DE102014215630B4

DE102014215630B4 - Verfahren und anlagen zur kondensationsregelung

Info

Publication number: DE102014215630B4
Application number: DE102014215630.0A
Authority: DE
Inventors: Joseph Norman Ulrey; Ravi Gopal; Sunil Katragadda
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2034-08-08
Also published as: US9682685B2; CN104373261A; CN104373261B; RU151932U1; DE102014215630A1; US20150047374A1

Abstract

Verfahren für einen Motor (10, 220), umfassend:in einem Fahrzeugenteisungszustand, Einschalten einer Klimaanlage und Ausstoßen (314) von Wärme aus der Klimaanlage in einen ersten Kühlkreislauf (202) unter Umgehung eines Heizkörpers (206), wobei der erste Kühlkreislauf (202) mit der Klimaanlage, einem Ladeluftkühler (18, 210) und einem Heizkörper (206) aber nicht mit dem Motor (10, 220) gekoppelt ist, wobei der Fahrzeugenteisungszustand umfasst, dass eine Temperatur von Kühlmittel in dem ersten Kühlkreislauf (202) tiefer als ein Schwellenwert ist, und wobei sich in dem Fahrzeugenteisungszustand ein Thermostatventil (266), das zwischen der Klimaanlage und dem Heizkörper (206) gekoppelt ist, in einer geschlossenen Position befindet.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Anlagen zur Verwendung der Wärme aus einer Klimaanlage, um die Erwärmung eines Ladeluftkühlers zu beschleunigen.
Fahrzeuge können mit Enteisungsanlagen konfiguriert sein, um Kondenswasserbildung zu beheben und/oder um Vereisung von der Windschutzscheibe, der Heckscheibe und/oder den Seitenfenstern des Fahrzeugs abtauen zu lassen. Enteisungsanlagen können Komponenten umfassen, wie etwa Gebläse und Ventilatoren, die von einer Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage (HVAC) und einem Motorkühlkreislauf gemeinsam genutzt werden. Zum primären Enteisen wird Wärme durch das Motorkühlmittel des Fahrzeugs über den Heizungskühler bereitgestellt. Insbesondere wird kühle Luft durch den Heizungskühler geblasen und dann durch ein Gebläse zu der und über die innere Oberfläche der Windschutzscheibe geleitet und verteilt. Zusätzlich zu den Ventilatoren und Gebläsen der HVAC-Anlage kann ein Klimagerät auch während des Enteisens betätigt werden, um die Luft zu entfeuchten, die von den Ventilatoren und Gebläsen geblasen wird. Die Entfeuchtung macht die Enteisung wirksamer und schneller, da getrocknete Luft eine höhere Kapazität aufweist, um Wasser aus dem Glas zu absorbieren, auf das sie gerichtet ist. Das sekundäre Enteisen, das häufig an Rück- und/oder Seitenspiegeln verwendet wird, besteht typischerweise aus mehreren resistiven Leitern, die in oder auf dem Glas eingebettet sind. Wenn Energie angelegt wird, heizen sich diese Leiter auf, lassen das Eis abtauen und lassen die Kondensation vom Glas verdampfen.
Die Erfinder haben dabei mögliche Gelegenheiten für den Enteisungsmodus erkannt. Beispielsweise führt der Einsatz des Klimageräts, um die Fahrgastraumluft zu entfeuchten, dazu, dass unter kalten Umgebungsbedingungen Kondensatorwärme in die Atmosphäre ausgestoßen wird. Diese Wärme geht an die Umgebung verloren, ohne genutzt zu werden. Die Erfinder haben erkannt, dass man sich diese Wärme zu Nutze machen kann, statt sie an die Umgebung zu verlieren. Kalte Umgebungsbedingungen können das Kältemittel (bzw. Kühlmittel) in dem Kühlkreislauf auch überkühlen und Frostprobleme aufwerfen. Da der Enteisungsmodus heiße Luft benötigt, die über den Motorkühlkreislauf erhitzt wurde, kann sich ein wirksames Enteisen verzögern, bis sich der Motor ausreichend aufgewärmt hat. Da die Motorwärme in den Fahrgastraum geschickt wird, um die kühle Luft zu erhitzen, kann die Motorwarmlaufphase während des Enteisens paradoxerweise langsamer sein als wenn kein Enteisen benötigt wird. Ferner sind die Umgebungsbedingungen während des Enteisungsmodus die gleichen wie die Bedingungen, bei denen die Kondenswasserbildung des Ladeluftkühlers ein großes Problem für Lademotoren darstellt. Wenn sich Kondenswasser in der Ansauganlage ansammelt, erhöht sich das Risiko von Motorfehlzündungen und NVH-Problemen.
In der DE 10 2010 039 810 A1 wird ein Kühlsystem für ein Fahrzeug gezeigt, bei dem ein Kühlmittelstrom an eine Ladeluftkühleinheit und eine Kondensatoreinheit geführt wird, die an einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf angeschlossen sind. In der DE 10 2005 043 736 B4 wird eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Lader und einem zur Ladedruckregelung dienenden verstellbaren Bypassventil beschrieben, das während des Kaltstarts geschlossen ist, wobei sich im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine ein an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossener Ladeluftkühler befindet und wobei der Kühlmittelkreislauf beim Start der Verbrennungskraftmaschine unterbrochen ist. In der DE 198 59 129 A1 wird eine Einrichtung zur Kühlung der Ladeluft einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader, einem Ladeluftkühler und einer Klimaanlage beschrieben, wobei vom Verdichter des Turboladers verdichtete Ladeluft zur Kühlung mit Kühlflüssigkeit des Ladeluftkühlers und diese zur Kühlung mit einem Verdampfer der Klimaanlage in Wechselwirkung steht.
Die Erfinder haben erkannt, dass man die Wärme, die während eines Enteisungsmodus in der HVAC-Anlage erzeugt wird, vorteilhaft während eines Motorkaltstarts verwenden kann, um das Aufwärmen des Ladeluftkühlers und des Motors zu beschleunigen. Bei einem Beispiel kann dies durch ein Verfahren für einen Motor erreicht werden, das folgende Schritte umfasst: als Reaktion auf einen Fahrzeugenteisungszustand, Betätigen eines Klimageräts und Ausstoßen von Wärme aus einem ersten Kühlkreislauf in die Motoransaugluft, wobei der erste Kühlkreislauf mit dem Klimagerät, einem Ladeluftkühler und einem Heizkörper gekoppelt ist, wobei der erste Kühlkreislauf nicht mit dem Motor gekoppelt ist. Während somit das Klimagerät eingeschaltet wird, um den Fahrgastraum während des Enteisens zu entfeuchten, wird die Wärme, die von dem Klimagerät ausgestoßen wird, vorteilhaft verwendet, um das Aufwärmen des Motors und des Ladeluftkühlers zu beschleunigen.
Beispielsweise kann eine Motoranlage einen ersten Kühlkreislauf umfassen, der mit einem Klimagerät (oder einer HVAC-Anlage), einem Ladeluftkühler, einer ersten Kühlmittelpumpe und einem Heizkörper gekoppelt ist. Der Heizkörper kann über ein Thermostatventil mit den übrigen Komponenten des ersten Kühlkreislaufs derart gekoppelt sein, dass wenn die Temperatur des Kühlmittels, das durch den ersten Kühlkreislauf fließt, geringer als ein Schwellenwert ist, das Thermostatventil geschlossen bleibt und das Kühlmittel durch den Kreislauf fließt und dabei den Heizkörper umgeht. Wenn dann die Kühlmitteltemperatur über dem Schwellenwert liegt, öffnet sich das Thermostatventil, um Kühlmittel durch den Heizkörper fließen zu lassen. Somit kann der erste Kühlkreislauf eine Tieftemperaturschleife bilden. Ein zweiter anderer Kühlkreislauf kann den Motor und einen Ventilator umfassen, wobei der zweite Kreislauf eine Hochtemperaturschleife bildet. Unter Fahrzeugenteisungsbedingungen kann das Klimagerät (AC) betätigt werden, um die Fahrgastraumluft zu entfeuchten. Die Wärme, die von dem Verdampfer während der Entfeuchtung aus der kondensierenden Fahrgastraumfeuchtigkeit absorbiert wird, wird in den wassergekühlten AC-Kondensator in dem Tieftemperatur-Kühlkreislauf ausgestoßen, wodurch das Kühlmittel erwärmt wird. Die erste Kühlmittelpumpe kann betätigt werden, um erwärmtes Kühlmittel in den ersten Kühlkreislauf durch die AC (wo die Wärme abgenommen wird) und dann durch einen Ladeluftkühler (CAC) unter Umgehung des Heizkörpers fließen zu lassen. Durch die Umgehung des Tieftemperatur-Heizkörpers geht keine Wärme an die Atmosphäre verloren, und das warme Kühlmittel kann den CAC aufwärmen. Der warme CAC wärmt wiederum die Luftladung auf, die durch diesen hindurch strömt. Sobald das Kühlmittel in dem ersten Kühlkreislauf heiß genug ist (z.B. über einem Schwellenwert), kann sich das Thermostatventil öffnen und das Kühlmittel kann über den ersten Kühlkreislauf durch den Heizkörper gepumpt werden, so dass Wärme an die Umgebung verloren gehen kann und eine Temperaturregelung des ersten Kühlkreislaufs ermöglicht wird.
Ein beschleunigtes Erhitzen des CAC bietet zahlreiche Vorteile. Erstens beschleunigt es die Motoraufwärmphase, indem es die Ansaugluftladung erhitzt, die in dem Motor empfangen wird, was wiederum die Wirksamkeit der Enteisung verbessert. Zweitens werden durch das Erhöhen der Temperatur am CAC Kondensationsprobleme am CAC reduziert. Zusätzlich kann eine Niederdruck-AGR frühzeitiger ohne Kondensationsprobleme eingeführt werden. Sobald somit die AGR eingeführt wird, beschleunigt die Wärme, die von dem AGR-Kühler in den zweiten Kühlkreislauf ausgestoßen wird, die Motorwarmlaufphase weiter. Auf diese Art und Weise kann Enteisungswärme wiedergewonnen werden und zu einem CAC unter kalten Umgebungsbedingungen hinzugefügt werden, um das Aufwärmen des CAC und des Motors zu beschleunigen. Durch das Betätigen des Motors mit wärmerer Luft, werden Feinstaub- (PM), CO- und Kohlenwasserstoff- (HC) Emissionen reduziert, und durch das Erweitern des Bereichs des AGR-Betriebs werden auch Vorteile beim Kraftstoffverbrauch erreicht.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes zu identifizieren, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche definiert wird, die auf die ausführliche Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen eingeschränkt, die beliebige zuvor oder in einem Teil der vorliegenden Offenbarung erwähnte Nachteile beheben.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Auflademotoranlage;
2 ein Ausführungsbeispiel eines Kühlkreislaufs, der mit der Motoranlage aus 1 gekoppelt ist;
3 ein übergeordnetes Ablaufschema, das eine Routine abbildet, die umgesetzt werden kann, um Enteisungswärme zu verwenden, um die Aufwärmphase des CAC und die Abgabe einer gekühlte AGR zu beschleunigen;
4 eine beispielhafte Anpassung, die zur CAC-Temperaturregelung gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.

Es werden Verfahren und Anlagen bereitgestellt, um Wärme aus einer Klimaanlage wiederzugewinnen, die mit einem Motor gekoppelt ist, wie etwa mit der Motoranlage aus 1, um eine Ladung aufzuwärmen, die durch einen Ladeluftkühler (CAC) strömt. Dadurch können die Ansaugluftladung und das Kühlmittel, die durch den Kühlkreislauf des Ladeluftkühlers (wie etwa durch den Kreislauf aus 2) fließen, aufgewärmt werden. Ein Motorregler kann konfiguriert sein, um eine Regelroutine auszuführen, wie etwa die Routine aus 3, um durch Umwälzen des Kühlmittels durch einen CAC unter Umgehung eines Heizkörpers unter kalten Bedingungen Enteisungswärme wiederzugewinnen. Die AGR-Abgabe kann eingeleitet werden, sobald der CAC genug aufgewärmt wurde. Eine beispielhafte Anpassung wird mit Bezug auf 4 gezeigt.
1 zeigt schematisch Aspekte einer beispielhaften Motoranlage 100, die einen Motor 10 umfasst. Bei der abgebildeten Ausführungsform ist der Motor 10 ein Auflademotor, der mit einem Turbolader 13 gekoppelt ist, der einen Verdichter 114 umfasst, der von einer Turbine 116 angetrieben wird. Insbesondere wird frische Luft entlang des Ansaugkanals 42 über einen Luftreiniger 112 in den Motor 10 eingeführt und strömt zum Verdichter 114. Der Verdichter kann ein beliebiger geeigneter Ansaugluft-Verdichter sein, wie etwa ein Aufladeverdichter, der von einem Motor oder einer Antriebswelle angetrieben wird. Bei der Motoranlage 100 ist der Verdichter jedoch ein Turboladeverdichter, der über eine Welle 19 mechanisch mit der Turbine 116 gekoppelt ist, wobei die Turbine 116 durch expandierende Motorabgase angetrieben wird. Bei einer Ausführungsform können der Verdichter und die Turbine in einem Twin-Scroll-Turbolader gekoppelt sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) sein, wobei die Turbinengeometrie als Funktion der Motordrehzahl aktiv geändert wird.
Wie in 1 gezeigt, ist der Verdichter 114 über den Ladeluftkühler (CAC) 18 (hier auch als Zwischenkühler bezeichnet) mit einem Drosselventil 20 gekoppelt. Das Drosselventil 20 ist mit dem Motoransaugrohr 22 gekoppelt. Von dem Verdichter strömt die komprimierte Luftladung durch den Ladeluftkühler 18 und das Drosselventil zum Ansaugrohr. Der Ladeluftkühler kann beispielsweise ein Luft/Luft-Wärmetauscher sein. Eine ausführliche Beschreibung des Kühlkreislaufs, der mit dem CAC gekoppelt ist, wird nachstehend mit Bezug auf 2 bereitgestellt. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Luftladung im Innern des Ansaugrohrs von einem Saugrohrdruck- (MAP) Sensor 124 erfasst. Da die Strömung durch den Verdichter die komprimierte Luft erhitzen kann, wird ein stromabwärtiger CAC 18 bereitgestellt, so dass die aufgeladene Ansaugluftladung vor der Abgabe an die Motoransaugöffnung abgekühlt werden kann.
Ein oder mehrere Sensoren kann bzw. können mit einem Einlass des Verdichters 114 gekoppelt sein. Beispielsweise kann ein Temperatursensor 55 mit dem Einlass gekoppelt sein, um eine Verdichtereinlasstemperatur zu schätzen, und ein Drucksensor 56 kann mit dem Einlass gekoppelt sein, um einen Verdichtereinlassdruck zu schätzen. Als anderes Beispiel kann ein Feuchtigkeitssensor 57 mit dem Einlass gekoppelt sein, um eine Feuchtigkeit der Luftladung zu schätzen, die in den Verdichter eintritt. Noch andere Sensoren können beispielsweise Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren usw. umfassen. Bei anderen Beispielen kann bzw. können eine oder mehrere der Verdichtereinlassbedingungen (wie etwa Feuchtigkeit, Temperatur, Druck usw.) basierend auf Motorbetriebsbedingungen abgeleitet werden. Wenn die AGR aktiviert wird, können die Sensoren zusätzlich Temperatur, Druck, Feuchtigkeit und Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Luftladungsgemisch schätzen, das frische Luft, zurückgeführte komprimierte Luft und Abgasrückstände, die am Verdichtereinlass empfangen werden, umfasst.
Unter ausgewählten Bedingungen, wie etwa während des Anfahrens, beim Übergang vom Motorbetrieb mit Aufladung zum Motorbetrieb ohne Aufladung, kann es zum Verdichterabriss kommen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine erhöhte Druckdifferenz über den Verdichter erzeugt wird, wenn sich die Drosselklappe zum Abschluss der Beschleunigung schließt. Die erhöhte Druckdifferenz reduziert die Vorwärtsströmung durch den Verdichter und verursacht einen Abriss und verschlechterte Turboladerleistung. Zusätzlich kann der Abriss zu NVH-Problemen führen, wie etwa zu unerwünschten Geräuschen aus der Motoransauganlage. Um den Ladedruck zu reduzieren und den Verdichterabriss zu verringern, kann mindestens ein Teil der Luftladung, die von dem Verdichter 114 komprimiert wird, zum Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Dies ermöglicht es, übermäßigen Ladedruck im Wesentlichen sofort zu reduzieren. Die Verdichter-Rückführanlage kann einen Verdichter-Rückführkanal 70 umfassen, um gekühlte komprimierte Luft von dem Verdichterauslass stromabwärts von dem Ladeluftkühler 18 zum Verdichtereinlass zurückzuführen. Bei einigen Ausführungsformen kann ein zusätzlicher Verdichter-Rückführkanal (nicht gezeigt) bereitgestellt werden, um ungekühlte (oder warme) komprimierte Luft von dem Verdichterauslass stromaufwärts von dem Ladeluftkühler 18 zum Verdichtereinlass zurückzuführen.
Ein Verdichter-Rückführventil (CRV) 72 kann mit dem Verdichter-Rückführkanal 70 (auch als Verdichterumgehung bezeichnet) gekoppelt sein, um die Menge der gekühlten Verdichterströmung, die zum Verdichtereinlass zurückgeführt wird, zu regeln. Bei dem abgebildeten Beispiel kann das CRV 72 als stufenlos verstellbares Ventil konfiguriert sein, wobei eine Position des Ventils von einer ganz geschlossenen Position in eine ganz offene Position und jede beliebige Position dazwischen verstellbar ist. Das CRV 72 kann in dem Kanal 70, stromabwärts von dem CAC 18 und stromaufwärts von einem Einlass des Verdichters 114 positioniert sein. Eine Position des CRV 72 kann während des Betriebs des Lademotors eingestellt werden, um die Spitzenleistung zu verbessern und eine Abrisssicherheit bereitzustellen. Bei einem Beispiel kann das CRV während des Auflademotorbetriebs geschlossen gehalten werden, um die Aufladereaktion und Spitzenleistung zu verbessern. Bei einem anderen Beispiel kann das CRV während des Auflademotorbetriebs teilweise offen gehalten werden, um eine gewisse Abrisssicherheit bereitzustellen, insbesondere eine bessere Sicherheit gegen progressiven Abriss. Auf jeden Fall kann als Reaktion auf eine Abrissangabe (z.B. plötzlicher Abriss) die Öffnung des Ventils vergrößert werden. Ein Öffnungsgrad des CRV kann auf der Angabe des Abrisses (z.B. dem Verdichterverhältnis, dem Verdichterdurchsatz, einer Druckdifferenz über den Verdichter usw.) basiert sein. Als ein Beispiel kann eine Öffnung des CRV (z.B. kann das Ventil von der ganz geschlossenen Position oder der teilweise geöffneten Position in eine ganz geöffnete Position verschoben werden) als Reaktion auf eine Abrissangabe vergrößert werden.
Der Abriss kann auch gemindert werden, indem man den Abgasdruck an der Turbine 116 reduziert. Beispielsweise kann ein Ladedruckregelventil-Stellglied 92 betätigt werden, um sich zu öffnen, um über das Ladedruckregelventil 90 mindestens einen Teil des Abgasdrucks von oberhalb der Turbine an eine Position unterhalb der Turbine abzubauen. Durch das Reduzieren des Abgasdrucks oberhalb der Turbine kann die Turbinendrehzahl reduziert werden, was wiederum dazu beiträgt, den Verdichterabriss zu reduzieren. Auf Grund der Ladedynamik des Ladedruckregelventils können die Wirkungen der Einstellungen des Verdichter-Rückführventils auf den Abriss jedoch schneller sein als die Wirkungen der Einstellungen des Ladedruckregelventils.
Die Motoranlage 100 kann ferner eine Klima- (AC) Anlage, beispielsweise als Teil einer Fahrzeug-HVAC-Anlage, umfassen. Die AC-Anlage kann als Reaktion auf eine Bedieneranfrage zum Kühlen des Fahrgastraums des Fahrzeugs, zum Entfeuchten der Fahrgastraumluft und/oder zum Enteisen eingeschaltet oder betätigt werden. Wie hier erläutert, kann unter kalten Bedingungen, wenn die AC-Anlage eingeschaltet ist, Wärme, die durch den Betrieb der AC-Anlage (am Kondensator der AC-Anlage) erzeugt wird, in einen (ersten) Kühlkreislauf ausgestoßen werden, der mit dem CAC, der HVAC-Anlage und einem Heizkörper gekoppelt ist, jedoch nicht mit dem Motorsaugrohr oder einem AGR-Kühler gekoppelt ist. Das Vorliegen eines Thermostatventils, das unter kalten Bedingungen geschlossen ist, bewirkt, dass die Kühlmittelströmung von einem Heizkörper entfernt wird, was den Wärmeverlust an die Umgebungsluft verringert und den Wärmeausstoß von der AC-Anlage in das Kühlmittel erhöht. Dies beschleunigt das Aufwärmen der Ansaugluftladung, die durch den CAC strömt und wärmt dabei auch den CAC auf. Durch gleichzeitiges Öffnen von CRV 72 kann die aufgewärmte Luftladung um den Verdichter und den CAC herum zurückgeführt werden, wodurch der CAC weiter aufgewärmt wird. Die erhöhte Luftladungstemperatur und die erhöhte Rückführung der erhitzten Luftladung um den Verdichter herum führen zu einem erhöhten Wärmeausstoß am CAC. Somit beschleunigt dies den CAC und die Motoraufwärmphase und verbessert die Motorleistung.
Das Thermostatventil kann geöffnet werden, sobald der CAC heiß genug ist. Daraufhin wird unter heißen Kühlmittelbedingungen Kühlmittel durch den Heizkörper geleitet, wodurch sich der Wärmeverlust an die Umgebungsluft erhöht. Dies beschleunigt den Kühlkreislauf und die CAC-Temperaturregelung und reduziert ein Überhitzen.
Das Ansaugrohr 22 ist durch eine Reihe von Ansaugventilen (nicht gezeigt) mit einer Reihe von Brennkammern 30 gekoppelt. Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Auspuffventilen (nicht gezeigt) mit dem Auspuffkrümmer 36 gekoppelt. Bei der abgebildeten Ausführungsform ist ein einziger Auspuffkrümmer 36 gezeigt. Bei anderen Ausführungsformen kann der Auspuffkrümmer jedoch eine Vielzahl von Auspuffkrümmerabschnitten umfassen. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Auspuffkrümmerabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass ein Ausfluss aus verschiedenen Brennkammern zu verschiedenen Positionen in der Motoranlage geleitet wird.
Bei einer Ausführungsform kann jedes der Abgas- und Ansaugventile elektronisch betätigt oder geregelt sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann jedes der Abgas- und Ansaugventile nockenbetätigt oder -geregelt sein. Ob elektronisch betätigt oder nockenbetätigt, die Zeiteinstellung des Öffnens und Schließens der Abgas- und Ansaugventile kann je nach Bedarf für eine gewünschte Verbrennung und Abgasreinigungsleistung angepasst werden.
Die Brennkammern 30 können über eine Einspritzdüse 66 mit einem oder mehreren Kraftstoffen versorgt werden, wie etwa mit Benzin, Alkoholkraftstoffmischungen, Diesel, Biodiesel, komprimiertem Erdgas usw. Der Kraftstoff kann den Brennkammern über direkte Einspritzung, Saugrohreinspritzung, Drosselventilkörper-Einspritzung oder eine beliebige Kombination davon zugeführt werden. In den Brennkammern kann die Verbrennung durch Fremdzündung und/oder Kompressionszündung eingeleitet werden.
Wie in 1 gezeigt, werden die Abgase aus dem einen oder den mehreren Abschnitten des Auspuffkrümmers auf die Turbine 116 gelenkt, um die Turbine anzutreiben. Wenn ein reduziertes Turbinendrehmoment erwünscht ist, kann ein Teil der Abgase stattdessen unter Umgehung der Turbine durch das Ladedruckregelventil 90 geleitet werden. Die kombinierte Strömung aus der Turbine und dem Ladedruckregelventil strömt dann durch die Abgasreinigung 170. Im Allgemeinen kann bzw. können eine oder mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen 170 einen oder mehrere Abgasnachbehandlungskatalysatoren umfassen, der bzw. die konfiguriert ist bzw. sind, um die Abgasströmung katalytisch zu behandeln und dadurch die Menge von einer oder mehreren Substanzen in der Abgasströmung zu reduzieren. Beispielsweise kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator konfiguriert sein, um NO_x aus der Abgasströmung einzuschließen, wenn die Abgasströmung mager ist, und um die eingeschlossenen NO_x zu reduzieren, wenn die Abgasströmung fett ist. Bei anderen Beispielen kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator konfiguriert sein, um NO_x in ein Missverhältnis zu bringen oder um NO_x anhand eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. Bei noch anderen Beispielen kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator konfiguriert sein, um restliche Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenmonoxide in der Abgasströmung zu oxidieren. Andere Abgasnachbehandlungskatalysatoren, die eine derartige Funktionalität aufweisen, können in Washcoats oder an einer anderen Stelle in den Abgasnachbehandlungsstufen getrennt oder zusammen angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Abgasnachbehandlungsstufen einen regenerierbaren Rußfilter umfassen, der konfiguriert ist, um Rußteilchen in der Abgasströmung einzuschließen und zu oxidieren.
Alle oder ein Teil der behandelten Abgase aus der Abgasreinigung 170 können über die Abgasleitung 35 in die Atmosphäre entlassen werden. Je nach den Betriebsbedingungen kann jedoch ein Teil der Abgasrückstände stattdessen in den AGR-Kanal 50, durch den AGR-Kühler 51 und das AGR-Ventil 52 zum Einlass des Verdichters 114 umgeleitet werden. Somit koppelt der AGR-Kanal 50 den Motorauspuffkrümmer unterhalb der Turbine 116 mit dem Motoransaugrohr oberhalb des Verdichters 114. Bei dem abgebildeten Beispiel wird der AGR-Kanal 50 gezeigt, wie er mit dem Verdichter-Rückführkanal 70 oberhalb des Verdichtereinlasses zusammenläuft. Es versteht sich, dass bei alternativen Beispielen die Kanäle eventuell nicht zusammenlaufen und der AGR-Kanal mit dem Verdichtereinlass unabhängig von dem Verdichter-Rückführkanal gekoppelt sein kann.
Das AGR-Ventil 52 kann geöffnet werden, um eine geregelte Menge von abgekühlten Abgasen in den Verdichtereinlass für eine wünschenswerte Verbrennung und Leistung der Abgasreinigung einzulassen. Somit ist die Motoranlage 100 geeignet, um eine externe, Niederdruck- (LP) AGR bereitzustellen, indem sie Abgase von unterhalb der Turbine 116 abzapft. Das AGR-Ventil 52 kann auch als stufenlos verstellbares Ventil konfiguriert sein. Bei einem alternativen Beispiel kann das AGR-Ventil 52 jedoch als An/Aus-Ventil konfiguriert sein. Die Drehung des Verdichters zusätzlich zu dem relativ langen LP-AGR-Strömungsweg in der Motoranlage 100 stellt eine ausgezeichnete Homogenisierung der Abgase in die Ansaugluftladung bereit. Ferner stellt die Anordnung von AGR-Abnahme- und Mischpunkten eine sehr wirksame Kühlung der Abgase für erhöhte verfügbare AGR-Masse und verbesserte Leistung bereit. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Motoranlage ferner einen Hochdruck-AGR-Strömungsweg umfassen, wobei die Abgase von oberhalb der Turbine 116 angesaugt werden und zum Motoransaugrohr unterhalb des Verdichters 114 zurückgeführt werden.
Der AGR-Kühler 51 kann mit dem AGR-Kanal 50 gekoppelt sein, um die AGR zu kühlen, die an den Verdichter abgegeben wird. Zusätzlich kann bzw. können ein oder mehrere Sensoren mit dem AGR-Kanal 50 gekoppelt sein, um Einzelheiten bezüglich der Zusammensetzung und des Zustands der AGR bereitzustellen. Beispielsweise kann ein Temperatursensor bereitgestellt werden, um eine Temperatur der AGR zu bestimmen, ein Drucksensor kann bereitgestellt werden, um eine Temperatur der AGR zu bestimmen, ein Feuchtigkeitssensor kann bereitgestellt werden, um eine Feuchtigkeit oder einen Wassergehalt der AGR zu bestimmen, und ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 54 kann bereitgestellt werden, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der AGR zu bestimmen. Alternativ können die AGR-Bedingungen durch den einen oder die mehreren Sensoren für Temperatur, Druck, Feuchtigkeit und Luft/Kraftstoff-Verhältnis 55 bis 57, der bzw. die mit dem Verdichtereinlass gekoppelt ist bzw. sind, abgeleitet werden. Eine Öffnung des AGR-Ventils kann basierend auf den Motorbetriebsbedingungen und den AGR-Bedingungen eingestellt werden, um ein gewünschtes Ausmaß an Motorverdünnung bereitzustellen.
Unter kalten CAC-Bedingungen, wie etwa während eines Motorkaltstarts oder wenn die Umgebungsbedingungen kalt sind, kann die an der Vorverdichterposition empfangene AGR auf Grund des relativ hohen Wassergehalts der AGR eine Kondenswasserbildung erzeugen. Wenn das Kondensat vom Motor aufgenommen wird, kann es zu Fehlzündungsereignissen und NVH-Problemen führen. Wie mit Bezug auf 3 erläutert, kann sich unter derartigen Bedingungen die Abgabe von Niederdruck-AGR verzögern, bis der CAC genug aufgewärmt ist. Zusätzlich kann das Aufwärmen des CAC dadurch beschleunigt werden, dass Enteisungswärme, die am Kondensator einer Klimaanlage erzeugt wird, wiedergewonnen wird. Dadurch kann eine AGR auch unter niedrigen Umgebungsbedingungen bereitgestellt werden, was den Betriebsbereich erweitert, in dem die AGR-Vorteile erreichbar sind.
Die Motoranlage 100 kann ferner eine Regelanlage 14 umfassen. Die Regelanlage 14 wird gezeigt, wie es Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 empfängt (von denen diverse Beispiele hier beschrieben werden) und Regelsignale an eine Vielzahl von Stellgliedern 81 sendet (von denen diverse Beispiele hier beschrieben werden). Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen Abgassensor 126, der sich oberhalb der Abgasreinigungsvorrichtung befindet, einen MAP-Sensor 124, einen Abgastemperatursensor 128, einen Abgasdrucksensor 129, einen Verdichtereinlass-Temperatursensor 55, einen Verdichtereinlass-Drucksensor 56, einen Verdichtereinlass-Feuchtigkeitssensor 57 und einen AGR-Sensor 54 umfassen. Andere Sensoren, wie etwa zusätzliche Sensoren für Druck, Temperatur, Luft/KraftstoffVerhältnis und Zusammensetzung, können mit diversen Positionen in der Motoranlage 100 gekoppelt sein. Die Stellglieder 81 können beispielsweise eine Drosselklappe 20, ein AGR-Ventil 52, ein Verdichter-Rückführventil 72, ein Ladedruckregelventil 92 und eine Kraftstoff-Einspritzdüse 66 umfassen. Die Regelanlage 14 kann einen Regler 12 umfassen. Der Regler kann Eingangsdaten von den diversen Sensoren umfassen, die Eingangsdaten verarbeiten und diverse Stellglieder als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf Anweisungen oder Code verarbeiten, die bzw. der darin programmiert ist bzw. sind und einer oder mehreren Routinen entspricht bzw. entsprechen. Eine beispielhafte Regelroutine wird hier mit Bezug auf 3 beschrieben.
Nun mit Bezug auf 2 wird eine beispielhafte Kühlanlage 200 gezeigt, die mit dem Motor aus 1 gekoppelt ist. Somit kann der Motor mit einem Passagierfahrzeug oder einem anderen Straßenfahrzeug gekoppelt sein. Die Kühlanlage ermöglicht es, dass Enteisungswärme, die aus dem Betrieb in einem Enteisungsmodus wiedergewonnen wird, an einen CAC weitergegeben wird, um die Motoraufwärmphase zu beschleunigen. Insbesondere wird die Strömung durch den aufgewärmten CAC verwendet, um die Luftladung zu erhitzen und dabei wiederum den Motor zu erhitzen, wodurch sich die Motorleistung unter kalten Bedingungen verbessert.
Die Kühlanlage 200 umfasst einen ersten Kühlkreislauf 202 und einen zweiten Kühlkreislauf 204, die jeweils mit anderen Gruppen von Motoranlagenkomponenten gekoppelt sind. Der erste Kühlkreislauf 202 einen Heizkörper 206, eine Kühlmittelpumpe 208, einen Wasser/Luft-Ladeluftkühler (CAC) 210 und den Kondensator 260 der AC-Anlage. Somit bildet der erste Kühlkreislauf einen Tieftemperaturkreislauf. Der Kondensator 260 der AC-Anlage kann mit einer Klimaanlage gekoppelt sein, die Teil einer größeren Fahrzeug-HVAC-Anlage ist. Unter Bedingungen, bei denen die AC-Anlage eingeschaltet ist, wie etwa während einer Anfrage zur Abkühlung des Fahrgastraums zum Enteisen, kann die Kühlmittelpumpe 208 betätigt werden, um Kühlmittel durch den Kondensator fließen zu lassen (wobei Wärme von dem Kondensator in das Kühlmittel ausgestoßen wird). Somit kann die Kühlmittelpumpe 208 betätigt werden, so lange die AC-Anlage eingeschaltet ist.
Der zweite Kühlkreislauf 204 umfasst den Heizkörper 216, die Kühlmittelpumpen 228, 238, den AGR-Kühler 251, den Ölkühler 234, den Turbolader 236, den Heizungskühler 218 und bildet einen Hochtemperaturkreislauf.
Zurück zum ersten Kühlkreislauf 202 ist die Kühlmittelpumpe 208 konfiguriert, um heißes Kühlmittel, das von dem Kondensator 260 und dem CAC 210 empfangen wird, in den Heizkörper 206 zu pumpen, so dass Wärme in die Umgebung ausgestoßen werden kann. Insbesondere kann die Umgebungsluft (durch kleine Pfeile dargestellt, die in den Heizkörper 206 eintreten) durch den Heizkörper 206 strömen und Wärme aufnehmen, die am Heizkörper ausgestoßen wird. Der CAC 210 kann konfiguriert sein, um die komprimierte Ansaugluftladung zu kühlen, die von einem Verdichter empfangen wird, bevor die Luftladung an die Motoransaugöffnung abgegeben wird. Während des Auflademotorbetriebs wird Ansaugluft, die an einem Verdichter komprimiert wird, an den Motor beim Durchgang durch den CAC (wie etwa CAC 18 von 1) abgegeben. Wärme aus der Luft wird in das Kühlmittel ausgestoßen, das durch den CAC fließt.
Der erste Kühlkreislauf umfasst ein Thermostatventil 266, das zwischen dem Heizkörper 206 und jedem von dem Kondensator 260 der AC-Anlage und dem CAC 210 derart gekoppelt ist, dass wenn es kühlem Kühlmittel ausgesetzt wird (wie etwa unter kalten Motor-, kalten CAC- oder kalten Umgebungsbedingungen), das Thermostatventil geschlossen wird. Wenn es geschlossen ist, zwingt der Betrieb der Kühlmittelpumpe 208 das Kühlmittel durch die Umgehung 264 und entfernt das Kühlmittel vom Heizkörper 206. Wenn im Vergleich das Ventil heißem Kühlmittel ausgesetzt ist, wird das Thermostatventil geöffnet. Wenn es geöffnet ist, lässt der Betrieb der Kühlmittelpumpe 208 Kühlmittel durch den Heizkörper 206 fließen. Somit geht die Ausgabe der Kühlmittelpumpe sowohl zum AC-Kondensator als auch zum CAC, und die Ausgaben sowohl des AC-Kondensators als auch des CAC vermischen sich am Einlass der Pumpe. Wenn daraufhin der Motor nicht aufgeladen wird, kommt heißeres Kühlmittel aus dem Kondensator und kälteres Kühlmittel würde aus dem CAC kommen, um sich mit dem warmen Kühlmittel am Pumpeneinlass zu vermischen. Wenn es warm genug ist, bewirkt es, dass sich das Thermostatventil öffnet.
Wie hier erläutert, kann die AC-Anlage unter kalten CAC-Bedingungen eingeschaltet sein, beispielsweise als Reaktion auf eine Enteisungsanfrage (um den Fahrgastraum des Fahrzeugs zu entfeuchten) oder auf eine Fahrgastraumkühlanfrage (um die Fahrgastraum zu kühlen). Wenn die AC-Anlage eingeschaltet ist, kann die Kühlmittelpumpe 208 betätigt werden. Während die AC-Anlage eingeschaltet ist, wird auch Wärme aus dem Fahrgastraum über die Kondensator 260 in den ersten Kühlkreislauf ausgestoßen. Wenn die AC-Anlage unter kalten Bedingungen eingeschaltet ist und das Thermostatventil geschlossen ist, wird die Wärme, die von den Kondensatoren in den Kühlkreislauf ausgestoßen wird, vorteilhaft durch den CAC 210 umgewälzt, um die Ansaugluftladung und den CAC aufzuwärmen. Insbesondere wird unter diesen Bedingungen durch Umleiten der Kühlmittelströmung durch die Umgehung 264, während das Thermostatventil 266 geschlossen ist, der Wärmeverlust an die Umgebung reduziert. Stattdessen wird die Enteisungswärme verwendet, um das Erhitzen des CAC zu beschleunigen. Wenn die Kühlmitteltemperatur über einen Schwellenwert ansteigt, wird das Thermostatventil geöffnet. Falls die AC-Anlage noch eingeschaltet ist, wird Wärme von dem Kondensator in den Kühlkreislauf ausgestoßen und durch den Heizkörper 206 umgewälzt, um Wärme an die Umgebung zu verlieren und eine Temperatur des Kühlkreislaufs in einem gewünschten Schwellenwert oder Bereich zu halten.
Der zweite Kühlkreislauf 204 ist eine herkömmliche Kühlmittelschleife und wälzt Kühlmittel durch den Verbrennungsmotor 220 um, um Motorwärme zu verlieren und das erhitzte Kühlmittel auf den Heizkörper 216 und/oder den Heizungskühler 218 zu verteilen. Der Heizkörper 216 kann einen Heizkörperventilator 230 umfassen, um die Wirksamkeit der Kühlung zu verbessern. Der zweite Kühlkreislauf wälzt ebenfalls Kühlmittel durch den AGR-Kühler 251 um, der mit der AGR-Anlage gekoppelt ist (aus 1). Insbesondere wird Abgaswärme an dem AGR-Kühler 251 während der AGR-Abgabe ausgestoßen. Der zweite Kühlkreislauf wälzt ebenfalls Kühlmittel durch den Motorölkühler 234 und den Turbolader 230 um und empfängt Wärme, die von diesen ausgestoßen wird.
Die motorisierte Wasserpumpe 228 wälzt Kühlmittel durch Kanäle in dem Motor 220 um, insbesondere durch die Ansaug- und Auspuffkrümmer 222, durch den Motorkopf 224 und dann durch den Motorblock 226, um Motorwärme zu absorbieren. Vom Motor strömt das Kühlmittel auf dem Weg durch den AGR-Kühler 251 und den Heizkörper 216 zurück zum Motor. Wärme wird über den Heizkörper 216 und den Ventilator 230 auf die Umgebungsluft übertragen. Somit kann unter Bedingungen, bei denen die AGR abgegeben wird, Wärme, die am AGR-Kühler 251 ausgestoßen wird, durch den Motor 220 umgewälzt und vorteilhaft verwendet werden, um den Motor, wie etwa unter kalten Umgebungsbedingungen, aufzuwärmen. Die motorisierte Wasserpumpe 228 kann mit dem Motor über einen Aggregatetrieb (FEAD, nicht gezeigt) gekoppelt sein und proportional zur Motordrehzahl über einen Riemen, eine Kette usw. gedreht werden. Bei einem Beispiel, bei dem die Pumpe 228 eine Zentrifugalpumpe ist, kann der erzeugte Druck (und die sich daraus ergebende Strömung) proportional zur Kurbelwellendrehzahl sein, die in dem Beispiel aus 2 direkt proportional zur Motordrehzahl ist. Eine Hilfspumpe 238 kann ebenfalls in dem zweiten Kühlkreislauf 204 enthalten sein, um die Kühlmittelströmung durch die AGR-Anlage und den Turbolader zu unterstützen. Die Temperatur des Kühlmittels kann durch ein Thermostatventil 240 reguliert werden, das geschlossen bleiben kann, bis das Kühlmittel eine Schwellentemperatur erreicht.
Der Ventilator 230 kann mit dem Heizkörper 216 gekoppelt sein, um eine Luftströmung durch den Heizkörper 216 aufrechtzuerhalten, wenn das Fahrzeug langsam fährt oder mit laufendem Motor steht. Bei einigen Beispielen kann die Ventilatordrehzahl von einem Regler geregelt werden. Alternativ kann der Ventilator 230 mit der motorisierten Wasserpumpe 228 gekoppelt sein.
Heißes Kühlmittel kann auch über eine Hilfspumpe 238 bis zu dem Heizungskühler 218 fließen. Die Hilfspumpe 238 kann verwendet werden, um unter Bedingungen, bei denen der Motor 220 ausgeschaltet ist (z.B. nur elektrischer Betrieb), und/oder um die motorisierte Pumpe 228 zu unterstützen, wenn der Motor läuft, Kühlmittel durch den Heizungskühler 218 umzuwälzen. Wie die motorisierte Pumpe 228 kann die Hilfspumpe eine Zentrifugalpumpe sein; der Druck (und die sich daraus ergebende Strömung), der von der Hilfspumpe erzeugt wird, kann jedoch proportional zu einer Energiemenge sein, die der Pumpe durch eine Vorrichtung zum Speichern von Anlagenenergie (nicht gezeigt) zugeführt wird.
Am Heizungskühler kann Wärme auf einen Fahrgastraum des Fahrzeugs übertragen werden. Das Kühlmittel fließt dann zum Motor 10 zurück. Der Heizungskühler 218 kann somit als Wärmetauscher zwischen dem Kühlmittel und dem Fahrgastraum dienen. An dem Heizungskühler können Rippen angebracht sein, um die Mantelfläche für die Wärmeübertragung zu erhöhen. Luft kann an den Rippen vorbei gedrängt werden, beispielsweise durch Betätigen eines Ventilators, um das Erhitzen des Fahrgastraums zu beschleunigen. Ein Ausgleichsbehälter 232 befindet sich an einem hohen Punkt in dem Kühlkreislauf 204 und ist konfiguriert, um Luft aus dem Kühlmittel auszublasen. Es versteht sich, dass bei der Ausführungsform aus 2 die kleineren Schläuche des Kühlkreislaufs durch die dünneren Linien abgebildet sind, während die größeren Schläuche durch die dickeren Linien angegeben werden. Nun mit Bezug auf 3 wird ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Verwenden der Enteisungserhitzung zum Aufwärmen einer Motorluft-Ansaugluftladung und dadurch eines Ladeluftkühlers und eines Motors unter kalten Bedingungen gezeigt. Durch die Wiedergewinnung der Enteisungswärme und ihre Verwendung, um das Aufwärmen des CAC zu beschleunigen, können AGR-Vorteile auch unter kalten Umgebungsbedingungen erreicht werden.
Bei 302 umfasst die Routine das Schätzen und/oder Messen der Motorbetriebsbedingungen, wie etwa Motordrehzahl, Motorkühlmitteltemperatur, barometrischer Druck, Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit, MAP, MAF, MAT, Drehmomentbedarf usw.
Bei 304 kann bestimmt werden, ob der AC-Verdichter eingeschaltet ist. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob Fahrzeug-Enteisungsbedingungen vorliegen und/oder ob eine Fahrgastraumkühlanfrage formuliert wurde. Bei einem Beispiel können sich die Fahrzeug-Enteisungsbedingungen mit kalten Motorbedingungen überlappen, wie etwa wenn eine oder mehrere von kalten Umgebungsbedingungen (z.B. wenn die Umgebungstemperatur unter einem Schwellenwert liegt), kalten Motorbedingungen (z.B. wenn die Motor Kühlmitteltemperatur unter einem Schwellenwert liegt) und kalten CAC-Bedingungen (z.B. wenn die CAC-Temperatur unter einem Schwellenwert liegt) vorliegen. Während der Fahrzeug-Enteisungsbedingungen kann sich Kondensation auf den Fahrzeugscheiben und Windschutzscheiben ansammeln, was die Fahrzeugsicht reduziert. Unter solchen Bedingungen kann eine Klimaanlage (z.B. ein Klimagerät der Fahrzeug-HVAC-Anlage) eingeschaltet und betätigt werden, um die Luft zu entfeuchten. Durch das Entfeuchten der Luft verbessert sich die Wirksamkeit der Ventilatoren und Gebläse, die verwendet werden, um die Kondenswasserbildung zu beheben. Alternativ kann bestimmt werden, ob Fahrgastraumkühlbedingungen vorliegen, wie etwa wenn ein Fahrzeugbediener eine Temperaturregelung des Fahrgastraums verlangt. Somit kann als Reaktion auf eine Fahrgastraumkühlanfrage die Klimaanlage zur Fahrgastraumkühlung eingeschaltet und betätigt werden. Somit kann bei 302 bestimmt werden, ob kalte Bedingungen vorliegen und die Klimaanlage eingeschaltet wurde.
Falls der AC-Verdichter eingeschaltet ist, begibt sich die Routine zu Schritt 312, um die Kühlmittelpumpe zu betätigen, um Kühlmittel durch den AC-Kondensator umzuwälzen. Somit kann unterdessen das Thermostatventil geschlossen sein, so dass die Kühlmittelpumpe betätigt wird, um Kühlmittel durch den AC-Kondensator und die Umgehung, aber nicht durch den Heizkörper fließen zu lassen.
Falls der AC-Verdichter nicht eingeschaltet ist, wird dann in Schritt 308 bestimmt, ob die CAC-Temperatur (T_CAC) höher als ein Schwellenwert ist. Beispielsweise wird bestimmt, ob der CAC mindestens 5 °C über der Umgebungstemperatur liegt. Alternativ oder zusätzlich kann bestimmt werden, ob der CAC über 25 °C liegt. Wenn ja, fährt die Routine mit Schritt 312 fort, um die Kühlmittelpumpe zu betätigen und Kühlmittel durch den AC-Kondensator fließen zu lassen und dabei den Heizkörper zu umgehen. Falls der AC-Verdichter nicht eingeschaltet ist und die CAC-Temperatur nicht höher als die Schwellentemperatur ist, dann umfasst die Routine in Schritt 310 nicht das Betätigen der Kühlmittelpumpe.
Wie zuvor erwähnt, umfasst die Routine in Schritt 312 das Betätigen einer Kühlmittelpumpe des ersten Kühlkreislaufs, um Kühlmittel durch die Klimaanlage und dann zum Ladeluftkühler über eine Umgehung, die den Heizkörper nicht umfasst, fließen zu lassen. Unter der Enteisungsbedingung, während eine Temperatur des Kühlmittels in dem ersten Kühlkreislauf tiefer als ein Schwellenwert ist, befindet sich ein Thermostatventil, das zwischen der Klimaanlage und dem Heizkörper gekoppelt ist, somit in einer geschlossenen Position. Wenn somit die Kühlmittelpumpe betätigt wird, wird Kühlmittel durch die Klimaanlage und den CAC umgewälzt, ohne durch den Heizkörper zu fließen.
In Schritt 314 umfasst die Routine das Ausstoßen von Wärme in den ersten Kühlkreislauf (wie etwa den Kühlkreislauf 202 aus 2), wobei der Heizkörper umgangen wird. Insbesondere wird Wärme von der Klimaanlage über das Kühlmittel zum Ladeluftkühler und vom Ladeluftkühler zur Motoransaugluftladung während des Motorbetriebs übertragen. Dabei wird Wärme von einem Kondensator der AC-Anlage in den Kühlkreislauf ausgestoßen, um das Kühlmittel aufzuwärmen. Wenn das warme Kühlmittel dann durch den CAC fließt, führt dies dazu, dass der CAC aufgewärmt wird und die Ansaugluftladung durch den CAC strömt. Dies ermöglicht es, das Aufwärmen des CAC unter kalten Bedingungen zu beschleunigen. Die Strömung einer erhitzten Ansaugluftladung zum Motor beschleunigt auch die Motoraufwärmphase. Auf diese Art und Weise kann der CAC unter Verwendung der Enteisungserhitzung günstig aufgewärmt werden.
Während wahlweise Wärme in den ersten Kühlkreislauf ausgestoßen wird, kann ein Verdichter-Rückführventil, das über einen Ansaugverdichter gekoppelt ist, geöffnet werden, um die erhitzte Ansaugluftladung über den Verdichter zurückzuführen. Durch gleichzeitiges Öffnen des CRV beim Ausstoßen von Enteisungswärme in den ersten Kühlkreislauf kann die erhitzte Luftladung um den Verdichter und den CAC herum zurückgeführt werden, wodurch der CAC aufgewärmt wird. Zusätzlich wird durch Erhöhen der Rückführung von erhitzter Luft über den CAC (über das CRV) die Wärmeübertragung auf den CAC und den CAC-Kühlkreislauf erhöht, ohne eine wesentliche Erhöhung des Drosselklappen-Einlassdrucks in Kauf zu nehmen.
Falls wahlweise in Schritt 316 eine AGR verlangt wurde (bei 302), umfasst die Routine das Schließen des AGR-Ventils (oder das Geschlossenhalten des AGR-Ventils) und das Verzögern der AGR-Abgabe, bis der CAC genügend aufgewärmt ist. Bei einem Beispiel, bei dem das AGR-Ventil ein stufenlos verstellbares Ventil ist, kann dies das Verringern einer Öffnung des AGR-Ventils umfassen. Bei einem alternativen Beispiel, bei dem das AGR-Ventil ein An/Aus-Ventil ist, kann das AGR-Ventil in die geschlossene oder ausgeschaltete Position versetzt werden, um die AGR-Abgabe zu ermöglichen. Somit umfasst das Schließen des AGR-Ventils kein Bereitstellen der Abgasrückführung. Wie nachstehend erläutert, kann der Motorregler das AGR-Ventil geschlossen halten, bis eine Kühlmitteltemperatur (bzw. CAC-Temperatur) über einem Schwellenwert liegt. Durch das Verzögern der Abgabe der AGR, bis die CAC-Temperaturen warm genug sind, werden Kondensationsprobleme reduziert.
Die Enteisungserhitzung der Ansaugluftladung kann günstig ausgeführt werden, bis der CAC genug aufgewärmt wurde oder bis die Enteisungsbedingungen beendet sind. D.h. die Enteisungserhitzung kann fortfahren, solange die AC-Anlage eingeschaltet ist und der AC-Verdichter eingeschaltet ist. In Schritt 318 kann bestimmt werden, ob die CAC-Temperatur höher als eine Schwellentemperatur ist. Der Schwellenwert kann auf einem oder mehreren Elementen von Umgebungsfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur und CAC-Temperatur basieren. Wenn beispielsweise die Umgebungsfeuchtigkeit ansteigt, kann die Schwellentemperatur erhöht werden. Die Schwellentemperatur kann ferner auf einer Kühlmitteltemperatur des ersten Kühlkreislaufs basieren, der mit dem CAC gekoppelt ist. Bei einem Beispiel beträgt die Schwellentemperatur 25 °C.
Da die CAC-Temperatur aus der Kühlmitteltemperatur abgeleitet werden kann, die oberhalb des CAC geschätzt werden kann, kann bei einem alternativen Beispiel in Schritt 318 bestimmt werden, ob die Kühlmitteltemperatur über dem Schwellenwert liegt. Ferner kann die Enteisungserhitzung noch fortgesetzt werden, bis eine Verdichtertemperatur über einer Schwellentemperatur liegt. Die Verdichtertemperatur kann eine Verdichtereinlasstemperatur oder eine Verdichterauslasstemperatur umfassen. Bei einem Beispiel kann ein Temperatursensor mit dem Kühlkreislauf oberhalb des CAC gekoppelt sein, um eine Temperatur des Verdichters, des Kühlmittels oder des CAC zu schätzen. Alternativ kann ein Temperatursensor mit dem CAC-Einlass oder Auslass gekoppelt sein, um eine Verdichtertemperatur zu schätzen.
Somit kann die indirekte Erhitzung des Motorkühlmittels sowie die direkte Erhitzung der Ansaugluftladung über die Enteisungserhitzung auch die Leistung eines Anlagenheizelements sowie die Kaltstart-Emissionen verbessern. Insbesondere können Kohlenwasserstoff- oder Ruß-Emissionen reduziert werden. In Schritt 320 umfasst die Routine bei der Bestätigung, dass die Kühlmitteltemperatur über dem Schwellenwert liegt, das Öffnen des Thermostatventils. Insbesondere kann Wärme von der Klimaanlage in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Wenn somit die Kühlmittel- (oder CAC-) Temperatur über dem Schwellenwert liegt, kann sich das Thermostatventil in einer offenen Position befinden. Unter diesen Bedingungen kann es sein, dass Kühlmittel durch den Heizkörper fließt. Somit kann der Regler die Kühlmittelpumpe betätigen, um Kühlmittel durch die Klimaanlage, den Ladeluftkühler und den Heizkörper fließen zu lassen. Wenn warmes Kühlmittel durch den Heizkörper fließt, kann Wärme, die an dem AC-Anlagenkondensator erzeugt wird, in die Umgebung ausgestoßen werden, was eine Temperaturregelung der Komponenten des ersten Kühlkreislaufs ermöglicht. Beispielsweise kann der CAC auf oder unter 25 bis 30 °C gehalten werden. Alternativ kann die Temperatur etwas über der Umgebungstemperatur gehalten werden, wenn sich die Außentemperatur erhöht.
Falls die AGR-Bedingungen erfüllt sind und die AGR verlangt wurde, kann die Routine in Schritt 322 wahlweise auch das Öffnen des AGR-Ventils umfassen, um die Abgabe einer LP-AGR zu ermöglichen. Durch das Öffnen des AGR-Ventils kann die Rückführung von Abgasen von unterhalb der Abgasturbine zu dem Verdichtereinlass über einen AGR-Kanal und einen AGR-Kühler, der oberhalb des AGR-Ventils positioniert ist, ermöglicht werden. Die Öffnung des AGR-Ventils kann basierend auf der gewünschten AGR-Menge oder dem Durchsatz eingestellt werden. Sobald somit die AGR aktiviert ist, wird Wärme von dem AGR-Kühler in einen zweiten anderen Kühlkreislauf ausgestoßen. Der zweite Kühlkreislauf kann mit dem AGR-Kühler gekoppelt sein und ferner mit dem Motor gekoppelt sein, jedoch nicht mit dem CAC gekoppelt sein (wie etwa der Kühlkreislauf 204 aus 2). Dieser Wärmeausstoß ermöglicht es, dass die Motortemperaturen bei Motorkaltstart weiter erhöht werden. Wenn somit die Kühlmitteltemperatur den Schwellenwert erreicht, kann der Regler das AGR-Ventil öffnen, um Abgase aus dem Motor in die Motoransaugöffnung über den AGR-Kanal zurückzuführen und Wärme aus dem AGR-Kühler in den zweiten Kühlkreislauf auszustoßen, um den Motor aufzuwärmen.
Somit wird Wärme zu einem CAC-Kühlkreislauf und einem Verdichtereinlass über Energie hinzugefügt, die aus einem AC-Anlagenkondensator wiedergewonnen wird. Die Energie, die aus der Enteisung wiedergewonnen wird, wird über den Verdichter auf die Einlassluft übertragen. Durch das Hinzufügen von Wärme zu dem Kühlmittel, das in dem ersten Kühlkreislauf umläuft und dabei den Heizkörper umgeht, wird der Wärmeverlust an die Umgebung unter kalten Bedingungen reduziert. Stattdessen kann die Wärme im Hinblick auf eine schnelle Temperaturerhöhung am CAC umgeleitet werden. Dies ermöglicht, dass die AGR früher eingeplant werden kann (im Vergleich zu einem Motorkaltstart, bei dem die AC-Anlage nicht zum Enteisen oder Fahrgastraumkühlen eingeschaltet ist). Somit erweitert dies die AGR-Vorteile auf einen breiteren Bereich von Motorbetriebsbedingungen. Ein Beispiel einer Verwendung der Enteisungserhitzung zum Aufwärmen eines CAC wird hier mit Bezug auf 4 abgebildet.
Obwohl das Beispiel aus 3 die günstige Verwendung der Enteisungserhitzung zeigt, um das Aufwärmen des CAC zu beschleunigen, versteht es sich, dass unter anderen kalten Bedingungen, wenn die Enteisungserhitzung nicht zur Verfügung steht (wie etwa wenn die AC-Anlage nicht eingeschaltet ist, weil ein Bediener weder die Fahrgastraumkühlung noch die Enteisung verlangt), der Regler eine Kompressionserhitzung verwenden kann, um die CAC-Aufwärmphase zu beschleunigen. Der Regler kann gleichzeitig die AGR-Ventilöffnung verzögern, bis der CAC warm genug ist. Auch kann der Regler das CRV öffnen, um die Rückführung einer erhitzten Luftladung über den Verdichter zu erhöhen, um die CAC- und Motoraufwärmphase unter kalten Bedingungen (z.B. Kaltstart) weiter zu beschleunigen.
Als Beispiel kann unter kalten Bedingungen, wenn eine Klimaanlage eingeschaltet ist, der Regler Wärme aus der Klimaanlage in einen Ladeluftkühler ausstoßen (d.h. er kann die Enteisungserhitzung verwenden, um den CAC aufzuwärmen), wohingegen unter kalten Bedingungen, wenn die Klimaanlage nicht eingeschaltet ist, der Regler Wärme aus einer Auspuffanlage in den Ladeluftkühler ausstoßen kann. Somit wird unter beiden kalten Bedingungen die Abgasrückführung verzögert, bis eine Ladeluftkühlertemperatur (oder Kühlmitteltemperatur oder Verdichtertemperatur) höher als ein Schwellenwert ist. Das Verzögern der Abgasrückführung umfasst das Geschlossenhalten eines AGR-Ventils, wobei die Abgasrückführung eine Niederdruck-Abgasrückführung von unterhalb einer Turbine bis zu einem Verdichtereinlass umfasst. Wie sie hier verwendet werden, können die kalten Bedingungen eine oder mehrere kalte Umgebungsbedingungen mit einer Umgebungstemperatur unter einem Schwellenwert, kalte Motorbedingungen mit einer Motor-Kühlmitteltemperatur unter einem Schwellenwert und kalte Ladeluftkühler-Bedingungen mit einer Kühlertemperatur unter einem Schwellenwert umfassen.
Das Ausstoßen von Wärme von der Klimaanlage zum Ladeluftkühler kann das Betätigen einer Kühlmittelpumpe und das Fließenlassen von Kühlmittel durch die Klimaanlage und den Ladeluftkühler mit einem Thermostatventil in einer geschlossenen Position umfassen, um Kühlmittel um einen Heizkörper herum zu leiten. Im Vergleich kann das Ausstoßen von Wärme aus der Auspuffanlage in den Ladeluftkühler das Schließen eines AGR-Ventils und eines Ladedruckregelventils, das über die Turbine gekoppelt ist, umfassen und dabei ein Verdichter-Rückführventil öffnen, das über einen Verdichter gekoppelt ist, wobei der Ladeluftkühler unterhalb des Verdichters gekoppelt ist. Unter den beiden kalten Bedingungen wird jedoch ein Verdichter-Rückführventil geöffnet, um die Rückführung einer aufgewärmten Ansaugluftladung über einen Ansaugverdichter zu erhöhen.
Nun mit Bezug auf 4 zeigt die eine beispielhafte Verwendung der Enteisungserhitzung für die Aufwärmphase eines CAC. Die zeigt eine CAC-Temperatur in der Grafik 402, einen Zustand einer AC-Anlage in der Grafik 404, einen Kühlmittelpumpenbetrieb in der Grafik 406, einen Motorbetrieb in der Grafik 412 und den Zustand eines Thermostatventils, das mit einem ersten Kühlkreislauf gekoppelt ist (einschließlich der Kühlmittelpumpe, des CAC, der AC-Anlage und eines Heizkörpers) in der Grafik 414.
Vor t1 kann der Motor abgeschaltet werden. Bei t1 kann ein Motorkaltstart bestätigt werden (Grafik 412). Während des Kaltstarts kann die CAC-Temperatur (Grafik 402) unter einem tieferen Schwellenwert (Thr_lower) liegen und es kann eine starke Neigung zur Kondenswasserbildung und damit verbundenen Problemen geben. Falls somit eine AGR in t1 verlangt wurde, könnte die Abgabe der AGR verzögert werden, bis der CAC warm genug ist.
Ebenfalls bei t1 kann auf Grund der kalten Bedingungen die Fahrzeugenteisung vom Fahrzeugbediener verlangt werden. Als Reaktion auf die Fahrzeug-Enteisungsbedingungen kann die AC-Anlage in t1 (Grafik 404) eingeschaltet werden. Wenn die AC-Anlage funktioniert, um die Fahrgastraumluft zu entfeuchten, wird Wärme an dem AC-Anlagenkondensator erzeugt, die in das Kühlmittel eines Kühlkreislaufs, der mit der AC-Anlage gekoppelt ist, durch Betätigen einer Kühlmittelpumpe ausgestoßen wird (Grafik 406). Unter kalten CAC-Bedingungen wird ein Thermostatventil, das mit dem Kühlkreislauf des CAC gekoppelt ist, geschlossen gehalten (Grafik 414). Durch das Schließen des Ventils wird der Fluss des Kühlmittels durch einen Heizkörper angehalten. Stattdessen wird das Kühlmittel gezwungen, durch eine Umgehung zu fließen, so dass sich der Wärmeverlust an die Atmosphäre reduziert. Unter Verwendung des Thermostatventils wird diese Wärme günstigerweise verwendet, um das Aufwärmen des CAC zu beschleunigen. Insbesondere kann die Enteisungserhitzung der Ansaugluftladung aktiviert werden.
Die Enteisungserhitzung der Ansaugluftladung und des CAC kann für eine Dauer zwischen t1 und t2 fortgesetzt werden, bis die CAC-Temperatur über Thr_lower liegt. Bei einem Beispiel kann Thr_lower auf Umgebungsbedingungen basieren, wie etwa auf der Umgebungstemperatur und der Feuchtigkeit. Bei einem anderen Beispiel kann Thr_lower ein vordefinierter Wert sein, wie etwa 25 bis 30 °C.
Bei t2 kann als Reaktion darauf, dass die CAC-Temperatur auf oder über Thr_lower liegt, die AGR-Abgabe aktiviert werden. Wenn die AGR-Abgabe eingeleitet wird, kann Wärme aus dem AGR-Kühler in einen zweiten Kühlkreislauf ausgestoßen werden, der mit dem AGR-Kühler und dem Motor aber nicht mit dem CAC gekoppelt ist. Dadurch können die Motortemperaturen während des Kaltstarts erhöht werden, wodurch sich Motorleistung und Kraftstoffersparnis verbessern.
Ebenfalls bei t2 kann die höhere Kühlmitteltemperatur bewirken, dass sich das Thermostatventil öffnet. Dies ermöglicht es, dass Kühlmittel von der Kühlmittelpumpe durch einen Heizkörper gepumpt wird. Während das Kühlmittel durch den Heizkörper fließt, geht Wärme an die Umgebung verloren, was eine Temperaturregelung des Kühlmittels ermöglicht.
Zwischen t3 und t4 kann sich die CAC-Temperatur auf eine obere Schwellentemperatur (Thr_upper) hin bewegen und die Temperaturregelung des CAC kann ausgeführt werden. Die obere Schwellenwerttemperatur kann höher sein als die untere Schwellenwerttemperatur. Insbesondere als Reaktion auf die erhöhten CAC-Temperaturen kann der Betrieb der Kühlmittelpumpe eingestellt werden, beispielsweise kann ein Durchsatz erhöht werden, so dass sich der Fluss von heißem Kühlmittel durch einen Heizkörper, der mit dem ersten Kühlkreislauf gekoppelt ist, erhöht. Der Durchsatz kann eingestellt bleiben, um die CAC-Temperatur unter Thr_upper (und über Thr_lower) zu halten. Somit kann die Kühlmittelpumpe weiter betätigt und für eine Temperaturregelung eingestellt werden, solange die AC-Anlage eingeschaltet ist.
Bei t4 kann der Motor als Reaktion auf die Motorabschaltbedingungen abgeschaltet werden.
Es versteht sich, dass obwohl das Beispiel aus 4 nahelegt, die AGR-Abgabe zu verzögern, bis der CAC aufgewärmt ist, die gesamte AGR-Planung mit Bezug auf einen Motorzyklus, in dem die AC-Anlagenwärme über einen Heizkörper an die Umgebung ausgestoßen wird, in einem Motorzyklus früher ermöglicht wird. Insbesondere ermöglicht es die Enteisungserhitzung, dass die AGR in einem Motorzyklus früher eingeplant wird, indem sie die CAC-Erhitzung beschleunigt.
Es versteht sich ebenfalls, dass auf Grund der spezifischen Kopplung des Klimaanlagenkondensators unter Kaltstartbedingungen, wenn die Klimaanlage nicht betätigt wird (wie etwa wenn keine Bedieneranfrage zum Fahrgastraumkühlen oder Enteisen vorliegt), eine Kompressionserhitzung verwendet werden kann, um den CAC aufzuwärmen. Dabei kann ein Ladedruckregelventil geschlossen sein und der Wärmeausstoß, der sich aus dem Abgasgegendruck ergibt, kann genug Wärme zu dem Kühlmittel hinzufügen (das ebenfalls durch den CAC zurückgeführt wird), um den CAC aufzuwärmen und die Neigung zur CAC-Kondenswasserbildung zu reduzieren. Daher kann die Abgaswiedergewinnung über eine erhöhte Verdichterrückführung und AGR unter diesen Bedingungen ermöglicht werden.
Bei einem Beispiel umfasst eine Fahrzeuganlage einen Motor, der eine Ansaugdrosselklappe umfasst, einen Turbolader, der einen Ansaugverdichter und eine Abgasturbine umfasst, einen Ladeluftkühler, der unterhalb des Verdichters und oberhalb der Drosselklappe gekoppelt ist, und ein AGR-Ventil in einem AGR-Kanal, der einen Einlass der Turbine mit dem Verdichtereinlass koppelt, wobei der AGR-Kanal einen AGR-Kühler oberhalb des AGR-Ventils umfasst. Die Fahrzeuganlage umfasst ferner eine Klimaanlage zum Kühlen der Fahrgastraumluft basierend auf einer Bedieneranfrage und einen ersten Kühlkreislauf, der mit dem Ladeluftkühler, der Klimaanlage und einem Heizkörper gekoppelt ist. Ein Thermostatventil kann sich in dem ersten Kühlkreislauf befinden. Ein zweiter anderer Kühlkreislauf kann mit dem Motor und dem AGR-Kühler gekoppelt sein. Ein Regler kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, um, wenn die Klimaanlage eingeschaltet ist und eine Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels in dem ersten Kühlkreislauf unter einer Schwellenwerttemperatur liegt, das Kühlmittel durch den ersten Kühlmittelkreislauf fließen zu lassen, wobei sich das Thermostatventil in einer geschlossenen Position befindet, um den Kühlmittelfluss um den Heizkörper herum gehen zu lassen. Nachdem dann die Kühlmitteltemperatur über der Schwellenwerttemperatur liegt, kann der Regler das Kühlmittel durch den ersten Kühlmittelkreislauf fließen lassen, wobei sich das Thermostatventil in einer offenen Position befindet, um Kühlmittel durch den Heizkörper fließen zu lassen. Wenn somit die Kühlmitteltemperatur unter der Schwellenwerttemperatur liegt, kann der Regler den Motor mit dem geschlossenen AGR-Ventil betätigen, wohingegen, nachdem die Kühlmitteltemperatur über der Schwellenwerttemperatur liegt, der Regler das AGR-Ventil öffnen kann, um eine Abgasrückführung zu ermöglichen und dabei den Ausstoß von Abgaswärme in den zweiten Kühlkreislauf zu erhöhen.
Auf diese Art und Weise kann die CAC-Erhitzung dadurch beschleunigt werden, dass die Wärme, die von der eingeschalteten AC-Anlage ausgestoßen wird, günstig genutzt wird, um den CAC aufzuwärmen. Durch Entfernen der Wärme von einem Heizkörper, um den Wärmeverlust an die Umgebung zu reduzieren, kann mehr Wärme in das Kühlmittel in einem CAC-Kühlkreislauf ausgestoßen werden. Dadurch kann eine Enteisungserhitzung verwendet werden, um die Ansaugluftladung aufzuwärmen, die durch den CAC fließt. Durch gleichzeitiges Öffnen eines CRV kann eine erhöhte Rückführung einer aufgewärmten Luftladung über den Verdichter verwendet werden, um die CAC-Erhitzung weiter zu beschleunigen. Durch das Beschleunigen der Erwärmung des CAC und das Koordinieren der AGR-Abgabe basierend auf der CAC-Erwärmung kann eine AGR mit einer geringeren Neigung zur Kondenswasserbildung nach dem CAC eingeführt werden. Somit ermöglicht dies, dass AGR-Vorteile auch unter kalten Umgebungsbedingungen erreicht werden, und erweitert die AGR-Vorteile auf einen breiteren Bereich von Motorbetriebsbedingungen. Durch das Reduzieren des Risikos von Kondenswasserbildung kann man Fehlzündungen und damit verbundene NVH-Probleme reduzieren. Auch erhöht der aufgewärmte Motor die Wirksamkeit der Fahrzeugenteisung und der Fahrgastraumerhitzung, wodurch sich der Fahrgastkomfort unter kalten Umgebungsbedingungen verbessert. Insgesamt ist die Motorleistung während kühlen Bedingungen verbessert.
Es sei zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Regelungs- und Schätzungsroutinen mit diversen Konfigurationen von Motor- und/oder Fahrzeuganlagen verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere von einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgeregelt, Interrupt-geregelt, mit Multitasking, mit Multithreading und dergleichen. Somit können diverse abgebildete Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen in der abgebildeten Reihenfolge oder parallel ausgeführt werden oder gegebenenfalls wegfallen. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt notwendig, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Abbildung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der abgebildeten Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können in Abhängigkeit von der jeweiligen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nicht vorübergehenden Speicher des computerlesbaren Speichermediums in der Motorregelanlage zu programmieren ist.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht als Einschränkung anzusehen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise ist die obige Technologie auf V-6, 1-4, 1-6, V-12, Vierzylinder-Boxermotoren und andere Motortypen anwendbar. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der diversen Anlagen und Konfigurationen und andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die nachstehenden Ansprüche weisen insbesondere bestimmte Kombinationen und Teilkombinationen aus, die als neuartig und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder dergleichen beziehen. Diese Ansprüche sind derart zu verstehen, dass sie die Einbeziehung von einem oder mehreren dieser Elemente umfassen, wobei zwei oder mehrere dieser Elemente weder notwendig noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, deren Umfang im Verhältnis zu den ursprünglichen Ansprüchen breiter, enger, gleich oder andersartig sein kann, werden ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten angesehen.

Claims

Verfahren für einen Motor (10, 220), umfassend: in einem Fahrzeugenteisungszustand, Einschalten einer Klimaanlage und Ausstoßen (314) von Wärme aus der Klimaanlage in einen ersten Kühlkreislauf (202) unter Umgehung eines Heizkörpers (206), wobei der erste Kühlkreislauf (202) mit der Klimaanlage, einem Ladeluftkühler (18, 210) und einem Heizkörper (206) aber nicht mit dem Motor (10, 220) gekoppelt ist, wobei der Fahrzeugenteisungszustand umfasst, dass eine Temperatur von Kühlmittel in dem ersten Kühlkreislauf (202) tiefer als ein Schwellenwert ist, und wobei sich in dem Fahrzeugenteisungszustand ein Thermostatventil (266), das zwischen der Klimaanlage und dem Heizkörper (206) gekoppelt ist, in einer geschlossenen Position befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausstoßen (314) von Wärme in den ersten Kühlkreislauf (202) unter Umgehung des Heizkörpers (206) das Betätigen (312) einer Kühlmittelpumpe (208) des ersten Kühlkreislaufs (202) umfasst, um Kühlmittel durch die Klimaanlage und den Ladeluftkühler (18, 210) über eine Umgehung (264), die den Heizkörper (206) nicht umfasst, fließen zu lassen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Wärme von der Klimaanlage auf den Ladeluftkühler (18, 210) über das Kühlmittel und von dem Ladeluftkühler (18, 210) auf die Motoransaugluftladung während des Motorbetriebs übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend während des Ausstoßens (314) von Wärme in den ersten Kühlkreislauf (202) das Öffnen eines Verdichter-Rückführventils (72), das über einen Ansaugverdichter (114) gekoppelt ist, um eine erhitzte Ansaugluftladung über den Verdichter (114) zurückzuführen.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend, wenn die Kühlmitteltemperatur über dem Schwellenwert liegt, das Ausstoßen von Wärme von der Klimaanlage in die Atmosphäre.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei sich das Thermostatventil (266), wenn die Kühlmitteltemperatur über dem Schwellenwert liegt, in einer offenen Position befindet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Ausstoßen von Wärme von der Klimaanlage in die Atmosphäre das Betätigen der Kühlmittelpumpe (208) umfasst, um Kühlmittel durch die Klimaanlage, den Ladeluftkühler (18, 210) und den Heizkörper (206) fließen zu lassen.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend im Fahrzeugenteisungszustand das Geschlossenhalten eines AGR-Ventils (52), bis die Kühlmitteltemperatur über dem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das AGR-Ventil (52) stromabwärts von einem AGR-Kühler (51, 251) in einem Niederdruck-AGR-Kanal (50) gekoppelt ist, wobei der AGR-Kühler (51, 251) mit einem zweiten anderen Kühlkreislauf (204) gekoppelt ist, der den Motor (10, 220) umfasst, wobei der zweite Kühlkreislauf (204) nicht die Klimaanlage umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend, wenn die Kühlmitteltemperatur den Schwellenwert erreicht, das Öffnen (322) des AGR-Ventils (52), um Abgase von einem Motorauspuff zu einer Motoransaugöffnung über den AGR-Kanal (50) zurückzuführen und Wärme aus dem AGR-Kühler (51, 251) in den zweiten Kühlkreislauf (204) auszustoßen, um den Motor (10, 220) aufzuwärmen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schwellenwert auf einer oder mehreren von Umgebungsfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur und Ladeluftkühlertemperatur beruht.
Fahrzeuganlage, umfassend: einen Motor (10, 220), der eine Ansaugdrosselklappe umfasst; einen Turbolader (13), der einen Ansaugverdichter (114) und eine Abgasturbine (116) umfasst; einen Ladeluftkühler (18, 210), der stromabwärts des Verdichters (114) und stromaufwärts der Drosselklappe gekoppelt ist; eine Klimaanlage zum Kühlen von Fahrgastraumluft basierend auf einer Bedieneranfrage; einen ersten Kühlkreislauf (202), der mit dem Ladeluftkühler (18, 210), der Klimaanlage und einem Heizkörper (206) gekoppelt ist; ein Thermostatventil (266) in dem ersten Kühlkreislauf (202); und einen Regler (12) mit computerlesbaren Anweisungen zum: wenn die Klimaanlage eingeschaltet ist und eine Kühlmitteltemperatur von Kühlmittel in dem ersten Kühlkreislauf (202) unter einer Schwellenwerttemperatur liegt, Fließenlassen von Kühlmittel durch den ersten Kühlmittelkreislauf, wobei sich das Thermostatventil (266) in einer geschlossenen Position befindet, um den Kühlmittelfluss um den Heizkörper (206) herum zu leiten.
Anlage nach Anspruch 12, wobei der Regler (12) ferner Anweisungen umfasst zum: nachdem sich die Kühlmitteltemperatur über der Schwellenwerttemperatur befindet, Fließenlassen von Kühlmittel durch den ersten Kühlmittelkreislauf, wobei sich das Thermostatventil (266) in einer offenen Position befindet, um Kühlmittel durch den Heizkörper (206) fließen zu lassen.
Anlage nach Anspruch 13, ferner umfassend: ein AGR-Ventil (52) in einem AGR-Kanal (50), der einen Auslass der Turbine (116) mit dem Verdichtereinlass koppelt, wobei der AGR-Kanal (50) einen AGR-Kühler (51, 251) stromaufwärts des AGR-Ventils (52) umfasst; und einen zweiten, anderen Kühlkreislauf (204), der mit dem Motor (10, 220) und dem AGR-Kühler (51, 251) gekoppelt ist; wobei der Regler (12) weitere Anweisungen umfasst zum: wenn die Kühlmitteltemperatur unter der Schwellenwerttemperatur liegt, Betätigen des Motors (10, 220) mit dem geschlossenen AGR-Ventil (52); und nachdem die Kühlmitteltemperatur über der Schwellenwerttemperatur liegt, Öffnen des AGR-Ventils (52), um eine Abgasrückführung zu ermöglichen und dabei den Ausstoß von Abgaswärme in den zweiten Kühlkreislauf (204) zu erhöhen.
Motorverfahren, umfassend: unter kalten Bedingungen, wenn eine Klimaanlage eingeschaltet ist, das Ausstoßen von Wärme von der Klimaanlage in einen Ladeluftkühler (18, 210), wobei das Verfahren ferner umfasst: unter kalten Bedingungen, wenn die Klimaanlage nicht eingeschaltet ist, Ausstoßen von Wärme von einer Auspuffanlage in den Ladeluftkühler (18, 210); und unter beiden kalten Bedingungen, Verzögern der Abgasrückführung, bis eine Ladeluftkühlertemperatur höher als ein Schwellenwert ist, und wobei die kalten Bedingungen eine oder mehrere von kalten Umgebungsbedingungen mit einer Umgebungstemperatur unter einem Schwellenwert, kalten Motorbedingungen mit einer Motorkühlmitteltemperatur unter einem Schwellenwert und kalten Ladeluftkühler-Bedingungen mit einer Kühlertemperatur unter einem Schwellenwert umfassen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Ausstoßen von Wärme von der Klimaanlage in den Ladeluftkühler (18, 210) das Betätigen einer Kühlmittelpumpe (208) und das Fließenlassen von Kühlmittel durch die Klimaanlage und den Ladeluftkühler (18, 210) mit einem Thermostatventil (266) in einer geschlossenen Position umfasst, um Kühlmittel um einen Heizkörper (206) herum zu leiten, und wobei das Ausstoßen von Wärme aus der Auspuffanlage in den Ladeluftkühler (18, 210) das Schließen eines AGR-Ventils (52) und eines Ladedruckregelventils (90), das über die Turbine (116) gekoppelt ist, und dabei das Öffnen eines Verdichter-Rückführventils (72), das über einen Verdichter (114) gekoppelt ist, umfasst, wobei der Ladeluftkühler (18, 210) stromabwärts des Verdichters (114) gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Verzögern der Abgasrückführung das Geschlossenhalten eines AGR-Ventils (52) umfasst, wobei die Abgasrückführung eine Niederdruck-Abgasrückführung von stromabwärts einer Turbine zu einem Verdichtereinlass umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend unter beiden kalten Bedingungen das Öffnen eines Verdichter-Rückführventils (72), um die Rückführung einer aufgewärmten Ansaugluftladung über einen Ansaugverdichter zu erhöhen.