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Für die Anmeldung wird die Priorität der am 06. Dezember 2018 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0156338 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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Die Erfindung betrifft ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem, und insbesondere ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem unter Verwendung einer Wasserpumpe und eines Solenoidventils.
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Im Allgemeinen kühlt ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem für ein Fahrzeug einen Verbrennungsmotor durch ein Wasserkühlungsverfahren unter Verwendung von Kühlmittel. Zu diesem Zweck wird, wie in der
KR 10-1786701 B1 offenbart ist, eine Wasserpumpe verwendet, um das Kühlmittel, das in einem Kühlmittelvorratsbehälter gespeichert ist, durch Drehen eines Pumpenflügelrades abzuführen und das Kühlmittel den Bauteilen, wie einem Zylinderkopf, einem Zylinderblock und einem Radiator, eines Verbrennungsmotors in einem Verbrennungsmotorsystem zuzuführen.
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Beispiele der Wasserpumpe umfassen eine mechanische Wasserpumpe, die proportional zu der Drehzahl eines Verbrennungsmotors angetrieben wird, und eine elektronisch variable Wasserpumpe, die entsprechend dem Verbrennungsmotor und den Umweltfaktoren unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors elektronisch steuerbar ist. Die mechanische Wasserpumpe ist nachteilig hinsichtlich der Kraftstoffeffizienz, da sie nicht in verschiedenen Weisen entsprechend dem Verbrennungsmotor und den Umweltfaktoren gesteuert werden kann. Andererseits ist die variable Wasserpumpe nachteilig hinsichtlich der Herstellungskosten und der Steuerbarkeit, da sie einen Steuermechanismus mit einer komplexen Struktur verwendet, um die Strömungsrate zu steuern.
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5A, 5B und 6 zeigen eine herkömmliche elektronisch variable Wasserpumpe und ein Kühlsystem unter Verwendung derselben.
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Wie in den 5A und 5B gezeigt, wird im Falle der herkömmlichen variablen Wasserpumpe die Strömung des Kühlmittels, das von der Pumpe abgeführt wird, durch eine Steuereinrichtung, d.h. eine Verbrennungsmotor-Steuereinrichtung (ECU) 250 gesteuert. Die ECU 250 steuert den Grad des Schließens einer Abdeckung 2 mittels eines Solenoidventils 3 und eines Wasserpumpen-Schiebepositionssensors. Dementsprechend wird, wenn der Verbrennungsmotor kalt ist, die Strömung des Kühlmittels für ein schnelles Aufwärmen blockiert, wie in 5A gezeigt ist. Nach dem Aufwärmen wird die Strömung des Kühlmittels durch Steuerung des Grades des Schließens der Abdeckung 2 variabel gesteuert, wie in 5B gezeigt ist.
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In dem in 6 gezeigten Kühlsystem unter Verwendung der herkömmlichen variablen Wasserpumpe wird das Kühlmittel, das von einem Kühlmittelvorratsbehälter 500 durch eine Wasserpumpe 100 abgeführt wird, einem Zylinderkopf 310 und einem Zylinderblock 320 eines Verbrennungsmotors 300 zugeführt.
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Wie oben beschrieben, ist es, da die mechanische Pumpe proportional zu der Drehzahl des Verbrennungsmotors arbeitet, unmöglich, die Strömung des Kühlmittels aktiv zu steuern.
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Die herkömmliche variable Wasserpumpe kann die Kraftstoffeffizienz verbessern, da die Strömungsrate variabel steuerbar ist. Jedoch ist die herkömmliche variable Wasserpumpe problematisch dadurch, dass es aufgrund einer komplizierten Struktur schwierig ist, die Haltbarkeit sicherzustellen, und sie ist aufwendig herzustellen und einem begrenzten Einbauraum in dem Verbrennungsmotorsystem und dem Motorraum unterworfen.
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Insbesondere ist es, da nur die Strömung des von der Wasserpumpe 100 abgeführten Kühlmittels steuerbar ist, unmöglich, die Strömung des von der Wasserpumpe 100 abgeführten Kühlmittels zu verteilen. Dementsprechend muss, um den Zylinderkopf 310 und den Zylinderblock 320 des Verbrennungsmotors 300 separat zu kühlen, ein separates Strömungssteuerventil 40, wie ein Thermostat, an dem Kühlmittelauslassende des Verbrennungsmotors 300 vorgesehen sein.
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Mit der Erfindung wird ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem geschaffen, das geeignet ist, eine Strömung von Kühlmittel sogar ohne Verwendung einer elektronisch variablen Wasserpumpe mit einer komplizierten Struktur schnell und genau zu steuern und auch gleichzeitig die von einer Wasserpumpe abgeführte Strömung des Kühlmittels sogar ohne Bildung einer Strömungsverteilungsstruktur in einem Wasserpumpenkörper zu steuern und zu verteilen.
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Andere Ziele und Vorteile der Erfindung können durch die folgende Beschreibung verstanden werden und sind mit Bezug auf die Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich. Ebenso ist es für in der Technik, zu welcher die Erfindung gehört, erfahrene Fachleute ersichtlich, dass die Ziele und Vorteile der Erfindung durch das Verbrennungsmotor-Kühlsystem, wie beansprucht, und Kombinationen davon realisiert werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem eine Wasserpumpe zum Zuführen von Kühlmittel zu einem Verbrennungsmotorsystem, eine Mehrzahl von Kühlmittelpassagen zum Verbinden der Wasserpumpe mit einzelnen Bauelementen (bzw. Komponenten) des Verbrennungsmotorsystems, ein Solenoidventil, das zwischen einem Auslass der Wasserpumpe und entsprechenden Einlässen der Mehrzahl von Kühlmittelpassagen angeordnet ist, um eine Strömung des Kühlmittels von der Wasserpumpe zu der Mehrzahl von Kühlmittelpassagen integral (bzw. ganzheitlich oder als eine Einheit) zu steuern, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Solenoidventils auf.
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Die Einlässe der jeweiligen Mehrzahl von Kühlmittelpassagen können in einer Breitenrichtung (bzw. einer Weitenrichtung) des Auslasses der Wasserpumpe benachbart zueinander nebeneinander angeordnet sein. Die Einlässe der jeweiligen Mehrzahl von Kühlmittelpassagen können durch Bewegen (z.B. Verschieben) eines Schiebers des Solenoidventils in der Breitenrichtung aufeinanderfolgend (bzw. sequenziell) geöffnet und geschlossen werden, wodurch die Strömung des Kühlmittels von der Wasserpumpe zu der Mehrzahl von Kühlmittelpassagen integral (bzw. ganzheitlich oder als eine Einheit) gesteuert wird.
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Die Mehrzahl von Kühlmittelpassagen können unterschiedliche Breiten (bzw. Weiten) haben, die von der Strömung des Kühlmittels, das erforderlich ist, um jedes Bauteil zu kühlen, abhängig sind.
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Die Mehrzahl von Kühlmittelpassagen können eine erste Passage, die zu einem Heizkörper (z.B. einem Heizungskühler oder einem Wärmetauscher) oder einem Niederdruck-Abgasrückführung(LP-EGR)-Kühler ausgerichtet ist, eine zweite Passage, die zu einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors ausgerichtet ist, und eine dritte Passage aufweisen, die zu einem Zylinderblock des Verbrennungsmotors ausgerichtet ist. Die Einlässe der jeweiligen ersten, zweiten und dritten Passage können derart angeordnet sein, dass sie in der Reihenfolge der ersten, der zweiten und der dritten Passage geöffnet werden, wenn sich der Schieber in der Breitenrichtung bewegt (bzw. verschiebt), wodurch ermöglicht wird, dass der Zylinderblock und der Zylinderkopf des Verbrennungsmotors mit Leichtigkeit separat gekühlt werden können.
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Unter Berücksichtigung der Menge des Kühlmittels, das erforderlich ist, um jedes Bauteil zu kühlen, können die Breiten der ersten, der zweiten und der dritten Passage derart gesetzt sein, dass die größte Menge des Kühlmittels zu dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors strömt, und die kleinste Menge des Kühlmittels zu dem Heizkörper oder dem LP-EGR-Kühler strömt.
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Die Wasserpumpe, die für das Verbrennungsmotor-Kühlsystem verwendet wird, kann eine mechanische Wasserpumpe oder eine elektronisch variable Wasserpumpe sein.
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Wenn der Verbrennungsmotor in einem kalten Zustand ist, in welchem die Temperatur des Kühlmittels kleiner als oder gleich wie eine erste Temperatur ist, kann die Steuereinrichtung das Solenoidventil derart steuern, dass es den Betrieb der Wasserpumpe stoppt oder die erste, die zweite und die dritte Passage für ein schnelles Aufwärmen des Kühlmittels allesamt schließt, wodurch die Strömung des Kühlmittels in dem Verbrennungsmotorsystem gestoppt wird.
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Wenn der Verbrennungsmotor in einem warmen Zustand ist, in welchem die Temperatur des Kühlmittels die erste Temperatur überschreitet und kleiner als oder gleich wie eine zweite Temperatur ist, kann die Steuereinrichtung das Solenoidventil derart steuern, dass es zuerst die erste Passage öffnet, um zuerst das Kühlmittel dem Heizkörper oder dem LP-EGR-Kühler zuzuführen.
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Wenn der Verbrennungsmotor in einem Hochtemperaturzustand ist, in welchem die Temperatur des Kühlmittels die zweite Temperatur überschreitet und kleiner als oder gleich wie eine dritte Temperatur ist, kann die Steuereinrichtung das Solenoidventil derart steuern, dass es zuerst die erste und die zweite Passage öffnet, um die Strömung des Kühlmittels, das dem Zylinderkopf zugeführt wird, zu erhöhen.
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Wenn der Verbrennungsmotor in einem heißen Zustand ist, in welchem die Temperatur des Kühlmittels die dritte Temperatur überschreitet, kann die Steuereinrichtung das Solenoidventil derart steuern, dass es die erste, die zweite und die dritte Passage allesamt öffnet, um eine große Menge von Kühlmittel sogar dem Zylinderblock zuzuführen.
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Wenn die erste Passage eine Kühlmittelpassage ist, die zu dem LP-EGR-Kühler ausgerichtet ist, kann das Verbrennungsmotor-Kühlsystem ferner ein Strömungssteuerventil zum Öffnen und Schließen einer Kühlmittelpassage aufweisen, über welche etwas von dem Kühlmittel, das durch den Verbrennungsmotor erwärmt wird, zu dem Heizkörper strömt.
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Wenn die Temperatur des Kühlmittels die erste Temperatur überschreitet und kleiner als oder gleich wie die zweite Temperatur ist, kann die Steuereinrichtung das Strömungssteuerventil derart steuern, dass etwas von dem Kühlmittel, das durch den Verbrennungsmotor erwärmt wird, zu dem Heizkörper strömt, um dazu benutzt zu werden, einen Innenraum des Fahrzeuges zu erwärmen.
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Das Solenoidventil kann in dem Auslass der Wasserpumpe eingebaut sein, um die Menge des Raumes, der von der Wasserpumpe in dem Fahrzeug eingenommen wird, zu reduzieren.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 ein Diagramm, das ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 2A und 2B Diagramme, die ein Verbrennungsmotorsystem darstellen, bei welchem ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
- 3A bis 3C Diagramme zur Erläuterung eines Verfahrens zur Steuerung und Verteilung einer Abführströmungsrate einer Wasserpumpe entsprechend dem Betrieb eines Solenoidventils in einem Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 4A bis 4E Diagramme, die eine Strömung von Kühlmittel entsprechend der Temperatur des Kühlmittels in einem Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen;
- 5A und 5B Ansichten zur Erläuterung des Betriebs einer herkömmlichen elektronisch variablen Wasserpumpe; und
- 6 ein Diagramm, das ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem darstellt, bei welchem die herkömmliche elektronisch variable Wasserpumpe verwendet wird.
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Nachfolgend werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung detaillierter beschreiben. Die Erfindung kann jedoch in verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht so ausgelegt werden, dass sie auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr sind diese Ausführungsformen so vorgesehen, dass die Erfindung uneingeschränkt und vollständig ist, und technisch versierten Fachleuten gänzlich den Bereich der Erfindung vermitteln. Durch die verschiedenen Figuren und Ausführungsformen der Erfindung hinweg bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.
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1 ist ein Diagramm, das ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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Wie in 1 gezeigt, weist das Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß der Erfindung eine Wasserpumpe 100, eine Kühlmittelpassage 10 mit einer Mehrzahl von Passagen 11, 12, 13 und ein Solenoidventil 200 auf.
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Die Wasserpumpe 100 funktioniert derart, dass sie Kühlmittel von einem Kühlmittelvorratsbehälter 500 über einen Einlass 1 durch Drehen eines Flügelrades 110 abführt und das Kühlmittel über einen Auslass 120 einem Verbrennungsmotor 300 (2A) und jedem Bauteil eines Verbrennungsmotorsystems zuführt. Als die Wasserpumpe 100 kann eine mechanische Wasserpumpe verwendet werden, die das Flügelrad 110 durch die Antriebskraft eines herkömmlichen Verbrennungsmotors 300 dreht, oder eine elektrische Wasserpumpe kann verwendet werden, die das Flügelrad 110 durch die Antriebskraft eines Elektromotors dreht.
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Das Solenoidventil 200 ist an dem Auslass 120 der Wasserpumpe 100 vorgesehen. Das Solenoidventil 200 funktioniert derart, dass es das Kühlmittel, das von dem Auslass 120 der Wasserpumpe 100 abgeführt wird, zu einer Mehrzahl von Kühlmittelleitungen verteilt und die Strömung des Kühlmittels zu jeder der Kühlmittelleitungen steuert.
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Ein Gehäuse 240 des Solenoidventils 200 ist mit einem Elektromotor 230, der durch einen Steuerbetrieb einer Verbrennungsmotor-Steuereinrichtung (ECU) 250 gesteuert wird, einer Betätigungseinrichtung 220 zum Schalten der Drehbewegung des Elektromotors 230 in eine geradlinige Bewegung, und einen Schieber 210 versehen, der in der Breitenrichtung der Kühlmittelpassage 10 und des Auslasses 120 der Wasserpumpe 100 durch die Betätigungseinrichtung 220 geradlinig bewegt wird.
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Der Schieber 210 wird durch die Betätigungseinrichtung 220 von seiner Ausgangsposition (die in 1 dargestellte Position) in seine maximale Öffnungsposition (3C) bewegt. Ein Abschnitt des Schiebers 210 ist in der maximalen Öffnungsposition, wie in 3C gezeigt ist, in eine Schieberöffnung 260 eingesetzt, die in dem Gehäuse 240 des Solenoidventils 200 ausgebildet ist. Damit der Schieber 210 Einlässe 11a, 12a, 13a der einzelnen Passagen 11, 12, 13 der Kühlmittelpassage 10 gleichzeitig schließt, wenn der Schieber 210 in der Ausgangsposition ist, muss der Schieber 210 eine größere Breite als die Summe der Breiten der Einlässe 11a, 12a, 13a der jeweiligen Passagen 11, 12, 13 haben.
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In einem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, ist das Solenoidventil 200 außerhalb des Auslasses 120 der Wasserpumpe 100 installiert. In diesem Falle ist die herkömmliche mechanische Wasserpumpe oder elektronische Wasserpumpe in Verbindung mit dem Solenoidventil 200 stabil verwendbar, was hinsichtlich der Benutzung von vorhandenen Produkten vorteilhaft ist. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und das Solenoidventil 200 kann in dem Auslass der Wasserpumpe 100 integral ausgebildet sein.
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Das Auslassende des Solenoidventils 200 ist mit der Kühlmittelpassage 10 mit den Passagen 11, 12, 13 versehen, über welche Kühlmittel jedem Bauteil des Verbrennungsmotorsystems zugeführt wird.
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Mit Bezug auf die 1 und 2A weist die Kühlmittelpassage 10 die erste Passage 11, die in Richtung zu einem LP-EGR(Niederdruck-Abgasrückführung)-Kühler 700 führt, die zweite Passage 12, die in Richtung zu dem Zylinderkopf 310 des Verbrennungsmotors 300 führt, und die dritte Passage 13 auf, die in Richtung zu dem Zylinderblock 320 des Verbrennungsmotors 300 führt. Die Einlässe 11a, 12a, 13a der ersten, der zweiten und der dritten Passage 11, 12, 13 sind von der Seite betrachtet in der Breitenrichtung der Kühlmittelpassage 10 und des Auslasses 120 der Wasserpumpe 100 nebeneinander angeordnet. Die Einlässe 11a, 12a, 13a der jeweiligen Passagen 11, 12, 13 können durch Trennen des Innenraumes eines einzelnen integrierten Rohres mittels Trennwänden gebildet sein. Die Passagen 11, 12, 13 haben unterschiedliche Breiten oder Größen in Abhängigkeit von der Strömung des Kühlmittels, das erforderlich ist, um jedes Bauteil zu kühlen. In Bezug auf die Gesamtabführmenge des Kühlmittels von der Wasserpumpe 100 ist in einer Ausführungsform die Breite der zweiten Passage 12 derart gesetzt, dass die Menge des Kühlmittels in Richtung zu dem Zylinderkopf 310, der eine große Menge von Kühlmittel benötigt, 65% ist, die Breite der dritten Passage 13 ist derart gesetzt, dass die Menge des Kühlmittels in Richtung zu dem Zylinderblock 320 35% ist, und die Breite der ersten Passage 11 ist derart gesetzt, dass die übrige Menge des Kühlmittels in Richtung zu dem LP-EGR-Kühler 700 15% ist.
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Obwohl die Kühlmittelpassage 10 in den 1 und 2A so dargestellt ist, dass sie drei kombinierte Passagen 11, 12, 13 aufweist, die in Richtung zu dem LP-EGR-Kühler 700 und dem Zylinderkopf 310 und dem Zylinderblock 320 des Verbrennungsmotors 300 führen, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Kühlmittelpassage 10 kann eine verschiedene Anzahl von Passagen in Abhängigkeit von der Anzahl von abgezweigten Passagen und zu kühlenden Bauteilen haben. Zum Beispiel kann, wie in 2B gezeigt, die erste Passage 11 zu einem Heizkörper 710 anstatt zu dem LP-EGR-Kühler 700 führen. Eine zusätzliche vierte Passage 14, die zu dem LP-EGR-Kühler 700 führt, kann auch benachbart zu der ersten Passage 11 der Kühlmittelpassage 10 ausgebildet sein.
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Jedoch muss eine Passage, über welche das Kühlmittel entsprechend der Temperatur des Kühlmittels zuerst zugeführt wird, wie unten beschrieben ist, am nächsten zu der Ausgangsposition des Schiebers 120 angeordnet sein. Die Passagen müssen auch nebeneinander angeordnet sein, um ein Kühlmittel entsprechend der Temperatur des Kühlmittels zuzuführen.
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Die 3A bis 3C sind Diagramme zur Erläuterung eines Verfahrens zur Steuerung und Verteilung einer Abführströmungsrate der Wasserpumpe 100 entsprechend dem Betrieb des Solenoidventils 200 in dem Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß der Erfindung.
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Wie oben beschrieben, ist die Breite des Schiebers 210 größer als die Summe der Breiten der Einlässe 11a, 12a, 13a der jeweiligen Passagen 11, 12, 13. Daher sind in dem Zustand von 1, in welchem der Schieber 210 in der Ausgangsposition ist, die Einlässe 11a, 12a, 13a der einzelnen Passagen 11, 12, 13 der Kühlmittelpassage 10 durch den Schieber 210 gleichzeitig geschlossen.
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Wie in 3A gezeigt, wird, wenn der Elektromotor 230 beginnt, durch die Steuerung der ECU 250 zu drehen, der Schieber 210 durch den Betrieb der Betätigungseinrichtung 220 um eine vorbestimmte Strecke von der Ausgangsposition des Schiebers 210 in der Zeichnung nach rechts geradlinig bewegt. Daher wird die erste Passage 11, die in der Zeichnung in der am weitesten linken Position angeordnet ist, zuerst geöffnet. 3A zeigt einen Zustand, in welchem das Solenloidventil 200 derart gesteuert ist, dass es nur die erste Passage 11 öffnet. In diesem Zustand strömt das Kühlmittel nur zu dem LP-EGR-Kühler 700, der mit der ersten Passage 11 verbunden ist. Die Strömung des Kühlmittels zu der ersten Passage 11 kann durch Steuerung des Öffnungsgrades des Einlasses 11 a der ersten Passage 11 mit dem Solenoidventil 200 entsprechend dem Antriebszustand des Verbrennungsmotors oder der äußeren Umgebung geregelt werden.
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Wenn der Elektromotor 230 durch die Steuerung der ECU 250 weiter dreht, wird der Schieber 210 durch den Betrieb der Betätigungseinrichtung 220 weiter um eine vorbestimmte Strecke von der in 3A gezeigten Position in der Zeichnung nach rechts geradlinig bewegt. Daher wird die zu der ersten Passage 11 benachbarte zweite Passage 12 geöffnet. 3B zeigt einen Zustand, in welchem das Solenloidventil 200 derart gesteuert ist, dass es die Einlässe 11a und 12a der ersten und der zweiten Passage 11 und 12 öffnet. In diesem Zustand strömt das Kühlmittel zu dem LP-EGR-Kühler 700, der mit der ersten Passage 11 verbunden ist, und zu dem Zylinderkopf 310 des Verbrennungsmotors 300, der mit der zweiten Passage 12 verbunden ist. In diesem Zustand kann die Strömung des Kühlmittels zu der zweiten Passage 12 durch Steuerung des Öffnungsgrades des Einlasses 12a der zweiten Passage 12 mit dem Solenoidventil 200 entsprechend dem Antriebszustand des Verbrennungsmotors oder der äußeren Umgebung geregelt werden.
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Wenn der Elektromotor 230 durch die Steuerung der ECU 250 weiter dreht, wird der Schieber 210 durch den Betrieb der Betätigungseinrichtung 220 weiter um eine vorbestimmte Strecke von der in 3B gezeigten Position in der Zeichnung nach rechts geradlinig bewegt. Daher wird letztlich die zu der zweiten Passage 12 benachbarte dritte Passage 13 geöffnet. In dem in 3C gezeigten Zustand strömt das Kühlmittel zu dem LP-EGR-Kühler 700, der mit der ersten Passage 11 verbunden ist, zu dem Zylinderkopf 310 des Verbrennungsmotors 300, der mit der zweiten Passage 12 verbunden ist, und zu dem Zylinderblock 320, der mit der dritten Passage 13 verbunden ist. In diesem Zustand kann die Strömung des Kühlmittels zu der dritten Passage 13 durch Steuerung des Öffnungsgrades des Einlasses 13a der dritten Passage 13 mit dem Solenoidventil 200 entsprechend dem Antriebszustand des Verbrennungsmotors oder der äußeren Umgebung geregelt werden. Zum Beispiel ist, wenn der Schieber 210 in der in 3C gezeigten maximalen Öffnungsposition ist, die Strömung des Kühlmittels zu der dritten Passage 13 maximal.
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Wie unten beschrieben, muss das Kühlmittel dem LP-EGR-Kühler 700 oder dem Heizkörper 710 unter den Bauteilen des Verbrennungsmotorsystems zugeführt werden, wenn der Verbrennungsmotor in einem warmen Zustand betrieben wird. Es ist notwendig, das Kühlmittel dem Zylinderblock 320 zuzuführen, wenn der Verbrennungsmotor überhitzt ist, so dass die Temperatur des Kühlmittels hoch ist. Dementsprechend kann die Öffnungszeit jeder Passage und die Strömung des Kühlmittels zu jeder Passage durch ein integriertes und einfaches Verfahren lediglich der Anordnung von drei Passagen 11, 12, 13, welche zu dem LP-EGR-Kühler 700 und dem Zylinderkopf 31 und dem Zylinderblock 320 des Verbrennungsmotors 300 führen, in der Bewegungsrichtung des Schiebers 210 des Solenoidventils 200 und der Steuerung der geradlinigen Bewegung des Schiebers 210 gesteuert werden, wie oben beschrieben ist.
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Die 2A und 2B sind Diagramme, die das Verbrennungsmotorsystem darstellen, bei welchem das Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
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Das Verbrennungsmotorsystem, welches einen Verbrennungsmotor 300, einen Radiator 400, einen Kühlmittelvorratsbehälter 500, einen Ölkühler 610, einen HP-EGR(Hochdruck-Abgasrückführung)-Kühler 620, einen LP-EGR-Kühler 700 und einen Heizkörper 710 aufweist, wird durch das Verbrennungsmotor-Kühlsystem gekühlt.
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In dem Verbrennungsmotorsystem, das in 2A gezeigt ist, wird das in dem Kühlmittelvorratsbehälter 500 gespeicherte Kühlmittel durch die Wasserpumpe 100 gepumpt und strömt durch die Steuerung des Solenoidventils 200 über die erste, die zweite und die dritte Passage 11, 12, 13 zu dem LP-EGR-Kühler 700 und dem Zylinderkopf 310 und dem Zylinderblock 320 des Verbrennungsmotors 300. Das Kühlmittel, das in den Zylinderkopf 310 und den Zylinderblock 320 des Verbrennungsmotors 300 eingeführt wird, um den Verbrennungsmotor 300 zu kühlen, wird durch ein Strömungssteuerventil 40, wie einen Thermostat, wahlweise dem Radiator 400, dem Ölkühler 610 und dem Heizkörper 710 zugeführt. Der Zylinderblock 320 weist einen Temperatursensor 30 auf, und das Strömungssteuerventil 40 weist einen Temperatursensor 20 zum Messen der Temperatur des Kühlwassers oder des Kühlmittels auf.
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Im Gegensatz zu der in 2A gezeigten Ausführungsform wird in dem in 2B gezeigten Verbrennungsmotorsystem das Kühlmittel über die erste Passage 11 dem Heizkörper 710 zugeführt und über die vierte Passage 14, die zusätzlich in der Kühlmittelpassage 10 ausgebildet ist, dem LP-EGR-Kühler 700 zugeführt.
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Hier funktioniert der Ölkühler 610 derart, dass er durch das diesem zugeführte Kühlmittel Öl kühlt oder erwärmt, und der Heizkörper 710 funktioniert derart, dass er durch das diesem zugeführte Kühlmittel die Luft im Fahrzeuginnenraum erwärmt. Der Radiator 400 funktioniert derart, dass er die Wärme des heißen Kühlmittels nach außen abführt. Der LP-EGR-Kühler 700 und der HP-EGR-Kühler 620 funktionieren derart, dass sie LP-EGR-Gas bzw. HP-EGR-Gas kühlen, bevor die Gase dem Ansaugsystem des Verbrennungsmotors 300 zugeführt werden.
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Die 4A bis 4E sind Diagramme, die eine Strömung von Kühlmittel entsprechend der Temperatur des Kühlmittels in dem Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß der Erfindung, das in 2A gezeigt ist, darstellen. Die fette Linie in der Zeichnung bezeichnet einen Abschnitt, in welchem Kühlmittel strömt.
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4A ist ein Diagramm, das eine Strömung des Kühlmittels darstellt, wenn der Verbrennungsmotor 300 unter einer kalten Bedingung betrieben wird. Wenn die Temperatur des Kühlmittels kleiner als oder gleich wie eine erste Temperatur ist, d.h. in dem kalten Zustand des Verbrennungsmotors (z.B. die Temperatur des Kühlmittels ist etwa 50°C oder geringer), ist es notwendig, die Temperatur des Kühlmittels so schnell wie möglich durch Stoppen der Strömung des Kühlmittels für ein schnelles Aufwärmen zu erhöhen. Dementsprechend stoppt die ECU 250 den Betrieb der Wasserpumpe 100 oder steuert das Solenoidventil 200 derart, dass es die gesamte Kühlmittelpassage 10 schließt oder die Strömung des Kühlmittels in dem Verbrennungsmotorsystem stoppt.
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4B ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Strömung von Kühlmittel zeigt, wenn die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors von einer kalten Bedingung in eine warme Bedingung geändert wird. Dies ist ein Zustand, in welchem die Temperatur des Kühlmittels eine erste Temperatur überschreitet und kleiner als oder gleich wie eine zweite Temperatur ist (z.B. höher als 50°C und kleiner als oder gleich wie 90°C). In diesem Zustand ist es notwendig, Abgaswärme durch Zuführen von Kühlmittel zu dem LP-EGR-Kühler 700 zurückzugewinnen, jedoch ist es notwendig, die Zufuhr von Kühlmittel zu dem Zylinderkopf 310 und dem Zylinderblock 320 des Verbrennungsmotors 300 für ein schnelles Aufwärmen des Verbrennungsmotors 300 zu blockieren. Dementsprechend steuert die ECU 250 das Solenoidventil 200 derart, dass es in dem in 3A gezeigten Zustand ist. Das heißt, das Solenoidventil 200 wird derart gesteuert, dass der Schieber 210 in einer Position positioniert ist, in der die erste Passage 11 geöffnet ist und die zweite und die dritte Passage 12 und 13 geschlossen sind. Infolgedessen ist es möglich, die Reibung zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, wenn sich der Verbrennungsmotor 300 aufwärmt.
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Wenn die Temperatur des Kühlmittels in einem warmen Zustand ist, ist der Heizkörper 710 in einem betreibbaren Zustand. In diesem Falle wird das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht ist, dem Heizkörper 710 für eine Verbesserung der Heizleistung und der Kraftstoffeffizienz zugeführt. Wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem warmen Zustand ist, ist die Temperatur des Öls relativ gering. In diesem Falle wird die Temperatur des Kühlmittels erhöht, und das Kühlmittel wird dem Ölkühler 610 zugeführt, um die Reibung in dem Verbrennungsmotor zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz und die Verbrennungsmotorleistung zu verbessern.
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Daher wird, wie in 4C gezeigt, das Kühlmittel durch das separate Strömungssteuerventil 40, wie einen Thermostat, sogar zu dem Ölkühler 610 und dem Heizkörper 710 geführt, wenn die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors von der kalten Bedingung in die warme Bedingung geändert wird. Wenn eine der einzelnen Passagen der Kühlmittelpassage 10 mit dem Heizkörper 710 verbunden ist, wie in 2B gezeigt ist, ist es möglich, das Kühlmittel durch Steuerung des Solenoidventils 200 dem Heizkörper 710 zuzuführen.
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Entsprechend dem Antriebszustand des Verbrennungsmotors und der äußeren Umgebung wird das Solenoidventil 200 derart gesteuert, dass das Kühlmittel unter der warmen Bedingung zu dem Zylinderkopf 310 strömt, wie in 4C gezeigt ist. Das heißt, das Solenoidventil 200 wird derart gesteuert, dass der Schieber 210 in einer Position ist, in der die erste und die zweite Passage 11 und 12 geöffnet sind und die dritte Passage 13 geschlossen ist. Infolgedessen ist es möglich, den Verbrennungsmotor 300 wirksam zu kühlen.
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4D ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Strömung von Kühlmittel zeigt, wenn die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors von einer warmen Bedingung in eine Hochtemperaturbedingung geändert wird. Dies ist ein Zustand, in welchem die Temperatur des Kühlmittels eine zweite Temperatur überschreitet und kleiner als oder gleich wie eine dritte Temperatur ist (z.B. höher als 90°C und kleiner als oder gleich wie 105°C). In diesem Zustand steuert die ECU 250 das Solenoidventil 200 derart, dass das Kühlmittel durch Zuführen des Kühlmittels über das Strömungssteuerventil 40 zu dem Radiator 400 schnell gekühlt wird, während eine große Menge von Kühlmittel dem Zylinderkopf 310 zugeführt wird. Das heißt, das Solenoidventil 200 wird derart gesteuert, dass der Schieber 210 in einer Position ist, in welcher der Einlass 12a der zweiten Passage 12 weiter geöffnet ist.
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4E ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Strömung von Kühlmittel zeigt, wenn die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors von einer Hochtemperaturbedingung in eine heiße Bedingung geändert wird. Dies ist ein Zustand, in welchem die Temperatur des Kühlmittels eine dritte Temperatur überschreitet (z.B. höher als 105°C). Wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem heißen Zustand höher als der in 4D ist, steuert die ECU 250 das Solenoidventil 200 derart, dass eine große Menge von Kühlmittel sogar zu dem Zylinderblock 320 geführt wird. Das heißt, das Solenoidventil 200 wird derart gesteuert, dass der Schieber 210 in einer Position ist, in welcher der Einlass 13a der dritten Passage 13 geöffnet ist, wie in 3C gezeigt ist.
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In dem Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß der Erfindung ist es möglich, den Zylinderkopf und den Zylinderblock des Verbrennungsmotors durch eine einfachere Struktur und Steuerung separat zu kühlen und die Strömungsverteilung zu dem LP-EGR-Kühler, dem Heizkörper oder dem Ölkühler integral zu steuern.
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Mit dem Verbrennungsmotor-Kühlsystem gemäß der Erfindung ist es möglich, die Auslassströmungsrate der Wasserpumpe durch eine einfache Struktur und Steuerung im Vergleich zu der elektronisch variablen Wasserpumpe variabel zu steuern. Daher ist das System hinsichtlich der Haltbarkeit und der Herstellungskosten vorteilhaft.
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Außerdem kann das System gemäß der Erfindung die Auslassströmungsrate der Wasserpumpe im Gegensatz zu der elektronisch variablen Wasserpumpe gleichzeitig steuern und verteilen, wodurch eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und eine Verbesserung der Leistung erreicht werden.
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Darüber hinaus ist es möglich, den Zylinderkopf und den Zylinderblock des Verbrennungsmotors durch eine einfachere Struktur und Steuerung separat zu kühlen und die Strömungsverteilung zu dem LP-EGR-Kühler, dem Heizkörper oder dem Ölkühler integral zu steuern.
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Ferner kann, da das Solenoidventil außerhalb des Körpers der Wasserpumpe vorgesehen, um die Strömung des Kühlmittels zu steuern und zu verteilen, die herkömmliche Wasserpumpe in der vorliegenden Form verwendet werden, und es ist auch möglich, sowohl die mechanische Wasserpumpe als auch die elektronisch variable Wasserpumpe zu verwenden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 1020180156338 [0001]
- KR 101786701 B1 [0003]
