DE102014201017A1

DE102014201017A1 - Kühlungssystem für Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102014201017A1
Application number: DE102014201017.9A
Authority: DE
Inventors: Daisuke NAKANISHI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2014-07-24
Also published as: JP2014141891A; JP6094231B2

Abstract

Ein Heizkörper (31) und ein AGR-Kühler (33) sind in Reihe an einem Kopfdurchgang (23) in einem Zirkulationsweg (20) eines Kühlmittels vorgesehen. Ein Strömungsratensteuerungsventil (27) ist in dem Kopfdurchgang (23) vorgesehen. Eine ECU (40) berechnet eine erforderte Strömungsrate des Kühlmittels auf der Basis einer Betriebsbedingung der Maschine (10). Die ECU (40) bestimmt, ob Bedingungen vorhanden sind, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers (33) verursachen. Des Weiteren steuert die ECU (40) das Strömungsratensteuerungsventil (27), um die Zirkulationsströmungsrate des Kühlmittels auf die erforderte Strömungsrate zu beschränken, wenn die ECU (40) Bedingungen erfasst, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers (33) verursachen.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kühlungssystem für eine Brennkraftmaschine.
Im Allgemeinen führt ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) einer Brennkraftmaschine (d. h. einer Maschine) einen Teil eines Abgases (d. h. ein AGR-Gas) von einer Auslassseite der Maschine zu einer Einlassseite der Maschine zurück. Oft wird das AGR-Gas durch einen AGR-Kühler gekühlt. Im Speziellen führt ein AGR-Rohr das AGR-Gas von einem Abgassrohr zu einem Einlassrohr zurück. Ein wassergekühlter AGR-Kühler, der in dem AGR-Rohr gelegen sein kann, tauscht Wärme zwischen dem AGR-Gas, das durch das AGR-Rohr strömt, und einem Kühlmittel aus, das durch den wassergekühlten AGR-Kühler strömt. Der AGR-Kühler kann stromabwärts von Kühlungsdurchgängen vorgesehen sein, die im Inneren der Maschine vorgesehen sind. Das Kühlmittel, das durch die Kühlungsdurchgänge der Maschine hindurch geht, wird zu dem AGR-Kühler zugeführt, wie in Patentdokument 1 beschrieben ist (d. h. der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2001-289 125 A ). Wie in Patentdokument 1 vorgesehen ist, wenn der AGR-Kühler stromabwärts der Kühlungsdurchgänge der Maschine vorgesehen ist, wird das Kühlmittel im Allgemeinen zu dem AGR-Kühler gemäß einer erforderten Strömungsrate zugeführt, die auf der Basis einer Betriebsbedingung bzw. eines Betriebszustands der Maschine festgelegt ist.
Während eines Kaltstarts der Maschine kann beispielsweise die Kühlmitteltemperatur niedrig sein. Da das Kühlmittel durch den AGR-Kühler strömt, kann die Kühlmitteltemperatur in dem AGR-Kühler auch niedrig sein. Als eine Folge kann eine Wasserkondensation aufgrund eines Überkühlens des AGR-Gases durch den AGR-Kühler verursacht werden. Wenn das Kühlmittel zu dem AGR-Kühler gemäß der Betriebsbedingung zugeführt wird, wie vorstehend beschrieben ist, kann eine Wasserkondensation erzeugt werden, insbesondere wenn die Maschine in einem Betriebszustand ist, der das AGR-Gas mit Vorzug kühlt. Als eine Folge kann die Wasserkondensation den AGR-Kühler korrodieren und Defekte können auftreten, wenn die Wasserkondensation zu der stromabwärtigen Seite des AGR-Kühlers wandert (beispielsweise ein Ansaugen von Wasser durch die Maschine oder den Katalysator, ein Wärmeschock des Abgases oder dergleichen).
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlungssystem für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, das eine Wasserkondensation verringert, die im Inneren eines AGR-Kühlers erzeugt wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Kühlungssystem einen Maschinenkühlungsdurchgang, der in der Maschine vorgesehen ist. Ein Zirkulationsweg ist mit dem Maschinenkühlungsdurchgang fluidverbunden, und ein AGR-Kühler ist mit dem Zirkulationsweg fluidverbunden und gestaltet, um das AGR-Gas zu kühlen. Ein erstes Ventil ist mit dem Zirkulationsweg fluidverbunden und steuert eine Strömungsrate des Kühlmediums durch den AGR-Kühler hindurch. Eine Steuerungseinrichtung (i) berechnet eine erforderte Strömungsrate des Kühlmediums, das durch den AGR-Kühler strömt, auf der Basis einer Betriebsbedingung bzw. eines Betriebszustands der Maschine (ii), erfasst Bedingungen, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers verursachen, und (iii) steuert das erste Ventil, um die Strömungsrate des Kühlmediums einzustellen, das durch den AGR-Kühler strömt. Wenn die Steuerungseinrichtung die Bedingungen erfasst, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers verursachen, legt die Steuerungseinrichtung die erforderte Strömungsrate auf eine korrigierte Strömungsrate fest und steuert das erste Ventil derart, dass die Strömungsrate des Kühlmediums, das durch den AGR-Kühler strömt, auf die korrigierte Strömungsrate eingestellt ist.
Wenn die Brennkraftmaschine ein Aufwärmen nicht beendet hat und eine Kühlmitteltemperatur der Maschine relativ niedrig ist, kann das AGR-Gas durch den AGR-Kühler überkühlt werden, und demzufolge kann eine Wasserkondensation im Inneren des AGR-Kühlers erzeugt werden. Gemäß dem vorstehenden Aspekt der vorliegenden Erfindung wird jedoch die erforderte Strömungsrate des Kühlmittels in dem AGR-Kühler korrigiert (d. h. beschränkt). Deshalb ist es möglich, die Erzeugung einer Wasserkondensation im Inneren des AGR-Kühlers zu verringern, und somit können Defekte aufgrund der Erzeugung einer Wasserkondensation verringert werden.
Die Erfindung zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen von dieser wird am besten verstanden von der folgenden Beschreibung, den angehängten Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen.
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gestaltung eines Kühlungssystems für eine Maschine zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das Schritte eines Strömungsratensteuerungsprozesses des Kühlmittels zeigt;
3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen Basisströmungsraten in Bezug auf eine Maschinenumdrehung und ein Maschinenmoment darstellt;
4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einem Temperaturkoeffizienten des Kühlmittels und einer Kühlmitteltemperatur darstellt;
5 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Kondensationstemperatur in Bezug auf eine Feuchtigkeit und einer Umgebungstemperatur darstellt;
6A ist ein Graph, der eine maximale Strömungsrate gemäß der Kühlmitteltemperatur darstellt;
6B ist ein Graph, der eine minimale Strömungsrate gemäß der Kühlmitteltemperatur darstellt;
7 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer korrigierten Strömungsrate in Bezug auf eine Umgebungstemperatur und einer Feuchtigkeit darstellt;
8 ist ein Zeitdiagramm, das den Strömungsratensteuerungsprozess des Kühlmittels darstellt;
9 ist ein Flussdiagramm, das Schritte eines Strömungsratensteuerungsprozesses des Kühlmittels gemäß einer ersten Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
10A ist ein Graph, der die maximale Strömungsrate gemäß eines Luft-Kraftstoffverhältnisses gemäß einer zweiten Modifikation zeigt;
10B ist ein Graph, der die minimale Strömungsrate gemäß dem Luft-Kraftstoffverhältnis gemäß der zweiten Modifikation zeigt;
11 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gestaltung eines Kühlungssystems für die Maschine gemäß einer dritten Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gestaltung eines Kühlungssystems für die Maschine gemäß einer vierten Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt; und
13 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gestaltung eines Kühlungssystems für die Maschine gemäß einer fünften Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungsformen und in den Zeichnungen haben gleiche Teile gleiche Bezugszeichen. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Kühlungssystem zum Kühlen einer wassergekühlten Mehrzylindermaschine (d. h. einer Brennkraftmaschine) vorgesehen, die in einem Fahrzeug montiert ist. 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gestaltung des Kühlungssystems zeigt.
In 1 hat die Maschine 10 einen Zylinderblock 11 und einen Zylinderkopf 12. Wassermäntel, durch die hindurch ein Kühlmittel als ein Kühlmedium strömt, sind in sowohl dem Zylinderblock 11 als auch dem Zylinderkopf 12 ausgebildet.
Der Wassermantel, der in dem Zylinderblock 11 ausgebildet ist, kann einem ersten Kühlungsdurchgang 13 (d. h. einem Maschinenkühlungsdurchgang) entsprechen, der ein Strömen eines Kühlmittels durch den Zylinderblock 11 gestattet. Der Wassermantel, der in dem Zylinderkopf 12 ausgebildet ist, kann einem zweiten Kühlungsdurchgang 14 (d. h. einem Maschinenkühlungsdurchgang) entsprechen, der ein Strömen des Kühlmittels durch den Zylinderkopf 12 hindurch gestattet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Kühlungsdurchgang 13 und der zweite Kühlungsdurchgang 14 parallel zueinander vorgesehen, sodass der Zylinderblock 11 und der Zylinderkopf 12 unabhängig gekühlt werden können.
Ein Zirkulationsweg 20 zur Zirkulation des Kühlmittels ist mit sowohl dem ersten Kühlungsdurchgang 13 als auch dem zweiten Kühlungsdurchgang 14 (d. h. dem Maschinenkühlungsdurchgang) fluidverbunden. Der Zirkulationsweg 20 ist aus einem Rohrleitungsmaterial, wie einem metallischen Material oder einem Synthetikharz- bzw. Synthetikkunststoffmaterial hergestellt. Wie in 1 gezeigt ist, hat der Zirkulationsweg 20 einen Einlassdurchgang 21, einen Blockdurchgang 22 und einen Kopfdurchgang 23. Der Einlassdurchgang 21, der sich in zwei Pfade teilt, ist stromaufwärts der Maschine 10 vorgesehen, um das Kühlmittel zu der Maschine 10 (d. h. zu beiden Kühlungsdurchgängen 13 und 14) zuzuführen. Der Blockdurchgang 22 ist stromabwärts des ersten Kühlungsdurchgangs 13 vorgesehen und der Kopfdurchgang 23 ist stromabwärts des zweiten Kühlungsdurchgangs 14 vorgesehen. Eine Wasserpumpe 24 ist stromaufwärts eines Verzweigungspunkts (d. h. einer Sammelposition) des Einlassdurchgangs 21 vorgesehen. Die Wasserpumpe 24 ist eine mechanische Wasserpumpe, die durch eine Drehung der Maschine 10 angetrieben wird. Das Kühlmittel zirkuliert in dem Zirkulationsweg 20 durch die Wasserpumpe 24.
Ein Strömungssteuerungsventil 26 ist in dem Blockdurchgang 22 vorgesehen und stellt eine Strömungsrate des Kühlmittels ein, das durch den Blockdurchgang 22 hindurch strömt. Der Kopfdurchgang 23 verzweigt sich in zwei Pfade, einen ersten Abzweigungspfad 23a und einen zweiten Abzweigungspfad 23b. Ein Strömungssteuerungsventil 27 ist an einem Verzweigungspunkt des Kopfdurchgangs 23 vorgesehen. Das Strömungssteuerungsventil 27 ist mit dem Zirkulationsweg 20 fluidverbunden und stellt die Strömungsrate des Kühlmittels ein, das durch den Kopfdurchgang 23 hindurch strömt. Des Weiteren schaltet das Strömungssteuerungsventil 27 eine Strömungsroute des Kühlmittels zwischen dem ersten Abzweigungspfad 23a und dem zweiten Abzweigungspfad 23b um. Ein Radiator 28 ist in dem ersten Abzweigungspfad 23a vorgesehen und kühlt das Kühlmittel mit Außenluft. Ein Heizkörper 31 und ein AGR-Kühler 33 sind in Reihe in dem zweiten Abzweigungspfad 23b vorgesehen. Der Heizkörper 31 ist mit dem Zirkulationsweg 20 fluidverbunden und funktioniert als eine Wärmequelle für eine Klimaanlage des Fahrzeugs. Der AGR-Kühler 33 ist mit dem Zirkulationsweg 20 fluidverbunden und kühlt das AGR-Gas, das durch eine AGR-Vorrichtung 32 strömt. Der zweite Abzweigungspfad 23b sieht einen Pfad vor, um den Radiator 28 zu umgehen. Wenn das Kühlmittel durch den zweiten Abzweigungspfad 23b strömt, strömt das Kühlmittel, das durch den zweiten Kühlungsdurchgang 14 hindurch geht, durch das Strömungssteuerungsventil 27, den Heizkörper 31 und den AGR-Kühler 33 in dieser Reihenfolge.
In den Ansprüchen kann das Strömungssteuerungsventil 27 in der vorliegenden Ausführungsform als ein "erstes Ventil" bezeichnet werden, und das Strömungssteuerungsventil (Strömungsregelventil) 26 in der vorliegenden Ausführungsform kann als ein "zweites Ventil" bezeichnet werden.
Der Heizkörper 31 ist ein Wärmetauscher zum Erwärmen von Luft, die in ein Fahrzeugabteil geblasen wird, über Wärmeübertragung mit dem Kühlmittel. Der Heizkörper 31 dient als eine Strahlungsquelle, die Wärme des Kühlmittels abstrahlt. Die Wärmeübertragung (d. h. eine Strahlung des Kühlmittels) an dem Heizkörper 31 wird gemäß einer Anfrage durchgeführt, um Wärme in dem Fahrzeugabteil bereitzustellen.
Die AGR-Vorrichtung 32 führt einen Teil des Abgases von der Maschine 10 als AGR-Gas zurück, das in ein Einlasssystem der Maschine 10 zurückgeführt wird. Die AGR-Vorrichtung 32 hat ein AGR-Rohr, durch das hindurch das Kühlmittel strömt, und ein AGR-Ventil, das die Strömungsrate des AGR-Gases steuert. Der AGR-Kühler 33 ist in einer Mitte des AGR-Rohrs vorgesehen und dient als ein Wärmetauscher zum Kühlen des AGR-Gases mit dem Kühlmittel. Der AGR-Kühler 33 hat beispielsweise eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren (d. h. Wärmetauscherrohre) mit einer länglichen Rohrform, die parallel zueinander vorgesehen sind. Das AGR-Gas strömt im Inneren der Wärmeübertragungsrohre, während das Kühlmittel außerhalb der Wärmeübertragungsrohre strömt.
Der Blockdurchgang 22 und der Kopfdurchgang 23 sind an einem Durchgang stromabwärts des Radiators 28, des Heizkörpers 31 und des AGR-Kühlers 33 miteinander verbunden. Der Blockdurchgang 22 und der Kopfdurchgang 23 sind mit dem Einlassdurchgang 21 stromabwärts eines Verbindungspunkts von beiden Durchgängen 22 und 23 in Verbindung. Ein Wassertemperatursensor 35, der eine Kühlmitteltemperatur erfasst, ist an einer Einlassseite der Maschine 10 vorgesehen, d. h. im Speziellen stromaufwärts der Wasserpumpe 24.
Eine ECU 40 hat einen Mikrocomputer mit einem Speicher, wie eine CPU, ein ROM oder ein RAM, und steuert das Kühlungssystem gemäß einer Betriebsbedingung der Maschine 10 durch Ausführen verschiedener Steuerungsprogramme, die in dem ROM gespeichert sind. Im Speziellen ist zusätzlich zu dem Kühlmitteltemperatursensor 35 die ECU 40 mit einem Maschinenumdrehungssensor 41, einem Lastsensor 42, einem Gastemperatursensor 43, einem Umgebungstemperatursensor 44, einem Feuchtigkeitssensor 45 und einem Abgassensor 46 (d. h. einem Luft-Kraftstoffverhältnisdetektor) verbunden. Der Umdrehungssensor 41 erfasst eine Maschinenumdrehung. Der Lastsensor 42 erfasst einen Druck in einem Einlassrohr der Maschine 10 zum Erfassen einer Maschinenlast. Der Gastemperatursensor 43 erfasst eine Temperatur des AGR-Gases (d. h. die Auslassgastemperatur) an einer Auslassseite des AGR-Kühlers 33. Der Umgebungstemperatursensor 44 erfasst eine Umgebungstemperatur. Der Feuchtigkeitssensor 45 erfasst eine Feuchtigkeit einer Außenluft. Der Abgassensor 46 erfasst ein Luft-Kraftstoffverhältnis eines Abgases. Signale, die durch die jeweiligen Sensoren erfasst werden, werden zu der ECU 40 übertragen. Die ECU 40 steuert eine Strömungsrate des Kühlmittels durch Einstellen des Grads, mit dem die Strömungssteuerungsventile 26 und 27 geöffnet sind, auf der Basis der eingegebenen Signale. Da der Blockdurchgang 22 und der Kopfdurchgang 23 separat vorgesehen sind, wie vorstehend beschrieben ist, kann die Strömungsrate des Kühlmittels, das durch jeden Durchgang strömt, unabhängig gesteuert werden.
Beispielsweise strömt während eines Kaltstarts der Maschine 10 das Kühlmittel durch den AGR-Kühler 33 mit einer niedrigen Temperatur. Deshalb wird das AGR-Gas durch den AGR-Kühler 33 überkühlt, und deshalb kann Feuchtigkeit, die in dem AGR-Gas enthalten ist, eine Wasserkondensation erzeugen. Als solche kann die Wasserkondensation, die von dem AGR-Gas erzeugt wird, metallische Komponenten, wie das AGR-Rohr und das AGR-Ventil, erodieren. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch bestimmt, ob es eine Wahrscheinlichkeit gibt, dass eine Wasserkondensation erzeugt wird (d. h. ob Bedingungen vorliegen, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers 33 verursachen). Und wenn bestimmt wird, dass es die Wahrscheinlichkeit gibt, dass eine Wasserkondensation erzeugt wird, wird die Strömungsrate des Kühlmittels in dem AGR-Kühler 33 beschränkt, und dann wird die Strömungsrate durch Einstellen des Strömungssteuerungsventils 27 (d. h. durch eine Strömungsratensteuerung) gesteuert und beschränkt.
Als nächstes wird der Strömungsratensteuerungsprozess durch die ECU 40 beschrieben. 2 ist Flussdiagramm, das Schritte des Strömungsratensteuerungsprozesses zeigt, der durch die ECU 40 bei einer vorbestimmten Zeit wiederholt wird. In dem Folgenden wird der Strömungsratensteuerungsprozess des Kühlmittels, das durch den Kopfdurchgang 23 strömt, beschrieben. Die Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Blockdurchgang 22 strömt, wird gemäß der Betriebsbedingung der Maschine 10, wie einer Kühlmitteltemperatur, gesteuert. Es ist bevorzugt, die Strömungsrate des Kühlmittels so zu steuern, um höher zu sein, wenn sich die Kühlmitteltemperatur erhöht, wie beispielsweise wenn die Kühlmitteltemperatur gleich wie oder höher als eine vorbestimmte Aufwärmbeendigungstemperatur (beispielsweise gleich wie oder höher als 80°C) ist.
In Schritt S11 von 2 wird eine erforderte Strömungsrate durch die ECU 40 berechnet. Im Speziellen wird in der vorliegenden Ausführungsform zuerst eine Basisströmungsrate berechnet, um die erforderte Strömungsrate zu bestimmen. Die Basisströmungsrate wird gemäß der Betriebsbedingung der Maschine 10 berechnet, wie der Maschinenumdrehung und der Maschinenlast (d. h. dem Moment). Die erforderte Strömungsrate wird durch Korrigieren der Basisströmungsrate gemäß Kühlmitteltemperatur berechnet. Im Speziellen wird die erforderte Strömungsrate durch Multiplizieren der Basisströmungsrate mit dem Temperaturkoeffizienten des Kühlmittels berechnet. Gemäß 3 wird die Basisströmungsrate derart berechnet, dass sich die Basisströmungsrate erhöht, wenn sich die Maschinenumdrehung oder die Maschinenlast (d. h. ein Moment) erhöht. Darüber hinaus wird gemäß einer Beziehung, die in 4 gezeigt ist, ein Temperaturkoeffizient des Kühlmittels derart berechnet, dass sich ein Wert des Temperaturkoeffizienten erhöht, wenn sich die Kühlmitteltemperatur erhöht. In Verbindung damit gibt es eine Anforderung für eine Zirkulation des AGR-Gases vor Beendigung des Aufwärmbetriebs der Maschine 10. Um diese Anforderung zu erfüllen, kann ein Strömen des Kühlmittels durch den Kopfdurchgang 23 gestattet werden, selbst falls beispielsweise Kühlmitteltemperatur gleich wie oder höher als 60°C ist, was geringer als die Aufwärmbeendigungstemperatur ist.
Als Nächstes wird in Schritt S12 eine Kondensationstemperatur, bei der die Feuchtigkeit, die in dem AGR-Gas enthalten ist, zu kondensieren beginnt, auf der Basis der Umgebungstemperatur und der Feuchtigkeit berechnet. Gemäß einer in 5 gezeigten Beziehung wird die Kondensationstemperatur derart berechnet, dass sich deren Wert erhöht, wenn sich die Feuchtigkeit oder die Außenlufttemperatur erhöht. In Schritt S13 wird eine Temperatur (d. h. eine Auslassgastemperatur) des AGR-Gases an der Auslassseite des AGR-Kühlers 33 auf der Basis eines Erfassungsergebnisses des Gastemperatursensors 43 berechnet.
In Schritt S14 bestimmt die ECU 40, ob die Auslassgastemperatur, die in Schritt S13 berechnet wird, niedriger ist als die Kondensationstemperatur, die in Schritt S12 berechnet wird. Wenn die Auslassgastemperatur niedriger ist als die Kondensationstemperatur, geht der Prozess weiter zu Schritt S15, und eine korrigierte Strömungsrate wird berechnet. Mit anderen Worten gesagt berechnet die Steuerungseinrichtung 40, wenn die Steuerungseinrichtung 40 die Bedingungen erfasst, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers 33 verursachen, die korrigierte Strömungsrate in Schritt S15. Im Speziellen berechnet die Steuerungseinrichtung 40 eine maximale Strömungsrate und eine minimale Strömungsrate als die korrigierte Strömungsrate. Mit anderen Worten gesagt kann die korrigierte Strömungsrate eine maximale Strömungsrate und eine minimale Strömungsrate umfassen.
Die maximale Strömungsrate kann einen maximalen Wert der erforderten Strömungsrate beschränken, und die minimale Strömungsrate kann einen minimalen Wert der erforderten Strömungsrate beschränken. Die maximale Strömungsrate und die minimale Strömungsrate werden jeweils unter Verwendung der Temperatur des Kühlmittels, der Außenlufttemperatur und der Feuchtigkeit als Berechnungsparameter berechnet.
Im Speziellen werden die maximale Strömungsrate und die minimale Strömungsrate unter Verwendung der Beziehung berechnet, die in 6A und 6B gezeigt ist, die sich auf die Temperatur des Kühlmittels beziehen, und 7 stellt die Beziehung zwischen der korrigierten Strömungsrate in Bezug auf die Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit dar. Während gemäß 6A die maximale Strömungsrate niedriger festgelegt wird, wenn die Temperatur des Kühlmittels niedriger ist, wird die minimale Strömungsrate höher festgelegt, wenn die Temperatur des Kühlmittels niedriger ist. Mit anderen Worten gesagt berechnet die ECU 40 die korrigierte Strömungsrate auf der Basis einer Maschinentemperatur. Deshalb können Beschränkungen der erforderten Strömungsrate durch die maximale Strömungsrate und die minimale Strömungsrate größer sein, wenn die Kühlmitteltemperatur niedriger ist (d. h. gemäß einer Maschinentemperatur). Des Weiteren wird die korrigierte Strömungsrate derart berechnet, dass die korrigierte Strömungsrate (d. h. die maximale Strömungsrate und die minimale Strömungsrate) höher ist, wenn sich die Außenlufttemperatur oder Feuchtigkeit erhöht, wie in 7 gezeigt ist. Deshalb können die Beschränkungen der erforderten Strömungsrate durch die maximale Strömungsrate und die minimale Strömungsrate größer sein, wenn die Umgebungstemperatur oder die Feuchtigkeit höher ist.
Als Nächstes bestimmt die ECU 40 in Schritt S16, ob eine Wärme des Kühlmittels bei dem Heizkörper 31 abgestrahlt wird (d. h. einen Wärmeabstrahlungszustand). Falls der Heizkörper 31 in dem Wärmeabstrahlungszustand ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S17. Falls der Heizkörper 31 nicht in dem Wärmeabstrahlungszustand ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S19.
In Schritt S17 bestimmt die ECU 40, ob die erforderte Strömungsrate, die in Schritt S11 berechnet wird, höher als die maximale Strömungsrate ist, die in Schritt S15 berechnet wird, oder niedriger als die minimale Strömungsrate ist, die in Schritt S15 berechnet wird. Wenn die erforderte Strömungsrate gleich wie oder niedriger als die maximale Strömungsrate ist und die erforderte Strömungsrate gleich wie oder höher als die minimale Strömungsrate ist, wird der Prozess beendet. In diesem Fall wird die Strömungsrate des Kühlmittels gemäß der erforderten Strömungsrate gesteuert, die in Schritt S11 berechnet wird. Wohingegen wenn die erforderte Strömungsrate höher ist als die maximale Strömungsrate oder niedriger ist als die minimale Strömungsrate, der Prozess zu Schritt S18 weitergeht, und die erforderte Strömungsrate wird auf die maximale Strömungsrate oder die minimale Strömungsrate beschränkt (d. h. die maximale oder die minimale Strömungsrate wird festgelegt). In diesem Fall wird die Strömungsrate des Kühlmittels durch die korrigierte Strömungsrate derart gesteuert, dass die Strömungsrate des Kühlmittels auf die maximale Strömungsrate oder die minimale Strömungsrate eingestellt wird.
In Schritt S19 bestimmt die ECU 40, ob die erforderte Strömungsrate, die in Schritt S11 berechnet wird, höher ist als die maximale Strömungsrate, die in Schritt S15 berechnet wird. Wenn die erforderte Strömungsrate gleich wie oder niedriger als die maximale Strömungsrate ist, wird der Prozess beendet. In diesem Fall wird die Strömungsrate des Kühlmittels gemäß der erforderten Strömungsrate gesteuert, die in Schritt S11 berechnet wird. Wohingegen, wenn die erforderte Strömungsrate höher ist als die maximale Strömungsrate, der Prozess zu Schritt S20 weitergeht, und die erforderte Strömungsrate wird auf die maximale Strömungsrate beschränkt (d. h. die maximale Strömungsrate wird festgelegt). In diesem Fall wird die Strömungsrate des Kühlmittels auf die maximale Strömungsrate eingestellt.
8 ist ein Zeitdiagramm, das den Strömungsratensteuerungsprozess des Kühlmittels während eines Kaltstarts der Maschine 10 darstellt. In 8 ist die maximale Strömungsrate nur als die korrigierte Strömungsrate der Strömungsrate in dem Zylinderkopf 12 gezeigt.
Wie in 8 gezeigt ist, startet die Maschine 10, wenn ein Zündungsschalter (d. h. ein Startschalter) des Fahrzeugs zu einem Zeitpunkt t1 eingeschaltet wird. Die Kühlmitteltemperatur kann beispielsweise 10°C sein und steigt als Folge des Startens der Maschine 10 allmählich an. Wenn die Kühlmitteltemperatur einen vorbestimmten Wert erreicht (beispielsweise 60°C in 8), wird das Strömungssteuerungsventil 27 geöffnet und das Kühlmittel beginnt durch den Kopfdurchgang 23 zu einem Zeitpunkt t2 zu strömen. Zu dem Zeitpunkt t2 ist die Auslassgastemperatur des AGR-Gaskühlers 33 niedriger als die Kondensationstemperatur, und die maximale Strömungsrate wird berechnet. Da die erforderte Strömungsrate höher ist als die maximale Strömungsrate, wird demzufolge die Strömungsrate, die durch den Zylinderkopf 12 strömt, auf die maximale Strömungsrate beschränkt (d. h. einen schraffierten Bereich zwischen dem Zeitpunkt t2 und t3 in 8).
Wenn sich die maximale Strömungsrate gemäß dem Anstieg der Kühlmitteltemperatur erhöht und die erforderte Strömungsrate gleich wie oder niedriger als die maximale Strömungsrate zu dem Zeitpunkt t3 ist, wird die Strömungsrate des Kühlmittels nicht länger beschränkt.
Wenn die Kühlmitteltemperatur die Aufwärmbeendigungstemperatur (beispielsweise 80°C in 8) zu einem Zeitpunkt t4 erreicht, öffnet das Strömungssteuerungsventil 26 und Kühlmittel beginnt durch den ersten Kühlungsdurchgang 13 zu strömen. Nach dem Zeitpunkt t4 wird die Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Blockdurchgang 22 strömt, auf der Basis der Kühlmitteltemperatur derart gesteuert, dass sich die Strömungsrate erhöht, wenn sich die Kühlmitteltemperatur erhöht.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die nachstehend beschriebenen Effekte erhalten.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn die ECU 40 bestimmt, dass es die Wahrscheinlichkeit gibt, dass eine Wasserkondensation von dem AGR-Gas erzeugt wird (d. h. Bedingungen existieren, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers verursachen), die erforderte Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den AGR-Kühler 33 strömt, beschränkt. Demzufolge kann die Erzeugung der Wasserkondensation in dem AGR-Gas verhindert werden. Als eine Folge ist es möglich, Defekte aufgrund der Erzeugung der Wasserkondensation im Inneren des AGR-Kühlers 33 zu beseitigen.
Wenn die maximale Strömungsrate (d. h. der korrigierte Wert) des Kühlmittels festgelegt wird und die ECU 40 bestimmt, dass die Erzeugung einer Wasserkondensation in dem AGR-Gas möglich ist, kann die Strömungsrate des Kühlmittels auf die maximale Strömungsrate auf der Basis des Vergleichsergebnisses zwischen der erforderten Strömungsrate und der maximalen Strömungsrate beschränkt werden. Mit anderen Worten gesagt umfasst die korrigierte Strömungsrate eine maximale Strömungsrate, und wenn die ECU 40 die Bedingungen erfasst, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers 33 verursachen, steuert die ECU 40 das Strömungssteuerungsventil 27 derart, dass die Strömungsrate des Kühlmediums, das durch den AGR-Kühler 33 strömt, auf die maximale Strömungsrate eingestellt wird, auf der Basis eines Vergleichs zwischen der erforderten Strömungsrate und der maximalen Strömungsrate. Falls eine übermäßige Menge des Kühlmittels durch den AGR-Kühler 33 strömt, ist eine Erzeugung einer Wasserkondensation wahrscheinlich. Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird jedoch die Strömungsrate des Kühlmittels auf die maximale Strömungsrate auf der Basis des Vergleichsergebnisses zwischen der erforderten Strömungsrate und der maximalen Strömungsrate beschränkt. Deshalb kann eine Wasserkondensationserzeugung verhindert werden. Es sei angemerkt, dass, da sich eine Wärmekapazität des Kühlmittels mit einer erhöhten Kühlmittelzirkulation erhöht, ein Temperaturunterschied des Kühlmittels zwischen Temperaturen an der Einlassseite und der Auslassseite der Maschine 10 verringert werden kann (d. h. ein Temperaturerhöhungsbetrag der Maschine 10 kann verhindert werden). Deshalb kann sich die Kühlmitteltemperatur an der Einlassseite des AGR-Kühlers 33 verringern, und die Wasserkondensation kann aufgrund eines Überkühlens des AGR-Gases in dem AGR-Kühler 33 erzeugt werden. Da jedoch, wie vorstehend beschrieben ist, die Strömungsrate des Kühlmittels auf die maximale Strömungsrate beschränkt ist, kann der Betrag einer Temperaturerhöhung der Maschine 10 erhöht werden. Deshalb kann die Kühlmitteltemperatur an der Einlassseite des AGR-Kühlers 33 durch Begrenzen der Strömungsrate des Kühlmittels durch die maximale Strömungsrate erhöht werden. Als eine Folge kann die Erzeugung der Wasserkondensation im Inneren des AGR-Kühlers 33 unterdrückt werden.
Wenn die ECU 40 bestimmt, dass es die Wahrscheinlichkeit gibt, dass eine Wasserkondensation erzeugt wird, und der Heizkörper 31 in dem Wärmeabstrahlungszustand ist, kann die Strömungsrate durch sowohl die maximale als auch die minimale Strömungsrate auf der Basis des Ergebnisses der Vergleiche zwischen der erforderten Strömungsrate und der maximalen Strömungsrate und zwischen der erforderten Strömungsrate und der minimalen Strömungsrate beschränkt werden. Mit anderen Worten gesagt umfasst die korrigierte Strömungsrate eine maximale Strömungsrate und eine minimale Strömungsrate, und wenn der Heizkörper 31 Wärme von dem Kühlmedium abstrahlt und die ECU 40 die Bedienungen erfasst, die eine Kondensation im Inneren AGR-Kühlers 33 verursachen, steuert die ECU 40 das Strömungssteuerungsventil 27 derart, dass die Strömungsrate des Kühlmediums, das durch den AGR-Kühler 33 strömt, auf die maximale Strömungsrate oder die minimale Strömungsrate eingestellt wird, und zwar auf der Basis eines Vergleichs zwischen der erforderten Strömungsrate und der maximalen Strömungsrate und eines Vergleichs zwischen der erforderten Strömungsrate und der minimalen Strömungsrate. In diesem Zusammenhang ist, wie in 1 gezeigt ist, der Heizkörper 31 in dem Zirkulationsweg 20 stromabwärts des zweiten Kühlungsdurchgangs 14 vorgesehen, und der AGR-Kühler 33 ist weiter stromabwärts vorgesehen. Wenn die Wärmekapazität des Kühlmittels aufgrund einer niedrigen Kühlmittelzirkulation niedrig ist, können sich deshalb der Betrag einer Temperaturerhöhung der Maschine 10 und der Temperaturverringerungsbetrag des Heizkörpers 31 als die Wärmequelle erhöhen. Demzufolge kann in Abhängigkeit eines Gleichgewichts zwischen einer Wärmemenge, die von der Maschine 10 aufgenommen wird, und einer Wärmemenge, die von dem Heizkörper 31 abgestrahlt wird, die Kühlmitteltemperatur an dem Einlass des AGR-Kühlers 33 übermäßig niedrig werden. Als eine Folge gibt es eine Wahrscheinlichkeit, dass das AGR-Gas in dem AGR-Kühler 33 überkühlt werden kann. In der vorstehend beschriebenen Gestaltung, da die Strömungsrate des Kühlmittels durch sowohl die maximale Strömungsrate als auch die minimale Strömungsrate beschränkt wird, wenn der Heizkörper 31 in dem Abstrahlungszustand ist, ist es jedoch möglich, nicht nur eine übermäßige Erhöhung der Zirkulationsmenge des Kühlmittels sondern auch eine übermäßige Abnahme von dieser zu verhindern. Somit kann die Erzeugung der Wasserkondensation unterdrückt werden.
Wenn sich die Temperatur der Maschine 10 verringert (d. h. wenn der Grad eines Kühlens höher wird), wird die Beschränkung der Strömungsrate durch sowohl die maximale als auch die minimale Strömungsrate durch Verringern des Werts der maximalen Strömungsrate bzw. Erhöhen des Werts der minimalen Strömungsrate verstärkt. Wenn sich die Temperatur des Kühlmittels an dem Einlass des AGR-Kühlers 33 verringert, wenn sich die Temperatur der Maschine 10 verringert, ist es möglich, eine Verringerung der Temperatur des Kühlmittels an dem Einlass des AGR-Kühlers 33 durch Beschränken der Zirkulationsmenge des Kühlmittels zu unterdrücken.
Ob eine Wasserkondensation erzeugt wird, kann durch Vergleichen der Auslassgastemperatur des AGR-Kühlers 33 mit der Kondensationstemperatur bestimmt werden. Mit anderen Worten gesagt erfasst die ECU 40 die Bedingungen, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers 33 verursachen, durch Vergleichen (i) einer Temperatur, bei der von dem AGR-Gas eine Wasserkondensation erzeugt wird, und (ii) einer Temperatur des AGR-Gases. Deshalb ist es möglich, die Erzeugung der Wasserkondensation gemäß einer Eigenschaft des AGR-Gases zu bestimmen. Des Weiteren wird die Kondensationstemperatur auf der Basis der Umgebungstemperatur und der Feuchtigkeit berechnet. Demzufolge kann die Kondensationstemperatur in genauer Weise berechnet werden, und somit ist es möglich, zu bestimmen, ob eine Wasserkondensation erzeugt wird.
Der Blockdurchgang 22 und der Kopfdurchgang 23 sind separat so vorgesehen, dass die Strömungsrate des Kühlmittels unabhängig an jeweiligen Durchgängen 22 und 23 gesteuert werden kann. In solch einer Gestaltung, bei der der erste Kühlungsdurchgang 13 und der zweite Kühlungsdurchgang 14 unabhängig vorgesehen sind, ist es wünschenswert, dass die Kühlmitteltemperatur an dem Zylinderkopf 12 relativ niedrig ist, um ein Auftreten eines Klopfens zu verhindern. Da jedoch der AGR-Kühler 33 an dem Kopfdurchgang 23 vorgesehen ist, der mit dem zweiten Kühlungsdurchgang 14 verbunden ist, ist ein Auftreten eines Überkühlens in dem AGR-Kühler 33 wahrscheinlich. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann jedoch die Strömungsrate des Kühlmittels an dem zweiten Kühlungsdurchgang 14 und dem ersten Kühlungsdurchgang 13 unabhängig gesteuert werden. Des Weiteren kann das Überkühlen an dem AGR-Kühler 33 in dem zweiten Kühlungsdurchgang 14 verhindert werden, wie vorstehend beschrieben ist. Deshalb ist es möglich, das Auftreten eines Klopfens und Defekte aufgrund der Erzeugung der Wasserkondensation zu unterdrücken.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit der beispielhaften Ausführungsform von dieser und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, sei angemerkt, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen, die nachstehend beschrieben sind, für den Fachmann offensichtlich sind.
(Erste Modifikation)
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Strömungsrate des Kühlmittels während eines Kaltstarts der Maschine 10 beschränkt (d. h. eingestellt). Jedoch kann die Strömungsrate des Kühlmittels beschränkt werden, wenn der Zylinderkopf 12 bei einer niedrigen Temperatur ist, um beispielsweise das Auftreten eines Klopfens der Maschine 10 zu verhindern. Im Speziellen kann die ECU 40 die Temperatur des Kühlmittels (d. h. die Maschinenauslasstemperatur) bei beispielsweise ungefähr 60°C aufrecht erhalten, selbst nach der Beendigung des Aufwärmens der Maschine 10 (d. h. eine Kühlungssteuerung). Während dieser Kühlungssteuerung verhindert die ECU 40 das Überkühlen an dem AGR-Kühler 33. 9 zeigt Schritte, die durch die ECU 40 durchgeführt werden. Mit anderen Worten gesagt legt die ECU 40, wenn die Maschine bei einer vorbestimmten Temperatur ist, die erforderte Strömungsrate auf die korrigierte Strömungsrate fest und steuert das erste Ventil 27 derart, dass die Strömungsrate des Kühlmediums, das durch den AGR-Kühler 33 hindurch strömt, auf die korrigierte Strömungsrate eingestellt wird.
In Schritt S21 von 9 wird bestimmt, ob die Kühlungssteuerung des Zylinderkopfs 12 durchgeführt wird. Ein Zustand, wenn die Kühlungssteuerung durchgeführt wird, kann als ein "Niedrigtemperaturzustand" bezeichnet werden. Wenn die Kühlungssteuerung nicht durchgeführt wird, geht der Prozess weiter zu Schritt S22 und eine reguläre Steuerung (d. h. eine normale Steuerung anders als die Kühlungssteuerung) wird durchgeführt. In der regulären Steuerung wird, wie in Schritt 22 gezeigt ist, die erforderte Strömungsrate auf der Basis einer Betriebsbedingung der Maschine 10, wie die Maschinenumdrehung, die Maschinenlast, die Kühlmitteltemperatur oder dergleichen, berechnet. Wohingegen, wenn die Kühlungssteuerung durchgeführt wird, geht der Ablauf weiter zu Schritt S23, und die erforderte Strömungsrate für die Kühlungssteuerung wird auf der Basis der Betriebsbedingung der Maschine 10, wie der Maschinenumdrehung, der Maschinenlast, der Kühlmitteltemperatur oder dergleichen, berechnet. Es sei angemerkt, dass die erforderte Strömungsrate für die Kühlungssteuerung höher ist als die erforderte Strömungsrate für die reguläre Steuerung.
Nach Schritt S22 beendet die ECU 40 den Prozess. Andererseits geht nach Schritt S23 der Prozess weiter zu dem Schritt S12. Schritt S12 und die folgenden Schritte sind vorstehend beschrieben und in 2 gezeigt. Deshalb wird eine zusätzliche Beschreibung weggelassen.
Wenn die Maschine 10 bei dem Niedrigtemperaturzustand ist (d. h. bei der vorbestimmten Temperatur) ist es wahrscheinlich, dass die Kühlmitteltemperatur an dem Einlass des AGR-Kühlers 33 niedrig ist, und somit ist es notwendig, das Überkühlen an dem AGR-Kühler 33 zu verhindern. In dieser Hinsicht, da die Zirkulationsmenge des Kühlmittels beschränkt ist, wenn bestimmt wird, dass die Maschine 10 in dem Niedrigtemperaturzustand ist, kann die Zirkulationsmenge des Kühlmittels je nach Notwendigkeit gesteuert werden.
(Zweite Modifikation)
Die korrigierte Strömungsrate (d. h. ein korrigierter Wert) kann auf der Basis des Luft-Kraftstoffverhältnisses der Maschine 10 festgelegt werden. Im Speziellen kann die maximale Strömungsrate auf einen niedrigeren Wert festgelegt werden, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis, das durch den Abgassensor 46 erfasst wird, fetter ist, wie in 10A gezeigt ist. Wohingegen die minimale Strömungsrate auf einen höheren Wert festgelegt werden kann, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis fetter ist. Mit anderen Worten gesagt, da sich eine Menge eines Dampfes innerhalb des Abgases erhöht und die Wasserkondensation wahrscheinlich erzeugt wird, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis fett ist, wird die Beschränkung der Strömungsrate durch Verringern der maximalen Strömungsrate oder Erhöhen der minimalen Strömungsrate eingestellt. Mit anderen Worten gesagt berechnet die ECU 40 die korrigierte Strömungsrate auf der Basis des Luft-Kraftstoffverhältnisses. Als eine Folge kann die Erzeugung der Wasserkondensation verhindert werden.
Das Kühlungssystem ist nicht auf die Gestaltung beschränkt, wie sie in 1 gezeigt ist, aber verschiedene Änderungen und Modifikationen an dem Kühlungssystem, das nachstehend beschrieben ist, sind für den Fachmann offensichtlich.
(Dritte Modifikation)
Wie in 1 gezeigt ist, sind der Heizkörper 31 und der AGR-Kühler 33 in dem Kopfdurchgang 23 vorgesehen. Jedoch können der Heizkörper 31 und der AGR-Kühler 33 in dem Blockdurchgang 22 vorgesehen werden, wie in 11 gezeigt ist. Des Weiteren kann das Strömungssteuerungsventil 26 mit dem Kopfdurchgang 23 fluidverbunden sein und die Strömungsrate des Kühlmediums durch den Kopfdurchgang 23 steuern. In diesem Fall kann die Strömungsrate, die durch den AGR-Kühler 33 strömt, durch Einstellen einer Öffnung des Strömungssteuerungsventils 27 gesteuert werden. Mit anderen Worten gesagt steuert die ECU 40 (i) das Strömungssteuerungsventil 27, um die Strömungsrate des Kühlmediums einzustellen, das durch den Blockdurchgang 22 und den AGR-Kühler 33 strömt, und (ii) das Strömungssteuerungsventil 26 auf der Basis der Betriebsbedingung der Maschine, um die Strömungsrate des Kühlmediums einzustellen, das durch den Kopfdurchgang 23 hindurchströmt.
(Vierte Modifikation)
Wie in 12 gezeigt ist, kann ein Kühlungsdurchgang 51 zum Zuführen des Kühlmittels von dem Zylinderblock 11 zu dem Zylinderkopf 12 als ein Kühlungsdurchgang der Maschine 10 vorgesehen sein. Mit anderen Worten gesagt können der erste Kühlungsdurchgang und der zweite Kühlungsdurchgang in Reihe vorgesehen sein. Des Weiteren kann ein Auslassdurchgang 52 mit einem Auslass des Zylinderkopfs 12 verbunden sein, und ein Strömungssteuerungsventil 53 kann in dem Auslassdurchgang 52 vorgesehen sein. Der Heizkörper 31 und der AGR-Kühler 33 können in dem Auslassdurchgang 52 vorgesehen sein, und durch Einstellen einer Öffnung des Strömungsratensteuerungsventils 53 kann die Strömungsrate des Kühlmittels gesteuert werden, das durch den AGR-Kühler 33 strömt. Es sei angemerkt, dass das Kühlmittel in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Strömungsrichtung des Kühlmittels strömen kann, die in 12 gezeigt ist, d. h. von dem Zylinderkopf 12 zu dem Zylinderblock 11 in dem Kühlungsdurchgang der Maschine 10.
(Fünfte Modifikation)
In 1 sind der Heizkörper 31 und der AGR-Kühler 33 in dem Kopfdurchgang 23 vorgesehen. Jedoch kann, wie in 13 gezeigt ist, der Heizkörper 31 in dem Blockdurchgang 22 vorgesehen sein und der AGR-Kühler 33 kann in dem Kopfdurchgang 23 vorgesehen sein. Des Weiteren kann das Strömungsteuerungsventil 26 mit dem Blockdurchgang 22 fluidverbunden sein und die Strömungsrate des Kühlmediums durch den Blockdurchgang 22 hindurch steuern. In diesem Fall kann die Strömungsrate, die durch den AGR-Kühler 33 strömt, durch Einstellen einer Öffnung des Strömungssteuerungsventils 27 gesteuert werden. Mit anderen Worten gesagt steuert die ECU 40 (i) das Strömungsteuerungsventil 27, um die Strömungsrate des Kühlmediums einzustellen, das durch den Kopfdurchgang 23 und den AGR-Kühler 33 hindurchströmt, und (ii) das Strömungssteuerungsventil 26 auf der Basis der Betriebsbedingung der Maschine, um die Strömungsrate des Kühlmediums einzustellen, das durch den Blockdurchgang 22 strömt.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Heizkörper 31 als der Wärmetauscher zum Abstrahlen von Wärme des Kühlmittels verwendet. Alternativ kann ein Ölwärmer, der ein Schmieröl für eine Maschine oder ein Getriebe erwärmt, als der Wärmetauscher verwendet werden. In diesem Fall kann der Ölwärmer beispielsweise in dem Kopfdurchgang 23 vorgesehen sein, anstelle des Heizkörpers 31, der in 1 als der Wärmetauscher verwendet wird.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Temperatur des Kühlmittels an der Auslassseite des AGR-Kühlers 33 auf der Basis des Erfassungsergebnisses des Abgastemperatursensors 43 berechnet. Jedoch kann die Auslassgastemperatur auf der Basis von Berechnungsparametern berechnet werden, wie einer Maschineneinlasswassertemperatur, einer Maschinenumdrehung, einer Maschinenlast, einer AGR-Gasmenge, einer erforderten Strömungsrate des Kühlmittels oder dergleichen. In diesem Fall erhöht sich die berechnete Auslassgastemperatur, wenn sich die Maschineneinlasswassertemperatur erhöht, die Maschinenumdrehung erhöht, die Maschinenlast erhöht, die AGR-Gasmenge verringert oder die erforderte Strömungsrate des Kühlmittels erhöht. Wenn der Heizkörper 31 stromaufwärts des AGR-Gaskühlers 33 in dem Zirkulationsweg vorgesehen ist, kann eine Umgebungstemperatur in den Berechnungsparametern umfasst sein. Die Berechnung der Auslassgastemperatur kann höher sein, wenn sich die Umgebungstemperatur erhöht. Wenn des Weiteren der Ölwärmer stromaufwärts des AGR-Gaskühlers 33 vorgesehen ist, kann die Berechnung der Auslassgastemperatur auch eine Öltemperatur als einen Berechnungsparameter umfassen. Die Berechnung der Auslassgastemperatur kann höher sein, wenn sich die Öltemperatur erhöht.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann die Wasserpumpe eine mechanische Wasserpumpe sein. Jedoch kann die Wasserpumpe eine elektrische Wasserpumpe sein. Des Weiteren kann die Wasserpumpe als ein erstes Ventil und ein zweites Ventil verwendet werden, und die Strömungsrate kann durch Steuern der Wasserpumpe gesteuert werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das Kühlmittel als ein Kühlmedium verwendet. Jedoch kann ein Fluid, wie ein Öl, auch als das Kühlmedium verwendet werden.
Ein Heizkörper (31) und ein AGR-Kühler (33) sind in Reihe an einem Kopfdurchgang (23) in einem Zirkulationsweg (20) eines Kühlmittels vorgesehen. Ein Strömungsratensteuerungsventil (27) ist in dem Kopfdurchgang (23) vorgesehen. Eine ECU (40) berechnet eine erforderte Strömungsrate des Kühlmittels auf der Basis einer Betriebsbedingung der Maschine (10). Die ECU (40) bestimmt, ob Bedingungen vorhanden sind, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers (33) verursachen. Des Weiteren steuert die ECU (40) das Strömungsratensteuerungsventil (27), um die Zirkulationsströmungsrate des Kühlmittels auf die erforderte Strömungsrate zu beschränken, wenn die ECU (40) Bedingungen erfasst, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers (33) verursachen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-289125 A [0002]

Claims

Kühlungssystem für eine Brennkraftmaschine, wobei das Kühlungssystem einen Teil eines Abgases von der Maschine als AGR-Gas zurückführt, wobei das Kühlungssystem folgendes aufweist: einen Maschinenkühlungsdurchgang (13, 14), der in der Maschine vorgesehen ist; einen Zirkulationsweg (20), der mit dem Maschinenkühlungsdurchgang (13, 14) fluidverbunden ist; einen AGR-Kühler (33), der mit dem Zirkulationsweg (20) fluidverbunden ist und gestaltet ist, um das AGR-Gas zu kühlen; ein erstes Ventil (27), das mit dem Zirkulationsweg (20) fluidverbunden ist und eine Strömungsrate eines Kühlmediums steuert, das durch den AGR-Kühler (33) strömt; und eine Steuerungseinrichtung (40), die gestaltet ist, um (i) eine erforderte Strömungsrate des Kühlmediums zu berechnen, das durch den AGR-Kühler (33) strömt, auf der Basis einer Betriebsbedingung der Maschine, (ii) Bedingungen zu erfassen (S14), die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers (33) verursachen, und (iii) das erste Ventil (27) zu steuern, um die Strömungsrate des Kühlmediums einzustellen, das durch den AGR-Kühler (33) strömt, wobei wenn die Steuerungseinrichtung (40) die Bedingungen (S14) erfasst, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers (33) verursachen, die Steuerungseinrichtung die erforderte Strömungsrate auf eine korrigierte Strömungsrate festlegt und das erste Ventil (27) derart steuert, dass die Strömungsrate des Kühlmediums, das durch den AGR-Kühler (33) strömt, auf die korrigierte Strömungsrate eingestellt wird.
Kühlungssystem für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die korrigierte Strömungsrate eine maximale Strömungsrate umfasst, und wenn die Steuerungseinrichtung (40) die Bedingungen (S14) erfasst, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers (33) verursachen, die Steuerungseinrichtung (40) das erste Ventil (27) auf der Basis eines Vergleichs zwischen der erforderten Strömungsrate und der maximalen Strömungsrate derart steuert, dass die Strömungsrate des Kühlmediums, das durch den AGR-Kühler (33) strömt, auf die maximale Strömungsrate eingestellt wird.
Kühlungssystem für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kühlungssystem des Weiteren folgendes aufweist: einen Wärmetauscher (31), der mit dem Zirkulationsweg (20) fluidverbunden ist und stromabwärts des Maschinenkühlungsdurchgangs (13, 14) und stromaufwärts des AGR-Kühlers (33) vorgesehen ist, wobei die korrigierte Strömungsrate eine maximale Strömungsrate und eine minimale Strömungsrate umfasst, und wenn der Wärmetauscher (31) Wärme von dem Kühlmedium abstrahlt und die Steuerungseinrichtung (40) die Bedingungen (S14) erfasst, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers (33) verursachen, die Steuerungseinrichtung (40) das erste Ventil (27) auf der Basis eines Vergleichs zwischen der erforderten Strömungsrate und der maximalen Strömungsrate und eines Vergleichs zwischen der erforderten Strömungsrate und der minimalen Strömungsrate derart steuert, dass die Strömungsrate des Kühlmediums, das durch den AGR-Kühler (33) strömt, auf die maximale Strömungsrate oder die minimale Strömungsrate eingestellt wird.
Kühlungssystem für die Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungseinrichtung (40) die korrigierte Strömungsrate auf der Basis einer Maschinentemperatur berechnet.
Kühlungssystem für die Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungseinrichtung (40) die korrigierte Strömungsrate auf der Basis eines Luft-Kraftstoffverhältnisses berechnet.
Kühlungssystem für die Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerungseinrichtung (40) die Bedingungen (S14) erfasst, die eine Kondensation im Inneren des AGR-Kühlers (33) bewirken, durch Vergleichen (i) einer Temperatur, bei der eine Wasserkondensation von dem AGR-Gas erzeugt wird, und (ii) einer Temperatur des AGR-Gases.
Kühlungssystem für die Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenn die Maschine bei einer vorbestimmten Temperatur ist, die Steuerungseinrichtung (40) die erforderte Strömungsrate auf die korrigierte Strömungsrate festlegt und das erste Ventil (27) derart steuert, dass die Strömungsrate des Kühlmediums, das durch den AGR-Kühler (33) strömt, auf die korrigierte Strömungsrate eingestellt wird.
Kühlungssystem für die Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: der Maschinenkühlungsdurchgang einen ersten Kühlungsdurchgang (13), der eine Strömung des Kühlmediums durch einen Zylinderblock (11) hindurch vorsieht, und einen zweiten Kühlungsdurchgang (14) hat, der eine Strömung des Kühlmediums durch einen Zylinderkopf (12) hindurch vorsieht; ein Blockdurchgang (22) mit dem ersten Kühlungsdurchgang (13) fluidverbunden ist; ein Kopfdurchgang (23) mit dem zweiten Kühlungsdurchgang (14) und dem ersten Ventil (27) fluidverbunden ist; ein zweites Ventil (26) mit dem Blockdurchgang (22) fluidverbunden ist und die Strömungsrate des Kühlmediums durch den Blockdurchgang (22) hindurch steuert; der AGR-Kühler (33) in dem Kopfdurchgang (23) vorgesehen ist; und die Steuerungseinrichtung (40) (i) das erste Ventil (27) steuert, um die Strömungsrate des Kühlmediums einzustellen, das durch den Kopfdurchgang (23) und den AGR-Kühler (33) strömt, und (ii) das zweite Ventil (26) auf der Basis der Betriebsbedingung der Maschine steuert, um die Strömungsrate des Kühlmediums einzustellen, das durch den Blockdurchgang (22) hindurch strömt.
Kühlungssystem für die Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: der Maschinenkühlungsdurchgang einen ersten Kühlungsdurchgang (13), der eine Strömung des Kühlmediums durch einen Zylinderblock (11) hindurch vorsieht, und einen zweiten Kühlungsdurchgang (14) hat, der eine Strömung des Kühlmediums durch einen Zylinderkopf (12) hindurch vorsieht; ein Blockdurchgang (22) mit dem ersten Kühlungsdurchgang (13) und dem ersten Ventil (27) fluidverbunden ist; ein Kopfdurchgang (23) mit dem zweiten Kühlungsdurchgang (14) fluidverbunden ist; ein zweites Ventil (26) mit dem Kopfdurchgang (23) fluidverbunden ist und die Strömungsrate des Kühlmediums durch den Kopfdurchgang (23) hindurch steuert; der AGR-Kühler (33) in dem Blockdurchgang (22) vorgesehen ist; und die Steuerungseinrichtung (40) (i) das erste Ventil (27) steuert, um die Strömungsrate des Kühlmediums einzustellen, das durch den Blockdurchgang (22) und den AGR-Kühler (33) strömt, und (ii) das zweite Ventil (26) auf der Basis der Betriebsbedingung der Maschine steuert, um die Strömungsrate des Kühlmediums einzustellen, das durch den Kopfdurchgang (23) hindurch strömt.