DE102019219293A1 - Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Abgasrückführung und mit einer Split Cooling Einrichtung - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Abgasrückführung und mit einer Split Cooling Einrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (2) mit einer Brennkraftmaschine (4) mit einer Abgasrückführung (6) und mit einer Split Cooling Einrichtung (32), mit den Schritten:Erfassen eines ersten Temperaturwertes (UT) repräsentativ für eine Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs (2),Erfassen eines zweiten Temperaturwertes (MT) repräsentativ für eine Motortemperatur des Kraftfahrzeugs (2), undBetreiben der Abgasrückführung (6) zur Kühlung rückgeführten Abgases in einem ersten Modus (M1), wenn der erste Temperaturwert (UT) größer als ein Grenzwert (GWUT) für die Umgebungstemperatur ist und der zweite Temperaturwert (MT) größer als ein oberer Grenzwert (GWMT1) für die Motortemperatur ist, oderBetreiben der Abgasrückführung (6) zum Heizen der Ansaugluft in einem zweiten Modus (M2), wenn der erste Temperaturwert (UT) nicht größer als der Grenzwert (GWUT) ist und der zweite Temperaturwert (MT) nicht größer als ein unterer Grenzwert (GWMT2) für die Motortemperatur ist, gekennzeichnet durch ein Betreiben der Abgasrückführung (6) zur Kühlung rückgeführten Abgases und zum Heizen der Ansaugluft in einem dritten Modus (M3), wenn der erste Temperaturwert (UT) nicht größer als der Grenzwert (GWUT) ist und der zweite Temperaturwert (MT) größer als der untere Grenzwert (GWMT2) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung und mit einer Split Cooling Einrichtung.
  • Die Abgasrückführung (AGR) wird zur Minderung von Emissionen von Stickoxiden (NOx) verwendet, welche bei der Verbrennung von Kraftstoff in Brennkraftmaschinen, wie z.B. Otto- Dieselmotoren, entstehen. Es ist sinnvoll, die Entstehung von Stickoxiden bereits während der Verbrennung zu vermindern, denn alleine mit Maßnahmen der Abgasnachbehandlung, wie z.B. mittels selektiver katalytische Reduktion und/oder NOx-Speicherkatalysatoren, die zu einer chemischen Reduktion der Stickoxide führen, sind vorgeschriebene Emissionsgrenzwerte nicht oder nur mit hohem Aufwand einhaltbar.
  • Bei der Abgasrückführung wird Abgas dem Abgasstrom entnommen und der Ansaugluft zugemischt. Dadurch wir der Sauerstoffanteil im Kraftstoff-Luft-Gemisch verringert und so die Verbrennungstemperatur in den Zylindern abgesenkt.
  • Da schädliche Stickoxide (NOx) vorwiegend bei hohen Temperaturen und Drücken entstehen, kann mit der Abgasrückführung die Stickoxid-Konzentration, die in die Umwelt abgegeben wird um bis zu 50 Prozent reduziert werden. Bei Dieselmotoren senkt die Abgasrückführung außerdem die Bildung von Rußpartikeln um etwa 10 Prozent.
  • Insbesondere bei Dieselmotoren ist die Abgasrückführung eine der wichtigsten Maßnahmen zur Senkung der Stickoxidemissionen. Bei Ottomotoren trägt die Abgasrückführung außerdem zu einer Senkung der Ladungswechselverluste bei und reduziert damit zusätzlich noch den Kraftstoffverbrauch im Teillastbereich.
  • Während bei einer internen AGR ein Auslassventil - geregelt über die Nockenwellenverstellung - während des Ansaugtakts zeitweise geöffnet bleibt, wodurch Abgas direkt in den Zylinder zurückgesaugt wird, wird bei einer externe AGR Abgas wird aus dem Abgastrakt entnommen und über eine Leitung, einen Kühler und ein Ventil dem Ansaugtrakt wieder zugeführt.
  • Dabei erfolgt bei einer Niederdruck-AGR (LP-AGR) eine Entnahme nach der Abgasnachbehandlung und die Abgaseinleitung vor einem Turboverdichter, während bei einer Hochdruck-AGR (HP-AGR) die Entnahme vor einer Turbine des Turboladers und der Abgasnachbehandlung erfolgt und die Abgaseinleitung nach einem Ladeluftkühler und einer Drosselklappe.
  • Die Niederdruck-AGR ist dafür bekannt, die Abgasemissionen von Brennkraftmaschinen zu reduzieren, insbesondere bei Dieselmotoren. Im Betrieb wird rückgeführtes Abgas mit Ansaugluft vor dem Verdichterrad vermischt. Bei Motorbetriebsbedingungen unterhalb des Taupunktes für Wasser kann dies zu schwerwiegenden Problemen in Bezug auf Wasserkondensation und/oder Schnee/Eis vor dem Verdichter führen, was zu Schäden am Verdichterrad führen kann.
  • Eine Erwärmung der Ansaugluft mit einem aufgeheizten Kühlmittel des Kühlsystems wird verwendet, um hier Abhilfe zu schaffen. Das Kühlmittel aus dem Motorkühlsystem wird durch ein Kühlmittelsteuerventil gesteuert, das den Kühlmittelfluss zu einem Heizer für die Ansaugluftheizung ermöglicht.
  • Darüber hinaus wird der Kühlmittelstrom zu einem AGR-Kühler typischerweise nicht geregelt, obwohl während einer Phase des Warmlaufens keine AGR-Kühlung erforderlich ist.
  • Aus der DE 60 120 344 T2 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine mit den Schritten bekannt:
    • Erfassen eines ersten Temperaturwertes repräsentativ für eine Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs,
    • Erfassen eines zweiten Temperaturwertes repräsentativ für eine Motortemperatur des Kraftfahrzeugs, und
    • Betreiben der Abgasrückführung zur Kühlung rückgeführten Abgases in einem ersten Modus, wenn der erste Temperaturwert größer als ein Grenzwert für die Umgebungstemperatur ist und der zweite Temperaturwert größer als ein oberer Grenzwert für die Motortemperatur ist, oder
    • Betreiben der Abgasrückführung zum Heizen der Ansaugluft in einem zweiten Modus, wenn der erste Temperaturwert nicht größer als der Grenzwert ist und der zweite Temperaturwert nicht größer als ein unterer Grenzwert für die Motortemperatur ist, r
    • wobei ein Kühlmittelstrom von einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu einem AGR-Wärmetauscher der Abgasrückführung und zu einem Einlassluft-Wärmetauscher in dem ersten Modus gemäß einer Kühlbetriebsverteilung und in dem zweiten Modus gemäß einer Heizbetriebsverteilung verteilt wird.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Wege aufzuzeigen, wie der Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung und mit einer Split Cooling Einrichtung weiter verbessert werden kann.
  • Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Betreiben der Abgasrückführung zur Kühlung rückgeführten Abgases und zum Heizen der Ansaugluft in einem dritten Modus, wenn der erste Temperaturwert nicht größer als der Grenzwert ist und der zweite Temperaturwert größer als der untere Grenzwert ist, wobei
    ein Kühlmittelstrom der Split Cooling Einrichtung zu einem AGR-Wärmetauscher der Abgasrückführung und zu einem Einlassluft-Wärmetauscher in dem dritten Modus gemäß einer kombinierten Kühl- und Heizbetriebsverteilung verteilt wird.
  • Dabei wird unter Split Cooling Einrichtung eine Kühlrichtung mit zwei getrennten Kühlkreiskäufen verstanden. Die Split Cooling Einrichtung weist z.B. einen separaten Wassermantel im oberen Kopfbereich der Brennkraftmaschine auf. So können unterschiedliche Komponenten der Brennkraftmaschine unterschiedlich gekühlt werden. So kann eine getrennte Kühlung von z.B. einem Kurbelgehäuse und einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine erreicht werden.
  • Es wird also in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, Motortemperatur und der Motorlast sowie der Motordrehzahl des Kraftfahrzeugs die Abgasrückführung in drei verschiedenen Betriebsmodi betrieben, die sich hinsichtlich ihrer Verteilung des Kühlmittels gemäß der Kühlbetriebsverteilung und der einer Heizbetriebsverteilung sowie der kombinierten Kühl- und Heizbetriebsverteilung zu dem AGR-Wärmetauscher und zu dem Einlassluft-Wärmetauscher unterscheiden. So können besonders niedrige Umgebungstemperaturen von z.B. unterhalb -10°C bei zugleich niedrigen Motortemperaturen unterhalb von 30°C berücksichtigt werden und ein beschleunigtes Aufheizen erreicht werden. Abweichend können auch andere Werte berücksichtigt werden, wie z.B. extrem niedrige Umgebungstemperaturen von z.B. unterhalb -15°C bei zugleich niedrigen Motortemperaturen unterhalb von 40°C. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein Steuergerät z.B. in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, Motortemperatur und der Motorlast sowie der Motordrehzahl des Kraftfahrzeugs die jeweiligen Grenzwerte bestimmt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die Abgasrückführung zum Heizen der Ansaugluft in einem zweiten Modus betrieben, wenn der erste Temperaturwert größer als der Grenzwert für die Umgebungstemperatur ist und der zweite Temperaturwert nicht größer als der obere Grenzwert für die Motortemperatur ist und der zweite Temperaturwert nicht größer als der untere Grenzwert für die Motortemperatur ist, und die Abgasrückführung zur Kühlung rückgeführten Abgases und zum Heizen der Ansaugluft wird in einem dritten Modus betrieben wird, wenn der erste Temperaturwert größer als der Grenzwert für die Umgebungstemperatur ist und der zweite Temperaturwert nicht größer als der obere Grenzwert für die Motortemperatur ist und der zweite Temperaturwert größer als der untere Grenzwert für die Motortemperatur ist.
  • Hierzu wird zum Betreiben der Abgasrückführung zum Heizen der Ansaugluft der gesamte von der Brennkraftmaschine zu Verfügung stehende Kühlmittelstrom dem Wärmetauscher zum Heizen der Ansaugluft und kein Kühlmittel der Abgasrückführung zugeführt. Es wird also keine Wärme von einem AGR Wärmetauscher zur Aufwärmung genutzt, sondern die Abgasrückführung wird kühlmittelseitig so betrieben, da der ganze Kühlmittelstrom zum Heizen der Ansaugluft zur Verfügung steht.
  • Es wird also vom Betrieb Abgasrückführung zur Kühlung rückgeführten Abgases in einem ersten Modus abgewichen, wenn die Motortemperatur kleiner als der obere Grenzwert ist. In Abhängigkeit davon, ob die Motortemperatur oberhalb oder unterhalb des unteren Grenzwertes ist wird dann der zweite oder dritte Modus gewählt. So kann der Betrieb der Abgasrückführung nochmal verfeinert und damit optimiert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem ersten Modus der AGR-Wärmetauscher mit dem gesamten Kühlmittelstrom beaufschlagt und der Einlassluft-Wärmetauscher nicht mit Kühlmittel beaufschlagt. Der erste Modus wird z.B. gewählt, wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise höher als 15°C ist und die Motortemperatur beispielsweise mindestens 50°C beträgt. Mit anderen Worten, das Kraftfahrzeug wird im ersten Modus betrieben, wenn die Brennkraftmaschine warm ist und die Umgebungstemperatur nicht unter einem bestimmten Grenzwert liegt, die zu einer möglichen Kondensation des Gemisches von Ansaugluft und rückgeführtem Abgas vor dem Kompressor führt. Es wird dann rückgeführtes Abgas maximal abgekühlt, um die Verbrennungstemperatur in den Zylindern soweit wie möglich zu reduzieren und so den Stickoxidausstoß zu minimieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem zweiten Modus der AGR-Wärmetauscher nicht mit von der Brennkraftmaschine aufgeheiztem Kühlmittel beaufschlagt und der Einlassluft-Wärmetauscher mit dem gesamten Kühlmittelstrom beaufschlagt. Der zweite Modus wird z.B. gewählt, wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise niedriger als 15°C und die Motortemperatur beispielsweise weniger als 30°C beträgt. Mit anderen Worten, das Kraftfahrzeug wird im zweiten Modus betrieben, wenn die Brennkraftmaschine noch nicht warmgelaufen ist und die Umgebungstemperatur in einem moderaten Bereich liegt. Es wird dann rückgeführtes Abgas nicht gekühlt, um ein schnelles Erwärmen der Brennkraftmaschine zu bewirken. Zusätzlich wird die Ansaugluft erwärmt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem dritten Modus der AGR-Wärmetauscher mit einem ersten Teilstrom des gesamten Kühlmittelstromes beaufschlagt und der Einlassluft-Wärmetauscher mit einem zweiten Teilstrom des gesamten Kühlmittelstromes beaufschlagt. Der dritte Modus wird z.B. gewählt, wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise niedriger als -15°C und die Motortemperatur beispielsweise mehr als 40°C beträgt. Mit anderen Worten, das Kraftfahrzeug wird im dritten Modus bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen betrieben, Es wird also rückgeführtes Abgas gekühlt, um die Verbrennungstemperatur in den Zylindern soweit wie möglich zu reduzieren und so den Stickoxidausstoß zu minimieren. Zugleich wird die Ansaugluft erwärmt. Im dritten Modus ist die Summe des ersten Teilstromes und des zweiten Teilstromes größer als der Kühlmittelstrom während des ersten Modus und/oder des zweiten Modus, da durch die simultane Beaufschlagung des AGR-Wärmetauschers und des Einlassluft-Wärmetauschers ein Strömungswiderstand für Kühlmittel reduziert ist. So kann ein besonders größerer Kühlmittelstrom im dritten Modus genutzt werden. Die Brennkraftmaschine kann auch im dritten Modus übergangsweise zwischen dem zweiten Modus und ersten Modus bei höheren Umgebungstemperaturen betrieben werden, wenn die Brennkraftmaschine noch nicht vollständig aufgewärmt ist. Dies kann unter bestimmten Randbedingungen vorteilhaft sein, wenn beispielsweise eine Kühlung des rückgeführten Abgases bei gleichzeitiger Erwärmung der Ansaugluft erstrebenswert ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform leitet die Split Cooling Einrichtung einen im oberen Kopfbereich der Brennkraftmaschine erwärmten Kühlmittelstrom weiter. So kann z.B. der Zylinderkopf der Brennkraftmaschine getrennt von dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine der Brennkraftmaschine gekühlt werden. Mit anderen Worten, während der Zylinderkopf gekühlt wird, wird das Kurbelgehäuse nicht gekühlt, so dass der Motorblock schneller seine Betriebstemperatur erreicht. So kann erreicht werden, dass das Entnehmen von Wärmeenergie von der Brennkraftmaschine nicht zu einem verlangsamten Aufheizen oder einem Absinken der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine führt, da so gezielt Wärmeenergie z.B. von Komponenten der Brennkraftmaschine abgeführt werden kann, deren Temperatur oberhalb der Mindestbetriebstemperatur ist bzw. die nicht so temperaturempfindlich sind wie andere Komponenten der Brennkraftmaschine. So kann die Ansaugluft temperiert werden und zugleich die Brennkraftmaschine sich schnell aufheizen.
  • Ferner gehören zur Erfindung ein Computerprogrammprodukt, ein Steuergerät, eine Abgasrückführung mit einem derartigen Steuergerät, eine Brennkraftmaschine mit einer derartigen Abgasrückführung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Brennkraftmaschine.
  • Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
    • 1 in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung.
    • 2 die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs mit der Abgasrückführung in einem ersten Modus.
    • 3 die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs mit der Abgasrückführung in einem zweiten Modus.
    • 4 die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs mit der Abgasrückführung in einem dritten Modus.
    • 5 einen Verfahrensablauf des Betriebs der in den 1 bis 4 gezeigten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs mit der Abgasrückführung.
  • Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen.
  • Dargestellt ist eine Brennkraftmaschine 4 eines Kraftfahrzeugs 2, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein PKW.
  • Die Brennkraftmaschine 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein turboaufgeladener Dieselmotor. Abweichend von vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Brennkraftmaschine 4 auch ein Ottomotor sein.
  • Der Brennkraftmaschine 4 ist eine Abgasrückführung 6 zugeordnet, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Niederdruck-AGR (LP-AGR) ausgebildet ist, die einen Teil eines Abgasstromes nach einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (nicht dargestellt) zur Reinigung der Abgase der Brennkraftmaschine 4 abzweigt und vor einem Turboverdichter des Turboladers (nicht dargestellt) in einen Ansaugluftstrom einspeist.
  • Zur Steuerung der Brennkraftmaschine 4 mit der Abgasrückführung 6 ist ein Steuergerät 8 vorgesehen, dass für die nachfolgend beschriebenen Aufgaben und Funktionen Hard- und/oder Software-Komponenten aufweisen kann.
  • Zur Kühlung der Brennkraftmaschine 4 ist eine Split Cooling Einrichtung 32 vorgesehen. Die Split Cooling Einrichtung 32 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten Wassermantel 36 im oberen Kopfbereich und einen zweiten Wassermantel 38 im Kurbelgehäusebereich der Brennkraftmaschine 4 auf. Dabei kann mit einem Ventil 34 eine Kühlmittelströmung durch den zweiten Wassermantel 38 unterbunden werden. So kann eine getrennte Kühlung von z.B. einem Kurbelgehäuse 40 und einem Zylinderkopf 42 der Brennkraftmaschine 4 erreicht werden. Im Betrieb kann dann während einer Warmlaufphase der Zylinderkopf 42 gekühlt werden, während das Kurbelgehäuse 40 noch nicht gekühlt wird, damit es sich schneller erwärmt.
  • Von den Komponenten der Split Cooling Einrichtung 32 sind in der 1 eine Wasserpumpe 10, ein Thermostat 12 und ein Kühler 14 dargestellt. Die Wasserpumpe 10 wälzt das Kühlmittel um, wobei der Thermostat 12 in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur einen ersten Kühlmittelteilstrom durch den Kühler 14 und einen zweiten Kühlmittelteilstrom an den Kühler 14 vorbei lenkt.
  • Ferner ist eine Luftreinigungseinrichtung 16 der Brennkraftmaschine 4 gezeigt. Die Luftreinigungseinrichtung 16 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Strömungsrichtung der Ansaugluft einen Luftfilter 18 zum Reinigen der Ansaugluft, ein Luftventil 20 zum Leiten der gefilterten Ansaugluft durch einen in Strömungsrichtung nachgeschalteten Einlassluft-Wärmetauscher 24 oder durch einen Bypass 22 an dem Einlassluft-Wärmetauscher 24 auf.
  • Nach dem Verlassen des Einlassluft-Wärmetauschers 24 wird die gefilterte und temperierte Ansaugluft in einem AGR-Ventil 26 der Abgasrückführung 6 mit rückgeführtem Abgas gemischt.
  • Ferner sind von den Komponenten der Abgasrückführung 6 in der 1 ein AGR-Wärmetauscher 28 und ein Kühlmittelventil 30 dargestellt. Das Kühlmittelventil 30 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Anschlüsse auf. Dabei ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein erster Anschluss des Kühlmittelventils 30 mit dem separaten Wassermantel im oberen Kopfbereich der Brennkraftmaschine 4 zur Kühlung des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine 4 kühlmittelführend verbunden, ein zweiter Anschluss ist kühlmittelführend mit dem Einlassluft-Wärmetauscher 24 und ein dritter Anschluss ist kühlmittelführend mit dem AGR-Wärmetauscher 28 verbunden.
  • Im Betrieb leitet eine an dem ersten Anschluss angeschlossene Versorgungsleitung im Kopfbereich der Brennkraftmaschine 4 aufgeheiztes Kühlmittel zu dem Kühlmittelventil 30. Eine an dem zweiten Anschluss angeschlossene erste Zweigleitung führt Kühlmittel von dem Kühlmittelventil 30 zu dem Einlassluft-Wärmetauscher 24 und eine an dem dritten Anschluss angeschlossene zweite Zweigleitung führt Kühlmittel von dem Kühlmittelventil 30 zu dem AGR-Wärmetauscher 28. Dabei bewirkt die Temperatur des von der Brennkraftmaschine 4 aufgeheizten Kühlmittels in dem Einlassluft-Wärmetauscher 24 eine Erwärmung der Ansaugluft, da die Temperatur des Kühlmittels höher als die Temperatur der Ansaugluft ist. Hingegen bewirkt die Temperatur des von der Brennkraftmaschine 4 aufgeheizten Kühlmittels in dem AGR-Wärmetauscher 28 eine Abkühlung des rückgeführten Abgases, da die Temperatur des Kühlmittels niedriger als die Temperatur des rückgeführten Abgases ist.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Kühlmittelventil 30 auf Ansteuerung durch das Steuergerät 8 drei Schaltstellungen einnehmen, die nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 2 bis 4 erläutert werden.
  • 2 zeigt eine erste Schaltstellung des Kühlmittelventils 30, die in einem ersten Modus M1 gewählt wird. Es wird der AGR-Wärmetauscher 28 mit dem gesamten Kühlmittelstrom beaufschlagt, während die erste Zweigleitung zu dem Einlassluft-Wärmetauscher 24 gesperrt ist.
  • 3 zeigt eine zweite Schaltstellung des Kühlmittelventils 30, die in einem zweiten Modus M2 gewählt wird. Es wird der Einlassluft-Wärmetauscher 24 mit dem gesamten Kühlmittelstrom beaufschlagt, während die zweite Zweigleitung zu dem AGR-Wärmetauscher 28 gesperrt ist.
  • 4 zeigt eine dritte Schaltstellung, die in einem dritten Modus M3 gewählt wird.
  • Es wird der AGR-Wärmetauscher 28 mit einem ersten Teilstrom des Kühlmittelstromes und der Einlassluft-Wärmetauscher 24 mit einem zweiten Teilstrom des Kühlmittelstromes beaufschlagt. Mit anderen Worten, in der dritten Schaltstellung sind sowohl die erste als auch die zweite Zweigleitung geöffnet.
  • Im dritten Modus M3 ist die Summe des ersten Teilstromes und des zweiten Teilstromes größer als der Kühlmittelstrom während des ersten Modus M1 und/oder des zweiten Modus M2, da durch die simultane Beaufschlagung des Einlassluft-Wärmetauschers 24 und des AGR-Wärmetauschers 28 ein durch Kühlmittelventil 30 gebildeter Strömungswiderstand für Kühlmittel im Vergleich zu den anderen Schaltstellungen reduziert ist. Z.B. kann, wenn dem Kühlmittelstrom während des ersten Modus M1 und/oder des zweiten Modus M2 100% zugeordnet werden, der erste Teilstrom und der zweite Teilstrom jeweils 70% des Kühlmittelstromes während des ersten Modus M1 und/oder des zweiten Modus M2 betragen. Somit beträgt die Summe des ersten Teilstromes und des zweiten Teilstromes 140%.
  • Es wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf 5 ein Verfahrensablauf zum Betrieb der in den 1 bis 4 gezeigten Brennkraftmaschine 4 des Kraftfahrzeugs 2 mit der Abgasrückführung 6 erläutert.
  • Das Verfahren beginnt mit einem ersten Schritt S100.
  • In dem ersten Schritt S100 liest das Steuergerät 8 einen ersten Temperaturwert UT repräsentativ für eine Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs 2 und einen zweiten Temperaturwert MT repräsentativ für eine Motortemperatur des Kraftfahrzeugs 2 ein.
  • In einem weiteren Schritt S200 bestimmt im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Steuergerät 8 in Abhängigkeit von dem ersten Temperaturwert UT repräsentativ für die Umgebungstemperatur und dem zweiten Temperaturwert MT repräsentativ für die Motortemperatur den Grenzwert GWUT für die Umgebungstemperatur und den oberen Grenzwert GWMT1 sowie den unteren Grenzwert GWMT2 für die Motortemperatur. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät 8 zusätzlich eine Motorlast sowie eine Motordrehzahl des Kraftfahrzeugs 2 einliest und auswertet zur Bestimmung der genannten Grenzwerte.
  • In einem weiteren Schritt S300 vergleicht das Steuergerät 8 den ersten Temperaturwert UT mit dem ersten Grenzwert GWUT . Wenn der erste Temperaturwert UT größer als der erste Grenzwert GWUT ist vergleicht das Steuergerät 8 in einem weiteren Schritt S400 den zweiten Temperaturwert MT für die Motortemperatur mit dem oberen Grenzwert GWMT1 für die Motortemperatur. Wenn der zweite Temperaturwert MT für die Motortemperatur größer als der obere Grenzwert GWMT1 für die Motortemperatur ist bringt in einem weiteren Schritt S500 das Steuergerät 8 das Kühlmittelventil 30 in die erste Schaltstellung für den ersten Modus M1.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde für den Grenzwert GWUT ein Wert von 0°C und für den oberen Grenzwert GWMT1 ein Wert von 50°C sowie für den unteren Grenzwert GWMT2 ein Wert 30°C gewählt. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel können für den Grenzwert GWUT , den oberen Grenzwert GWMT1 und den unteren Grenzwert GWMT2 auch jeweils andere Werte gewählt werden.
  • Wenn hingegen im Schritt S300 das Steuergerät 8 feststellt, dass der erste Temperaturwert UT nicht größer als der Grenzwert GWUT ist vergleicht das Steuergerät 8 in einem weiteren Schritt S600 den zweiten Temperaturwert MT für die Motortemperatur mit dem unteren Grenzwert GWMT2 für die Motortemperatur.
  • Wenn der zweite Temperaturwert MT für die Motortemperatur nicht größer als der untere Grenzwert GWMT2 für die Motortemperatur ist bringt in einem weiteren Schritt S700 das Kühlmittelventil 30 in die zweite Schaltstellung für den zweiten Modus M2.
  • Wenn hingegen der zweite Temperaturwert MT für die Motortemperatur größer als der untere Grenzwert GWMT2 für die Motortemperatur ist bringt in einem weiteren Schritt S800 das Steuergerät 8 das Kühlmittelventil 30 in die dritte Schaltstellung für den dritten Modus M3.
  • Wenn das Steuergerät 8 in dem weiteren Schritt S400 feststellt, dass der zweite Temperaturwert MT für die Motortemperatur nicht größer als der obere Grenzwert GWMT1 für die Motortemperatur ist vergleicht das Steuergerät 8 in einem weiteren Schritt S900 den zweiten Temperaturwert MT für die Motortemperatur mit dem unteren Grenzwert GWMT2 für die Motortemperatur.
  • Wenn der zweite Temperaturwert MT für die Motortemperatur nicht größer als der untere Grenzwert GWMT2 für die Motortemperatur ist bringt in einem weiteren Schritt S1000 das Steuergerät 8 das Kühlmittelventil 30 in die zweite Schaltstellung für den zweiten Modus M2.
  • Wenn hingegen der zweite Temperaturwert MT für die Motortemperatur größer als der untere Grenzwert GWMT2 für die Motortemperatur ist bringt in einem weiteren Schritt S1100 das Steuergerät 8 das Kühlmittelventil 30 in die dritte Schaltstellung für den dritten Modus M3.
  • Des Weiteren kann abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel die Reihenfolge der Schritte auch eine andere sein. Ferner können mehrere Schritte auch zeitgleich bzw. simultan ausgeführt werden.
  • So kann der Betrieb eines Kraftfahrzeugs 2 mit einer Abgasrückführung 6 weiter verbessert werden, in dem in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und der Motortemperatur des Kraftfahrzeugs 2 die Brennkraftmaschine 4 in drei verschiedenen Betriebsmodi betrieben wird, die sich hinsichtlich ihrer Verteilung des Kühlmittels gemäß der Kühlbetriebsverteilung und der einer Heizbetriebsverteilung sowie der Kombinierten Kühl- und Heizbetriebsverteilung zu dem Einlassluft-Wärmetauscher 24 und zu dem AGR-Wärmetauscher 28 unterscheiden. So können besonders niedrige Umgebungstemperaturen von z.B. unterhalb -15°C bei zugleich niedrigen Motortemperaturen unterhalb von z.B. 40°C berücksichtigt werden und ein beschleunigtes Aufheizen erreicht werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Kraftfahrzeug
    4
    Brennkraftmaschine
    6
    Abgasrückführung
    8
    Steuergerät
    10
    Wasserpumpe
    12
    Thermostat
    14
    Kühler
    16
    Luftreinigungseinrichtung
    18
    Luftfilter
    20
    Luftventil
    22
    Bypass
    24
    Einlassluft-Wärmetauscher
    26
    AGR-Ventil
    28
    AGR-Wärmetauscher
    30
    Kühlmittelventil
    32
    Split Cooling Einrichtung
    34
    Ventil
    36
    erster Wassermantel
    38
    zweiter Wassermantel
    40
    Kurbelgehäuse
    42
    Zylinderkopf
    GWUT
    Grenzwert GM2T1 oberer Grenzwert GM2T2 unterer Grenzwert
    MT
    zweiter Temperaturwert
    M1
    erster Modus
    M2
    zweiter Modus
    M3
    dritter Modus
    UT
    erster Temperaturwert
    S100
    Schritt
    S200
    Schritt
    S300
    Schritt
    S400
    Schritt
    S500
    Schritt
    S600
    Schritt
    S700
    Schritt
    S900
    Schritt
    S900
    Schritt S1000 Schritt S1100 Schritt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 60120344 T2 [0011]

Claims (16)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (2) mit einer Brennkraftmaschine (4) mit einer Abgasrückführung (6) und mit einer Split Cooling Einrichtung (32), mit den Schritten: Erfassen eines ersten Temperaturwertes (UT) repräsentativ für eine Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs (2), Erfassen eines zweiten Temperaturwertes (MT) repräsentativ für eine Motortemperatur des Kraftfahrzeugs (2), und Betreiben der Abgasrückführung (6) zur Kühlung rückgeführten Abgases in einem ersten Modus (M1), wenn der erste Temperaturwert (UT) größer als ein Grenzwert (GWUT) für die Umgebungstemperatur ist und der zweite Temperaturwert (MT) größer als ein oberer Grenzwert (GWMT1) für die Motortemperatur ist, oder Betreiben der Abgasrückführung (6) zum Heizen der Ansaugluft in einem zweiten Modus (M2), wenn der erste Temperaturwert (UT) nicht größer als der Grenzwert (GWUT) ist und der zweite Temperaturwert (MT) nicht größer als ein unterer Grenzwert (GWMT2) für die Motortemperatur ist, wobei ein Kühlmittelstrom der Split Cooling Einrichtung (32) zu einem AGR-Wärmetauscher (28) der Abgasrückführung (6) und zu einem Einlassluft-Wärmetauscher (24) in dem ersten Modus (M1) gemäß einer Kühlbetriebsverteilung und in dem zweiten Modus (M2) gemäß einer Heizbetriebsverteilung verteilt wird, gekennzeichnet durch ein Betreiben der Abgasrückführung (6) zur Kühlung rückgeführten Abgases und zum Heizen der Ansaugluft in einem dritten Modus (M3), wenn der erste Temperaturwert (UT) nicht größer als der Grenzwert (GWUT) ist und der zweite Temperaturwert (MT) größer als der untere Grenzwert (GWMT2) ist, wobei ein Kühlmittelstrom von einer Brennkraftmaschine (4) des Kraftfahrzeugs (2) zu einem AGR-Wärmetauscher (28) der Abgasrückführung (6) und zu einem Einlassluft-Wärmetauscher (24) in dem dritten Modus (M3) gemäß einer kombinierten Kühl- und Heizbetriebsverteilung verteilt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abgasrückführung (6) zum Heizen der Ansaugluft in einem zweiten Modus (M2) betrieben wird, wenn der erste Temperaturwert (UT) größer als der Grenzwert (GWUT) für die Umgebungstemperatur ist und der zweite Temperaturwert (MT) nicht größer als der obere Grenzwert (GWMT1) für die Motortemperatur ist und der zweite Temperaturwert (MT) nicht größer als der untere Grenzwert (GWMT2) für die Motortemperatur ist, und die Abgasrückführung (6) zur Kühlung rückgeführten Abgases und zum Heizen der Ansaugluft in einem dritten Modus (M3) betrieben wird, wenn der erste Temperaturwert (UT) größer als der Grenzwert (GWUT) für die Umgebungstemperatur ist und der zweite Temperaturwert (MT) nicht größer als der obere Grenzwert (GWMT1) für die Motortemperatur ist und der zweite Temperaturwert (MT) größer als der untere Grenzwert (GWMT2) für die Motortemperatur ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem ersten Modus (M1) der AGR-Wärmetauscher (28) mit dem gesamten Kühlmittelstrom beaufschlagt wird und der Einlassluft-Wärmetauscher (24) nicht mit von der Brennkraftmaschine (4) aufgeheiztem Kühlmittel beaufschlagt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei in dem zweiten Modus (M2) der AGR-Wärmetauscher (28) nicht mit von der Brennkraftmaschine (4) aufgeheiztem Kühlmittel beaufschlagt wird und der Einlassluft-Wärmetauscher (24) mit dem gesamten Kühlmittelstrom beaufschlagt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in dem dritten Modus (M3) der AGR-Wärmetauscher (28) mit einem ersten Teilstrom des gesamten Kühlmittelstromes beaufschlagt wird und der Einlassluft-Wärmetauscher (24) mit einem zweiten Teilstrom des gesamten Kühlmittelstromes beaufschlagt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Split Cooling Einrichtung (32) einen im oberen Kopfbereich der Brennkraftmaschine (4) erwärmten Kühlmittelstrom weiterleitet.
  7. Computerprogrammprodukt, ausgebildet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Steuergerät (8) zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (2) mit einer Brennkraftmaschine (4) mit einer Abgasrückführung (6) und mit einer Split Cooling Einrichtung (32), dazu ausgebildet, einen ersten Temperaturwert (UT) repräsentativ für eine Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs (2) einzulesen, einen zweiten Temperaturwert (MT) repräsentativ für eine Motortemperatur des Kraftfahrzeugs (2) einzulesen, und die Abgasrückführung (6) in einem ersten Modus (M1) zur Kühlung rückgeführten Abgases zu betreiben, wenn der erste Temperaturwert (UT) größer als ein Grenzwert (GWUT) für die Umgebungstemperatur ist und der zweite Temperaturwert (MT) größer als ein oberer Grenzwert (GWMT1) für die Motortemperatur ist, oder die Abgasrückführung (6) in einem zweiten Modus (M2) zum Heizen der Ansaugluft zu betreiben, wenn der erste Temperaturwert (UT) nicht größer als der Grenzwert (GWUT) ist und der zweite Temperaturwert (MT) nicht größer als ein unterer Grenzwert (GWMT2) für die Motortemperatur ist, wobei ein Kühlmittelstrom der Split Cooling Einrichtung (32) zu einem AGR-Wärmetauscher (28) der Abgasrückführung (6) und zu einem Einlassluft-Wärmetauscher (24) in dem ersten Modus (M1) gemäß einer Kühlbetriebsverteilung und in dem zweiten Modus (M2) gemäß einer Heizbetriebsverteilung verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführung (6) in einem dritten Modus (M3) zur Kühlung rückgeführten Abgases und zum Heizen der Ansaugluft, wenn der erste Temperaturwert (UT) nicht größer als der Grenzwert (GWUT) ist und der zweite Temperaturwert (MT) größer als der unterer Grenzwert (GWMT2) ist, wobei ein Kühlmittelstrom von einer Brennkraftmaschine (4) des Kraftfahrzeug (2) zu einem AGR-Wärmetauscher (28) der Abgasrückführung (6) und zu einem Einlassluft-Wärmetauscher (24) in dem dritten Modus (M3) gemäß einer kombinierten Kühl- und Heizbetriebsverteilung verteilt wird.
  9. Steuergerät (8) nach Anspruch 8, wobei das Steuergerät (8) dazu ausgebildet ist, die Abgasrückführung (6) zum Heizen der Ansaugluft in einem zweiten Modus (M2) zu betrieben, wenn der erste Temperaturwert (UT) größer als der Grenzwert (GWUT) für die Umgebungstemperatur ist und der zweite Temperaturwert (MT) nicht größer als der obere Grenzwert (GWMT1) für die Motortemperatur ist und der zweite Temperaturwert (MT) nicht größer als der untere Grenzwert (GWMT2) für die Motortemperatur ist, und die Abgasrückführung (6) zur Kühlung rückgeführten Abgases und zum Heizen der Ansaugluft in einem dritten Modus (M3) zu betreiben, wenn der erste Temperaturwert (UT) größer als der Grenzwert (GWUT) für die Umgebungstemperatur ist und der zweite Temperaturwert (MT) nicht größer als der obere Grenzwert (GWMT1) für die Motortemperatur ist und der zweite Temperaturwert (MT) größer als der untere Grenzwert (GWMT2) für die Motortemperatur ist.
  10. Steuergerät (8) nach Anspruch 8 oder 9, wobei in dem ersten Modus (M1) der AGR-Wärmetauscher (28) mit dem gesamten Kühlmittelstrom beaufschlagt wird und der Einlassluft-Wärmetauscher (24) nicht mit von der Brennkraftmaschine (4) aufgeheiztem Kühlmittel beaufschlagt wird.
  11. Steuergerät (8) nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei in dem zweiten Modus (M2) der AGR-Wärmetauscher (28) nicht mit von der Brennkraftmaschine (4) aufgeheiztem Kühlmittel beaufschlagt wird und der Einlassluft-Wärmetauscher (24) mit dem gesamten Kühlmittelstrom beaufschlagt wird.
  12. Steuergerät (8) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei in dem dritten Modus (M3) der AGR-Wärmetauscher (28) mit einem ersten Teilstrom des gesamten Kühlmittelstromes beaufschlagt wird und die Einlassluft-Wärmetauscher (24) mit einem zweiten Teilstrom des gesamten Kühlmittelstromes beaufschlagt wird.
  13. Steuergerät (8) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Steuergerät (8) die Split Cooling Einrichtung (32) ansteuernd ausgebildet ist, um einen im oberen Kopfbereich der Brennkraftmaschine (4) erwärmten Kühlmittelstrom weiterzuleiten.
  14. Abgasrückführung (6) mit einem Steuergerät (8) nach einem der Ansprüche 8 bis 13.
  15. Brennkraftmaschine (4) mit einer Abgasrückführung (6) und mit einer Split Cooling Einrichtung (32) nach Anspruch 14.
  16. Kraftfahrzeug (2) mit einer Brennkraftmaschine (4) nach Anspruch 15.
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