DE102007048503A1

DE102007048503A1 - Kühlsystem für einen Motor

Info

Publication number: DE102007048503A1
Application number: DE102007048503A
Authority: DE
Inventors: Ian Graham Pegg; Les William Routledge
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2008-04-17
Also published as: GB0620165D0; GB2442839A; GB0718254D0; JP2008095694A; GB2442742A; GB2442839B; JP5490987B2

Abstract

Es wird ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor 1 offenbart, bei dem ein elektronisch gesteuertes Stromregelventil 2, 20 zum Regeln des Strömens von Kühlmittel, das durch den Motor 1 strömt, verwendet wird. Das elektronisch gesteuerte Stromregelventil 2, 20 kann das Kühlen des Motors 1 unabhängig von der Drehzahl, bei der eine zum Erzwingen des Strömens von Kühlmittel in den Motor 1 verwendete Pumpe 4 gedreht wird, steuern. Ein Abgaskühler 5 für eine dem Motor 1 zugeordnete Abgasrückführungsanlage ist so ausgelegt, dass er eine Zufuhr von Kühlmittel von einer stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromventils 2, 20 befindlichen Position erhält, so dass, sobald das Stromventil 2, 20 schließt, um das Strömen von Kühlmittel durch den Motor 1 zu drosseln, das Strömen durch den Abgaskühler 5 automatisch verstärkt wird.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor und insbesondere ein Kühlsystem für einen Motor mit einer Abgasrückführungsanlage, die einen Abgaskühler umfasst.
Ein typisches Kühlsystem eines Kraftfahrzeugmotors umfasst einen Motorkühlmittelmantel, einen Kühler, eine Fahrgastzellen-Heizungsmatrix, eine Entgasungsanlage, einen Kühler-Bypass, ein Gebläse zum Saugen von Luft durch den Kühler, eine Umwälzpumpe zum Umwälzen des Kühlmittels von dem Motor durch den Kühler und zu dessen Rückleiten zum Motor.
Ein solches System umfasst typischerweise einen Thermostat, der öffnet, um das Umwälzen des Kühlmittels zu dem Kühler zu gestatten, wenn der Motor eine Mindestsollbetriebstemperatur erreicht. Der Kühlmittelstrom wird in herkömmlicher Weise durch eine Pumpe angetrieben, die von einem durch die Kurbelwellenriemenscheibe angetriebenen Riemen angetrieben wird, und der Durchsatz ist von der Motordrehzahl abhängig.
Lokale Brennraumwand- und Ölfilmtemperaturen, die von dem Kolbenhemd und den Kolbenringen erfahren werden, werden vorrangig durch die Motordrehzahl sowie die Betriebslast (Wärmefreisetzungsrate), Füllungstemperatur, Druck und Zusammensetzung sowie Kühlmitteltemperatur und Kühlmitteldurchsatz gesteuert.
Eine Hauptfunktion des Kühlmittels in einem Motor ist neben der Wärmeabfuhr das Sicherstellen, dass annehmbare Temperaturgradienten rund um jeden Zylinder und quer über den ganzen Motor erreicht werden. Dies vermeidet übermäßigen Wärmeverzug und Wärmebelastungen aufgrund von Temperaturunterschieden. Diese Belastungen können, insbesondere während des Aufwärmens, zu Problemen bezüglich niederfrequenter Dehnungswechselfestigkeit führen. Aus diesem Grund hängt der geforderte Kühlmitteldurchsatz genauso von der Wärmezufuhrrate wie von den tatsächlichen lokalen Metall- oder Kühlmitteltemperaturen ab. Lokale Siede- und Entgasungsforderungen müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Daher ist stets ein gewisser Kühlmittelstrom erforderlich.
Bei unterschiedlichen Fahrzeugbetriebsbedingungen sowie Motordrehzahlen und -lasten liegen unterschiedliche zu berücksichtigende Abwägungen vor, beispielsweise Fahrgastzellen-Heizvorrichtungsleistung, Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Ölfilmtemperatur, etc. Das Hinzufügen einer weiteren Steuerung zum Kühlsystem zusätzlich zu einem thermostatisch geregelten Ventil trägt dazu bei, die lokalen Betriebstemperaturen im Motor zu optimieren, die den Wirkungsgrad des Motors verbessern und CO₂-Emissionen reduzieren, insbesondere wenn der Motor unter Teillastbedingungen läuft.
Es ist auch gut bekannt, zur Verbesserung von Emissionsleistung eines Motors den Motor mit einer Abgasrückführungsanlage zu versehen, in der Abgas von einem Abgasauslass des Motors durch einen Abgaskühler geleitet wird, um das Abgas vor dem Rückleiten des gekühlten Abgases zu einem Lufteinlass des Motors zu kühlen.
Das Kühlen des Abgases ist sehr wichtig, da die Temperatur des zu dem Motor zurückkehrenden Abgases eine signifikante Wirkung auf die NOx-Emissionen des Motors hat. Um den Wirkungsgrad zu maximieren und Emissionen des Motors zu minimieren, ist die Abgasrückführungsanlage normalerweise so ausgelegt, dass sie die Rückführung der Abgase maximiert, wenn der Motor unter Teillastbedingungen arbeitet, und daher muss zu diesem Zeitpunkt die maximale Forderung nach Wärmeabfuhr aus dem Abgas durch den Abgaskühler erfüllt werden.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Kühlsystem für einen Motor vorzusehen, das den Wirkungsgrad eines Motors durch Regeln der Temperatur des Motors und Kühlen des rückgeführten Abgases in wirtschaftlicher Weise maximiert.
Erfindungsgemäß wird ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor mit einem Kühlmittelkreislauf vorgesehen, durch den durch eine Pumpe Kühlmittel umgewälzt wird, einem elektronisch gesteuerten Stromregelventil zum Regeln des Strömens von durch den Motor strömendem Kühlmittel und einem Abgaskühler, der einen Teil der zum Rückführen von Abgas vom Abgasauslass des Motors zu einem Lufteinlass des Motors vorgesehenen Abgasrückführungsanlage bildet, wobei der Abgaskühler so ausgelegt ist, dass er eine Zufuhr von Kühlmittel von einer stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromregelventils befindlichen Position aufnimmt, so dass bei Betreiben des elektronisch gesteuerten Stromregelventils so, dass das Strömen von Kühlmittel durch den Motor gedrosselt wird, das Strömen durch den Abgaskühler automatisch verstärkt wird.
Das elektronisch gesteuerte Stromregelventil kann sich an einem Auslass des Motors befinden, und die Zufuhr eines Kühlmittels für den Abgaskühler kann von einer zwischen dem elektronisch gesteuerten Stromregelventil und einem Auslass des Motors befindlichen Position genommen werden.
Alternativ befindet sich das elektronisch gesteuerte Regelventil an einem Auslass des Motors, die Pumpe befindet sich stromaufwärts des Motors und die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler kann von einer stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Regelventils zwischen dem Motor und der Pumpe befindlichen Position genommen werden.
Als weitere Alternative kann die Pumpe stromaufwärts des Motors angeordnet sein, das elektronisch gesteuerte Regelventil kann zwischen der Pumpe und dem Motor angeordnet sein und die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler wird von einer zwischen dem elektronisch gesteuerten Stromventil und der Pumpe befindlichen Position genommen.
Als weitere Alternative kann der Motor in einem Zylinderkopf des Motors und in einem Zylinderblock des Motors ausgebildete Durchlässe aufweisen, die Kühlmitteldurchlässe in dem Zylinderblock können durch eine erste Kühlmittelzufuhrleitung mit einem Auslass der Pumpe verbunden sein, die Kühlmitteldurchlässe in dem Zylinderkopf können durch eine zweite Kühlmittelzufuhrleitung mit einem Auslass der Pumpe verbunden sein und das Strömen durch den ersten Kühlmittelzufuhrdurchlass kann durch das elektronisch gesteuerte Stromregelventil geregelt werden, so dass ein unabhängiges Regeln des Strömens durch den Zylinderblock ermöglicht wird, wobei die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler von einer stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromventils und stromabwärts der Pumpe befindlichen Position genommen werden kann.
Als weitere Alternative kann der Motor in einem Zylinderkopf des Motors und in einem Zylinderblock des Motors ausgebildete Durchlässe aufweisen, die Kühlmitteldurchlässe in dem Zylinderblock können durch eine erste Kühlmittelzufuhrleitung mit einem Auslass der Pumpe verbunden sein, die Kühlmitteldurchlässe in dem Zylinderkopf können durch eine zweite Kühlmittelzufuhrleitung mit einem Auslass der Pumpe verbunden sein und das Strömen durch den zweiten Kühlmittelzufuhrdurchlass kann durch das elektronisch gesteuerte Stromregelventil geregelt werden, so dass ein unabhängiges Regeln des Strömens durch den Zylinderkopf ermöglicht wird, wobei die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler von einer stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromventils und stromabwärts der Pumpe befindlichen Position genommen werden kann.
Als noch weitere Alternative kann der Motor einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf aufweisen, die jeweils dadurch einen unabhängigen Kühlmittelströmweg haben, ein erstes elektronisch gesteuertes Stromregelventil kann an einem Kühlmittelauslass des Zylinderblocks zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderblock positioniert sein und ein zweites elektronisch gesteuertes Stromregelventil kann an einem Kühlmittelauslass des Zylinderkopfs zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderkopf positioniert sein, wobei die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler von einer stromaufwärts des ersten elektronisch gesteuerten Stromventils und stromabwärts des Zylinderblocks befindlichen Position genommen werden kann.
Alternativ kann der Motor einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf aufweisen, die jeweils dadurch einen unabhängigen Kühlmittelströmweg haben, ein erstes elektronisch gesteuertes Stromregelventil kann an einem Kühlmittelauslass des Zylinderblocks zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderblock positioniert sein und ein zweites elektronisch gesteuertes Stromregelventil kann an einem Kühlmittelauslass des Zylinderkopfs zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderkopf positioniert sein, wobei die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler von einer stromaufwärts des zweiten elektronisch gesteuerten Stromventils und stromabwärts des Zylinderkopfs befindlichen Position genommen werden kann.
Nun wird die Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnung beschrieben. Hierbei zeigen:
1 ein Liniendiagramm einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung eines Kühlsystems für einen Motor;
2 ein Liniendiagramm einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung eines Kühlsystems für einen Motor;
3 ein Liniendiagramm einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung eines Kühlsystems für einen Motor;
4 ein Liniendiagramm einer vierten erfindungsgemäßen Ausführung eines Kühlsystems für einen Motor;
5 ein Liniendiagramm einer fünften erfindungsgemäßen Ausführung eines Kühlsystems für einen Motor;
6 ein Liniendiagramm einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführung eines Kühlsystems für einen Motor; und
7 ein Liniendiagramm einer siebten erfindungsgemäßen Ausführung eines Kühlsystems für einen Motor.
Unter Bezug auf 1 wird ein Motor 1 mit einer Zufuhr von Kühlmittel gezeigt, das von einer Pumpe 4 durch eine Zufuhrleitung SL zugeführt wird. Das Kühlmittel strömt von der Zufuhrleitung SL durch (nicht dargestellte) Leitungen in dem Motor 1 zu einem Auslass. Der Auslass aus dem Motor 1 ist mit einem elektronisch gesteuerten Stromregelventil 2 verbunden, das zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Motor 1 verwendet wird. Das elektronisch gesteuerte Stromventil 2 wird durch ein (nicht dargestelltes) elektronisches Steuergerät gesteuert, um die Temperatur des Motors 1 innerhalb von vorbestimmten Grenzwerten zu halten. Das elektronisch gesteuerte Stromventil 2 kann durch einen elektrischen Aktor direkt betätigt werden oder kann durch andere Aktorarten, wie einen durch das elektronische Steuergerät gesteuerten Vakuumschaltkopf, betätigt werden.
Das elektronisch gesteuerte Stromventil 2 weist einen mit einer Kühlerzufuhrleitung RSL verbundenen Auslass auf. Die Kühlerzufuhrleitung RSL leitet das Kühlmittel zu einem Einlass zu einem Kühler 9 und auch zu einem Einlass zu einem Bypassregelventil 3 weiter. Der Kühler 9 weist einen Auslass auf, der mit einer Kühlerrückführleitung RR verbunden ist, die Kühlmittel zurückleitet, das durch den Kühler 9 zu einer Auslassseite des Bypassregelventils 3 geströmt ist, wo es mittels einer Bypassrückführleitung BRL zurück zu einer Einlassseite der Pumpe 4 strömt.
Eine Entgasungskammer 10 ist durch eine Entgasungsleitung DSL mit einem oberen Ende des Kühlers 9 verbunden. Die Entgasungskammer 10 dient zum Entfernen von Gas aus dem durch das Kühlsystem strömenden Gas und kann von jeder bekannten Art sein. Das entgaste Kühlmittel wird mittels einer Entgasungsrückführungsleitung DRL zu einer Position stromaufwärts eines Einlasses zu der Pumpe 4 zurückgeleitet.
An einer Position stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromventils 2, aber stromabwärts des Motors 1 wird eine Kühlmittelzufuhr abgezweigt, um einen Abgaskühler 5 durch eine Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu versorgen.
Der Abgaskühler 5 bildet einen Teil einer Abgasrückführungsanlage, in der Abgas von einem Abgasauslass wie einem (nicht dargestellten) Abgaskrümmer des Motors 1 abgezogen und durch den Abgaskühler 5 geleitet und dann zurück zu einem Lufteinlass zum Motor, beispielsweise einem (nicht dargestellten) Ansaugkrümmer, geführt wird. Es können ein oder mehr Abgasstromregelventile (AGR-Ventile) vorgesehen werden, um das Strömen von Abgas durch den Abgaskühler 5 basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors 1 zu regeln. Die AGR-Ventile können durch das gleiche elektronische Steuergerät gesteuert werden, das zum Steuern des Betriebs des elektronisch gesteuerten Stromventils 2 verwendet wird, oder können unabhängig gesteuert werden.
Zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch einen Bypassdurchlass EGRB wird ein Abgaskühlmittelbypass-Regelventil 6 vorgesehen. Wenn das Strömen von Kühlmittel durch den Abgaskühler 5 übermäßig wird, dann kann das Abgasbypass-Regelventil 6 geöffnet werden, um das Kühlmittel am Abgaskühler 5 vorbei strömen zu lassen. Das Abgasbypass-Regelventil 6 kann durch das gleiche elektronische Steuergerät gesteuert werden, das zum Steuern des Betriebs des elektronisch gesteuerten Stromventils 2 verwendet wird, oder kann unabhängig gesteuert werden.
Nach dem Strömen durch den Abgaskühler 5 oder durch den Bypassdurchlass EGRB strömt das Kühlmittel durch eine Abgaskühlmittel-Rückführleitung EGRR zu einer Fahrgastzellen-Heizvorrichtung 8 und dann mittels einer Kühlmittelrückführleitung RL von der Fahrgastzellen-Heizvorrichtung 8 zu einer Einlassseite der Pumpe 4.
Zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch einen Heizvorrichtungsbypassdurchlass HB wird ein Heizvorrichtungsbypass-Regelventil 7 vorgesehen. Wenn der Strom von Kühlmittel durch die Heizvorrichtung 8 übermäßig wird, dann kann das Heizvorrichtungsbypass-Regelventil 7 geöffnet werden, um Kühlmittel an der Heizvorrichtung 8 vorbei strömen zu lassen. Das Heizvorrichtungsbypass-Regelventil 7 kann durch das gleiche elektronische Steuergerät gesteuert werden, das zum Steuern des Betriebs des elektronisch gesteuerten Stromventils 2 verwendet wird, oder kann unabhängig gesteuert werden.
Der Grundbetrieb des Kühlsystems ist wie folgt: wenn der Motor 1 kalt gestartet wird, öffnet das elektronische Steuergerät das elektronisch gesteuerte Stromventil 2, um das Kühlmittel von der Pumpe 4 frei durch den Motor 1 zu dem Einlass zum Kühler 9 durch die Kühlerzufuhrleitung RSL und auch zu dem Bypassregelventil 3 strömen zu lassen. Da die Temperatur des Kühlmittels unter einer oder mehreren vorbestimmten Temperaturen liegt, ist das Bypassregelventil 3 offen, was den Großteil des Kühlmittels ohne Strömen durch den Kühler 9 zurück zu der Pumpe 4 strömen lässt, um ein schnelles Aufwärmen des durch das Kühlsystem zirkulierenden Kühlmittels zu erleichtern. Da das elektronisch gesteuerte Regelventil 2 offen ist und das Bypassregelventil 3 offen ist, liegt aufgrund der relativen Widerstände gegenüber einem Strömen durch die alternativen Strömwege sehr wenig Strömen durch die Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu dem Abgaskühler 5 vor. D.h. der Widerstand gegenüber einem Strömen durch den Abgaskühler 5 und die Heizvorrichtung 8 ist größer als der Widerstand gegenüber einem Strömen durch das Bypassregelventil 3.
Wenn die Temperatur des Kühlmittels eine vorbestimmte Temperatur erreicht, schließt das Bypassregelventil 3, so dass das gesamte durch die Kühlerzufuhrleitung RSL strömende Kühlmittel durch den Kühler 9 strömt, bevor es mittels der Kühlerrückführleitung RR und der Bypassrückführleitung BRL zu einem Einlass oder einer stromaufwärts befindlichen Seite der Pumpe 4 zurückgeleitet wird.
Das elektronisch gesteuerte Stromventil 2 wird dann durch das elektronische Steuergerät gesteuert, um die Temperatur des Motors 1 durch Öffnen und Schließen des elektronisch gesteuerten Stromventils 2 zu regeln, um das Strömen von Kühlmittel durch den Motor 1 zu steigern oder zu mindern. Das elektronische Steuergerät ist so ausgelegt, dass es eine oder mehrere Temperatureingaben von (nicht dargestellten) Temperatursensoren erhält, die sich am Motor 1 befinden.
Das Kühlsystem muss in der Lage sein, eine Überhitzung des Motors 1 zu verhindern, wenn der Motor 1 bei maximaler Last arbeitet, und daher ist das Strömen von Kühlmittel durch den Motor 1 zu groß, wenn der Motor 1 unter Teillastbedingungen mit dem elektronisch gesteuerten Stromventil 2 ganz offen arbeitet. Dies führt zu einer Überkühlung des Motors 1, was unerwünscht ist, da es eine nachteilige Wirkung auf Motorwirkungsgrad und Emissionsleistung hat.
Wenn daher das elektronische Steuergerät ermittelt, dass die Temperatur des Motors unter der zum Betreiben des Motors 1 bei maximalem Wirkungsgrad und mit minimalen CO₂-Emissionen erforderlichen Temperatur liegt, steuert es das elektronisch gesteuerte Stromventil 2 so, dass es den aus dem Motor 1 austretenden Strom drosselt. Das Schließen des elektronisch gesteuerten Stromventils 2 hat die Wirkung des Steigerns des Drucks stromaufwärts, was eine Zunahme des Stroms durch die Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu dem Abgaskühler 5 hervorruft.
Einer der Vorteile der Erfindung ist, dass das Strömen durch den Abgaskühler 5 automatisch verstärkt wird, wenn der Motor 1 bei Teillast arbeitet, was der Betriebszustand ist, bei dem die maximale Kühlwirkung des Abgaskühlers 5 zum Kühlen des durch ihn strömenden Abgases erforderlich ist.
Wenn der Motor 1 bei hoher Last arbeitet, muss das Strömen von Kühlmittel durch den Motor 1 verstärkt werden, um die Temperatur des Motors 1 in einem bevorzugten Bereich zu halten, bei dem sowohl Emission als auch Motorleistung bei oder nahe ihrem optimalen Wert liegen. Wenn daher der Motor 1 bei hoher Last arbeitet, wird das elektronisch gesteuerte Stromventil 2 unter der Steuerung des elektronischen Steuergeräts geöffnet, um mehr Kühlmittel durch den Motor 1 strömen zu lassen. Auch wenn das Öffnen des elektronisch gesteuerten Stromventils 2 den Betrag des Stroms durch den Abgaskühler 5 reduziert, ist dies bei hoher Motorlast nicht so wichtig, da das Volumen des rückgeführten Abgases kleiner als während Teillastbedingungen ist. Wenn ferner die Pumpe 4 von dem Motor 1 direkt angetrieben wird, dann arbeitet, wenn der Motor 1 bei hoher Last arbeitet, der Motor 1 häufig bei hoher Drehzahl, und daher ist der Kühlmittelstrom aus der Pumpe 4 höher als er es bei den niedrigeren Motordrehzahlen wäre, die häufig mit Teillastbetrieb in Verbindung stehen.
Unter Bezug auf 2 wird eine zweite erfindungsgemäße Ausführung gezeigt, die überwiegend identisch zu der zuvor unter Bezug auf 1 beschriebenen ist und für die die gleiche Nomenklatur verwendet wird. Die zweite Ausführung wird bezüglich der gemeinsamen Merkmale nicht erneut eingehend beschrieben, sondern nur bezüglich der Unterschiede.
Der einzige wesentliche Unterschied zwischen der in 2 gezeigten Ausführung und der in 1 gezeigten Ausführung ist, dass die Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI an einer Stelle zwischen dem Auslass aus der Pumpe 4 und dem Einlass zum Motor 1 und in diesem Fall an einer Stelle, die sich in der Zufuhrleitung SO befindet, an den Hauptkühlkreislauf anschließt. D.h. die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler 5 wird von einer stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromventils 2 und des Motors 1 und stromabwärts der Pumpe 4 befindlichen Stelle genommen.
Es versteht sich, dass wie bei der ersten Ausführung der Strom von Kühlmittel durch den Motor 1 durch das elektronisch gesteuerte Stromventil 2 geregelt wird, das stromabwärts des Motors 1 angeordnet ist.
Ein Vorteil dieser zweiten Ausführung gegenüber der in 1 gezeigten ersten Ausführung ist, dass der Kühlmittelstrom zum Abgaskühler 5 wahrscheinlich kühler ist, da er bei einer Stelle stromaufwärts des Motors 1 abgezogen wird und daher bevor er von dem Motor 1 erwärmt wurde.
Es versteht sich, dass bei Arbeiten des Motors 1 bei einer normalen Betriebstemperatur gekühltes Wasser von dem Kühler 9 durch die Bypassrückführleitung BRL zur Pumpe 4 zurückgeleitet wird und daher die Temperatur des Kühlmittels in der Bypassrückführleitung BRL ihren niedrigsten Wert hat.
Der Betrieb des Kühlsystems ist wie zuvor beschrieben und wird nicht erneut beschrieben.
Wie bei der ersten Ausführung ist es ein Vorteil der zweiten Ausführung, dass der Strom durch den Abgaskühler 5 automatisch verstärkt wird, wenn der Motor 1 bei Teillast arbeitet. Dann wird von dem Abgaskühler 5 die maximale Kühlwirkung zum Kühlen des durch ihn strömenden Abgases gefordert, denn dann ist die maximale Abgasrückführung zum Regeln von Emissionen des Motors 1 erforderlich.
Unter Bezug auf 3 wird eine dritte erfindungsgemäße Ausführung gezeigt, die in vielerlei Hinsicht gleich der unter Bezug auf 1 und 2 gezeigten und beschriebenen ist.
Der Motor 1 erhält eine Zufuhr von Kühlmittel, das durch eine Zufuhrleitung SL von einer Pumpe 4 geliefert wird. Das Kühlmittel strömt von einer Pumpe 4 zu einem elektronisch gesteuerten Stromregelventil 20, das zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch die Zufuhrleitung SL zu dem Motor 1 verwendet wird. Das elektronisch gesteuerte Stromventil 20 wird von einem (nicht dargestellten) elektronischen Steuergerät gesteuert, um die Temperatur des Motors innerhalb vorbestimmter Grenzwerte zu halten. Das elektronisch gesteuerte Stromventil 20 kann direkt von einem elektrischen Aktor betätigt werden oder kann von anderen Aktorarten, wie einen durch das elektronische Steuergerät gesteuerten Vakuumschaltkopf, betätigt werden.
Das Kühlmittel von der Zufuhrleitung SL strömt durch (nicht dargestellte) Leitungen in dem Motor 1 zu einem Auslass.
Der Auslass aus dem Motor ist mit einer Kühlerzufuhrleitung RSL verbunden. Die Kühlerzufuhrleitung RSL leitet das Kühlmittel zu einem Einlass zu einem Kühler 9 und ferner zu einem Einlass zu einem Bypassregelventil 3 weiter. Der Kühler 9 weist einen Auslass auf, der mit einer Kühlerrückführleitung RR verbunden ist, die Kühlmittel zurückleitet, das durch den Kühler 9 zu einer Auslassseite des Bypassregelventils 3 geströmt ist, wo es mittels einer Bypassrückführleitung BRL zurück zu einer Einlassseite der Pumpe 4 strömt.
Eine Entgasungskammer 10 ist durch eine Entgasungsleitung DSL mit einem oberen Ende des Kühlers 9 verbunden. Die Entgasungskammer dient zum Entfernen von Gas aus dem durch das Kühlsystem strömenden Gas und kann von jeder bekannten Art sein. Das entgaste Kühlmittel wird mittels einer Entgasungsrückführungsleitung DRL zu einer Position stromaufwärts eines Einlasses zu der Pumpe 4 zurückgeleitet.
An einer Position stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromventils 20, aber stromabwärts der Pumpe 4 wird eine Kühlmittelzufuhr abgezweigt, um den Abgaskühler 5 durch eine Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu versorgen.
Der Abgaskühler 5 bildet einen Teil einer Abgasrückführungsanlage, in der Abgas von einem Abgasauslass wie einem (nicht dargestellten) Abgaskrümmer des Motors 1 abgezogen, durch den Abgaskühler 5 geleitet und dann zurück zu einem Lufteinlass zum Motor, beispielsweise einem (nicht dargestellten) Ansaugkrümmer, geführt wird. Es können ein oder mehr Abgasstromregelventile (AGR-Ventile) vorgesehen werden, um das Strömen von Abgas durch den Abgaskühler 5 basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors 1 zu regeln. Die AGR-Ventile können durch das gleiche elektronische Steuergerät gesteuert werden, das zum Steuern des Betriebs des elektronisch gesteuerten Stromventils 20 verwendet wird, oder können unabhängig gesteuert werden.
Zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch einen Bypassdurchlass EGRB wird ein Abgaskühlmittelbypass-Regelventil 6 vorgesehen. Wenn das Strömen von Kühlmittel durch den Abgaskühler 5 übermäßig wird, dann kann das Abgasbypass-Regelventil 6 geöffnet werden, um das Kühlmittel am Abgaskühler 5 vorbei strömen zu lassen. Das Abgasbypass-Regelventil 6 kann durch das gleiche elektronische Steuergerät gesteuert werden, das zum Steuern des Betriebs des elektronisch gesteuerten Stromventils 2 verwendet wird, oder kann unabhängig gesteuert werden.
Nach dem Strömen durch den Abgaskühler 5 oder durch den Bypassdurchlass EGRB strömt das Kühlmittel durch eine Abgaskühlmittel-Rückführleitung EGRR zu einer Fahrgastzellen-Heizvorrichtung 8 und dann mittels einer Kühlmittelrückführleitung RL von der Fahrgastzellen-Heizvorrichtung 8 zu einer Einlassseite der Pumpe 4.
Zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch einen Heizvorrichtungsbypassdurchlass HB wird ein Heizvorrichtungsbypass-Regelventil 7 vorgesehen. Wenn der Strom von Kühlmittel durch die Heizvorrichtung 8 übermäßig wird, dann kann das Heizvorrichtungsbypass-Regelventil 7 geöffnet werden, um Kühlmittel an der Heizvorrichtung 8 vorbei strömen zu lassen. Das Heizvorrichtungsbypass-Regelventil 7 kann durch das gleiche elektronische Steuergerät gesteuert werden, das zum Steuern des Betriebs des elektronisch gesteuerten Stromventils 2 verwendet wird, oder kann unabhängig gesteuert werden.
Der Grundbetrieb des Kühlsystems ist wie folgt: wenn der Motor kalt gestartet wird, öffnet das elektronische Steuergerät das elektronisch gesteuerte Stromventil 20, um das Kühlmittel von der Pumpe 4 frei durch den Motor 1 zu dem Einlass zum Kühler 9 durch die Kühlerzufuhrleitung RSL und auch zu dem Bypassregelventil 3 strömen zu lassen. Da die Temperatur des Kühlmittels unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, ist das Bypassregelventil 3 offen, was den Großteil des Kühlmittels ohne Strömen durch den Kühler 9 zurück zu der Pumpe 4 strömen lässt, um ein schnelles Aufwärmen des durch das Kühlsystem zirkulierenden Kühlmittels zu erleichtern. Da das elektronisch gesteuerte Stromventil 20 offen ist, liegt aufgrund der relativen Widerstände gegenüber einem Strömen durch die alternativen Strömwege sehr wenig Strömen durch die Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu dem Abgaskühler 5 vor. D.h. der Widerstand gegenüber einem Strömen durch den Abgaskühler 5 und die Heizvorrichtung 8 ist größer als der Widerstand gegenüber einem Strömen durch das elektronisch gesteuerte Stromventil 2.
Wenn die Temperatur des Kühlmittels eine vorbestimmte Temperatur erreicht, schließt das Bypassregelventil 3, so dass das gesamte durch die Kühlerzufuhrleitung RSL strömende Kühlmittel durch den Kühler 9 strömt, bevor es mittels der Kühlerrückführleitung RR und der Bypassrückführleitung BRL zu einem Einlass oder einer stromaufwärts befindlichen Seite der Pumpe zurückgeleitet wird.
Das elektronisch gesteuerte Stromventil 20 wird dann durch das elektronische Steuergerät gesteuert, um die Temperatur des Motors 1 durch Öffnen und Schließen des elektronisch gesteuerten Stromventils 20 zu regeln, um das Strömen von Kühlmittel durch den Motor 1 zu steigern oder zu mindern. Das elektronische Steuergerät ist so ausgelegt, dass es eine oder mehrere Temperatureingaben von (nicht dargestellten) Temperatursensoren erhält, die sich am Motor 1 befinden und von dem elektronischen Steuergerät zum Steuern der Öffnungsstellung des elektronisch gesteuerten Stromventils 20 verwendet werden.
Das Kühlsystem muss in der Lage sein, eine Überhitzung des Motors 1 zu verhindern, wenn der Motor 1 bei maximaler Last arbeitet, und daher ist das Strömen von Kühlmittel durch den Motor 1 zu groß, wenn der Motor 1 unter Teillastbedingungen mit dem elektronisch gesteuerten Stromventil 2 ganz offen arbeitet.
Wenn daher das elektronische Steuergerät ermittelt, dass die Temperatur des Motors unter der zum Betreiben des Motors 1 bei maximalem Wirkungsgrad und mit minimalen CO₂-Emissionen erforderlichen Temperatur liegt, betreibt das elektronische Steuergerät das elektronisch gesteuerte Stromventil 20 so, dass es den von der Pumpe 4 in den Motor 1 eindringenden Strom drosselt. Das Schließen des elektronisch gesteuerten Stromventils 20 hat die Wirkung des Steigerns des Drucks stromaufwärts, was eine Zunahme des Stroms durch die Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu dem Abgaskühler 5 hervorruft.
Einer der Vorteile der Erfindung ist, dass das Strömen durch den Abgaskühler 5 automatisch verstärkt wird, wenn der Motor 1 bei Teillast arbeitet, wenn die maximale Kühlwirkung des Abgaskühlers 5 zum Kühlen des durch ihn strömenden Abgases erforderlich ist.
Wenn der Motor 1 bei hoher Last arbeitet, muss das Strömen von Kühlmittel durch den Motor 1 verstärkt werden, um die Temperatur des Motors 1 in einem bevorzugten Bereich zu halten, bei dem sowohl Emission als auch Motorleistung bei oder nahe ihrem optimalen Wert liegen. Unter solchen Bedingungen wird das elektronisch gesteuerte Stromventil 20 unter der Steuerung des elektronischen Steuergeräts geöffnet, um mehr Kühlmittel durch den Motor 1 strömen zu lassen. Auch wenn das Öffnen des elektronisch gesteuerten Stromventils 20 den Betrag des Stroms durch den Abgaskühler 5 reduziert, ist dies bei hoher Motorlast nicht so wichtig, da das Volumen des rückgeführten Abgases kleiner als während Teillastbedingungen ist.
Unter Bezug auf 4 wird ein Teil eines Kühlsystems nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführung gezeigt. Es versteht sich, dass wie bei den ersten drei Ausführungen das Kühlsystem in der Praxis auch einen Kühler zum Kühlen des Kühlmittels, einen Entgasungskreislauf zum Entfernen von mitgeführtem Gas aus dem Kühlmittel und in den meisten Fällen eine Fahrgastzellen-Heizvorrichtung umfassen würde. Diese werden in 4 nicht gezeigt, da sie keine wesentlichen Merkmale der Erfindung sind.
Der Motor 1 weist einen Zylinderblock 100 und einen Zylinderkopf 200 auf, welche beide jeweils mit einer unabhängigen Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 versehen werden.
Die Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 zu dem Zylinderkopf 200 strömt durch einen Durchflussbegrenzer 122, der zum Verhindern eines Überkühlens des Zylinderkopfs 200 bemessen ist. Nach dem Strömen durch den Zylinderkopf 200 kehrt das Kühlmittel durch eine Rückführleitung RL zur Pumpe 4 zurück.
Die Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 zu dem Zylinderblock 100 strömt durch ein elektronisch gesteuertes Stromventil 121, das einen mittels einer Zufuhrleitung SL mit einem Einlass des Zylinderblocks 100 verbundenen Auslass aufweist. Das Kühlmittel strömt von der Zufuhrleitung SL durch (nicht dargestellte) Leitungen in dem Zylinderblock 100 zu einem Auslass und kehrt dann durch die Rückführleitung RL zu einer Einlassseite der Pumpe zurück.
Das elektronisch gesteuerte Stromregelventil 121 wird zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderblock 100 verwendet. Das elektronisch gesteuerte Stromventil 121 wird durch ein (nicht dargestelltes) elektronisches Steuergerät gesteuert, um die Temperatur des Zylinderblocks 100 innerhalb von vorbestimmten Grenzwerten zu halten. Das elektronisch gesteuerte Stromventil 121 kann durch einen elektrischen Aktor direkt betätigt werden oder kann durch andere Aktorarten, wie einen durch das elektronische Steuergerät gesteuerten Vakuumschaltkopf, betätigt werden.
An einer Position stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromventils 121, aber stromabwärts der Pumpe 4 wird eine Kühlmittelzufuhr abgezweigt, um den Abgaskühler 5 durch eine Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu versorgen.
Der Abgaskühler 5 bildet einen Teil einer Abgasrückführungsanlage, in der Abgas von einem Abgasauslass wie einem (nicht dargestellten) Abgaskrümmer des Motors 1 abgezogen und durch den Abgaskühler 5 geleitet und dann zurück zu einem Lufteinlass zum Motor, beispielsweise einem (nicht dargestellten) Ansaugkrümmer, geführt wird. Es können ein oder mehr Abgasstromregelventile (AGR-Ventile) vorgesehen werden, um das Strömen von Abgas durch den Abgaskühler 5 basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors 1 zu regeln. Die AGR-Ventile können durch das gleiche elektronische Steuergerät gesteuert werden, das zum Steuern des Betriebs des elektronisch gesteuerten Stromventils 20 verwendet wird, oder können unabhängig gesteuert werden.
Nach dem Strömen durch den Abgaskühler 5 strömt das Kühlmittel durch eine Abgaskühlmittel-Rückführleitung EGRR zu der Kühlmittelrückführleitung RL und dann zurück zu einer Einlassseite der Pumpe.
Der Grundbetrieb des Kühlsystems ist wie folgt: wenn der Motor 1 kalt gestartet wird, öffnet das elektronische Steuergerät das elektronisch gesteuerte Stromventil 121, um das Kühlmittel von der Pumpe 4 frei durch den Zylinderblock 100 strömen zu lassen, und es kehrt zu der Pumpe 4 zurück, ohne durch einen Kühler gekühlt worden zu sein, um das Aufwärmen des Motors 1 zu beschleunigen. Gleichzeitig strömt Kühlmittel durch den Zylinderkopf 200 zurück zu der Pumpe 4.
Da das elektronisch gesteuerte Stromventil 121 offen ist, liegt aufgrund der relativen Widerstände gegenüber einem Strömen durch die alternativen Strömwege sehr wenig Strömen durch die Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu dem Abgaskühler 5 vor. D.h. der Widerstand gegenüber einem Strömen durch den Abgaskühler 5 ist größer als der Widerstand gegenüber einem Strömen durch das elektronisch gesteuerte Stromventil 121 und den Zylinderblock 100.
Wenn die Temperatur des Kühlmittels eine vorbestimmte Temperatur erreicht, wird das elektronisch gesteuerte Stromventil 121 dann durch das elektronische Steuergerät gesteuert, um die Temperatur des Zylinderblocks 100 durch Öffnen und Schließen des elektronisch gesteuerten Stromventils 121 zu verändern, um das Strömen von Kühlmittel durch den Zylinderblock 100 zu verstärken oder zu mindern und die Temperatur des Zylinderblocks 100 in einem bevorzugten Temperaturbereich zu halten. Das elektronische Steuergerät ist dafür ausgelegt, eine oder mehrere Temperatureingaben von (nicht dargestellten) Temperatursensoren zu erhalten, die sich am Zylinderblock 100 befinden, um den Betrieb des elektronisch gesteuerten Stromventils 121 zu steuern.
Das Kühlsystem muss in der Lage sein, eine Überhitzung des Zylinderblocks 100 zu verhindern, wenn der Motor 1 bei maximaler Last arbeitet, und daher ist das Strömen von Kühlmittel durch den Zylinderblock 100 zu groß, wenn der Motor 1 unter Teillastbedingungen und mit dem elektronisch gesteuerten Stromventil 121 ganz offen arbeitet. Unter solchen Teillastbedingungen kommt es zu einem Überkühlen des Motors 1, es sei denn der Strom durch den Zylinderblock 100 wird gedrosselt. Wenn daher das elektronische Steuergerät ermittelt, dass die Temperatur des Zylinderblocks 100 unter der zum Betreiben des Motors 1 bei maximalem Wirkungsgrad und mit minimalen CO₂-Emissionen erforderlichen Temperatur liegt, steuert es das elektronisch gesteuerte Stromventil 121 so, dass es das Strömen von aus der Pumpe 4 in den Zylinderblock 100 eindringendem Kühlmittel drosselt und die Temperatur des Zylinderblocks 100 anhebt. Dieses Schließen des elektronisch gesteuerten Stromventils 121 hat die Wirkung des Steigerns des Drucks stromaufwärts, was eine Zunahme des Stroms durch die Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu dem Abgaskühler 5 hervorruft.
Wie bei den vorherigen Ausführungen ist daher einer der Vorteile dieser Ausführung, dass der Strom durch den Abgaskühler 5 automatisch verstärkt wird, wenn der Motor 1 bei Teillast arbeitet, und dann muss die maximale Kühlwirkung des Abgaskühlers 5 das durch ihn strömende Abgas kühlen.
Wenn der Motor 1 bei hoher Last arbeitet, muss das Strömen von Kühlmittel durch den Zylinderblock 100 verstärkt werden, um die Temperatur des Zylinderblocks 100 in einem bevorzugten Bereich zu halten, bei dem sowohl Emission als auch Motorleistung bei oder nahe ihrem optimalen Wert liegen, das elektronisch gesteuerte Stromventil 121 wird daher unter der Steuerung des elektronischen Steuergeräts geöffnet, um mehr Kühlmittel durch den Zylinderblock 100 strömen zu lassen. Auch wenn das Öffnen des elektronisch gesteuerten Stromventils 121 den Betrag des Stroms durch den Abgaskühler 5 reduziert, ist dies bei hoher Motorlast nicht so wichtig, da das Volumen des rückgeführten Abgases kleiner als während Teillastbedingungen ist.
Unter Bezug auf 5 wird ein Teil eines Kühlsystems nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführung gezeigt. Es versteht sich, dass wie bei den ersten drei Ausführungen das Kühlsystem in der Praxis auch einen Kühler zum Kühlen des Kühlmittels, einen Entgasungskreislauf zum Entfernen von mitgeführtem Gas aus dem Kühlmittel und in den meisten Fällen eine Fahrgastzellen-Heizvorrichtung umfassen würde. Diese werden in 5 nicht gezeigt, da sie keine wesentlichen Merkmale der Erfindung sind.
Der Motor 1 weist einen Zylinderblock 100 und einen Zylinderkopf 200 auf, welche beide jeweils mit einer unabhängigen Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 versehen werden.
Die Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 zu dem Zylinderkopf 200 strömt durch eine zweite Zufuhrleitung SL2 zu einem elektronisch gesteuerten Stromventil 222, das zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderkopfs 200 verwendet wird. Nach dem Strömen durch den Zylinderkopf 200 kehrt das Kühlmittel durch eine Rückführleitung RL zur Pumpe 4 zurück.
Die Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 strömt durch eine erste Zufuhrleitung SL zu einem ersten elektronisch gesteuerten Stromventil 221, das einen mit einem Einlass des Zylinderblocks 100 verbundenen Auslass aufweist. Das Kühlmittel von dem ersten elektronisch gesteuerten Stromventil 221 strömt durch (nicht dargestellte) Leitungen in dem Zylinderblock 100 zu einem Auslass und kehrt dann durch die Rückführleitung RL zu einer Einlassseite der Pumpe zurück. Das elektronisch gesteuerte Stromregelventil 221 wird zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderblock 100 verwendet.
Die ersten und zweiten elektronisch gesteuerten Stromventile 221 und 222 werden durch ein (nicht dargestelltes) elektronisches Steuergerät basierend auf Temperatursignalen geregelt, die von Temperatursensoren am Motor 1 erzeugt werden, um die Temperatur des Zylinderblocks 100 und des Zylinderkopfs 200 innerhalb von vorbestimmten Grenzwerten zu halten. Das erste und zweite elektronisch gesteuerte Stromventil 221 und 222 können durch einen elektrischen Aktor direkt betätigt werden oder kann durch andere Aktorarten, wie einen durch das elektronische Steuergerät gesteuerten Vakuumschaltkopf, betätigt werden.
An einer Position stromaufwärts des zweiten elektronisch gesteuerten Stromventils 222, aber stromabwärts der Pumpe 4 wird eine Kühlmittelzufuhr abgezweigt, um den Abgaskühler 5 durch eine Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu versorgen.
Der Abgaskühler 5 bildet einen Teil einer Abgasrückführungsanlage, in der Abgas von einem Abgasauslass wie einem (nicht dargestellten) Abgaskrümmer des Motors 1 abgezogen, durch den Abgaskühler 5 geleitet und dann zurück zu einem Lufteinlass zum Motor, beispielsweise einem (nicht dargestellten) Ansaugkrümmer, geführt wird. Nach dem Strömen durch den Abgaskühler 5 strömt das Kühlmittel durch eine Abgaskühlmittel-Rückführleitung EGRR zu der Kühlmittelrückführleitung RL und dann zurück zu einer Einlassseite der Pumpe.
Ein Vorteil dieser Ausführung ist, dass der Strom durch den Abgaskühler 5 automatisch verstärkt wird, wenn der Motor 1 bei Teillast arbeitet, indem das zweite elektronisch gesteuerte Stromventil 222 geschlossen wird, was erforderlich ist, um die Temperatur des Zylinderkopfs 200 innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbetriebsbereichs zu halten.
Wenn der Motor 1 bei hoher Last arbeitet, muss das Strömen von Kühlmittel durch den Zylinderkopf 200 verstärkt werden und das elektronisch gesteuerte Stromventil 222 wird daher unter der Steuerung des elektronischen Steuergeräts geöffnet. Auch wenn das Öffnen des elektronisch gesteuerten Stromventils 222 den Betrag des Stroms durch den Abgaskühler 5 reduziert, ist dies bei hoher Motorlast nicht so wichtig, da das Volumen des durch den Abgaskühler 5 rückgeführten Abgases kleiner als während Teillastbedingungen ist.
Unter Bezug auf 6 wird ein Teil eines Kühlsystems nach einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführung gezeigt. Es versteht sich, dass wie bei den ersten drei Ausführungen das Kühlsystem in der Praxis auch einen Kühler zum Kühlen des Kühlmittels, einen Entgasungskreislauf zum Entfernen von mitgeführtem Gas aus dem Kühlmittel und in den meisten Fällen eine Fahrgastzellen-Heizvorrichtung umfassen würde. Diese werden in 6 nicht gezeigt, da sie keine wesentlichen Merkmale der Erfindung sind.
Der Motor 1 weist einen Zylinderblock 100 und einen Zylinderkopf 200 auf, welche beide jeweils mit einer unabhängigen Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 versehen werden.
Die Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 zu dem Zylinderkopf 200 strömt durch eine zweite Zufuhrleitung SL2. Nach dem Strömen durch den Zylinderkopf 200 kehrt das Kühlmittel durch ein zweites elektronisch gesteuertes Stromventil 322, das zum Steuern des Stroms von Kühlmittel durch den Zylinderkopf 200 verwendet wird, und durch eine Rückführleitung RL zur Pumpe 4 zurück.
Die Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 strömt durch eine erste Zufuhrleitung SL1 zu einem Einlass des Zylinderblocks 100. Das Kühlmittel strömt durch (nicht dargestellte) Leitungen in dem Zylinderblock 100 zu einem Auslass und dann zu einem ersten elektronisch gesteuerten Stromventil 321, das zum Regeln des Stroms von Kühlmittel durch den Zylinderblock 100 verwendet wird, bevor es durch die Rückführleitung RL zu einer Einlassseite der Pumpe zurückkehrt.
Das erste und zweite elektronisch gesteuerte Stromregelventil 321 und 322 werden basierend auf Temperatursignalen, die von Temperatursensoren am Motor 1 erzeugt werden, durch ein (nicht dargestelltes) elektronisches Steuergerät gesteuert, um die Temperatur des Zylinderblocks 100 und des Zylinderkopfs 200 innerhalb von vorbestimmten Grenzwerten zu halten. Das erste und zweite elektronisch gesteuerte Stromventil 321 und 322 können durch einen elektrischen Aktor direkt betätigt werden oder können durch andere Aktorarten, wie einen durch das elektronische Steuergerät gesteuerten Vakuumschaltkopf, betätigt werden.
An einer Position stromaufwärts des ersten elektronisch gesteuerten Stromventils 321, aber stromabwärts der Pumpe 4 wird eine Kühlmittelzufuhr abgezweigt, um den Abgaskühler 5 durch eine Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu versorgen. D.h. an einer Stelle stromabwärts des Zylinderkopfs 100, aber stromaufwärts des ersten elektronisch gesteuerten Stromventils 321 wird eine Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler 5 abgezweigt.
Der Abgaskühler 5 bildet einen Teil einer Abgasrückführungsanlage, in der Abgas von einem Abgasauslass wie einem (nicht dargestellten) Abgaskrümmer des Motors 1 abgezogen, durch den Abgaskühler 5 geleitet und dann zurück zu einem Lufteinlass zum Motor, beispielsweise einem (nicht dargestellten) Ansaugkrümmer, geführt wird. Nach dem Strömen durch den Abgaskühler 5 strömt das Kühlmittel durch eine Abgaskühlmittelrückführleitung EGRR zu der Kühlmittelrückführleitung RL und dann zurück zu einer Einlassseite der Pumpe 4.
Wie bei den vorherigen Ausführungen ist daher einer der Vorteile dieser Ausführung, dass der Strom durch den Abgaskühler 5 automatisch verstärkt wird, wenn der Motor 1 bei Teillast arbeitet, indem das erste elektronisch gesteuerte Stromventil 321 geschlossen wird, was erforderlich ist, um die Temperatur des Zylinderblocks 100 innerhalb eines bevorzugten Temperaturbetriebsbereichs zu halten.
Wenn der Motor 1 bei hoher Last arbeitet, muss das Strömen von Kühlmittel durch den Zylinderblock 100 verstärkt werden, und das erste elektronisch gesteuerte Stromventil 321 wird daher unter der Steuerung des elektronischen Steuergeräts geöffnet. Auch wenn das Öffnen des ersten elektronisch gesteuerten Stromventils 321 den Betrag des Stroms durch den Abgaskühler 5 reduziert, ist dies bei hohen Motorlasten nicht so wichtig, da das Volumen des durch den Abgaskühler 5 rückgeführten Abgases kleiner als während Teillastbedingungen ist.
Unter Bezug auf 7 wird ein Teil eines Kühlsystems nach einer siebten erfindungsgemäßen Ausführung gezeigt. Es versteht sich, dass wie bei den ersten drei Ausführungen das Kühlsystem in der Praxis auch einen Kühler zum Kühlen des Kühlmittels, einen Entgasungskreislauf zum Entfernen von mitgeführtem Gas aus dem Kühlmittel und in den meisten Fällen eine Fahrgastzellen-Heizvorrichtung umfassen würde. Diese werden in 7 nicht gezeigt, da sie keine wesentlichen Merkmale der Erfindung sind.
Der Motor 1 weist einen Zylinderblock 100 und einen Zylinderkopf 200 auf, welche beide jeweils mit einer unabhängigen Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 versehen werden.
Die Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 zu dem Zylinderkopf 200 strömt durch eine zweite Zufuhrleitung SL2. Nach dem Strömen durch den Zylinderkopf 200 kehrt das Kühlmittel durch ein zweites elektronisch gesteuertes Stromventil 322, das zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderkopfs 200 verwendet wird, und durch eine Rückführleitung RL zur Pumpe 4 zurück.
Die Zufuhr von Kühlmittel von der Pumpe 4 strömt durch eine erste Zufuhrleitung SL1 zu einem Einlass des Zylinderblocks 100. Das Kühlmittel strömt durch (nicht dargestellte) Leitungen in dem Zylinderblock 100 zu einem Auslass und dann zu einem ersten elektronisch gesteuerten Stromventil 321, das zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderblock 100 verwendet wird, bevor es durch die Rückführleitung RL zu einer Einlassseite der Pumpe zurückkehrt.
Die ersten und zweiten elektronisch gesteuerten Stromventile 321 und 322 werden durch ein (nicht dargestelltes) elektronisches Steuergerät basierend auf Temperatursignalen geregelt, die von Temperatursensoren am Motor 1 erzeugt werden, um die Temperatur des Zylinderblocks 100 und des Zylinderkopfs 200 innerhalb von vorbestimmten Grenzwerten zu halten. Das erste und zweite elektronisch gesteuerte Stromventil 321 und 322 können durch einen elektrischen Aktor direkt betätigt werden oder kann durch andere Aktorarten, wie einen durch das elektronische Steuergerät gesteuerten Vakuumschaltkopf, betätigt werden.
An einer Position stromaufwärts des zweiten elektronisch gesteuerten Stromventils 322, aber stromabwärts der Pumpe 4 wird eine Kühlmittelzufuhr abgezweigt, um den Abgaskühler 5 durch eine Abgaskühlmittelzufuhrleitung EGRI zu versorgen. D.h. an einer Stelle stromabwärts des Zylinderkopfs 200, aber stromaufwärts des zweiten elektronisch gesteuerten Stromventils 322 wird eine Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler 5 abgezweigt.
Der Abgaskühler 5 bildet einen Teil einer Abgasrückführungsanlage, in der Abgas von einem Abgasauslass wie einem (nicht dargestellten) Abgaskrümmer des Motors 1 abgezogen, durch den Abgaskühler 5 geleitet und dann zurück zu einem Lufteinlass zum Motor, beispielsweise einem (nicht dargestellten) Ansaugkrümmer, geführt wird. Nach dem Strömen durch den Abgaskühler 5 strömt das Kühlmittel durch eine Abgaskühlmittel-Rückführleitung EGRR zu der Kühlmittelrückführleitung RL und dann zurück zu einer Einlassseite der Pumpe 4.
Wie bei den vorherigen Ausführungen ist daher einer der Vorteile dieser Ausführung, dass der Strom durch den Abgaskühler 5 automatisch verstärkt wird, wenn der Motor 1 bei Teillast arbeitet, indem das zweite elektronisch gesteuerte Stromventil 322 geschlossen wird, was erforderlich ist, um die Temperatur des Zylinderkopfes 200 innerhalb eines bevorzugten Temperaturbetriebsbereichs zu halten.
Wenn der Motor 1 bei hoher Last arbeitet, muss das Strömen von Kühlmittel durch den Zylinderkopf 200 verstärkt werden, und das zweite elektronisch gesteuerte Stromventil 322 wird daher unter der Steuerung des elektronischen Steuergeräts geöffnet. Auch wenn das Öffnen des zweiten elektronisch gesteuerten Stromventils 322 den Betrag des Stroms durch den Abgaskühler 5 reduziert, ist dies bei hohen Motorlasten nicht so wichtig, da das Volumen des durch den Abgaskühler 5 rückgeführten Abgases kleiner als während Teillastbedingungen ist.
Es versteht sich für den Fachmann auf dem Gebiet, dass die Erfindung zwar beispielhaft unter Bezug auf eine Reihe von spezifischen Ausführungen beschrieben wurde, sie aber nicht auf diese Ausführungen beschränkt ist und dass verschiedene alternative Ausführung oder Abwandlungen der offenbarten Ausführungen vorgenommen werden könnten, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor mit einem Kühlmittelkreislauf, durch den durch eine Pumpe Kühlmittel umgewälzt wird, einem elektronisch gesteuerten Stromregelventil zum Regeln des Strömens von durch den Motor strömendem Kühlmittel und einem Abgaskühler, der einen Teil der zum Rückführen von Abgas von einem Abgasauslass des Motors zu einem Lufteinlass des Motors vorgesehenen Abgasrückführungsanlage bildet, wobei der Abgaskühler so ausgelegt ist, dass er eine Zufuhr von Kühlmittel von einer stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromventils befindlichen Position aufnimmt, so dass bei Betreiben des elektronisch gesteuerten Stromventils so, dass das Strömen von Kühlmittel durch den Motor gedrosselt wird, das Strömen durch den Abgaskühler automatisch verstärkt wird.
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronisch gesteuerte Regelventil sich an einem Auslass des Motors befindet und die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler von einer zwischen dem elektronisch gesteuerten Stromventil und einem Auslass des Motors befindlichen Position genommen wird.
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronisch gesteuerte Regelventil sich an einem Auslass des Motors befindet, die Pumpe sich stromaufwärts des Motors befindet und die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler von einer stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromventils zwischen dem Motor und der Pumpe befindlichen Position genommen wird.
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Pumpe stromaufwärts des Motors befindet, das elektronisch gesteuerte Regelventil sich zwischen der Pumpe und dem Motor befindet und die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler von einer zwischen dem elektronisch gesteuerten Stromventil und der Pumpe befindlichen Position genommen wird.
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor in einem Zylinderkopf des Motors und in einem Zylinderblock des. Motors ausgebildete Durchlässe aufweist, die Kühlmitteldurchlässe in dem Zylinderblock durch eine erste Kühlmittelzufuhrleitung mit einem Auslass der Pumpe verbunden sind, die Kühlmitteldurchlässe in dem Zylinderkopf durch eine zweite Kühlmittelzufuhrleitung mit einem Auslass der Pumpe verbunden sind und das Strömen durch den ersten Kühlmittelzufuhrdurchlass durch das elektronisch gesteuerte Stromregelventil gesteuert wird, so dass ein unabhängiges Regeln des Strömens durch den Zylinderblock ermöglicht wird, wobei die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler von einer stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromventils und stromabwärts der Pumpe befindlichen Position genommen wird.
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor in einem Zylinderkopf des Motors und in einem Zylinderblock des Motors ausgebildete Durchlässe aufweist, die Kühlmitteldurchlässe in dem Zylinderblock durch eine erste Kühlmittelzufuhrleitung mit einem Auslass der Pumpe verbunden sind, die Kühlmitteldurchlässe in dem Zylinderkopf durch eine zweite Kühlmittelzufuhrleitung mit einem Auslass der Pumpe verbunden sind und das Strömen durch den zweiten Kühlmittelzufuhrdurchlass durch das elektronisch gesteuerte Stromregelventil gesteuert wird, so dass ein unabhängiges Regeln des Strömens durch den Zylinderblock ermöglicht wird, wobei die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler von einer stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Stromventils und stromabwärts der Pumpe befindlichen Position genommen wird.
Kühlsystem nach Anspruch 1, bei dem der Motor einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf aufweist, die jeweils dadurch einen unabhängigen Kühlmittelströmweg haben, wobei ein erstes elektronisch gesteuertes Stromregelventil an einem Kühlmittelauslass des Zylinderblocks zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderblock positioniert ist und ein zweites elektronisch gesteuertes Stromregelventil an einem Kühlmittelauslass des Zylinderkopfs zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderkopf positioniert ist, wobei die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler von einer stromaufwärts des ersten elektronisch gesteuerten Stromventils und stromabwärts des Zylinderblocks befindlichen Position genommen wird.
Kühlsystem nach Anspruch 1, bei dem der Motor einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf aufweist, die jeweils dadurch einen unabhängigen Kühlmittelströmweg haben, wobei ein erstes elektronisch gesteuertes Stromregelventil an einem Kühlmittelauslass des Zylinderblocks zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderblock positioniert ist und ein zweites elektronisch gesteuertes Stromregelventil an einem Kühlmittelauslass des Zylinderkopfs zum Regeln des Strömens von Kühlmittel durch den Zylinderkopf positioniert ist, wobei die Zufuhr von Kühlmittel für den Abgaskühler von einer stromaufwärts des zweiten elektronisch gesteuerten Stromventils und stromabwärts des Zylinderkopfs befindlichen Position genommen wird.
Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor wie im Wesentlichen hierin unter Bezug auf die Begleitzeichnung beschrieben.