DE102020108853A1

DE102020108853A1 - Fahrzeugthermomanagementsystem, das ein integriertes thermomanagementventil verwendet, und kühlkreissteuerverfahren desselben

Info

Publication number: DE102020108853A1
Application number: DE102020108853.1A
Authority: DE
Inventors: Cheol-Soo Park; Bong-Sang Lee; Dae-Kwang KIM; Dong-Suk CHAE
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-04-29
Also published as: KR20210049492A; US10934924B1

Abstract

Ein Fahrzeugthermomanagementsystem weist auf ein integriertes Thermomanagementventil (ITM) (1) zum Empfangen eines Motorkühlmittels über einen Kühlmitteleinlass, der mit einem Motorkühlmittelauslass eines Motors (110) verbunden ist, und zum Verteilen des Motorkühlmittels, das nach außen über einen Kühlmittelausströmpfad zu einem Kühler (300) strömt, der mit einem Heizkern (200) und einem Kühler (300) verbunden ist. Das Thermomanagementsystem weist auf eine Wasserpumpe, die an einem vorderen Ende eines Motorkühlmitteleinlasses des Motors (110) angeordnet ist, einen Kühlmittelabzweigströmungspfad (107), der an dem vorderen Ende des Motorkühlmitteleinlasses abgezweigt ist, um mit einem Abgasrückführ(EGR)-Kühler (500) verbunden zu werden, und ein intelligentes Einzelventil (SSV) (400) zum Anpassen eines Motorkühlmittelstroms in der EGR-Kühlerströmungspfadrichtung in dem Kühlmittelabzweigströmungspfad (107).

Description

HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrzeugthermomanagementsystem und mehr ins Besondere eine Kühlkreissteuerung eines Fahrzeugthermomanagementsystems. Das Fahrzeugthermomanagementsystem kann die Flussrate eines Motorkühlmittels an einer EGR-Kühlerseite steuern mittels eines intelligenten Steuerventils zusätzlich zu einer Variable-Trennung-Kühlsteuerung eines integrierten Thermomanagementventils, wodurch die Schnelles-Aufwärmen- und HeizLeistungsfähigkeit eines Motors verbessert wird, während der EGR-Verwendungszeitpunkt verkürzt wird, was ermöglicht, eine Kraftstoffeffizienz zu verbessern.
Beschreibung der bezogenen Technik
Im Allgemeinen ist das gleichzeitige Erfüllen einer hohen Kraftstoffeffizienz und einer hohen Leistungsfähigkeit ein repräsentatives Kompromissproblem der Kraftstoffeffizienz-Leistungsfähigkeit von Benzin-Diesel-Fahrzeugen. Ein Verfahren zum Lösen des Kompromissproblems ist beispielsweise, die Leistungsfähigkeit eines Fahrzeugthermomanagementsystems (engl.: Vehicle Thermal Management System (VTMS)) zu verbessern.
Der Grund, das Kompromissproblem mittels Verbesserns der VTMS-Leistungsfähigkeit zu lösen, ist, dass das VTMS so konstruiert werden kann, dass ein Motorkühlsystem, ein Abgasrückführ(engli.: Exhaust Gas Recirculation (EGR))-System, ein Automatikgetriebeöl(engl.: Auto Transmission Fluid (ATF))-System und ein Heizsystem mit einem Motor verbunden werden können. Das VTMS kann das heiße Kühlmittel des Motors, das zu jedem der Systeme übertragen wird, in Übereinstimmung mit der Fahrzeug- oder Motorbetriebsbedingung effektiv verteilen und steuern, wodurch eine hohe Kraftstoffeffizienz und eine hohe Leistungsfähigkeit gleichzeitig erfüllt werden.
Deshalb ist das VTMS ein Designfaktor, bei dem die Effizienz einer Motorkühlmittelverteilungssteuerung sehr wichtig ist. Aus diesem Grund halten manche einer Mehrzahl von Wärmeaustauschsystemen, die mit dem Motor verbunden sind, eine hohe Kühlmitteltemperatur aufrecht, während andere eine niedrige Kühlmitteltemperatur aufrechterhalten, so dass es notwendig ist, ein integriertes Thermomanagementventil (engl.: Integrated Thermal Management Valve (ITM), nachfolgend bezeichnet als ITM) für die Kühlmittelverteilungssteuerung zu verwenden, um die Mehrzahl von Wärmeaustauschsystemen zur gleichen Zeit effizient zu steuern.
Beispielsweise hat das ITM einen Einlass, in den Motorkühlmittel strömt, und hat vier Anschlüsse, so dass das empfangene Motorkühlmittel in verschiedene Richtungen ausströmt. Das Kühlsystem, das Abgasrückführ(EGR)-System, das Automatikgetriebeöl(ATF)-System und das Heizsystem können mittels vier Anschlüssen auf vier Arten verbunden sein, wodurch der Wärmeaustauscheffekt des Motorkühlmittels, bei dem die Temperatur in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors variiert, optimiert wird.
In diesem Fall kann das Kühlsystem ein Kühler zum Verringern der Motorkühlmitteltemperatur mittels Austauschens von Wärme mit der Umgebungsluft sein. Das EGR-System kann ein EGR-Kühler zum Verringern der Temperatur des EGR-Gases, das von dem Abgas zu dem Motor übertragen wird, mittels Austauschens von Wärme mit dem Motorkühlmittel sein. Das ATF-System kann ein Ölwärmer zum Erhöhen derATF-Temperatur mittels Austauschens von Wärme mit dem Motorkühlmittel sein. Das Heizsystem kann ein Heizkern zum Erhöhen der Umgebungsluft mittels Austauschens von Wärme mit dem Motorkühlmittel sein.
Ferner führt das ITM eine ITM-Ventilöffnungssteuerung durch unter Verwendung eines Temperaturerkennungswerts eines Kühlmitteltemperatursensors, der an der Kühlmitteleinlass/auslass-Seite des Motors bereitgestellt ist, in den entsprechenden Kühlmittelsteuerungen des EGR-Kühlers, des Ölwärmers und des Heizkerns, so dass es effektiver ist, den Kraftstoffverbrauch zu verringern, während die gesamte Kühleffizienz des Motors verbessert wird.
Die Inhalte, die in der Beschreibung der bezogenen Technik beschrieben sind, dienen zum Unterstützen des Verständnisses des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung und können aufweisen, was den Fachmännern auf diesem Gebiet, an die sich die vorliegende Offenbarung richtet, nicht im Vorhinein bekannt ist.
Jedoch, in den letzten Jahren, benötigen Kraftstoffeffizienzverbesserungsanforderungen, die für Benzin/Diesel-Fahrzeuge weiter verschärft sind, eine VTMS-Leistungsfähigkeitsverbesserung, was zu der Leistungsfähigkeitsverbesserungsanforderung für eine Motorkühlmittelverteilungssteuerung eines ITM führt.
Der Grund für die Leistungsfähigkeitsverbesserungsanforderung ist, dass das ITM die Effizienz der Motorkühlmittelverteilungssteuerung weiter verbessern kann mittels Veränderns eines ITM-Layouts, das einen Motor und ein System verbindet.
Beispielsweise ist das ITM-Layout effektiver, wenn es so ausgebildet ist, dass es als erstes eine variable Strömungsmustersteuerung des Motorkühlmittels in einem Motor ermöglicht, um als zweites die Positionsoptimierung eines der Kühl/EGR/ATF/Heiz-Systeme zu ermöglichen und als drittes die Optimierung der Abgaswärmerückgewinnungssteuerung-Leistungsfähigkeit zu ermöglichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegende Erfindung, die das Vorhergehende berücksichtigt, ein Fahrzeugthermomanagementsystem bereitzustellen, das ein schichtballartiges integriertes Thermomanagementventil und ein Kühlkreissteuerverfahren desselben verwendet, die bei dem integrierten Thermomanagementventil einen Schichtventilkörper verwenden können. Dadurch werden das ITM-Layout, das eine variable Strömungsmustersteuerung des Motorkühlmittels in dem Motor ermöglicht, die optimale Positionswahl des motorassoziierten Systems und der optimalen Abgaswärmerückgewinnungssteuerung implementiert. Insbesondere können das Fahrzeugthermomanagementsystem und das Kühlkreissteuerverfahren die Flussrate des Motorkühlmittels auf der EGR-Kühlerseite in Übereinstimmung mit einem intelligenten Einzelventil (engl.: Smart Single Valve (SSV)) mittels des Vier-Anschlüsse-ITM-Layouts steuern, wodurch das schnelle Aufwärmen und die Heizleistungsfähigkeit des Motors verbessert werden, während die Kraftstoffeffizienz mittels Verkürzens des EGR-Verwendungszeitpunkts verbessert wird.
Ein Fahrzeugthermomanagementsystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung weist auf: ein ITM zum Empfangen eines Motorkühlmittels über einen Kühlmitteleinlass, der mit einem Kühlmittelauslass eines Motors verbunden ist, und zum Verteilen des Motorkühlmittels, das über einen Kühlmittelausströmpfad, der mit einem Heizkern und einem Kühler verbunden ist, nach außen zu einem Kühler fließt; eine Wasserpumpe, die an dem vorderen Ende eines Motorkühlmitteleinlasses des Motors angeordnet ist; einen Kühlmittelabzweigströmungspfad, der an dem vorderen Ende des Motorkühlmitteleinlasses so abgezweigt ist, dass er mit dem EGR-Kühler verbunden ist; und ein SSV zum Anpassen eines Motorkühlmittelstroms in der EGR-Kühlerströmungspfadrichtung in dem Kühlmittelabzweigströmungspfad.
Bei einer Ausführungsform kann die EGR-Kühlmittelströmungspfadrichtung ein EGR-Kühlmittelströmungspfad sein, in dem der EGR-Kühler angeordnet ist und mit dem das SSV verbunden ist.
Bei einer Ausführungsform kann der Kühlmittelausströmpfad aufweisen: einen Kühlerausströmpfad, der mit dem Kühler verbunden ist; einen Heizerausströmpfad, der mit dem Heizkern verbunden ist, und ein EGR-Auslassloch, das mit dem EGR-Kühler verbunden ist, der mit dem Kühlmittelabzweigströmungspfad verbunden ist.
Bei einer Ausführungsform kann das EGR-Auslassloch mit dem EGR-Kühlmittelströmungspfad des EGR-Kühlers verbunden sein.
Bei einer Ausführungsform kann der Motorkühlmittelauslass einen Motorkopfkühlmittelauslass und einen Motorblockkühlmittelauslass aufweisen. Der Kühlmitteleinlass kann aufweisen einen Motorkopfkühlmitteleinlass, der mit dem Motorkopfkühlmittelauslass verbunden ist, und einen Motorblockkühlmitteleinlass, der mit dem Motorblockkühlmittelauslass verbunden ist.
Bei einer Ausführungsform kann die Ventilöffnung des ITM das Öffnen oder das Schließen des Motorkopfkühlmitteleinlasses und des Motorblockkühlmitteleinlasses entgegengesetzt bilden.
Bei einer Ausführungsform kann die Öffnung des Motorkopfkühlmitteleinlasses in einem Motor einen Parallelfluss (engl.: Parallel Flow) bilden, bei dem das Kühlmittel nach außen zu dem Motorkopfkühlmittelauslass fließt. Die Öffnung in dem Motorblockkühlmitteleinlass kann einen Kreuzfluss (engl.: Cross Flow) bilden, bei dem das Kühlmittel in dem Motor nach außen zu dem Motorblockkühlmittelauslass strömt.
Ferner umfasst ein Kühlmittelkreissteuerverfahren eines Fahrzeugthermomanagementsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung: ein Verteilen des Kühlmittels, das zu einem Heizkern und einem Kühler ausströmt, mittels fliesen Lassens des Motorkühlmittels, das in einer Wasserpumpe und dem Kühler zirkuliert, von einem ITM in einen Motor; ein Anpassen eines Kühlmittelstroms in dem Kühlmittelabzweigströmungspfad, der an dem vorderen Ende des Motorkühlmitteleinlasses abgezweigt ist, der mittels eines SSV mit einem EGR-Kühler verbunden ist; ein Verteilen des Kühlmittels mittels Änderns des Ausströmpfads des Kühlmittelausströmpfads, der mit dem Heizkern verbunden ist, zu dem ITM, ein Anpassen des Kühlmittelstroms mittels Änderns des Kühlmittelabzweigströmungspfads, der mit einem EGR-Auslassloch des Kühlmittelausströmpfads verbunden ist, der mit dem EGR-Kühler verbunden ist, zu dem SSV; und Durchführen eines von Zuständen STATE 1, STATE 2, STATE 3, STATE 4 und STATE 5 als einen Motorkühlmittelsteuermodus eines Fahrzeugthermomanagementsystems unter einer Ventilöffnungssteuerung des ITM und des SSV mittels eines einer Ventilsteuerung.
Bei einer Ausführungsform kann die Ventilsteuerung die Betriebsbedingung ermitteln, wobei die Fahrzeugbetriebsinformationen durch das Fahrzeugthermomanagementsystem erkannt werden. Die Betriebsbedingung kann bei der Übergangsbedingung für das Umschalten des Zustands verwendet werden, während die Steuerung der Zustände STATE 1, STATE 2, STATE 3, STATE 4 und STATE 5 ermittelt werden.
Bei einer Ausführungsform, in STATE 1, kann das ITM den Motorkopfkühlmitteleinlass öffnen, während es den Motorblockkühlmitteleinlass, den Kühlmittelausströmpfad und den Heizerausströmpfad schließt. Das SSV kann den Kühlmittelabzweigströmungspfad mit Bezug zu einem Motoreinlass und einem Motorauslass schließen.
Bei einer Ausführungsform, in STATE 2, kann das ITM den Heizerausströmpfad öffnen, während es den Motorkopfkühlmitteleinlass öffnet, während es den Kühlerausströmpfad schließt, während es den Motorblockkühlmitteleinlass teilweise öffnet. Das SSV kann den Kühlmittelabzweigströmungspfad mit Bezug zu einem Motorauslass öffnen, während es ihn mit Bezug zu einem Motoreinlass schließt.
Bei einer Ausführungsform, in STATE 3, kann das ITM den Motorkopfkühlmitteleinlass und den Heizerausströmpfad öffnen, während es den Kühlerausströmpfad schließt, während es teilweise den Motorblockkühlmitteleinlass öffnet. Das SSV kann den Kühlmittelabzweigströmungspfad mit Bezug zu einem Motoreinlass und einem Motorauslass schließen.
Bei einer Ausführungsform, in STATE 4, kann das ITM den Motorkopfkühlmitteleinlass und den Heizerausströmpfad öffnen, während es den Kühlmittelausströmpfad teilweise öffnet, während es den Motorblockkühlmitteleinlass schließt. Das SSV kann den Kühlmittelabzweigströmungspfad mit Bezug zu einem Motoreinlass öffnen, während es ihn mit Bezug zu einem Motorauslass schließt.
Bei einer Ausführungsform, in STATE 5, kann das ITM den Motorblockkühlmitteleinlass, den Kühlerausströmpfad und den Heizerausströmpfad öffnen, während es den Motorkopfkühlmitteleinlass schließt. Das SSV kann den Kühlmittelabzweigströmungspfad mit Bezug zu einem Motoreinlass öffnen, während es ihn mit Bezug zu einem Motorauslass schließt.
Bei einer Ausführungsform kann die Ventilsteuerung in einen Motorkühlmittelsteuermodus umgeschaltet werden, der die Ventilöffnung des ITM auf eine maximale Kühlposition bei dem Motorstopp öffnet.
Ferner lässt ein integriertes Thermomanagementventil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung Motorkühlmittel ein- und ausströmen, das aus einem Motor strömt, mittels Rotierens eines ersten und eines zweiten Schichtballs in einem Ventilgehäuse. Das Ventilgehäuse weist auf: einen Gehäuseheizanschluss, der einen Heizerausströmpfad bildet, der das Motorkühlmittel zu einer Heizkernseite ausströmen lässt; ein EGR-Auslassloch, das zu einer EGR-Kühlerseite hin mündet; und einen Kühleranschluss, der einen Erste-Richtung-Strömungspfad bildet, der zu einer Kühlerseite hin mündet.
Bei einer Ausführungsform kann der erste Schichtball das Kühlmittel von dem Inneren des Ventilgehäuses zu der Umgebung desselben strömen lassen. Der zweite Schichtball kann das Motorkühlmittel von der Umgebung des Ventilgehäuses zu einem Inneren desselben strömen lassen.
Bei einer Ausführungsform kann der erste Schichtball einen Kanalströmungspfad bilden, der mit dem Heizeranschluss und dem Kühlerauslass kommuniziert. Der Kanalströmungspfad kann in einer Form ausgebildet sein, bei der ein Ende hin zu dem Kanalende verjüngt ist.
Bei einer Ausführungsform kann der zweite Schichtball einen Kopfströmungspfad in der Kopfrichtung durch einen Motorkopfkühlmitteleinlass, der mit einem Motorkopfkühlmittelauslass des Motors verbunden ist, und einen Blockströmungspfad in der Blockrichtung durch einen Motorblockkühlmitteleinlass, der mit einem Motorblockkühlmittelauslass des Motors verbunden ist, bilden und die Öffnung und der Verschluss des Kopfrichtungströmungspfads und des Blockrichtungströmungspfads werden entgegengesetzt zueinander ausgebildet.
Bei einer Ausführungsform können der erste Schichtball und der zweite Schichtball mittels eines Aktuators gedreht werden, um einen Motorkühlmittelsteuermodus mittels einer ITM-Ventilöffnungssteuerung zu bilden. Der Motorkühlmittelsteuermodus kann implementiert werden mittels Durchführens der ITM-Ventilöffnungssteuerung mittels der Ventilsteuerung, die als Eingangsdaten die Motorkühlmitteltemperatur außerhalb des Motors, die mittels eines ersten WTS erfasst wird, und die Motorkühlmitteltemperatur in dem Motor, die mittels eines zweiten WTS erfasst wird, verwendet.
Die vorliegende Offenbarung hat mittels Verbesserns des integrierten Thermomanagementventils und des Fahrzeugthermomanagementsystems zur gleichen Zeit die folgenden Vorteile.
Beispielsweise sind die Funktionen und Effekte, die in dem integrierten Thermomanagementventil auftreten, nachfolgend beschrieben. Erstens ist es möglich, den Motorkühlmittelverteilungssteuerungseffekt so zu implementieren, dass er gleich bleibt, während die bestehenden Kühlmittelstromeinlass/auslassanschlüsse reduziert werden (beispielsweise eine Reduzierung von vier Anschlüssen auf drei Anschlüsse) mittels Veränderns der Anzahl der beiden Schichtbälle, die eine zylindrische Struktur haben. Zweitens ist es möglich, die Struktur aufgrund der Reduzierung der Anzahl der Anschlüsse zu vereinfachen. Drittens ist es möglich, die Ventilstruktur zu vereinfachen, wodurch Kosten gespart werden.
Beispielsweise sind die Funktionen und Effekte nachfolgend beschrieben, die in dem Fahrzeugthermomanagementsystem auftreten, wenn das 2-Schicht-ITM-Layout des schichtballartigen integrierten Thermomanagementventils verwendet wird. Erstens ist es möglich: die Kraftstoffeffizienz unter normalen Lastbedingungen zu verbessern mittels Durchführens der variablen Strömungsmustersteuerung in dem Motor bei dem Parallelfluss (engl.: Parallel Flow), bei der die Zylinderblocktemperatur so erhöht wird, dass sie ein Vorteil für die Reibungsverbesserung ist; das Klopfen unter hohen Lastbedingungen in der Kreuzströmung (engl.: Cross Flow) zu verbessern, bei der die Zylinderblocktemperatur verringert wird; und die Leistungsfähigkeit/Kraftstoffeffizienz/Haltbarkeit zur gleichen Zeit zu verbessern mittels Verbesserns des Klopfen und Verbesserns der Reibung. Zweitens ist es möglich, die Flussrate des Motorkühlmittels in dem EGR-Kühler in Übereinstimmung mit dem ITM und dem SSV zu steuern, wodurch das EGR-Kondensatproblem bei dem ersten Start des Motors verbessert wird, und insbesondere die EGR-Temperatur zu reduzieren mittels Sicherstellens der Flussrate des EGR-Kühlers nach dem Aufwärmen, während der EGR-Verwendungszeitpunkt verkürzt wird, um die Ansauglufttemperatur zu verringern, wodurch die Kraftstoffeffizienz und Leistungsfähigkeit zusätzlich verbessert werden. Drittens ist es möglich, die Heizleistungsfähigkeit zu verbessern und das schnelle Aufwärmen zu implementieren, um das schnelle Aufwärmen des Kühlmittels/Motoröls/Getriebeöls zu ermöglichen, wodurch auch die Marktgängigkeit des Fahrzeugs verbessert wird durch die graduelle Verbesserung, die in dem Kraftstoffeffizienzlabel angezeigt wird (beispielsweise eine Anzeige des Energieverbrauchseffizienzgrads).
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugthermomanagementsystems veranschaulicht, das ein 2-schichtiges schichtballartiges integriertes Thermomanagementventil verwendet, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel veranschaulicht, bei dem ein Schichtball des integrierten Thermomanagementventils in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung eine Doppelschicht als ersten und zweiten Schichtball einsetzt.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel veranschaulicht, bei dem das Öffnen/Schließen eines Ausgangsanschlusses eines Motorkopfes und eines Motorblocks bei der Drehung eines Kühlmittelausströmpfads eines ersten Schichtballs und eines zweiten Schichtballs entgegengesetzt angewendet werden, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung.
4 ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in dem Motorkühlmittel zu einem ITM ausströmt, während in einem Motor ein Parallelfluss oder ein Kreuzfluss mittels des entgegengesetzten Betriebs zwischen den Auslassanschlüssen des Motorkopf und des Motorblocks durchgeführt werden, in Übereinstimmung mit einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein Funktionsablauf eines Kühlkreislaufsteuerverfahrens eines Fahrzeugthermomanagementsystems in Übereinstimmung mit einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.
6A und 6B ist sind Diagramme, die einen wechselseitig assoziierten Steuerzustand eines ITM und eines SSV einer Ventilsteuerung in Übereinstimmung mit STATE 1-7 eines Motorkühlmittelsteuermodus veranschaulichen, in Übereinstimmung mit einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.

BESCHREIBUNG DER SPEZIFISCHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden unten verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Da diese Ausführungsformen von den Fachmännern auf diesem Gebiet, an die sich die vorliegende Offenbarung richtet, in verschiedenen unterschiedlichen Formen implementiert werden können, sind sie nicht auf die Ausführungsform, die hierin beschrieben ist, beschränkt.
Bezugnehmend auf 1 weist ein Fahrzeugthermomanagementsystem (nachfolgend bezeichnet als VTMS) 100 auf: ein 2-schichtartiges integriertes Thermomanagementventil (nachfolgend bezeichnet als ITM) 1; ein Kühlmittelkreislaufsystem 100-1 zum Anpassen der Temperatur eines Motorkühlmittels; ein Kühlmittelverteilungssystem 100-2, das aus einem Wärmeaustauschsystem besteht; ein intelligentes Einzelventil 400 (engl.: Smart Single Valve(SSV)) zum Anpassen eines Kühlmittelstroms, der von dem ITM 1 verteilt wird; einen EGR-Kühler 500 zum Steuern der Temperatur des EGR-Gases, das zu einem Motor übertragen wird, des Abgases; und eine Ventilsteuerung 1000.
Insbesondere ist bei dem Fahrzeugthermomanagementsystem 100 der EGR-Kühler 500 an dem vorderen Ende des Motors angeordnet und er ist mit dem Motorkühlmittel verbunden, das von dem vorderen Ende des Motors abgezweigt wird (beispielsweise von der Auslassendseite der Wasserpumpe), oder er ist mit dem Motorkühlmittel verbunden, das von dem hinteren Ende des Motors (beispielsweise von einem EGR-Auslassloch 3B-3 des ITM 1 (siehe 2)) in der Ventilöffnungsrichtung des SSV 400 abgezweigt wird.
Zu diesem Zweck ist der EGR-Kühler 500 mit dem SSV 400 verbunden, das in einem EGR-Kühlmittelströmungspfad 106 angeordnet ist, der mit einem EGR-Auslassloch 3B-3 des ITM 1 verbunden ist (siehe 2) und das geöffnet ist, mittels Verwendens des EGR-Kühlmittelströmungspfads 106 als einen Motorauslassseitenanschluss, der mit dem EGR-Auslassloch 3B-3 kommuniziert, und Verwendens des Kühlmittelabzweigströmungspfads 107, der mit dem Wasserpumpenauslassende der Wasserpumpe 120 als ein Motoreinlassseitenanschluss des vorderen Endes des Motors verbunden ist, um die Flussrate des Kühlmittels zu empfangen, das zu einem anfänglichen Betrieb des Motors 110 benötigt wird, wobei in dem anfänglichen Zustand des SSV 400 eine kleine Menge des Motorkühlmittels aus dem Wasserpumpenauslassende strömt. In diesem Fall ist der EGR-Kühlmittelströmungspfad 106 mit dem ersten Kühlmittelströmungspfad 101 an dem vorderen Ende der Wasserpumpe 120 verbunden, die das Kühlmittelkreislaufsystem 100-1 so bildet, dass er als eine Leitung gebildet ist.
Ferner, wenn die Ventilöffnung des SSV 400 von der Öffnung des Motoreinlassseitenanschlusses zu der Öffnung des Motorauslassseitenanschlusses umgeschaltet wird, verkürzt der EGR-Kühler 500 den EGR-Verwendungszeitpunkt so, dass er zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz während des Aufwärmens vorteilhaft ist, während der EGR-Kühler 500, wenn es von dem Öffnen des Motorauslassseitenanschlusses zu dem Öffnen des Motoreinlassseitenanschlusses umgeschaltet wird, die Flussrate des EGR-Kühlers 500 nach dem Aufwärmen sicherstellt und die EGR-Kühlung verstärkt mittels Zuführens wenig Kühlmittels, um die EGR-Temperatur zu reduzieren und die Ansauglufttemperatur zu reduzieren. Dadurch werden die Kraftstoffeffizienz und die Leistungsfähigkeit verbessert.
Deshalb kann das Fahrzeugthermomanagementsystem 100 die Flussrate des Motorkühlmittels auf der EGR-Kühler 500-Seite unter der verbundenen Steuerung des ITM 1 und des SSV 400 vor und nach dem Aufwärmen des Motors 110 steuern. Dadurch wird der EGR-Verwendungszeitpunkt, der in der Lage ist, die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, verkürzt und die Heizleistungsfähigkeit des Heizkerns 200, der als das Wärmeaustauschsystem verwendet wird, wird verbessert, während gleichzeitig das schnelle Aufwärmen des Motors/Motorkühlmittels/Automatikgetriebeöls implementiert wird.
Das Kühlmittel, das nachfolgend beschrieben wird, bezieht sich auf ein Motorkühlmittel.
Insbesondere verbessert das ITM 1 die Wärmeaustauscheffizienz zusammen mit dem schnellen Umschalten des Modus des Kühlmittelsteuermodus (beispielsweise STATES 1-5) des Fahrzeugthermomanagementsystems 100 in der Öffnungsrichtung des SSV 400, das mit dem ITM 1 verbunden ist, auch wenn alle Funktionen durchgeführt werden, die durch das bestehende 4-Anschlüsse-ITM implementiert werden, mittels eines variablen Trennungskühlungsbetriebs mittels einer 3-Anschlüsse-Kombination eines ersten Schichtballs 10A und eines zweiten Schichtballs 10B, die einen Schichtball 10 bilden.
Insbesondere ist der Motor 110 ein Benzinmotor. Der Motor 110 bildet einen Motorkühlmitteleinlass 111, in den Kühlmittel strömt, und einen Motorkopfkühlmittelauslass 112-1 und einem Motorblockkühlmittelauslass 112-2, aus denen das Kühlmittel strömt. Der Motorkühlmitteleinlass 111 ist mittels des ersten Kühlmittelströmungspfads 101 des Motorkühlsystems 100-1 mit einer Wasserpumpe 120 verbunden. Der Motorkopfkühlmittelauslass 112-1 ist an einem Motorkopf ausgebildet, der eine Nockenwelle, ein Ventilsystem und Ähnliches aufweist, um mit einem Motorkopfkühlmitteleinlass 3A-1 des ITM 1 verbunden zu werden. Der Motorblockkühlmittelauslass 112-2 ist an einem Motorblock ausgebildet, der einen Zylinder, einen Kolben, eine Kurbelwelle und Ähnliches aufweist, um mit dem Motorblockkühlmitteleinlass 3A-2 des ITM 1 verbunden zu werden.
Ferner weist der Motor 110 einen ersten Wassertemperatursensor (engl.: Water Temperature Sensor (WTS)) 130-1 und einen zweiten Wassertemperatursensor (WTS) 130-2 auf. Der erste WTS 130-1 erfasst die Temperatur der Seite des Motorkühlmitteleinlasses 111 des Motors 110. Der zweite WTS 130-2 erfasst die Temperatur der Seite des Motorkühlmittelauslasses 112 des Motors 110, um sie entsprechend an die Ventilsteuerung 1000 zu übertragen.
Insbesondere besteht das Kühlmittelkreislaufsystem 100-1 aus einer Wasserpumpe 120 und einem Kühler 300 und bildet einen Kühlmittelkreislauf des Motors 110 mittels des ersten Kühlmittelströmungspfads 101. Ferner ist das Kühlmittelkreislaufsystem 100-1 mit dem EGR-Kühler 500 verbunden mittels Verbindens des Kühlmittelabzweigströmungspfads 107 mit dem Wasserpumpenauslassende der Wasserpumpe 120.
Beispielsweise pumpt die Wasserpumpe 120 das Motorkühlmittel, um den Kühlmittelkreislauf zu bilden. Zu diesem Zweck verwendet die Wasserpumpe 120 eine mechanische Wasserpumpe, die mittels eines Gürtels oder einer Kette mit der Kurbelwelle des Blocks verbunden ist, um das Motorkühlmittel zu der Blockseite des Motors 110 zu pumpen, oder verwendet eine elektronische Wasserpumpe, die durch ein Steuersignal einer elektronischen Steuereinheit (engl.: Electronic Control Unit (ECU)) funktioniert. Der Kühler 300 kühlt das Hochtemperatur-Kühlmittel, das aus dem Motor 110 strömt, mittels Austauschens der Hitze mit der Luft.
Insbesondere ist der erste Kühlmittelströmungspfad 101 mit dem Kühlerausströmpfad 3B-1 des Kühlmittelausströmpfads 3B des ITM 1 verbunden (siehe 2), so dass das Kühlmittel, das aus dem ITM 1 strömt, verteilt wird.
Insbesondere bildet das Kühlmittelverteilungssystem 100-2 den Kühlmittelkreislauf mittels des zweiten Kühlmittelströmungspfads 102, der mit dem ITM 1 verbunden ist unter Verwendung des Heizkerns 200, der die Umgebungslufttemperatur mittels Austauschens von Wärme mit dem Motorkühlmittel erhöht, als ein Wärmeaustauschsystem. In diesem Fall ist der zweite Kühlmittelströmungspfad 102 parallel zu dem ersten Kühlmittelströmungspfad 101 angeordnet. Ferner ist der zweite Kühlmittelströmungspfad 102 in einer Leitung ausgebildet mittels verbunden Seins mit dem ersten Kühlmittelströmungspfad 101 an dem vorderen Ende der Wasserpumpe 120. Insbesondere ist der Heizkern 200 parallel zu dem EGR-Kühler 500 verbunden.
Insbesondere ist der zweite Kühlmittelströmungspfad 102 mit dem Heizerausströmpfad 3B-2 des Kühlmittelausströmpfads 3B des ITM 1 verbunden (siehe 2), um den Kühlmittelkreislauf mittels der Kühlmittelverteilung unter Verwendung eines anderen Pfads als des Kühlerausströmpfads 3B-1 zu bilden.
Deshalb empfängt das Kühlmittelverteilungssystem 100-2 das Kühlmittel mittels des Heizerausströmpfads 3B-2 des ITM 1, um es in dem zweiten Kühlmittelströmungspfad 102 zu zirkulieren.
Insbesondere empfängt das SSV 400 das Motorkühlmittel, das an dem vorderen Ende des Motors aus der Wasserpumpe 120 strömt unter Verwendung der Öffnungsrichtung der Kühlmittelabzweigleitung 107 als den Motoreinlassseitenanschluss, um es in dem EGR-Kühler 500 zu verbinden, oder überträgt die Flussrate des Motorkühlmittels, das aus der Motorauslassseite durch den ITM 1 strömt unter Verwendung der Öffnungsrichtung der Kühlmittelabzweigleitung 107 als den Motorauslassseitenanschluss in Übereinstimmung mit der Ventilöffnung mittels der Drehung eines SSV-Ventilkörpers, der in einem SSV-Gehäuse eingebettet ist. In diesem Fall ist das SSV 400 so gebildet, dass der anfängliche Zustand des SSV 400 so ist, dass es leicht geöffnet ist, so dass der EGR-Kühlmittelströmungspfad 106 und die Kühlmittelabzweigleitung 107 mit dem vorderen Ende des Motors kommunizieren, um eine kleine Menge der Flussrate des Kühlmittels, das bei dem anfänglichen Start des Motors 110 benötigt wird, zu dem EGR-Kühler 500 strömen zu lassen. Bei diesem Beispiel ist der anfängliche Öffnungszustand des SSV 400 gleich wie die Größe eines Leckes, das eine kleine Menge des Kühlmittels zum Verbessern der Temperatursensitivität bei dem anfänglichen Start des EGR-Kühlers 500 strömen lässt. Ferner klassifiziert das Umschalten der Öffnungsrichtung der Kühlmittelabzweigleitung 107 mittels der Ventilöffnung des SSV 400 einen SSV-Betriebsmodus in B, C, D und E.
Insbesondere ist das SSV 400 mit Bezug zu dem Abschnitt, in dem zwei Anschlüsse (das heißt der Motoreinlassseitenanschluss und der Motorauslassseitenanschluss) mit Bezug zu dem Öffnen/Schließen der Kühlmittelabzweigleitung 107 vollständig geschlossen sind oder leicht geöffnet sind, symmetrisch konfiguriert. In anderen Worten besteht das SSV 400 aus dem Abschnitt, bei dem nur die Motorauslassseite und -einlassseite um 0 bis 100 % geöffnet sind, und den Abschnitt, bei dem der entgegengesetzte Anschluss in einem Zustand leicht geöffnet ist, in dem ein Seitenanschluss um 100 % geöffnet ist.
Beispielsweise bildet das SSV 400 einen Innenraum, in den das Motorkühlmittel, das zu dem SSV- Gehäuse abgezweigt wurde, ein- und ausströmt und der SSV-Ventilkörper, der in dem Innenraum des SSV-Gehäuses aufgenommen ist, wird von der Ventilsteuerung 1000 gesteuert, um die Öffnung des SSV-Ventils zu bilden. Zu diesem Zweck besteht das SSV 400 aus einem zwei Wege Variable-Flussrate-Steuerventil.
Insbesondere bildet die Ventilsteuerung 1000 optional den Kühlmittelstrom des ersten Kühlmittelströmungspfads 101, der in dem Kühler 300 des Kühlmittelkreislaufsystems 100-1 zirkuliert, und den Kühlmittelstrom des zweiten Kühlmittelströmungspfads 102, der in dem Heizkern 200 des Kühlmittelverteilungssystems 100-2 zirkuliert unter der Ventilöffnungssteuerung des ITM 1, und den Kühlmittelstrom des EGR-Kühlmittelströmungspfads 106 durch den Motorauslassseitenanschluss, der durch den EGR-Kühler 500 zirkuliert unter der Ventilöffnungssteuerung des SSV 400 und den Kühlmittelverbindungsstrom des Kühlmittelabzweigströmungspfads 107, der das Motorkühlmittel empfängt, das an dem vorderen Ende des Motors aus der Wasserpumpe 120 strömt, um es zu dem EGR-Kühler 500 unter der Ventilöffnungssteuerung des SSV 400 zu übertragen.
Zu diesem Zweck teilt die Ventilsteuerung 1000 die Informationen der Motorsteuerung (beispielsweise des Informationseingebers 1000-1) zum Steuern des Motorsystems über CAN und empfängt Temperaturerfassungswerte des ersten und zweiten WTS 130-1, 130-2, um die Ventilöffnung des ITM 1 bzw. des SSV 400 zu steuern. Insbesondere hat die Ventilsteuerung 1000 einen Speicher, in dem eine Logik oder ein Programm, das zu dem Kühlmittelsteuermodus (beispielsweise STATE 1-5) passt, gespeichert wurde, und gibt die Ventilöffnungssignale des ITM 1 und des SSV 400 aus.
Ferner hat die Ventilsteuerung 1000 den Informationseingeber 1000-1 und eine Variable-Trennung-Kühlmittel-Zuordnung 1000-2, die bereitgestellt ist mit einer ITM-Zuordnung, die die Ventilöffnung des ITM 1 der Motorkühlmitteltemperaturbedingung und der Betriebsbedingung in Übereinstimmung mit den Fahrzeuginformationen zuordnet, und einer SSV-Zuordnung, die die Ventilöffnung des SSV 400 der Motorkühlmitteltemperaturbedingung und der Betriebsbedingung in Übereinstimmung mit den Fahrzeuginformationen zuordnet.
Insbesondere erfasst der Informationseingeber 1000-1 ein IG-An/Aus-Signal, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motorlast, eine Motortemperatur, eine Kühlmitteltemperatur, eine Getriebeöltemperatur, eine Umgebungslufttemperatur, ein ITM-Betriebssignal, Beschleunigungs/Bremspedal-Signale und Ähnliche, um diese der Ventilsteuerung 1000 als Eingangsdaten bereitzustellen. In diesem Fall werden die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motorlast, die Motortemperatur, die Kühlmitteltemperatur, die Getriebeöltemperatur, die Umgebungslufttemperatur und die Ähnlichen als die Betriebsbedingungen verwendet. Deshalb kann der Informationseingeber 1000-1 eine Motorsteuerung zum Steuern des gesamten Motorsystems sein.
2 und 3 veranschaulichen eine detaillierte Konfiguration des ITM 1.
Bezugnehmend auf 2 führt der ITM 1 eine Motorkühlmittelverteilungssteuerung und eine Motorkühlmittelflussstoppsteuerung in Übereinstimmung mit einem Variable-Trennung-Kühlmittelbetrieb durch mittels einer Kombination eines ersten Schichtballs 10A und eines zweiten Schichtballs 10B, aus denen der Schichtball 10 besteht.
Deshalb kann das ITM 1 den Kühlmittelsteuermodus des Fahrzeugthermomanagementsystems 100 unter der Motorkühlmittelverteilungssteuerung implementieren, die mit der Priorität in der gleichen Öffnungsbedingung des ITM 1 bereitgestellt ist, auch während alle Funktionen durchgeführt werden, die durch das bestehende 4-Anschlüsse ITM bei der 3-Anschlüsse-Konfiguration des ersten und zweiten Schichtballs 10A, 10B, aus denen der Schichtball 10 besteht, durchgeführt werden, und ist ferner mit B, C, D, E assoziiert, die die eindeutigen Betriebsmodi des SSV 400 sind. Dadurch ist die Wärmeaustauscheffizienz zusammen mit der schnellen Modusumschaltung verbessert.
Ferner weist das ITM 1 ein Ventilgehäuse 3, das den Schichtball 10 aufnimmt und drei Anschlüsse bildet, und einen Aktuator 5 (gezeigt in 7) zum Betreiben des Schichtballs 10 unter der Steuerung der Ventilsteuerung 1000 auf.
Insbesondere bildet das Ventilgehäuse 3 einen Innenraum, in dem der Schichtball 10 aufgenommen ist, und bildet drei Anschlüsse, durch die das Motorkühlmittel in den Innen- und Außenraum ein- und ausströmt. Die drei Anschlüsse sind gebildet aus dem Kühlmitteleinlass 3A, der mittels eines Anschlusses eine Einlassrichtung bildet, und dem Kühlmittelausströmpfad 3B, der mittels zwei Anschlüssen drei Auslassrichtungen bildet (beispielsweise zu dem Kühler, dem Heizkern und dem EGR-Kühler).
Beispielsweise weist der Kühlmitteleinlass 3A auf einen Motorkopfkühlmitteleinlass 3A-1, der mit dem Motorkopfkühlmittelauslass 112-1 des Motors 110 verbunden ist, und einen Motorblockkühlmitteleinlass 3A-2, der mit dem Motorblockkühlmittelauslass 112-2 des Motors 110 verbunden ist. Ferner weist der Kühlmittelausströmpfad 3B auf den Kühlerausströmpfad 3B-1, der mit dem ersten Kühlmittelströmungspfad 101 verbunden ist, der mit dem Kühler 300 verbunden ist, einen Heizerausströmpfad 3B-2, der mit dem zweiten Kühlmittelströmungspfad 102 verbunden ist, der mit dem Heizkern 200 verbunden ist, und ein EGR-Auslassloch 3B-3, das mit dem EGR-Kühlmittelströmungspfad 106 des EGR-Kühlers 500 verbunden ist. In diesem Fall ist das EGR-Auslassloch 3B-3 in dem Ventilgehäuse 3 als ein Loch perforiert.
Insbesondere kann der Kühlerausströmpfad 3B-1 in einer im allgemeinen symmetrischen Struktur gebildet sein zum Anwenden einer 0-100% variablen Steuereinheit, um die 100% Öffnungsbedingung des Kühlers teilweise aufrechtzuerhalten, um den Umschaltbereich des Modus für die Variables-Strömungsmuster-Steuerung vorzugeben.
Insbesondere ist der Aktuator 5 mit einem Geschwindigkeitsreduzierer 7 mittels Verwendens eines Motors verbunden. In diesem Fall kann der Motor ein Gleichstrom(DC)-Motor oder ein Schrittmotor sein, der mittels der Ventilsteuerung 1000 gesteuert wird. Der Geschwindigkeitsreduzierer 7 besteht aus einem Motorzahnrad, das von einem Motor gedreht wird, und einem Ventilzahnrad, das eine Getriebewelle 7-1 zum Drehen des Schichtballs 10 hat.
Daher haben der Aktuator 5, der Geschwindigkeitsreduzierer 7 und die Getriebewelle 7-1 die gleiche Konfiguration und Betriebsstruktur wie die des allgemeinen ITM 1. Jedoch gibt es dahingehend einen Unterschied, dass die Getriebewelle 7-1 dazu ausgebildet ist, den ersten Schichtball 10A und den zweiten Schichtball 10B des Schichtballs 10 beim Betrieb des Motors 6 gemeinsam zu drehen, um einen Ventilöffnungswinkel zu verändern.
Bezugnehmend auf 3, sind der erste und der zweite Schichtball 10A, 10B jeweils gebildet mittels Schneidens eines Kanalströmungspfads 13 durch einen bestimmten Abschnitt eines Ballkörpers 11 der hohlen Kugel und der Kanalströmungspfad 30 ist relativ zu 360° des Ballkörpers 11 bei ungefähr 180° gebildet. Ferner bildet der erste Schichtball 10A den Kühlerausströmpfad 3B-1 und den Heizerausströmpfad 3B-2 als Anschlüsse. Der zweite Schichtball 10B bildet die Öffnung des Motorkopfkühlmitteleinlasses 3A-1 und des Motorblockkühlmitteleinlasses 3A-2 gegenüberliegend.
Insbesondere, wenn der Kanalströmungspfad 13 in einem Kopfrichtungsabschnitt (fa) des Motorkopfkühlmitteleinlasses 3A-1 in Übereinstimmung mit der Drehrichtung des Ballkörpers 11 vollständig geöffnet ist, ist der Kanalströmungspfad 13 in einem Blockrichtungsabschnitt (fb) des Motorblockkühlmitteleinlasses 3A-2 vollständig abgeblockt oder ist in dem Kopfrichtungsabschnitt (fa) und dem Blockrichtungsabschnitt (fb) zur gleichen Zeit teilweise geöffnet. Ferner bildet der Kanalströmungspfad 13 einen Kühlerabschnitt (fc) des Kühlerausströmpfads 3B-1 und einen Heizkernabschnitt (fd) des Heizerausströmpfads 3B-2.
Im Ergebnis ist ein Pfad gebildet, in dem das Kühlmittel, das in den ersten und den zweiten Schichtball 10A, 10B strömt, aus dem ersten Schichtball 10A zu dem ersten Kühlmittelströmungspfad 101, dem zweiten Kühlmittelströmungspfad 102 und dem EGR-Kühlmittelströmungspfad 106 fließt.
4 veranschaulicht ein Beispiel eines Kühlmittelbildungsmusters des ITM 1 unter Verwendung des wechselseitigen entgegengesetzten Öffnens oder Schließens des Motorkopfkühlmitteleinlasses 3A-1 und des Motorblockkühlmitteleinlasses 3A-2 des zweiten Schichtballs 10B. In diesem Fall ist das Kühlmittelbildungsmuster klassifiziert in einen Parallelfluss (Pf), der in STATE 1 und 5 des Motorkühlmittelsteuermodus gebildet ist, und einen Kreuzfluss (Cf), der in STATE 2, 3 und 5 des Motorkühlmittelsteuermodus gebildet ist.
Beispielsweise öffnet der Parallelfluss des Kühlmittels den Motorkopfkühlmitteleinlass 3A-1 um 100%, um mit dem Motorkopfkühlmittelauslass 112-1 zu kommunizieren, während er den Motorblockkühlmitteleinlass 3A-2 um 100% schließt, um von dem Motorblockkühlmittelauslass 112-2 abgeblockt zu sein, wobei er so gebildet ist, dass das Kühlmittel in dem Motor 110 nur zu der Kopfseite strömt. In diesem Fall erhöht der Parallelfluss die Blocktemperatur des Motors 110, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird.
Beispielsweise öffnet der Kreuzfluss den Motorblockkühlmitteleinlass 3A-2 um 100%, um mit dem Motorblockkühlmittelauslass 112-2 zu kommunizieren, während er den Motorkopfkühlmitteleinlass 3A-1 um 100% schließt, um von dem Motorkopfkühlmittelauslass 112-1 abgeblockt zu sein, wobei er so gebildet ist, dass das Kühlmittel in dem Motor 110 nur zu der Blockseite strömt. In diesem Fall verringert der Kreuzfluss die Blocktemperatur des Motors 110, wodurch ein Klopfen und eine Haltbarkeit verbessert werden.
Insbesondere kann die Ventilöffnung des ITM 1 einen Schaltbereich zwischen dem Parallelfluss (Pf) und dem Kreuzfluss (Cf) bilden. In diesem Fall hält der Umschaltbereich die Öffnung des Kühlerströmungspfads aufrecht, der die 0 bis 100% Symmetrieeinstellung der variablen Steuerung um 100% in einem Zustand hat, in dem der Strömungspfad des Heizerausströmpfads 3B-2 des ersten Schichtballs 10A kontinuierlich die vollständige Öffnung aufrechterhalten hat, wodurch er mittels einer Kopplungssteuerung implementiert ist, die den gleichzeitigen Öffnungsabschnitt des Kopfrichtungsabschnitts (fa) und des Blockrichtungsabschnitts (fb) des zweiten Schichtballs 10B bildet.
5, 6A und 6B veranschaulichen ein Variable-Trennung-Kühlmittelsteuerverfahren eines Kühlmittelsteuermodus (beispielsweise STATE 1-5) des Fahrzeugthermomanagementsystems 100 in Übereinstimmung mit einem Beispiel. In diesem Fall ist der Steuergegenstand die Ventilsteuerung 1000 und das Steuerziel umfasst den Betrieb des Wärmeaustauschsystems, in dem die Richtung des Ventils basierend auf dem ITM 1 und dem SSV 400 gesteuert ist, in denen die Ventilöffnung entsprechend gesteuert wird.
Wie veranschaulicht, führt das Kühlmittelkreislaufsteuerverfahren des Fahrzeugthermomanagementsystems, das das ITM 1 verwendet, durch ein Ermitteln eines Motorkühlmittelsteuermodus (S20) mittels Erfassens der ITM-Variable-Steuerinformationen des Wärmeaustauschsystems mittels der Ventilsteuerung 1000 (S10) und führt dann eine Variable-Trennung-Kühlmittel-Ventilsteuerung durch (S30-S60). Im Ergebnis kann das Steuerverfahren des Fahrzeugthermomanagementsystems gleichzeitig das schnelle Aufwärmen des Motors und das schnelle Aufwärmen des Motoröls/Getriebeöls (ATF) implementieren. Insbesondere können die Kraftstoffeffizienz und die Heizleistungsfähigkeit gleichzeitig verbessert werden mittels Verkürzens des EGR-Verwendungszeitpunkts.
Insbesondere führt die Ventilsteuerung 1000 durch das Erfassen der ITM-Variable-Steuerinformationen des Wärmeaustauschsystems (S10) unter Verwendung eines IG-An/Aus-Signals, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motorlast, einer Motortemperatur, einer Kühlmitteltemperatur, einer Getriebeöltemperatur, einer Umgebungslufttemperatur, eines ITM-Betriebssignals, von Beschleunigungs/Bremspedal-Signalen und Ähnlichen als Eingangsdaten, die von dem Informationseingeber 1000-1 bereitgestellt werden. In anderen Worten werden die Betriebsinformationen des Fahrzeugthermomanagementsystems 100, bei dem der Kühler, der EGR-Kühler und der Heizkern mittels der Ventilsteuerung 1000 optional kombiniert werden, erkannt.
Nachfolgend ordnet die Ventilsteuerung 1000 die Ventilöffnung des ITM 1 der Motorkühlmitteltemperaturbedingung zu unter Verwendung der ITM-Zuordnung der Variable-Trennung-Kühlmittel-Zuordnung 1000-2 und ordnet zur gleichen Zeit die Ventilöffnung des SSV 400 zu unter Verwendung der SSV-Zuordnung mit Bezug zu den Eingangsdaten des Informationseingebers 1000-1 und führt das Ermitteln des Motorkühlmittelsteuermodus daraus durch (S20). In diesem Fall verwendet das Ermitteln des Motorkühlmittelsteuermodus (S20) eine Betriebsbedingung und die Betriebsbedingung wird ermittelt mittels einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motorlast, einer Motortemperatur, einer Kühlmitteltemperatur, einer Getriebeöltemperatur, einer Umgebungslufttemperatur und Ähnlichem, um als ein Zustand der verschiedenen Bedingungen in Übereinstimmung mit seinem Wert entsprechend ermittelt zu werden.
Im Ergebnis nimmt die Ventilsteuerung 1000 die Variable-Trennung-Kühlmittel-Ventilsteuerung ein (S30-60). Beispielsweise ist die Variable-Trennung-Kühlmittel-Ventilsteuerung (S30-60) klassifiziert in eine Aufwärmsteuerung (S30) und eine Nach-Aufwärmsteuerung (S40), in der der Modus umgeschaltet wird mittels Anwendens einer Übergangsbedingung in Übereinstimmung mit der Betriebsbedingung, und in eine Motorstoppsteuerung (S50 und 60) in Übereinstimmung mit dem Motorstopp (beispielsweise IG-Aus).
Insbesondere ermittelt die Ventilsteuerung 1000 die Notwendigkeit des Aufwärmens mittels Anwendens des Aufwärmmodus (S30) und nimmt dann eine Kraftstoffeffizienz-Priorität-Modus-Steuerung (S31) oder eine Heiz-Priorität-Modus-Steuerung (S32) oder eine Maximales-Heizen-Priorität-Modus-Steuerung (S33) mit Bezug zu der Aufwärmsteuerung (S30) ein. Ferner nimmt die Ventilsteuerung 1000 eine Kraftstoffeffizienz-Modus-Steuerung (S41) oder eine Hochgeschwindigkeit-Modus-Steuerung (S42) mit Bezug zu der Nach-Aufwärmsteuerung (S40) ein.
Insbesondere ermittelt die Ventilsteuerung 1000 den Motorstopp (S50) und führt dann die Motorstoppsteuerung (S60) durch. In diesem Fall, bei der Motorstoppsteuerung (S60), da der Motor in einem Motorstopp (IG-Aus)-Zustand ist, ist das ITM 1 in einen Zustand umgeschaltet, in dem es durch die Ventilsteuerung 1000 bei der maximalen Kühlposition geöffnet ist.
Bezugnehmend auf die 6A und 6B sind der Betrieb der Kraftstoffeffizienz-Priorität-Modus-Steuerung (S31), der Heiz-Priorität-Modus-Steuerung (S32), der Maximales-Heizen-Priorität-Modus-Steuerung (S33), der Kraftstoffeffizienz-Modus-Steuerung (S41) und der Hochgeschwindigkeit-Modus-Steuerung (S42) nachfolgend beschrieben.
Beispielsweise, in der Kraftstoffeffizienz-Priorität-Modus-Steuerung (S31), schließt die Ventilöffnung des ITM 1 den Kühlerausströmpfad 3B-1 und den Heizerausströmpfad 3B-2 während sie den Motorkopfkühlmitteleinlass 3A-1 öffnet und den Motorblockkühlmitteleinlass 3A-2 schließt. Ferner wird die Ventilöffnung des SSV 400 so umgeschaltet, dass sie den Kühlmittelabzweigströmungspfad 107 mit Bezug zu dem Motoreinlassseitenanschluss und dem Motorauslassseiten 400-1-Anschluss schließt, um nicht den Motorkühlmittelverbindungsstrom von dem SSV 400 zu dem EGR-Kühler 500 zu bilden, während der EGR-Kühler 500 nur eine kleine Menge des Motorkühlmittelstroms bildet, der in dem anfänglichen Öffnungszustand des SSV 400 aus der ITM 1-Seite fließt.
Daher stoppt die Kraftstoffeffizienz-Modus-Steuerung (S31) in STATE 1, der den Parallelfluss bildet, den Fluss des Motorkühlmittels, das durch den Motor 110 fließt, bis es bei der Flussstopp-Lösen-Temperatur ankommt, wodurch die Motortemperatur so schnell wie möglich erhöht wird. In diesem Fall verwendet die Übergangsbedingung zum Stoppen des Kraftstoffeffizienz-Priorität-Modus-Steuerung (S31) das Erreichen der Motortemperaturbedingung, die bei der Flussstopp-Lösen-Temperatur nach dem Kaltstart ankommt, aufgrund des Erhöhens der Kühlmitteltemperatur oder der Hochgeschwindigkeit/Hochlastbedingung der schnellen Beschleunigung in Übereinstimmung mit dem Herunterdrücken des Beschleunigungspedal.
Beispielsweise, bei der Heiz-Priorität-Modus-Steuerung (S32), schließt die Öffnung des ITM 1 den Kühlerausströmpfad 3B-1 und öffnet beinahe ganz (ungefähr 90 %) den Heizerausströmpfad 3B-2, während es den Motorkopfkühlmitteleinlass 3A-1 öffnet und den Motorblockkühlmitteleinlass 3A-2 teilweise öffnet. Ferner wird die Ventilöffnung des SSV 400 so umgeschaltet, dass sie den Kühlmittelabzweigströmungspfad 107 mit Bezug zu dem Motoreinlassseitenanschluss schließt und ihn mit Bezug zu dem Motorauslassseitenanschluss öffnet, so dass der EGR-Kühler 500 die Flussrate des Motorkühlmittels von der ITM 1-Seite durch die Öffnung des Motorauslassseitenanschlusses des SSV 400 empfängt.
Deshalb führt die Heiz-Priorität-Modus-Steuerung (S32) in STATE 2, der den Kreuzfluss bildet, die Flussratensteuerung der Heizkern 200-Seite durch (jedoch wird der Heizersteuerabschnitt bei dem Aufwärmen verwendet, bevor der Heizer angeschaltet wird). In diesem Fall verwendet die Übergangsbedingung zum Stoppen des Heiz-Priorität-Modus-Steuerung (S32) die anfängliche Kühlmitteltemperatur/Umgebungslufttemperatur einer bestimmten Temperatur oder mehr (d.h. die Kraftstoffeffizienz-Priorität-Modus-Umschaltbare-Temperatur), den Kühlmitteltemperaturschwellenwert oder weiter überschreitend die Aufwärmtemperatur und den Heizbetrieb (Heizer an).
Beispielsweise, bei der Maximales-Heizen-Priorität-Modus-Steuerung (S33), schließt die Ventilöffnung des ITM 1 den Kühlerausströmpfad 3B-1 und öffnet den Heizerausströmpfad 3B-2 vollständig, während es den Motorkopfkühlmitteleinlass 3A-1 öffnet und den Motorblockkühlmitteleinlass 3A-2 teilweise schließt. Ferner wird die Ventilöffnung des SSV 400 so umgeschaltet, dass sie den Kühlmittelabzweigströmungspfad 107 mit Bezug zu dem Motoreinlassseitenanschluss und dem Motorauslassseitenanschluss schließt, so dass der EGR-Kühler 500 nur eine kleine Menge des Motorkühlmittelstroms bildet, der in dem anfänglichen Öffnungszustand des SSV 400 aus der ITM 1-Seite fließt. In diesem Fall kann sie das teilweise Öffnen des Motoreinlassseitenanschlusses und des Motorauslassseitenanschlusses zur gleichen Zeit durchführen, falls nötig.
Deshalb passt die Maximales-Heizen-Priorität-Modus-Steuerung (S33), als STATE 3, der den Kreuzfluss bildet, die Motorkühlmitteltemperatur des Motors 110 in Übereinstimmung mit der Kühlmittelzieltemperatur an. In diesem Fall verwendet die Übergangsbedingung zum Stoppen der Maximales-Heizen-Priorität-Modus-Steuerung (S33) das Eintreten der Bedingung des Kühlmitteltemperaturschwellenwerts oder mehr, der mittels zugeordnet Werdens zu der Auslasstemperatur des Kühlers 300 berechnet wird.
Beispielsweise öffnet die Ventilöffnung des ITM 1 bei der Kraftstoffeffizienz-Modus-Steuerung (S41) den Kühlerausströmpfad 3B-1 teilweise und öffnet den Heizerausströmpfad 3B-2, während es den Motorkopfkühlmitteleinlass 3A-1 öffnet und den Motorblockkühlmitteleinlass 3A-2 schließt. Ferner wird die Ventilöffnung des SSV 400 so umgeschaltet, dass sie den Kühlmittelabzweigströmungspfad 107 mit Bezug zu dem Motoreinlassseitenanschluss öffnet, während es ihn mit Bezug zu dem Motorauslassseitenanschluss schließt, so dass das Kühlmittel, das aus dem Wasserpumpenauslassende fließt, auf der Motoreinlassseite abgezweigt ist, um mit der Flussrate des Kühlmittels durch das SSV 400 in dem EGR-Kühler 500 verbunden zu werden.
Deshalb reduziert die Kraftstoffeffizienz-Modus-Steuerung (S41) in STATE 4, der den Parallelfluss bildet, die Flussrate des Motorkühlmittels des Heizkerns 200, die für die Kühl/Heizsteuerung benötigt wird, auf eine minimale Flussrate, wodurch in der Hochlastbedingung und Bergauf-Bedingung die Kühlfähigkeit maximal sichergestellt ist. In diesem Fall verwendet die Übergangsbedingung zum Stoppen der Kraftstoffeffizienz-Modus-Steuerung (S41) das Eintreten der Bedingung, bei der die Motorkühlmitteltemperatur von ungefähr 110 °C bis 115 °C oder mehr auf einen Kühlmitteltemperaturschwellenwert gesetzt ist.
Beispielsweise öffnet die Ventilöffnung des ITM 1 bei der Hochgeschwindigkeit-Modus-Steuerung (S42) den Kühlerausströmpfad 3B-1 und den Heizerausströmpfad 3B-2 vollständig, während es den Motorkopfkühlmitteleinlass 3A-1 abblockt und den Motorblockkühlmitteleinlass 3A-2 öffnet. Ferner wird die Ventilöffnung des SSV 400 so umgeschaltet, dass sie den Kühlmittelabzweigströmungspfad 107 mit Bezug zu dem Motoreinlassseitenanschluss öffnet, während sie ihn mit Bezug zu dem Motorauslassseitenanschluss schließt, so dass das Kühlmittel, das aus dem Wasserpumpenauslassende fließt, an der Motoreinlassseite abgezweigt wird, um mit der Flussrate des Kühlmittels durch das SSV 400 in dem EGR-Kühler 500 verbunden zu werden.
Deshalb führt die Hochgeschwindigkeit-Modus-Steuerung (S42) in STATE 5, der den Kreuzfluss durchführt, eine Blocktemperatur-Nach-Unten-Steuerung mit Bezug zu dem Block des Motors 110 durch. In diesem Fall verwendet die Übergangsbedingung zum Stoppen der Hochgeschwindigkeit-Modus-Steuerung (S42) das Eintreten der Bedingung der Hochgeschwindigkeits/Hochlastbetriebsdaten (beispielsweise den Ergebniswert, der in der Variable-Trennung-Kühlmittel-Zuordnung 1000-2 zugeordnet ist) und des Kühlmitteltemperaturschwellenwerts oder mehr. Jedoch, in der Praxis ist geeignet beschränkt, häufig von dem Zustand STATE 5 zu anderen Kühlmittelsteuermodi zu wechseln, mittels Verwendens der Hysterese und/oder der Reaktionsverzögerungszeit des ITM 1. Bei diesem Beispiel ist der Kühlmitteltemperaturschwellenwert auf einen Wert gesetzt, der die Aufwärmtemperatur überschreitet.
Wie im Vorhergehenden beschrieben, bildet das Fahrzeugthermomanagementsystem 100 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform den Motorkühlmittelfluss, der in dem Motor 110 zirkuliert, optional über den Heizkern 200 und den Kühler 300, und verbindet eine relativ große Menge der Flussrate des Kühlmittels, um den EGR-Verwendungszeitpunkt so zu kürzen, dass er vorteilhaft für das Verbessern der Kraftstoffeffizienz ist, mittels Hinzufügens des Kühlmittels, das zum Verbessern des EGR-Kondensat-Problems benötigt wird, zu dem SSV 400 über das ITM-Layout, während es die Vollständigkeit des anfänglichen Designs des Motors mit dem optimalen Kühlkonzept des ITM 1 in Übereinstimmung mit dem ITM 1 und dem SSV 400 erhöht. Dadurch sind das schnelle Aufwärmen und die Heizleistungsfähigkeit des Motors verbessert.

Claims

Fahrzeugthermomanagementsystem, aufweisend: ein integriertes Thermomanagementventil (ITM) (1) zum Empfangen eines Motorkühlmittels durch einen Kühlmitteleinlass (3A), der mit einem Motorkühlmittelauslass (112) eines Motors (110) verbunden ist, und zum Verteilen des Motorkühlmittels, das aus einem Kühler (300) strömt, über einen Kühlmittelausströmpfad (3B), der mit einem Heizkern (200) und dem Kühler (300) verbunden ist, eine Wasserpumpe (120), die an einem vorderen Ende eines Motorkopfkühlmitteleinlasses (111) des Motors (110) angeordnet ist; einen Kühlmittelabzweigströmungspfad (107), der an einem vorderen Ende des Motorkühlmitteleinlasses so abgezweigt ist, dass mit einem Abgasrückführ(EGR)-Kühler (500) verbunden ist, und ein intelligentes Einzelventil (SSV) (400) zum Anpassen eines Motorkühlmittelstroms in der EGR-Kühler-Strömungspfadrichtung in dem Kühlmittelabzweigströmungspfad (107).
Fahrzeugthermomanagementsystem nach Anspruch 1, wobei der Kühlmittelausströmpfad (3B) aufweist einen Kühlerausströmpfad (3B-1), der mit dem Kühler (300) verbunden ist, einen Heizerausströmpfad (3B-2), der mit dem Heizkern (200) verbunden ist, und ein EGR-Auslassloch (3B-3), das mit dem EGR-Kühler (500) verbunden ist, der mit dem Kühlmittelabzweigströmungspfad (107) verbunden ist.
Fahrzeugthermomanagementsystem nach Anspruch 1, wobei der Motorkühlmittelauslass (112) einen Motorkopfkühlmittelauslass (112-1) und einen Motorblockkühlmittelauslass (112-2) aufweist und der Kühlmitteleinlass (3A) einen Motorkopfkühlmitteleinlass (3A-1), der mit dem Motorkopfkühlmittelauslass (112-1) verbunden ist, und einen Motorblockkühlmitteleinlass (3A-2), der mit dem Motorblockkühlmittelauslass (112-2) verbunden ist, aufweist.
Fahrzeugthermomanagementsystem nach Anspruch 3, wobei die Ventilöffnung des ITM (1) das Öffnen oder Schließen des Motorkopfkühlmitteleinlasses (3A-1) und des Motorblockkühlmitteleinlasses (3A-2) entgegengesetzt durchführt.
Fahrzeugthermomanagementsystem nach Anspruch 4, wobei die Öffnung des Motorkopfkühlmitteleinlasses (3A-1) in dem Motor (110) einen Parallelfluss bildet, bei dem das Kühlmittel aus dem Motorkopfkühlmittelauslass (112-1) fließt, und die Öffnung des Motorblockblockkühlmitteleinlasses (3A-2) in dem Motor (110) einen Kreuzfluss bildet, bei dem das Kühlmittel aus dem Motorblockkühlmittelauslass (112-2) fließt.
Kühlkreislaufsteuerverfahren eines Fahrzeugthermomanagementsystems, aufweisend: Verteilen des Kühlmittels, das aus einem Heizkern (200) und einem Kühler (300) fließt mittels fließen Lassens des Motorkühlmittels, das in einer Wasserpumpe 120 und dem Kühler (300) zirkuliert, von einem integrierten Thermomanagementventil (ITM) (1) in einen Motor (110); Anpassen eines Kühlmittelstroms in dem Kühlmittelabzweigströmungspfad (107), der an einem vorderen Ende des Motorkühlmitteleinlasses abgezweigt ist, um mit einem Abgasrückführ(EGR)-Kühler (500) mittels eines intelligenten Einzelventils (SSV) (400) verbunden zu werden; Verteilen des Kühlmittels mittels Umschaltens des Ausströmpfads (3B-2) des Kühlmittelausströmpfads, der mit dem Heizkern (200) verbunden ist, zu dem ITM (1) und Anpassen des Kühlmittelstroms mittels Umschaltens des Kühlmittelabzweigströmungspfads (107), der mit einem EGR-Auslassloch (3B-3) des Kühlmittelausströmpfads verbunden ist, der mit dem EGR-Kühler (500) verbunden ist, zu dem SSV (400); und Durchführen eines Zustands STATE 1, STATE 2, STATE 3, STATE 4, und/oder STATE 5 als einen Motorkühlmittelsteuermodus eines Fahrzeugthermomanagementsystems unter einer Ventilöffnungssteuerung des ITM (1) und des SSV (400) mittels einer Ventilsteuerung (1000).
Kühlkreislaufsteuerverfahren des Fahrzeugthermomanagementsystems nach Anspruch 6, wobei in STATE 1 das ITM (1) den Motorkopfkühlmitteleinlass öffnet, während es den Motorblockkühlmitteleinlass, den Kühlerausströmpfad und den Heizerausströmpfad schließt, und das SSV (400) den Kühlmittelabzweigströmungspfad (107) mit Bezug zu einem Motoreinlass und einem Motorauslass schließt.
Kühlkreislaufsteuerverfahren des Fahrzeugthermomanagementsystems nach Anspruch 6, wobei in STATE 2 das ITM (1) den Heizerausströmpfad öffnet, während es den Motorkopfkühlmitteleinlass öffnet, während es den Kühlerausströmpfad schließt, während es den Motorblockkühlmitteleinlass teilweise öffnet, und das SSV (400) den Kühlmittelabzweigströmungspfad (107) mit Bezug zu einem Motorauslass öffnet, während es ihn mit Bezug zu einem Motoreinlass schließt.
Kühlkreislaufsteuerverfahren des Fahrzeugthermomanagementsystems nach Anspruch 6, wobei in STATE 3 das ITM (1) den Motorkopfkühlmitteleinlass und den Heizerausströmpfad öffnet, während es den Kühlerausströmpfad schließt, während es teilweise den Motorblockkühlmitteleinlass öffnet, und das SSV (400) den Kühlmittelabzweigströmungspfad (107) mit Bezug zu einem Motoreinlass und einem Motorauslass schließt.
Kühlkreislaufsteuerverfahren des Fahrzeugthermomanagementsystems nach Anspruch 6, wobei in STATE 4 das ITM (1) den Motorkopfkühlmitteleinlass und den Heizerausströmpfad öffnet, während es den Kühlerausströmpfad teilweise öffnet, während es den Motorblockkühlmitteleinlass schließt, und das SSV (400) den Kühlmittelabzweigströmungspfad (107) mit Bezug zu einem Motoreinlass öffnet, während es ihn mit Bezug zu einem Motorauslass schließt.
Kühlkreislaufsteuerverfahren des Fahrzeugthermomanagementsystems nach Anspruch 6, wobei in STATE 5 das ITM (1) den Motorblockkühlmitteleinlass, den Kühlerausströmpfad und den Heizerausströmpfad öffnet, während es den Motorkopfkühlmitteleinlass schließt, und das SSV (400) den Kühlmittelabzweigströmungspfad (107) mit Bezug zu einem Motoreinlass öffnet, während es ihn mit Bezug zu einem Motorauslass schließt.
Kühlkreislaufsteuerverfahren des Fahrzeugthermomanagementsystems nach Anspruch 6, wobei das Steuern des jeweiligen STATE 1, STATE 2, STATE 3, STATE 4 und STATE 5 mittels der Betriebsbedingung der Fahrzeugbetriebsinformationen bestimmt wird.
Kühlkreislaufsteuerverfahren des Fahrzeugthermomanagementsystems nach Anspruch 6, wobei die Ventilsteuerung (1000) in einen Motorkühlmittelsteuermodus umgeschaltet wird, der die Ventilöffnung des ITM (1) bei dem Motorstopp auf eine Maximales-Kühlen-Position öffnet.