verfahren, ob der Kühlmitteldruck größer als ein Schwellendruck ist. Wenn in Schritt 408 das Verfahren bestimmt, dass der Kühlmitteldruck größer als der Schwellendruck ist, fährt das Verfahren mit Schritt 410 fort. In Schritt 410 bestimmt das Verfahren eine Kühlmittelströmungskorrektur. In einer exemplarischen Ausführungsform kann das Verfahren die Kühlmittelströmungskorrektur basierend auf dem gemessenen Kühlmitteldruck und/oder einer beliebigen Funktion des Kühlmitteldrucksignals, wie beispielsweise einer Ableitung des Kühlmitteldrucksignals, einer Differenz zwischen dem Kühlmitteldrucksignal und einem anderen Druckwert und dergleichen, ohne Einschränkung bestimmen. Die vorliegende Offenbarung kann die Kühlmittelkorrektur in jeder Hinsicht bestimmen, sofern sie auf dem Kühlmitteldrucksignal basiert. Das Verfahren fährt dann mit Schritt 412 fort, wobei das Verfahren den Kühlmittelstrom von der Kühlmittelpumpe basierend auf der Kühlmittelkorrektur einstellt und fährt mit Schritt 414 fort. Wenn das Verfahren in Schritt 404 bestimmt, dass sich das System in einem Nulldurchflusszustand befindet, fährt das Verfahren mit Schritt 414 fort. Wenn das Verfahren in Schritt 408 bestimmt, dass der Druck größer den Schwellendruck nicht überschreitet, fährt das Verfahren mit Schritt 414 fort. In Schritt 414 kehrt das Verfahren zum Start bei Schritt 402 zurück.
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Diese Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor.
