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EINLEITUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Verbrennungsmotoren und insbesondere die Steuerung des Durchflusses einer Kühlflüssigkeit durch ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors.
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Ein Fahrzeug, wie ein Auto, ein LKW, ein Motorrad oder jede andere Art von Fahrzeug, kann mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet sein, um eine Energiequelle für das Fahrzeug bereitzustellen. Energie vom Motor kann mechanische Energie (für die Fahrzeugbewegung) und elektrischer Strom sein (um den Betrieb von elektronischen Systemen, Pumpen usw. im Fahrzeug zu erlauben). Wenn ein Verbrennungsmotor läuft, erzeugen der Motor und seine verbundenen Komponenten Hitze, die den Motor und seine verbundenen Komponenten beschädigen kann, wenn dies nicht geprüft wird.
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Zur Reduzierung der Hitze im Motor zirkuliert eine Kühlanlage ein Kühlmittel durch Kühlkanäle innerhalb des Motors. Das Kühlmittel absorbiert Wärme vom Motor und wird dann über einen Wärmetauscher in einem Kühler gekühlt, wenn das Kühlmittel aus dem Motor und in den Kühler gepumpt wird. Dementsprechend kühlt sich das Kühlmittel ab und wird dann zurück durch den Motor zirkuliert, um den Motor und seine zugehörigen Komponenten zu kühlen.
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KURZDARSTELLUNG
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In einer Ausführungsform beinhaltet ein computerimplementiertes Verfahren zur Steuerung des Durchflusses eines Kühlmittels durch ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors das Berechnen, über ein informationsverarbeitendes Gerät, einer Bereichs-Mindestdurchflussmenge des Kühlmittels für einen Bereich eines Kühlsystems des Verbrennungsmotors. Das Verfahren beinhaltet ferner das Umwandeln, durch das informationsverarbeitende Gerät, der Bereichs-Mindestdurchflussmenge in eine gewünschte Stellgliedposition für ein Durchflussregelventil, um es dem Durchflussregelventil zu ermöglichen, dem Bereich des Kühlsystems die Bereichs-Mindestdurchflussmenge des Kühlmittels bereitzustellen. Das Verfahren beinhaltet ferner, über das informationsverarbeitende Gerät, das Durchflussregelventil von einer aktuellen Stellgliedposition in die gewünschte Stellgliedposition zu stellen.
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In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform beinhaltet ein System zur Steuerung des Durchflusses einer Kühlflüssigkeit durch ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors einen Speicher mit computerlesbaren Anweisungen und ein informationsverarbeitendes Gerät zum Ausführen der computerlesbaren Anweisungen zur Durchführung eines Verfahrens. In Beispielen beinhaltet das Verfahren das Berechnen, über ein informationsverarbeitendes Gerät, einer Durchflussrate eines Mindestbereichs des Kühlmittels für einen Bereich eines Kühlsystems des Verbrennungsmotors. Das Verfahren beinhaltet ferner das Umwandeln, durch das informationsverarbeitende Gerät, der Bereichs-Mindestdurchflussmenge in eine gewünschte Stellgliedposition für ein Durchflussregelventil, um es dem Durchflussregelventil zu ermöglichen, dem Bereich des Kühlsystems die Bereichs-Mindestdurchflussmenge des Kühlmittels bereitzustellen. Das Verfahren beinhaltet ferner, über das informationsverarbeitende Gerät, das Durchflussregelventil von einer aktuellen Stellgliedposition in die gewünschte Stellgliedposition zu stellen.
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In noch einer weiteren exemplarischen Ausführungsform beinhaltet ein Computerprogramm-Produkt zur Steuerung des Durchflusses eines Kühlmittels durch ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors ein computerlesbares Speichermedium mit darin enthaltenen Programmanweisungen, worin das computerlesbare Speichermedium an sich kein transitorisches Signal ist, wobei die Programmanweisungen, die durch ein informationsverarbeitendes Gerät ausführbar sind, bewirken, dass das informationsverarbeitende Gerät ein Verfahren ausführt. In Beispielen beinhaltet das Verfahren das Berechnen, über ein informationsverarbeitendes Gerät, einer Durchflussrate eines Mindestbereichs des Kühlmittels für einen Bereich eines Kühlsystems des Verbrennungsmotors. Das Verfahren beinhaltet ferner das Umwandeln, durch das informationsverarbeitende Gerät, der Bereichs-Mindestdurchflussmenge in eine gewünschte Stellgliedposition für ein Durchflussregelventil, um es dem Durchflussregelventil zu ermöglichen, dem Bereich des Kühlsystems die Bereichs-Mindestdurchflussmenge des Kühlmittels bereitzustellen. Das Verfahren beinhaltet ferner, über das informationsverarbeitende Gerät, das Durchflussregelventil von einer aktuellen Stellgliedposition in die gewünschte Stellgliedposition zu stellen.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung basiert das Berechnen der Bereichs-Mindestdurchflussmenge des Kühlmittels für den Bereich des Kühlsystems mindestens teilweise auf einer Kühlmitteltemperatur am Einlass des Bereichs. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung basiert das Berechnen der Bereichs-Mindestdurchflussmenge des Kühlmittels für den Bereich des Kühlsystems mindestens teilweise auf einem Wärmefluss in dem Bereich. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ferner die Einstellung der Bereichs-Mindestdurchflussmenge, die mindestens teilweise auf den Informationen zum Umgebungsdruck basiert. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ferner das Ermitteln, dass der Bereich des Kühlsystems ein Motorkopfbereich ist. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ferner das Überarbeiten der gewünschten Stellgliedposition für das Durchflussregelventil, die mindestens teilweise auf einer Kühler-Durchflussrate basiert. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung basiert das Umwandeln der Bereichs-Mindestdurchflussmenge in eine gewünschte Stellgliedposition mindestens teilweise auf einem invertierten Strömungsmodell. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die gewünschte Stellgliedposition ein Prozentsatz der Öffnung des Durchflussregelventil s.
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Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne weiteres hervor.
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Figurenliste
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Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur exemplarisch in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, wobei gilt:
- 1 zeigt einen Fahrzeugmotor einschließlich eines Ventilsteuergeräts zur Steuerung des Durchflusses eines Kühlmittels durch ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
- 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Durchflusses eines Kühlmittels durch ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
- 3A zeigt ein Blockdiagramm eines invertierbaren Strömungsmodells zur Bestimmung des geschätzten Durchflusses durch das Durchflussregelventil, nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
- 3B zeigt ein Blockdiagramm eines invertierten Strömungsmodells, das verwendet wird, um eine Durchflussanforderung in eine Stellgliedposition für das Durchflussregelventil umzuwandeln, nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
- 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Durchflusses eines Kühlmittels durch ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung; und
- 5 verdeutlicht ein Blockdiagramm eines Verarbeitungssystems zum Implementieren der hierin beschriebenen Techniken gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es sollte verstanden werden, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen. Der hier verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf eine Verarbeitungsschaltung, die eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten, beinhalten kann.
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Die hierin beschriebenen technischen Lösungen erlauben die Steuerung eines Durchflusses eines Kühlmittels durch ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors. Insbesondere regeln die vorliegenden Techniken den Kühlmitteldurchfluss durch Bereiche des Motors, um zu verhindern, dass das Kühlmittel in dem Bereich überhitzt. Um dies zu erreichen wird eine Bereichs-Mindestdurchflussmenge für das Kühlmittel für einen Bereich berechnet und in eine gewünschte Stellgliedposition eines Durchflussregelventils im Kühlsystem umgewandelt. Die gewünschte Stellgliedposition ist die Position des Durchflussregelventil, das die Bereichs-Mindestdurchflussmenge des Kühlmittels in dem bestimmten Bereich des Kühlsystems bereitstellt. Das Durchflussregelventil ändert dann die Stellgliedposition von einer aktuellen Stellgliedposition in eine gewünschte Stellgliedposition, um die Bereichs-Mindestdurchflussmenge durch den Bereich bereitzustellen.
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Dementsprechend wird die thermische Belastung des Motors reduziert und eine mögliche Beschädigung oder ein Ausfall des Motors und seiner Komponenten verhindert. Moderne Motoren sind effizienter bei der Kraftstoffverbrennung, was zu einer Erhöhung der Betriebstemperatur des Motors führt. Durch die Steuerung der Temperatur des Kühlmittels ist es möglich, den Verbrennungsmotor bei der höchstmöglichen Temperatur zu betreiben, ohne die Hardware-Integrität des Motors zu gefährden. Dies erhöht die Motor- und Kraftstoffeffizienz und verhindert Motorausfälle.
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1 zeigt einen Fahrzeugmotor 100 einschließlich eines Ventilsteuergeräts 102 zur Steuerung des Durchflusses eines Kühlmittels durch ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors 100, nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Der Fahrzeugmotor 100 beinhaltet mindestens eine Hauptkühlmittelpumpe („Pumpe“) 104, einen Motorblock 110, einen Motorkopf 112, weitere Motorkomponenten 114 (z. B. ein Turbolader, eine Abgasumwälzpumpe usw.), ein Hauptdrehventil 130, eine Motorölheizung 116, eine Getriebeölheizung 118 und einen Kühler 120, ein Durchflussregelventil (FCV) 160 und ein Absperrdrehventil (BRV) 162. Jede der Komponenten (z. B. der Motorblock 110, der Motorkopf 112, die anderen Komponenten 114, usw.) können als „Bereich“ des Fahrzeugmotors 100 bezeichnet werden. Beispielsweise kann der Motorblock 110 als Motorblockbereich, der Motorkopf 112 als Motorkopfbereich bezeichnet werden, usw.
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Das Hauptdrehventil 130 beinhaltet ein erstes Ventil (oder eine Kammer) 140 mit einem ersten Einlass 141, einem zweiten Einlass 142 und einem Auslass 143. Das Hauptdrehventil 130 beinhaltet auch ein zweites Ventil (oder Kammer) 150 mit einem Einlass 151, einem ersten Auslass 152 und einem zweiten Auslass 153. Die verschiedenen Komponenten des Fahrzeugmotors 100 sind verbunden und angeordnet wie in 1 nach den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dargestellt, und die durchgezogenen Linien zwischen den Komponenten stellen die Fluidverbindungen zwischen den Komponenten und die Pfeile die Strömungsrichtung des Fluids dar.
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Das Kühlmittel wird durch den Kühler 120 gekühlt und von der Pumpe 104 aus dem Kühler in den Motorblock 110, den Motorkopf 112 und die anderen Komponenten 114 (zusammen der „Einlass“ des Motors) zurückgepumpt. Durch den Kühler 120 gekühltes Kühlmittel kann auch direkt in den ersten Einlass 141 des Hauptdrehventils 130 gepumpt werden. Die Regelung der Strömung aus dem Kühler 120 ermöglicht das Mischen von kaltem mit heißem Kühlmittel, um dem Fahrzeugmotor 100 das Kühlmittel mit einer gewünschten Temperatur bereitzustellen.
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Das Ventil steuergerät 102 steuert den Durchfluss des Kühlmittels durch den Fahrzeugmotor 100 durch Öffnen und Schließen (ganz oder teilweise) des ersten Ventils 140 und des zweiten Ventils 150. Desgleichen kann das Ventilsteuergerät 102 das zweite Ventil 150 veranlassen, den Durchfluss vom Motorblock 110 und vom Motorkopf 112 durch den ersten Auslass 152 und den zweiten Auslass 153 in den Kühler 120 und/oder in den Kühlerbypass 122 zu leiten. Gleichermaßen kann das Ventilsteuergerät 102 das erste Ventil 140 veranlassen, den Durchfluss von entweder dem ersten Einlass 141 und/oder vom zweiten Einlass 142 durch den Auslass 143 in die Motorölheizung 116 und in die Getriebeölheizung 118 zu leiten.
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Der erste Einlass 141 (auch als „Kalteinlass“ bezeichnet) empfängt abgekühltes Kühlmittel über die Pumpe 104 vom Kühler 120. Der zweite Einlass 142 (auch als „Warmeinlass“ bezeichnet) empfängt warmes Kühlmittel (warm im Verhältnis zum gekühlten Kühlmittel) nachdem es von der Pumpe 104 durch den Motorblock 112 / Motorkopf 112 und die anderen Komponenten 114 gepumpt wurde. Das warme Kühlmittel wird erwärmt, wenn es durch den Motorblock 110, den Motorkopf 112 und/oder die anderen Komponenten fließt. Dementsprechend, je nach Zustand des ersten Ventils 140, kann das erste Ventil 140 entweder gekühltes Kühlmittel oder warmes Kühlmittel der Motorölheizung 116 und der Motorgetriebeölheizung 118 bereitstellen.
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Zur Reduzierung eines Einströmens von kühlem Kühlmittel in den Motorblock 110 und den Motorkopf 112, kann das Durchflussregelventil (FCV) 160 zwischen dem Motorblock 110 / Motorkopf 112 und dem zweiten Ventil 150 des Hauptdrehventils 130 geschlossen werden. Insbesondere steht ein Einlass des FCV 160 in Fluidverbindung (direkt und/oder indirekt) mit einem Auslass des Motorblocks 110 und einem Auslass des Motorkopfes 112 und ein Auslass des FCV 160 steht in Fluidverbindung mit dem Einlass 151 des zweiten Ventils 150 des Hauptdrehventils 130 und mit einem Einlass der anderen Komponenten 114.
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Wenn das FCV 160 geschlossen ist, wird der Durchfluss des Kühlmittels in den Kühler 120 gestoppt, sodass das Kühlmittel durch den Kühler 120 nicht gekühlt wird. Dies verhindert, dass abgekühltes Kühlmittel zurück in den Motorblock 110 / Motorkopf 112 fließt. Das Ventilsteuergerät 102 steuert das FCV 160, um das FCV 160 (ganz oder teilweise) zu öffnen und zu schließen, mindestens teilweise basierend auf den Zustandsänderungen des Hauptdrehventils 130. Nach einigen Ausführungsformen ist das FCV 160 teilweise geschlossen (z. B. 25 % geschlossen, 50 % geschlossen, 80 % geschlossen, usw.), um einen gewünschten Durchfluss (z. B. zur Aufrechterhaltung einer fortlaufenden Temperatur durch den Fahrzeugmotor 100 oder innerhalb eines bestimmten Bereichs des Fahrzeugmotors 100) zu erreichen.
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In manchen Situationen können der Motorblock 110 und der Motorkopf 112 möglicherweise unterschiedliche Kühlmittel-Durchflussraten benötigen. Beispielsweise erfordern der Motorblock 110 und der Motorkopf 112 jeweils eine Bereichs-Mindestdurchflussmenge, um zu vermeiden, dass das Kühlmittel überhitzt und um zu hohe Temperaturen im jeweiligen Motorblock zu verhindern, da dies zu Schäden führen kann. Dementsprechend wird das BRV 162 zwischen einem Auslass des Motorblocks 110 und einem Einlass des FCV 160 eingeführt, sodass das BRV 162 in Fluidverbindung mit dem Motorblock 110 und dem FCV 160 steht. Das BRV 162 ist durch das Ventilsteuergerät 102 steuerbar, um die Möglichkeit bereitzustellen, Kühlmittel durch jeden Motorblock 110 und den Motorkopf 112 mit unterschiedlichen Durchflussraten fließen zu lassen. Das Ventilsteuergerät 102 wandelt eine Anforderung zu einem Kühlmitteldurchfluss durch jeden Motorblock 110 und den Motorkopf 112 in einen Stellgliedbefehl um, um das FCV 160 und/oder das BRV 162 zu steuern. Dies stellt den korrekten Kühlmitteldurchfluss in jedem Bereich des Fahrzeugmotors 100 sicher.
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Das Ventilsteuergerät 102 kann das FCV 160 und das BRV 162 kontinuierlich steuern, um den Kühlmitteldurchfluss, den die Pumpe 104 durch den Motorblock 110 und den Motorkopf 112 bereitstellen kann, einzustellen. Beispielsweise kann das Ventilsteuergerät 102 eine Bereichs-Mindestdurchflussmenge des Kühlmittels für einen Bereich im Fahrzeugmotor 100 berechnen. Die Bereichs-Mindestdurchflussmenge ermöglicht es jedem der Bereiche des Fahrzeugmotors 100 als Wärmetauscher zu agieren und dadurch zu verhindern, dass das Kühlmittel überhitzt. Die Bereichs-Mindestdurchflussmenge kann vom Ventilsteuergerät 102 in eine gewünschte Stellgliedposition für das FCV 160 umgestellt werden, um das FCV 160 in die Lage zu versetzen, die Bereichs-Mindestdurchflussmenge für den Bereich des Fahrzeugmotors 100 bereitzustellen.
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Mit weiterer Bezugnahme auf 1 kann das Ventilsteuergerät 102 in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Kombination aus Hardware und Programmierung sein. Bei der Programmierung kann es sich um prozessorausführbare Anweisungen handeln, die auf einem physischen Speicher gespeichert sind, und die Hardware kann eine Verarbeitungsvorrichtung zum Ausführen dieser Anweisungen beinhalten. Somit kann ein Systemspeicher Programmanweisungen speichern, die beim Ausführen durch die Verarbeitungsvorrichtung die hierin beschriebene Funktionalität implementieren. Andere Motoren/Module/Steuerungen können auch genutzt werden, um andere Merkmale und Funktionalitäten einzubinden, die in anderen Beispielen hierin beschrieben sind. Alternativ oder zusätzlich kann das Ventilsteuergerät 102 als dedizierte Hardware implementiert werden, wie beispielsweise eine oder mehrere integrierte Schaltungen, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), anwendungsspezifische Spezialprozessoren (ASSPs), feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs) oder eine beliebige Kombination der vorgenannten Beispiele für dedizierte Hardware, zum Ausführen der hierin beschriebenen Techniken.
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2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zur Steuerung eines Durchflusses eines Kühlmittels durch ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors (z.B. der Fahrzeugmotor 100), nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 200 kann beispielsweise durch das Ventilsteuergerät in 1, durch das Verarbeitungssystem 500 von 5 (nachstehend beschrieben) oder durch ein anderes geeignetes Verarbeitungssystem oder Gerät implementiert werden.
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Am Motorblock 202 berechnet das Ventilsteuergerät 102 (beispielsweise, ein informationsverarbeitendes Gerät oder System) eine Bereichs-Mindestdurchflussmenge des Kühlmittels für einen Bereich eines Kühlsystems des Fahrzeugmotors 100. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung basiert das Berechnen der Bereichs-Mindestdurchflussmenge auf einer Kühlmitteltemperatur, gemessen an einem Einlass des Bereichs (z. B. einem Einlass am Motorkopf 112 für den Motorkopfbereich) und mindestens teilweise auf einem Wärmefluss in dem Bereich. Der Wärmefluss gibt an, wie viel Wärme der bestimmte Bereich austauschen kann.
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Für den Motorblockbereich 110 kann die Bereichs-Mindestdurchflussmenge nach der Einlasskühlmitteltemperatur des Motors und einem Verbrennungs-Wärmefluss, basierend auf der Motordrehzahl (UPM) und dem gesamten verbrannten Kraftstoff, berechnet werden. Für den Motorblockbereich 112 kann die Bereichs-Mindestdurchflussmenge nach der Einlasskühlmitteltemperatur des Motors und einem Verbrennungs-Wärmefluss, basierend auf der Motordrehzahl (UPM) und dem gesamten verbrannten Kraftstoff, berechnet werden. Für einen Niederdruck-Abgasrückführleitungsbereich (LPE) (Teil der anderen Komponenten 114) kann die Mindestdurchflussmenge nach einer Einlasskühlmitteltemperatur an einem Einlass des LPE und der Wärmeflussrate des LPE berechnet werden. Für einen Turboverdichterbereich (Teil der anderen Komponenten 114) kann die Bereichs-Mindestdurchflussmenge nach einer Einlasskühlmitteltemperatur am Einlass des Turboverdichters und einer Wärmeflussrate des Turboverdichters berechnet werden.
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Am Motorblock 204 wandelt das Ventilsteuergerät 102 die Bereichs-Mindestdurchflussmenge in eine gewünschte Stellgliedposition für das FCV 160 um, um es dem FCV 160 zu ermöglichen, die Bereichs-Mindestdurchflussmenge des Kühlmittels dem Bereich des Kühlsystems bereitzustellen. 3A zeigt ein Blockdiagramm eines invertierbaren Strömungsmodells 300 zur Bestimmung des geschätzten Durchflusses des FCV 160, nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann ein modellbasierter Ansatz (z. B. das invertierbare Strömungsmodell 300) zur Bestimmung der geschätzten Durchflüsse (302) verwendet werden, basierend auf verschiedenen Stellungen des FCV 160 (304) verschiedene Stellungen des Hauptdrehventils 130 (306) und verschiedenen Drehzahlen der Pumpe 104 (308). Das invertierbare Strömungsmodell 300 kann auch einen Modus des Hauptdrehventils 130 (z. B. einen Ölkühlmodus, einen Ölaufwärmmodus, usw.) berücksichtigen (310).
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können die geschätzten Durchflüsse
302 anhand folgender Formel (eine für jeden Bereich der Durchflussschätzung) berechnet werden:
wobei K1 und K2 Konstanten sind, die die Eigenschaften der Pumpe
104 beschreiben, und die von den verschiedenen möglichen Durchflüssen geteilt werden. RPM stellt die Drehzahl der Pumpe
104 in Umdrehungen pro Minute dar. Base@2000RPM ist eine Struktur mit drei Variablen, basierend auf der Wirkfläche des FCV
160, der Wirkfläche der Öffnung des Kühlers
120 und dem Modus des Hauptdrehventils
130, wenn die Drehzahl der Pumpe
104 2000 RPM ist. Dementsprechend wird der geschätzte Durchfluss
302 berechnet.
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Das invertierbare Strömungsmodell 300 kann invertiert werden, um ein invertiertes Strömungsmodell 320, wie in 3B dargestellt, nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, zu erstellen. Das invertierbare Strömungsmodell 320 kann verwendet werden, um eine Durchflussanforderung (z. B. eine Bereichs-Mindestdurchflussmenge) (322) in eine Stellgliedposition (324) für das FCV 160 umzuwandeln. Das invertierte Strömungsmodell 320 berücksichtigt die Durchflussanforderung (322), die Drehzahl der Pumpe 104 (326), den Modus des Hauptdrehventils 130 (328) und eine Stellgliedposition des Hauptdrehventils 130 (330), um die Durchflussanforderung in die gewünschte Stellgliedposition (324) für das FCV 160 umzuwandeln.
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Das Ventilsteuergerät 102 arbeitet in einer Durchflussdomäne, um eine Anforderung von einem Bereich (z. B. Motorkopf, Motorblock, LPE, Turbolader-, Innenraumheizung, usw.) von Stellgliedern für die verschiedenen Ventile im Kühlsystem zu entkoppeln. Je nach Durchflussanforderung und Ventil, ist das invertierte Strömungsmodell 320 in der Lage, eine Durchflussanforderung in eine Position des entsprechenden Ventils und umgekehrt umzuwandeln. Dementsprechend kann das gesamte Kühlsystem kalibriert werden, ohne einen vollständigen Fahrzeug-Kühlkreislauf zu haben. Es ist ausreichend, das invertierte Strömungsmodell 320 zu aktualisieren. Durch Manipulation der Durchflussdomäne kann das Kühlsystem die hierin beschriebene Durchflussstrategie für jede Komponente/jeden Bereich implementieren.
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Weiterhin in Bezug auf 2 kann am Motorblock 206 das Ventilsteuergerät 102 das FCV 160 von einer aktuellen Stellgliedposition in die gewünschte Stellgliedposition verändern. Das heißt, das Ventilsteuergerät 102 sendet ein Signal an das FCV 160, um das FCV zu veranlassen, die Stellgliedpositionen in die gewünschte Stellgliedposition zu ändern. Beispielsweise kann das FCV 160 zu 80 % offen sein und das Ventilsteuergerät 102 kann ein Signal an das FCV 160 senden, um es nur zu 30 % zu öffnen.
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Zusätzliche Verfahren können ebenfalls beinhaltet sein und es versteht sich, dass das in 2 dargestellte Verfahren Darstellungen veranschaulicht und dass andere Verfahren hinzugefügt werden oder bestehende Verfahren entfernt, modifiziert oder neu angeordnet werden können, ohne vom Umfang und Sinn der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zur Steuerung eines Durchflusses eines Kühlmittels durch ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 400 kann beispielsweise durch das Ventilsteuergerät in 1, durch das Verarbeitungssystem 500 von 5 (nachstehend beschrieben) oder durch ein anderes geeignetes Verarbeitungssystem oder Gerät implementiert werden.
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An Motorblock 406 wird eine Bereichs-Mindestdurchflussmenge 408 berechnet, basierend auf einer Kühlmitteltemperatur an einem Einlass eines Bereichs 402 und eines Wärmeflusses für den Bereich 404. Die Bereichs-Mindestdurchflussmenge 408 wird anhand der Informationen zum Umgebungsdruck 412 am Motorblock 410 ausgeglichen. Dadurch kann der Fahrzeugmotor 100 in einem sicheren Zustand bei unterschiedlichen Höhen (mit unterschiedlichen Umgebungsdrücken) arbeiten, indem die Kühlmittel-Temperaturunterschiede in jedem Bereich durch Erhöhen des Kühlmitteldurchflusses durch jeden Bereich reduziert wird. An Motorblock 416 wird die Bereichs-Mindestdurchflussmenge 414 um den Umgebungsdruck kompensiert dann in eine gewünschte Stellgliedposition 418 für das FCV 160 mit einem invertierten Strömungsmodell (z. B. das invertierte Strömungsmodell 320 der 3B) umgewandelt.
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An Motorblock 420 kann die gewünschte Stellgliedposition 418 auf eine gewünschte Stellgliedposition 424 eingestellt werden, wenn der Bereich ein Motorkopfbereich für den Motorkopf 112 ist. Wenn der Bereich nicht der Motorkopfbereich ist, wird die gewünschte Stellgliedposition 418 für das FCV 160 abgefragt, um das FCV 160 in die gewünschte Stellgliedposition zu ändern. Wenn jedoch der Bereich der Motorkopfbereich ist, wird die gewünschte Stellgliedposition 418 auf die gewünschte Stellgliedposition 424, basierend auf der Kühler-Durchflussrate 422, eingestellt.
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Diese Techniken unterstützen die Temperatursteuerung durch Korrelieren des FCV 160 und des Hauptdrehventils 130, um den Kühlmitteldurchfluss durch den Fahrzeugmotor 100 zu erhöhen, wenn eine Anforderung für erhöhten Kühlmitteldurchfluss zum Kühler auftritt. Dies verhindert eine Sättigung des Kühlerdurchflusses. Beispielsweise bestimmt, auch wenn sich das Hauptdrehventil 130 mehr als die Leitung zum Kühler 120 öffnet, das FCV 160 die maximale Durchflussmenge des Kühlmittels, die durch den Fahrzeugmotor 100, einschließlich den Kühler 120, fließen kann. Dies erhöht auch die Kühlfähigkeit des Kühlers 120 durch das Hindurchleiten von mehr Kühlmittel durch den Kühler 120, der eine höhere Wärmeaustauscheffizienz hat als die anderen Bereiche des Fahrzeugmotors 100. Dies reduziert auch die Temperaturtaktung des Kühlers 120, die schädlich für den Kühler sein kann, da in Fällen hohen Kühlungsbedarfs, das FCV das System durch Erhöhung des Wärmeaustausches in Bereichen des Fahrzeugmotors 100 unterstützen kann. Dies verringert die Temperaturänderung über den Kühler 120.
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Zusätzliche Verfahren können ebenfalls beinhaltet sein und es versteht sich, dass das in 4 dargestellte Verfahren Darstellungen veranschaulicht und dass andere Verfahren hinzugefügt werden oder bestehende Verfahren entfernt, modifiziert oder neu angeordnet werden können, ohne vom Umfang und Sinn der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Es versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit jeder anderen Art von Computerumgebung implementiert werden kann, die aktuell bekannt ist oder später entwickelt wird. So veranschaulicht beispielsweise 5 ein Blockdiagramm eines Verarbeitungssystems 500 zum Implementieren der hierin beschriebenen Techniken. In den Beispielen weist das Verarbeitungssystem 500 eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten (Prozessoren) 21a, 21b, 21c usw. (gemeinsam oder allgemein als Prozessor(en) 21 und/oder als Verarbeitungsvorrichtung(en) bezeichnet) auf. In Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann jeder Prozessor 21 einen Mikroprozessor mit reduziertem Befehlssatz (RISC) beinhalten. Die Prozessoren 21 sind über einen Systembus 33 mit einem Systemspeicher (z. B. einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 24) und verschiedenen anderen Komponenten verbunden. Der Nur-Lese-Speicher (ROM) 22 ist mit dem Systembus 33 gekoppelt und kann ein Basis-Eingabe-/Ausgabe-System (BIOS) beinhalten, das bestimmte Grundfunktionen des Verarbeitungssystems 500 steuert.
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Ferner sind ein Eingabe-/ Ausgabe-(E/A)-Adapter 27 und ein Netzwerkadapter 26 veranschaulicht, die mit dem Systembus 33 gekoppelt sind. Der E/A-Adapter 27 kann ein SCSI-Adapter (Small Computer System Interface) sein, der mit einer Festplatte 23 und/oder einem anderen Speicherlaufwerk 25 oder einer anderen ähnlichen Komponente kommuniziert. Der E/A-Adapter 27, die Festplatte 23 und die Speichervorrichtung 25 werden hierin kollektiv als Massenspeicher 34 bezeichnet. Das Betriebssystem 40 zur Ausführung auf dem Verarbeitungssystem 500 kann in dem Massenspeicher 34 gespeichert sein. Ein Netzwerkadapter 26 verbindet den Systembus 33 mit einem externen Netzwerk 36, wodurch das Verarbeitungssystem 500 mit anderen derartigen Systemen kommunizieren kann.
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Eine Anzeige (z. B. ein Anzeigemonitor) 35 ist mit dem Systembus 33 über den Anzeigeadapter 32 verbunden, der einen Grafikadapter beinhalten kann, um die Leistung von grafikintensiven Anwendungen und eine Videosteuerung zu verbessern. In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung können die Adapter 26, 27 und/oder 32 mit einem oder mehreren I/O-Bussen verbunden sein, die über eine Zwischenbusbrücke (nicht dargestellt) mit dem Systembus 33 verbunden sind. Geeignete I/O-Busse zum Anschließen von Peripheriegeräten, wie zum Beispiel Festplattensteuerungen, Netzwerkadaptern und Grafikadaptern, beinhalten üblicherweise gemeinsame Protokolle, wie Peripheral Component Interconnect (PCI). Zusätzliche Eingabe-/Ausgabegeräte sind als über den Benutzerschnittstellenadapter 28 und den Anzeigeadapter 32 mit dem Systembus 33 verbunden gezeigt. Eine Tastatur 29, eine Maus 30 und ein Lautsprecher 31 können mit dem Systembus 33 über den Benutzerschnittstellenadapter 28 verbunden sein, der zum Beispiel einen Super-I/O-Chip beinhalten kann, der mehrere Geräteadapter in eine einzige integrierte Schaltung integriert.
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In einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verarbeitungssystem 500 eine Grafikverarbeitungseinheit 37. Die Grafikverarbeitungseinheit 37 ist eine spezialisierte elektronische Schaltung, die entworfen ist, um Speicher zu manipulieren und zu ändern, um die Erzeugung von Bildern in einem Bildspeicher zu beschleunigen, die zur Ausgabe an eine Anzeige vorgesehen sind. Im Allgemeinen ist die Grafikverarbeitungseinheit 37 bei der Manipulation von Computergrafiken und Bildverarbeitung sehr effizient und weist eine hochparallele Struktur auf, die sie effektiver als Allzweck-CPUs für Algorithmen macht, bei denen die Verarbeitung großer Datenblöcke parallel erfolgt.
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Somit beinhaltet das Verarbeitungssystem 500, wie es hierin konfiguriert ist, Verarbeitungskapazität in Form von Prozessoren 21, Speicherfähigkeit einschließlich Systemspeicher (z. B. RAM 24) und Massenspeicher 34, Eingabemittel, wie Tastatur 29 und Maus 30 und Ausgabefähigkeiten, einschließlich Lautsprecher 31 und Display 35. In einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung speichern ein Teil des Systemspeichers (z. B. RAM 24) und der Massenspeicher 34 gemeinsam ein Betriebssystem, um die Funktionen der verschiedenen Komponenten, die in Verarbeitungssystem 500 gezeigt sind, zu koordinieren.
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Die Beschreibungen der verschiedenen Beispiele der vorliegenden Offenbarung wurden zu Zwecken der Veranschaulichung vorgestellt, sind aber nicht als erschöpfend oder beschränkt auf die offenbarten Ausführungsformen gedacht. Viele Modifikationen und Variationen sind für den Fachmann offensichtlich, ohne von dem Umfang und dem Gedanken der beschriebenen Techniken abzuweichen. Die hier verwendete Terminologie wurde ausgewählt, um die Prinzipien der vorliegenden Techniken, die praktische Anwendung oder technische Verbesserung gegenüber Technologien, die auf dem Markt gefunden wurden, am besten zu erläutern oder anderen Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die hierin offenbarten Techniken zu verstehen.
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Während die obige Offenbarung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die vorliegenden Techniken nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt sein soll, sondern dass sie auch alle Ausführungsformen enthält, die in den Umfang der Anmeldung fallen.
