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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung basiert auf der am 06. April 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung
JP 2015-77404 , deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Motorkühlsystem.
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STAND DER TECHNIK
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Bei einer Technologie zur Steuerung der Motortemperatur, die praktische Anwendung findet, wird eine Motortemperatur auf eine gewünschte Temperatur geregelt, indem ein (flüssiges) Motorkühlmittel durch eine Wärmerückgewinnungseinheit, beispielsweise einen Radiator, zirkuliert wird. Genauer gesagt ist ein Strömungsvolumeneinstellventil, das ein Strömungsvolumen eines Motorkühlmittels entsprechend einer Position eines Ventilkörpers einstellt, in einem Zirkulationspfad angeordnet, in dem das Motorkühlmittel durch die Wärmerückgewinnungseinheit strömend zirkuliert, und eine Motortemperatur wird durch das Einstellen des Strömungsvolumeneinstellventils geregelt (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
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SCHRITFTTUM AUS DEM STAND DER TECHNIK
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: JP 2003-269171 A
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei dem Strömungsvolumeneinstellventil variiert eine Ventilverschlussposition des Ventilkörpers von Produkt zu Produkt und mit der Zeit. Wenn die Ventilverschlussposition des Ventilkörpers variiert, kann ein Strömungsvolumen des Kühlmittels zu hoch oder zu niedrig für die Wärmerückgewinnungseinheit sein. Aus diesem Grund wird die Ventilverschlussposition gelernt, um kontinuierlich eine präzise Ventilverschlussposition einzuhalten. Die Ventilverschlussposition wird anhand der Position des Ventilkörpers gelernt, wenn das Kühlmittel, ausgehend von einem Zustand, bei dem der Ventilkörper aus einem vollständig geschlossenen Zustand allmählich geöffnet wird, zu fließen beginnt. Hierbei strömt das Kühlmittel jedoch aus der Wärmerückgewinnungseinheit, wenn die Ventilverschlussposition gelernt wird, was möglicherweise zu Schwierigkeiten führen kann, da die Motortemperatur ungewollt sinkt.
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Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, eine Steuervorrichtung für ein Motorkühlsystem zu schaffen, die in geeigneter Weise eine Ventilverschlussposition eines Strömungsvolumeneinstellventils lernen kann, während ein ungewolltes Absinken der Motortemperatur begrenzt werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für ein Motorkühlsystem vorgeschlagen, mit einem Strömungsvolumeneinstellventil, das ein Strömungsvolumen eines (flüssigen) Kühlmittels einer Maschine, das in einem Zirkulationspfad strömt, entsprechend einer Position eines Ventilkörpers einstellt, der in dem Zirkulationspfad des Kühlmittels angeordnet ist, sowie einer Wärmerückgewinnungseinheit, die stromab des Strömungsvolumeneinstellventils angeordnet ist und Wärme aus dem Kühlmittel zurückgewinnt. Die Steuervorrichtung umfasst: eine erste Lerneinheit, die den Ventilkörper derart betätigt, dass dieser sich um einen vorgegebenen Betrag pro Schritt (pro Zeitpunkt) zu einer Ventilöffnungsseite bewegt, während ein Kanal in dem Strömungsvolumeneinstellventil zu der Wärmerückgewinnungseinheit geschlossen ist, und eine Ventilverschlussposition des Strömungsvolumeneinstellventils entsprechend dem Kühlmittel lernt, das in dem Zirkulationspfad strömt; und eine zweite Lerneinheit, die, nachdem die Ventilverschlussposition durch die erste Lerneinheit gelernt wurde, den Ventilkörper derart betätigt, dass dieser sich um einen vorgegebenen Betrag pro Schritt (pro Zeitpunkt) in einem Bereich eines Lernwerts der Ventilverschlussposition zu der Ventilöffnungsseite bewegt, während der Kanal in dem Strömungsvolumeneinstellventil zu der Wärmerückgewinnungseinheit geschlossen ist, und die, wenn kein Kühlmittel in dem Zirkulationspfad strömt, bestimmt, den Lernwert beizubehalten und das Lernen der Ventilverschlussposition beendet.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird der Ventilkörper derart betätigt, dass dieser sich in einem Bereich zur Ventilöffnungsseite dreht, der den letzten Lernwert gerade nicht übersteigt, wenn das Lernen ausgeführt wird, nachdem der Lernwert berechnet wurde. In diesem Fall dreht der Ventilkörper nicht über den Lernwert. Daher wird für das Lernen nicht unnötig viel Zeit benötigt und das Lernen kann schnellstmöglich abgeschlossen werden. Somit kann ein Überhitzen der Maschine, die durch eine Verzögerung der Wärmerückgewinnung in der Wärmerückgewinnungseinheit verursacht wird, verhindert werden. Zudem wird der Ventilkörper nicht mehr als nötig geöffnet, während die Ventilverschlussposition gelernt wird. Somit kann ein Zurückgewinnen von mehr Wärme als notwendig von dem Kühlmittel in der Wärmerückgewinnungseinheit vermieden werden, wodurch wiederum ein unbeabsichtigtes Absinken der Motortemperatur vermieden werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung deutlicher ersichtlich. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Motorkühlsystems zeigt;
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2 eine schematische Ansicht, die ein Strömungsvolumeneinstellventil zeigt;
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3 eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Rotationswinkel eines Rotors und Öffnungs- sowie Schließzuständen jeweiliger Anschlüsse zeigt;
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4 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf einer Wassertemperaturregelung zeigt;
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5 eine Ansicht, die ein erstes Lernen zeigt;
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6 eine Ansicht, die ein zweites Lernen zeigt;
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7 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf des ersten Lernens und des zweiten Lernens zeigt; und
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8 ein Zeitschaubild, das ein Simulationsergebnis des zweiten Lernens zeigt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird ein Motorkühlsystem, das in einem Fahrzeug installiert ist, als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft beschrieben. Zunächst wird der schematische Aufbau des Motorkühlsystems bezugnehmend auf 1 beschrieben. Eine Wasserpumpe 13, die ein Kühlmittel einer Verbrennungskraftmaschine bzw. Maschine 11 zum Zirkulieren bringt, ist an einem Einlasskanal 12 angeordnet, der mit einer Einlassseite eines Wassermantels (Kühlmittelleitung) der Maschine 11 verbunden ist. Die Wasserpumpe 13 ist eine mechanische Wasserpumpe, die durch die Leistung der Maschine 11 angetrieben wird. Daneben ist ein Bypasskanal 15 Auslasskanal 14 direkt mit einer Auslassseite des Wassermantels der Maschine 11 verbunden, und ein Ölkühlerkanal 16, ein Heizungskanal 17 sowie ein Radiatorkanal 18 sind über ein Strömungsvolumeneinstellventil 30 verbunden.
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Der Bypasskanal 15 ist ein Kanal, durch welchen das Kühlmittel der Maschine 11 zirkulieren kann. Die Maschine 11 wird im kalten Zustand durch das zirkulierende Kühlmittel aufgewärmt. Ein Ölkühler (O/C) 19, der Öl wie beispielsweise das Motoröl kühlt, eine Heizung (H/C) 20, die zum Aufwärmen der Maschine 11 verwendet wird, und ein Radiator 21, der Wärme des Kühlmittels abstrahlt, sind entlang des Ölkühlerkanals 16 des Heizungskanals 17 und des Radiatorkanals 18 angeordnet. Der Ölkühler 19, die Heizung 20 und der Radiator 21 entsprechen einer Wärmerückgewinnungseinheit. Die jeweiligen Kanäle 16 bis 18 sind Kanäle, durch welche das Kühlmittel der Verbrennungskraftmaschine bzw. Maschine 11 über die entsprechenden Wärmerückgewinnungseinheit 19 bis 21 zirkulieren kann. In den jeweiligen Wärmerückgewinnungseinheiten 19 bis 21 wird Wärme von dem durch die Maschine 11 erhitzten Kühlmittel zurückgewonnen, indem das Kühlmittel zirkuliert. Die Kanäle 15 bis 18 vereinigen sich in einen Kanal vor der Wasserpumpe 13 und dieser eine Kanal ist mit dem Einlassanschluss der Wasserpumpe 13 verbunden.
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Ein Auslasswassertemperatursensor 22, der eine Auslasswassertemperatur Tw1 erfasst, die eine Temperatur des Kühlmittels ist, die aus der Maschine 11 strömt, ist am Auslasskanal 14 angeordnet. Ein Einlasswassertemperatursensor 23, der eine Einlasswassertemperatur Tw0 erfasst, die eine Temperatur des in die Maschine 11 fließenden Kühlmittels darstellt, ist am Einlasskanal 12 der Maschine 11 angeordnet. Neben dem Auslasswassertemperatursensor 22 und dem Einlasswassertemperatursensor 23 kann zudem ein Wassertemperatursensor in jedem der Kanäle 16 bis 18 vorgesehen sein.
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Das Strömungsvolumeneinstellventil 30 wird nachfolgend unter Verwendung der schematischen Ansicht von 2 beschrieben. Das Strömungsvolumeneinstellventil 30 hat einen Rotor 31, eine Hülse 32 sowie einen Motor 33. In 2 ist das Strömungsvolumeneinstellventil 30 in einer schematischen Explosionsansicht dargestellt. Der Rotor 31 und die Hülse 32 sind kreisförmig zylindrisch um eine axiale Linie L ausgebildet. Der Rotor 31 ist in einen Innenumfang der Hülse 32 relativ drehbar eingesetzt. Der Rotor 31 entspricht einem Ventilkörper.
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Der Rotor 31 hat Anschlüsse A1, A2 und A3, die den Auslasskanal 14 jeweils mit den Kanälen 16 bis 18 verbinden. Der Anschluss A1 ist ein Einlassanschluss zum Ölkühlerkanal 16. Der Anschluss A2 ist ein Einlassanschluss zum Heizungskanal 17. Der Anschluss A3 ist ein Einlassanschluss zum Radiatorkanal 18. Die Anschlüsse A1 bis A3 sind Seite an Seite im Rotor 31 in gleichmäßigen Abständen entlang einer Richtung der axialen Linie L in der Reihenfolge Anschluss A1, Anschluss A2 und Anschluss A3 ausgerichtet. Der Rotor 31 wird durch den Motor 33 drehend angetrieben, und der Rotor 31 dreht sich relativ zur Hülse 32, wenn der Motor 33 bestromt wird.
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Die Hülse 32 hat Schlitze B1, B2 und B3, welche jeweils in Umfangsrichtung verlaufen. Die Schlitze B1 bis B3 sind entlang der Richtung der axialen Linie L in den gleichen Abständen wie die Abstände der Anschlüsse A1 bis A3 ausgerichtet. Jeder der Schlitze B1 bis B3 hat eine unterschiedliche Öffnungslänge in Umfangrichtung der Hülse 32. Genauer gesagt sind die Schlitze B1 bis B3 in der Hülse 32 entlang der Richtung der axialen Linie L an ersten Enden (rechte Seite von 2) ausgerichtet, während diese an zweiten Enden (linke Seite von 2) „zerklüftet“ bzw. gestuft sind. Die Öffnungslänge von Schlitz B1 ist am längsten, woraufhin nacheinander die Schlitze B2 und B3 folgen.
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Eine Veränderung der Verbindungszustände der Anschlüsse A1 bis A3 mit den Schlitzen B1 bis B3 einhergehend mit der Rotation des Rotors 31 wird nachfolgend beschrieben. Wenn sich der Rotor 31 dreht, bewegen sich die Positionen der jeweiligen Anschlüsse A1 bis A3 in Umfangsrichtung der Hülse 32 von den Positionen auf der linken Seite der Zeichnung nach rechts. Wenn ein Rotationswinkel des Rotors 31 ein Rotationsstartwinkel C0 ist, sind alle Anschlüsse A1 bis A3 geschlossen. Wenn ein Rotationswinkel des Rotors 31 C1 erreicht oder übersteigt, ist der Anschluss A1 mit dem Schlitz B1 verbunden. Wenn ein Rotationswinkel des Rotors 31 C2 erreicht oder übersteigt, ist der Anschluss A2 mit dem Schlitz B2 verbunden. Wenn ein Rotationswinkel des Rotors 31 C3 erreicht oder übersteigt, ist der Anschluss A3 mit dem Schlitz B3 verbunden. Hierbei sind C1 bis C3 Winkelpositionen im Strömungsvolumeneinstellventil 30, bei denen Pfade, die den jeweiligen Kanälen 16 bis 18 in einem geschlossenem Zustand entsprechen, sich zu öffnen beginnen, und werden entsprechend als Ventilschließwinkel C1 bis C3 bezeichnet.
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Eine Beziehung eines Rotationswinkels des Rotors 31 und den Öffnungsverhältnissen der Anschlüsse A1 bis A3 zu den Kanälen 16 bis 18 wird unter Verwendung von 3 beschrieben.
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Wie in 3 gezeigt ist, sind vom Rotationsstartwinkel C0 bis zum Ventilschließwinkel C1 die Verhältnisse der jeweiligen Anschlüsse A1 bis A3 0 %, und das Kühlmittel der Maschine 11 strömt in keinen der Kanäle 16 bis 18. Somit zirkuliert das Kühlmittel in einem Pfad, der vom Wassermantel der Maschine 11 startet und zum Wassermantel der Maschine 11 zurückkehrt, während nur der Auslasskanal 14, der Bypasskanal 15 und der Einlasskanal 12 durchströmt werden. Ein Pfad bei dem vorstehend beschriebenen Fall wird als erster Pfad bezeichnet.
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Wenn ein Rotationswinkel des Rotors 31 zunimmt und den Ventilschließwinkel C1 des Ölkühlerkanals 16 übersteigt, stehen der Anschluss A1 und der Schlitz B1 miteinander in Verbindung. Zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Pfad zirkuliert das Kühlmittel nun in einem weiteren Zirkulationspfad, der durch den Ölkühlerkanal 16 verläuft. Der Zirkulationspfad in dem vorstehend beschriebenen Fall wird als zweiter Pfad bezeichnet. In einem vorgegebenen Bereich, in welchen der Rotationswinkel des Rotors 31 größer als der Ventilschließwinkel C1 des Ölkühlerkanals 16 ist, nimmt ein Öffnungsverhältnis des Anschlusses A1 zu, wenn der Rotationswinkel des Rotors 31 zunimmt. Somit nimmt ein Strömungsvolumen des Kühlmittels im Ölkühlerkanal 16 zu.
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Eine Zone (eine Zone, in welcher Öffnungsverhältnisse der jeweiligen Anschlüsse A1 bis A3 konstant bleiben) in welcher ein Öffnungsverhältnis des Anschlusses A1 bei 100 % gehalten wird und Öffnungsverhältnisse der anderen Anschlüsse A2 und A3 bei 0 % gehalten werden, wird durchlaufen, bevor der Anschluss A2 und der Schlitz B2 miteinander in Verbindung gelangen, nachdem ein Öffnungsverhältnis des Anschlusses A1 100 % erreicht.
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Das bedeutet, der Anschluss A2 und der Schlitz B2 gelangen miteinander in Verbindung, wenn ein Rotationswinkel des Rotors 31 weiter zunimmt und den Ventilschließwinkel C2 des Heizungskanals 17 übersteigt. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Pfaden zirkuliert das Kühlmittel in einem weiteren Zirkulationspfad, der durch den Heizungskanal 17 läuft. Ein Pfad in diesem Fall wird als zweiter Pfad bezeichnet. In einen vorgegebenen Bereich, in welchen ein Rotationwinkel des Rotors 31 größer als der Ventilschließwinkel C2 des Heizungskanals 17 ist, nimmt ein Öffnungsverhältnis des Anschlusses A2 zu, wenn der Rotationswinkel des Rotors 31 zunimmt. Somit nimmt ein Strömungsvolumen des Kühlmittels im Heizungskanal 17 zu.
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Eine Zone (eine Zone, in welcher die Öffnungsverhältnisse der jeweiligen Anschlüsse A1 bis A3 konstant gehalten werden) in welcher die Öffnungsverhältnisse des Anschlusses A1 und A2 bei 100 % gehalten werden und ein Öffnungsverhältnis des anderen Anschlusses A3 bei 0 % gehalten wird, wird durchlaufen, bevor der Anschluss A3 und der Schlitz B3 miteinander in Verbindung treten, nachdem das Öffnungsverhältnis des Anschlusses A2 100 % erreicht.
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Das bedeutet, wenn der Rotationswinkel des Rotors 31 zunimmt und den Ventilschließwinkel C3 des Radiatorkanals 18 übersteigt, beginnen der Anschluss A3 und der Schlitz B3 miteinander in Verbindung zu treten. Somit zirkuliert das Kühlmittel zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Pfaden in einem weiteren Zirkulationspfad, der durch den Radiatorkanal 18 verläuft. Ein Zirkulationspfad in einem derartigen Fall wird als zweiter Pfad bezeichnet. In einem vorgegebenen Bereich, in welchem der Rotationswinkel des Rotors 31 größer als der Ventilschließwinkel C3 des Radiatorkanals 18 ist, nimmt ein Öffnungsverhältnis des Anschlusses A3 zu, wenn der Rotationswinkel des Rotors 31 zunimmt. Somit nimmt das Strömungsvolumen des Kühlmittels im Radiatorkanal 18 zu.
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Eine ECU 24 umfasst hauptsächlich einen Mikrocomputer, der aus bekannten Komponenten wie einer CPU, einem ROM, und einem RAM besteht, und führt eine Wassertemperaturregelung (f/b) sowie ein Lernen der Ventilschließwinkel des Strömungsvolumeneinstellventils 30 entsprechend verschiedener im ROM vorab hinterlegter Steuerprogrammen aus.
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Bei der Wassertemperaturregelung werden Strömungsvolumen des Kühlmittels, das in den jeweiligen Kanälen 16 bis 18 fließt, durch das Strömungsvolumeneinstellventil 30 derart gesteuert, dass die Auslasswassertemperatur Tw1, die durch den Auslasswassertemperatursensor 22 erfasst wird, mit einer Soll-Temperatur Ttg übereinstimmt. Eine Abweichung der Auslasswassertemperatur Tw1 von Ttg wird berechnet und ein Öffnungsgrad des Strömungsvolumeneinstellventils 30 wird entsprechend einer Ventilöffnungssteuergröße des Strömungsvolumeneinstellventils 30 geregelt, die anhand der Abweichung berechnet wurde.
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Die Wassertemperaturregelung, welche durch die ECU 24 ausgeführt wird, wird nachfolgend unter Verwendung des Flussdiagramms aus 4 beschrieben. Der nachfolgend beschriebene Ablauf wird wiederholt in vorgegebenen Zyklen durch die ECU 24 ausgeführt.
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In S11 wird die Auslasswassertemperatur Tw1 ermittelt. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht ein Prozessschritt S11 einer Beschaffungseinheit. In S12 wird bestimmt, ob eine Ausführungsbedingung für die Wassertemperaturregelung erfüllt ist. Vorzugsweise wird die Ausführungsbedingung für die Wassertemperaturregelung entsprechend der Verbindungszustände der jeweiligen Anschlüsse A1 bis A3 bestimmt. Genauer gesagt ist bevorzugt, nachdem der Ventilschließwinkel C1 bei, oder unter dem, alle Anschlüsse A1 bis A3 geschlossen sind, gelernt wurde, die Wassertemperaturregelung auszuführen, wenn die Auslasswassertemperatur Tw1 die Soll-Temperatur Ttg erreicht. Nachdem der Ventilschließwinkel C2 oder C3, bei oder unter welchen der Anschluss A1 oder die Anschlüsse A1 und A2 geöffnet sind, gelernt wurde, ist bevorzugt, die Wassertemperaturregelung auszuführen, wenn eine vorgegebene Zeit verstreicht, während die Auslasswassertemperatur Tw1 bei oder über der Soll-Temperatur Ttg verbleibt.
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Wenn im S12 eine negative Feststellung (NEIN) getroffen wird, endet der Prozess. Wenn in S12 eine positive Feststellung (JA) getroffen wird, wird mit S13 fortgefahren. In S13 wird die Soll-Temperatur Ttg der Auslasswassertemperatur Tw1 eingestellt. Im Anschließenden S14 wird die Wassertemperaturregelung für die Auslasswassertemperatur Tw1 ausgeführt, dass diese mit der Soll-Temperatur Ttg übereinstimmt, und der Prozess wird beendet. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Prozessschritte S13 und S14 einer Regelungseinheit.
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Das Lernen des Ventilschließwinkels in der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Beim Lernen des Ventilschließwinkels werden die jeweiligen Ventilschließwinkel C1 bis C3 entsprechend einer Änderung der Auslasswassertemperatur Tw1, die mit der Rotation des Rotors 31 auftritt, gelernt. Wenn ein Rotationswinkel des Rotors 31 die Ventilöffnungswinkel C1 bis C3 übersteigt, zirkuliert das Kühlmittel in den jeweiligen Kanälen 16 bis 18, und die Auslasswassertemperatur Tw1 variiert. Somit können die jeweiligen Ventilschließwinkel C1 bis C3 durch Überwachen der Auslasswassertemperatur Tw1 gelernt werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform werden ein erstes Lernen und ein zweites Lernen zum Lernen des Ventilschließwinkels ausgeführt. Wenn die Ventilschließwinkel bisher noch nicht gelernt wurden, wird nur das erste Lernen ausgeführt. Wenn das erste Lernen bereits ausgeführt wurde, wird das zweite Lernen ausgeführt.
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Das erste Lernen wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Beim ersten Lernen wird ein Rotationswinkel des Rotors 31 um einen vorgegebenen Betrag pro Zeit bzw. pro Schritt von einer Winkelposition (Lernstartwinkel θb) hin zu einer Ventilöffnungsseite verändert, wenn das Strömungsvolumeneinstellventil 30 geschlossen ist, um zumindest einen der Anschlüsse A1 bis A3 allmählich in Richtung der Schlitze B1 bis B3 zu verlagern. Es ist bevorzugt, dass der vorgegebene Betrag ein konstanter Betrag ist. Jedes Mal, wenn der Rotationswinkel des Rotors 31 verändert wird, wird bestimmt, ob die Auslasswassertemperatur Tw1 abgenommen hat, da der Pfad/die Pfade im Strömungsvolumeneinstellventil 30 öffnet/öffnen. Wenn ein Abfall der Auslasswassertemperatur Tw1 bestimmt wird, wird ein Rotationswinkel des Rotors 31 unmittelbar vor dem Abfall der Auslasswassertemperatur Tw1 als entsprechender Ventilschließwinkel C1 bis C3 gelernt.
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Beim ersten Lernen fällt die Auslasswassertemperatur Tw1 jedes Mal, wenn das Lernen ausgeführt wird. Somit kann die Motortemperatur unbeabsichtigt fallen, wenn die Maschine 11 spät aufwärmt, und die Kraftstoffeffizient kann sich verschlechtern. Unter Berücksichtigung derartiger Schwierigkeiten werden die Ventilschließwinkel C1 bis C3 im zweiten Lernen in einem Bereich der letzten Lernwerte, die durch das erste Lernen erlernt wurden, gelernt.
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Das zweite Lernen wird unter Verwendung von 6 beschrieben. Das zweite Lernen unterscheidet sich vom ersten Lernen in einem Bereich, in dem der Rotor 31 gedreht wird. Das bedeutet, beim zweiten Lernen wird ein Rotationswinkel des Rotors 31 um einen vorgegebene Betrag pro Zeit bzw. Schritt in einem Bereich vom Lernstartwinkel θb bis zum letzten Lernwert hin zur Ventilöffnungsseite verändert, um zumindest einen der Anschlüsse A1 bis A3 allmählich in Richtung der Schlitze B1 bis B3 zu verlagern. Jedes Mal, wenn ein Rotationswinkel des Rotors 31 verändert wird, wird bestimmt, ob die Auslasswassertemperatur Tw1 abgenommen hat, da der Pfad/die Pfade im Strömungsvolumenauslassventil 30 öffnet/öffnen. Wenn kein Abfall der Auslasswassertemperatur Tw1 bei einem Rotationswinkel bis zum letzten Lernwert ermittelt wird, wir der letzte Lernwert unverändert beibehalten. Wenn dagegen ein Abfall der Auslasswassertemperatur Tw1 bei einem Rotationswinkel bis zum letzten Lernwert erfasst wird, wird der Lernwert durch Einstellen eines Rotationswinkels des Rotors 31 unmittelbar vor dem Abfall der Auslasswassertemperatur Tw1 als entsprechender Ventilschließwinkel C1 bis C3 aktualisiert.
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Beim zweiten Lernen werden die Lernwerte nur dann aktualisiert, wenn die aktuellen Ventilschließwinkel C1 bis C3 von den letzten Lernwerten zur Ventilverschlussseite variieren. Die Lernwerte werden nicht aktualisiert, wenn die aktuellen Ventilschließwinkel C1 bis C3 von den letzten Lernwerten zur Ventilöffnungsseite variieren. Wenn somit die aktuellen Ventilschließwinkel C1 bis C3 von den Ventilschließwinkel C1 bis C3, die als Lernwerte nach dem Ausführen des ersten Lernens erfasst wurden, zur Ventilöffnungsseite variieren, werden die Lernwerte mit einer Abweichung beibehalten. In einem derartigen Fall wird, wenn der Anschluss A1 bis A3 aus dem geschlossenen Zustand durch Rotieren des Rotors 31 geöffnet wird, eine verschwendete Zeit, bis der Anschluss A1 bis A3 tatsächlich geöffnet wird, länger. Folglich beginnt das Kühlmittel verzögert in die jeweiligen Kanäle 16 bis 18 zu fließen, und die Wassertemperatur kann unbeabsichtigt ansteigen. Da jedoch die Wassertemperaturregelung wie vorstehend beschrieben ausgeführt wird, kann, selbst wenn die Wassertemperatur unbeabsichtigt ansteigt, ein derartiges Problem schnellstmöglich behoben werden.
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Ein Prozessablauf des ersten Lernens und des zweiten Lernens wird nachfolgend unter Verwendung des Flussdiagramms aus 7 beschrieben. Der nachfolgend beschriebene Prozess wird wiederholt in vorgegebenen Zyklen durch die ECU 24 ausgeführt.
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Zunächst wird in S21 bestimmt, ob eine Ausführungsbedingung für das erste Lernen oder das zweite Lernen erfüllt ist. Es ist bevorzugt, das erste Lernen und das zweite Lernen in einem Umstand auszuführen, bei welchem eine Erfassungsgenauigkeit der Auslasswassertemperatur Tw1 nicht abnimmt. Somit umfasst die Ausführungsbedingung einen Umstand, bei welchem eine Wassertemperaturerfassungsgenauigkeit nicht abnimmt. Ein Zustand, bei welchem eine Wassertemperaturerfassungsgenauigkeit nicht abnimmt, umfasst Umstände, bei welchen das Fahrzeug sich nicht in einer Umgebung befindet, bei welcher das Kühlmittel abbaut und dergleichen, beispielsweise bei einer Kraftstoffabschaltung während der Verzögerung, abgeschalteten Zylindern, einem Fahren des Fahrzeugs in einem EV-Modus, wenn die Wärmeerzeugung in der Maschine 11 nicht gestoppt oder beschränkt ist, einem Fahren des Fahrzeugs bei hoher Geschwindigkeit oder einer Außenluft in einer kalten Umgebung. Die Ausführungsbedingung für jedes Lernen umfasst, dass eine Rotationsposition des Rotors 31 in einer vorgegebenen Zone liegt, in welcher Öffnungsverhältnisse der jeweiligen Anschlüsse A1 bis A3 konstant bei 0 % oder 100 % unabhängig von der Rotation des Rotors 31 gehalten werden.
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Eine Ausführungsbedingung zum Lernen des Ventilschließwinkels C1, das ausgeführt wird, wenn das Strömungsvolumensteuerventil 30 aus einer Anfangsposition angetrieben wird, kann vorzugsweise umfassen, dass die Auslasswassertemperatur Tw1 so hoch oder höher ist, als eine vorgegebene Wassertemperatur Th, die niedriger ist als die Soll-Temperatur Ttg.
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Wenn in S21 eine negative Feststellung getroffen wird (NEIN), endet der Prozess. Wenn in S21 eine positive Feststellung getroffen wird (JA), wird mit S22 fortgesetzt. In S22 wird bestimmt, ob das erste Lernen abgeschlossen ist, und die Lernwerte der jeweiligen Ventilschließwinkel C1 bis C3 bereits erhalten wurden. Wenn in S22 eine negative Feststellung getroffen wird (NEIN), wird mit S23 fortgesetzt, in welchem eine Reihe von Prozessschritten für das erste Lernen ausgeführt wird. Die Lernwerte der Ventilschließwinkel C1 bis C2 werden durch das erste Lernen berechnet und entsprechend in einem internen Speicher der ECU 24 gespeichert. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht ein Prozessschritt in S23 einer ersten Lerneinheit.
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Wenn eine positive Feststellung in S22 getroffen wird (JA), wird mit S24 fortgesetzt, in welchem eine Reihe von Prozessschritten für das zweite Lernen ausgeführt wird. Wenn kein neuer Lernwert beim zweiten Lernen berechnet wird, wird der letzte Lernwert unverändert aufrechterhalten, und wenn ein neuer Lernwert berechnet wird, wird der letzte Lernwert durch den neuen Lernwert aktualisiert. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht ein Prozessablauf in S24 einer zweiten Lerneinheit.
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8 ist ein Zeitschaubild, das ein Simulationsergebnis des zweiten Lernens zeigt. 8 zeigt eine Temperaturänderung des Kühlmittels und eine Veränderung des Rotorrotationswinkels über die Zeit nach einem Motorstart. In 8 ist Tw2 eine Auslasswassertemperatur des Ölkühlers 19, und Tw3 ist eine Auslasswassertemperatur der Heizung 20.
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Wenn in 8 die Verbrennungskraftmaschine bzw. Maschine 20 zum Zeitpunkt t1 gestartet wird, beginnt die Auslasswassertemperatur Tw1 der Maschine 11 zu steigen. Hier sind alle Anschlüsse A1 bis A3 geschlossen und das in der Maschine 11 erhitzte Kühlmittel fließt in die Maschine 11 zurück, indem es durch den Bypasskanal 15 strömt. Die Auslasswassertemperatur Tw1 der Maschine 11 nimmt somit zu. Die Auslasswassertemperatur Tw1 der Maschine 11 erreicht zum Zeitpunkt t2 die vorgegebene Wassertemperatur Th. Dann wird das zweite Lernen L1 zum Lernen des Ventilschließwinkels C1 (t2 bis t3) ausgeführt. Beim zweiten Lernen L1 wird der Ventilschließwinkel C1 durch Verändern eines Rotationswinkels des Rotors 31 in einem Bereich des letzten Lernwerts gelernt.
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Wenn die Auslasswassertemperatur Tw1 die Soll-Temperatur Ttg zum Zeitpunkt t4 erreicht, wird ein Öffnungsverhältnis des Anschlusses A1 im Strömungsvolumeneinstellventil 30 durch die Wassertemperaturregelung gesteuert, durch welche die Auslasswassertemperatur Tw1 derart eingestellt wird, dass sie mit der Soll-Temperatur Ttg übereinstimmt. Hierbei rotiert der Rotor 31 in Richtung zur Ventilöffnungsseite, um das Öffnungsverhältnis des Anschlusses A1 zu erhöhen. Dementsprechend fließt das Kühlmittel in den Ölkühlerkanal 16 und die Auslasswassertemperatur Tw2 des Ölkühlers 19 nimmt zu. Der Anschluss A1 öffnet vollständig (das Öffnungsverhältnis erreicht 100 %) zum Zeitpunkt t5.
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Anschließend wird die Wassertemperaturregelung zum Zeitpunkt t6 ausgesetzt, und das zweite Lernen L2 zum Lernen des Ventilschließwinkels C2 wird ausgeführt (t6 bis t7). Beim zweiten Lernen L2 wird der Ventilschließwinkel C2 durch Verändern des Rotationswinkels des Rotors 31 in einem Bereich des letzten Lernwerts gelernt.
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Anschließend wird die Wassertemperaturregelung zum Zeitpunkt t8 wieder aufgenommen. Der Rotor 31 dreht somit in Richtung zur Ventilöffnungsseite, um ein Öffnungsverhältnis des Anschlusses A2 zu erhöhen. Dementsprechend fließt das Kühlmittel in den Heizungskanal 17 und die Auslasswassertemperatur Tw3 der Heizung 20 steigt. Der Anschluss A2 öffnet vollständig (das Öffnungsverhältnis erreicht 100 %) zum Zeitpunkt t9.
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Anschließend wird die Wassertemperaturregelung zum Zeitpunkt t10 ausgesetzt, und das zweite Lernen L3 zum Lernen des Ventilschließwinkels C3 wird ausgeführt (t10 bis t11). Beim zweiten Lernen L3 wird der Ventilschließwinkel C3 durch Verändern des Rotationswinkels des Rotors 31 in einem Bereich des letzten Lernwerts gelernt.
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Anschließend wird die Wassertemperaturregelung zum Zeitpunkt t12 wieder aufgenommen. Der Rotor 31 dreht somit in Richtung zur Ventilöffnungsseite, um ein Öffnungsverhältnis des Anschlusses A3 zu erhöhen. Dementsprechend fließt das Kühlmittel in den Radiatorkanal 18. Der Anschluss A3 öffnet vollständig (das Öffnungsverhältnis erreicht 100 %) zum Zeitpunkt t13.
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Gemäß der vorstehend im Detail beschriebenen Ausführungsform können die nachfolgenden Effekte erzielt werden.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird der Rotor 31 betätigt, um innerhalb eines Bereichs in Richtung zur Ventilöffnungsseite zu drehen, der den letzten Lernwert in einem Fall nicht übersteigt, wenn das Lernen erneut ausgeführt wird, nachdem der Lernwert berechnet wurde. In solch einem Fall dreht der Rotor 31 nicht über den Lernwert. Somit wird für das Lernen keine übermäßig lange Zeit gebraucht und das Lernen kann schnellstmöglich beendet werden. Ein Überhitzen der Maschine 11, das durch eine Verzögerung bei der Wärmerückgewinnung in den Wärmerückgewinnungseinheiten 19 bis 21 verursacht wird, kann somit verhindert werden. Zudem wird der Rotor 31 nicht mehr als notwendig geöffnet, während die Ventilschließwinkel C1 bis C3 gelernt werden. Somit kann ein Zurückgewinnen von mehr Wärme als notwendig aus dem (flüssigen) Kühlmittel in den Wärmerückgewinnungseinheiten 19 bis 21 begrenzt werden, was wiederum einen unbeabsichtigten Abfall der Motortemperatur verhindern kann.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration werden beim zweiten Lernen, wenn das Kühlmittel in die jeweiligen Kanäle 16 bis 18 fließt, während der Rotor 31 dahingehend betätigt wird, dass dieser sich in einem Bereich des letzten Lernwerts zur Ventilöffnungsseite dreht, die Lernwerte durch die Rotationswinkel aktualisiert, bei welchen das Kühlmittel fließt. Somit können die Ventilschließwinkel C1 bis C3 genau erfasst werden, wenn die Ventilschließwinkel C1 bis C3 ausgehend von den letzten Lernwerten zur Verschlussseite variieren.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration können, indem das Kühlmittel nacheinander in die Kanäle 16 bis 18 zu strömen beginnt, die Ventilwinkel C1 bis C3 Kanal für Kanal gelernt werden, während das Kühlmittel in mehr Kanäle zu fließen beginnt. In einem solchen Fall kann das Kühlmittel fließen, und der Ventilschließwinkel kann der Reihe nach Kanal für Kanal gelernt werden, bis das Kühlmittel in alle Kanäle 16 bis 18 fließt.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird die Wassertemperaturregelung ausgeführt, wenn das Strömungsvolumeneinstellventil 30 öffnet. Selbst wenn die Wassertemperatur somit unbeabsichtigt ansteigt, da die augenblicklichen Ventilschließwinkel C1 bis C3 von den Ventilschließwinkeln C1 bis C3, die als Lernwerte erkannt wurden, in Richtung zur Ventilöffnungsseite variieren, und das Kühlmittel mit Verzögerung in die jeweiligen Kanäle 16 bis 18 strömt, ein derartiges Problem schnellstmöglich beseitigt werden.
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Andere Ausführungsform
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wir das erste Lernen zuerst als Anfangslernen ausgeführt, und anschließend wird das zweite Lernen kontinuierlich ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, dass das erste Lernen in vorgegebenen Zyklen ausgeführt wird, nachdem das erste Lernen zuletzt ausgeführt wurde. Bei einer derartigen Abwandlung wird das erste Lernen weniger häufig ausgeführt als das zweite Lernen.
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Genauer gesagt kann in S22 von 7, zusätzlich zum Bestimmen, ob die Lernwerte durch das erste Lernen bereits erhalten wurden, bestimmt werden, ob ein Umstand vorliegt, wonach eine vorgegebene Bedingung zur Ausführung des ersten Lernens nach der letzten Ausführung des ersten Lernens erfüllt ist. Genauer gesagt wird gezählt, wie oft das zweite Lernen nach dem ersten Lernen ausgeführt wurde, und es wird bestimmt, das die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt ist, bis der Zählwert einen vorgegebenen Wert (zwei oder mehr) erreicht, wonach mit S24 fortgesetzt wird. Wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wird eine negative Bestimmung in S22 getroffen und es wird mit S23 fortgesetzt. Alternativ ist möglich, dass das erste Lernen erneut ausgeführt wird, wenn eine Fahrzeugfahrstrecke oder eine verstrichene Zeit nach dem ersten Lernen gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist.
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Gemäß den vorstehend beschriebenen Abwandlungen kann, durch das Ausführen des zweiten Lernens mit einer relativ hohen Häufigkeit, während das erste Lernen mit einer relativ niedrigen Häufigkeit ausgeführt wird, das Lernen der Ventilverschlussposition genauer ausgeführt werden, während ein Abfall der Motortemperatur, der auftritt, wenn die Ventilverschlussposition des Strömungsvolumeneinstellventils 30 gelernt wird, beschränkt wird.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden das Lernen der Ventilverschlussposition und die Wassertemperaturregelung entsprechend der Auslasswassertemperatur Tw1 ausgeführt, die vom Auslasswassertemperatursensor 22 erfasst wird. Die Konfiguration kann jedoch auch dahingehend modifiziert werden, dass das Lernen der Ventilverschlussposition und die Wassertemperaturregelung beispielsweise entsprechend eines Drucks des Kühlmittels, der durch einen Drucksensor erfasst wird, eines Strömungsvolumens des Kühlmittels, das durch einen Strömungsvolumensensor erfasst wird, oder einer Pumpendrehzahl der Wasserpumpe 13 ausgeführt werden.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird eine Winkelposition des Rotors 31 um einen vorgegebenen Betrag pro Schritt bzw. Zeit verändert, wenn das erste Lernen und das zweite Lernen ausgeführt werden. Die Konfiguration kann jedoch derart Verändert werden, dass die Winkelposition des Rotors 31 beispielsweise um einen kleineren Betrag verändert wird, wenn die Winkelposition sich dem letzten Lernwert nähert.
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Sie kann derart ausgestaltet werden, dass ein Änderungsbetrag entsprechend dem Motorfahrzustand oder der Außenumgebung eingestellt wird. Beispielsweise kann der Änderungsbetrag verringert werden, wenn die Motordrehzahl zunimmt. In einem Fall, bei dem eine elektrische Wasserpumpe verwendet wird, kann der Änderungsbetrag verringert werden, wenn die Pumpendrehzahl erhöht wird. Alternativ kann der Änderungsbetrag verringert werden, wenn die Außentemperatur abnimmt. Der Änderungsbetrag kann zudem verringert werden, wenn weniger Anschlussöffnungen im Strömungsvolumeneinstellventil 30 vorhanden sind.
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Das Strömungsvolumeneinstellventil 30 ist nicht auf den vorstehend beschriebenen Aufbau beschränkt. Es kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass die Hülse 32, die außerhalb des Rotors 31 angeordnet ist, der koaxial mit der Hülse 32 angeordnet ist, als Ventilkörper verwendet wird, und ein Rotationswinkel der Hülse 32 durch den Motor 33 eingestellt wird.
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Das Lernen der Ventilverschlussposition und die Wassertemperaturregelung können entsprechend der Einlasswassertemperatur Tw0 der Maschine 11 anstelle der Auslasswassertemperatur Tw1 der Maschine 11 ausgeführt werden.
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Das Kühlmittel der Maschine 11 kann ein Kühlöl oder dergleichen neben dem Kühlmittel sein. Die vorliegende Erfindung ist auch bei anderen Systemen als fahrzeuggestützten Systemen anwendbar.
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Obgleich die vorliegende Erfindung Bezug nehmend auf ihre Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt. Die vorliegende Erfindung soll vielmehr verschiedene Abwandlungen und äquivalente Ausgestaltungen umfassen. Zusätzlich fallen, obgleich verschiedene Kombinationen und Konfigurationen beschrieben wurden, auch andere Kombinationen und Konfigurationen mit mehr, weniger oder nur einem einzelnen Element unter den Gedanken und den Umfang der vorliegenden Erfindung.
