DE112017003025B4

DE112017003025B4 - Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs und deren Steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE112017003025B4
Application number: DE112017003025.0T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Murai; Shigeyuki Sakaguchi; Yuichi Toyama
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2037-06-15
Also published as: JP2017223171A; CN108026824A; US10865696B2; WO2017217462A1; CN108026824B; US20180245504A1; DE112017003025T5; JP6473105B2

Abstract

Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10) eines Fahrzeugs, wobei die Kühlvorrichtung umfasst:- eine elektrische Wasserpumpe (40), welche eingerichtet ist, Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor (10) des Fahrzeugs umzuwälzen;- einen Wassertemperatursensor (81), welcher eingerichtet ist, eine Temperatur (TW) des Kühlwassers an einem Kühlwasserauslass (14) zu messen, welcher am Verbrennungsmotor (10) ausgebildet ist;- einen Brennkammerwandtemperatursensor (82), welcher eingerichtet ist, eine Brennkammerwandtemperatur (TCYL) des Verbrennungsmotors (10) zu messen; und- eine Steuereinrichtung (100), welche eingerichtet ist, einen Steuerbefehl auszugeben zum Steuern eines Ausstoß-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe (40), wobei:- die Steuereinrichtung (100) eingerichtet ist, den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe (40) gemäß einem Anstieg der Temperatur (TW) des Kühlwassers zu steigern, wenn die Temperatur (TW) des Kühlwassers unter einer Temperatur (TWHOT2) bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung liegt,und- die Steuereinrichtung (100) eingerichtet ist, den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe (40) so zu steuern, dass die Verbrennungskammerwandtemperatur (TCYL) auf eine Zieltemperatur gebracht wird, wenn die Temperatur (TW) des Kühlwassers über der Temperatur (TWHOT2) bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung liegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs und auf ein Verfahren zum Steuern der Kühlvorrichtung und bezieht sich konkret auf eine Volumenstromsteuerung einer elektrischen Wasserpumpe zum Umwälzen von Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs.
HINTERGRUNDTECHNIK
Patentdokument 1 offenbart eine Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die ein Mittel zum Messen oder Abschätzen einer Brennkammerwand-Temperatur, ein Mittel zum Identifizieren eines Betriebszustands eines Verbrennungsmotors, ein Mittel zum Bestimmen eines Volumenstroms von Kühlwasser basierend auf dem Betriebszustand, ein Mittel zum Bestimmen einer Ziel-Brennkammerwand-Temperatur basierend auf dem Betriebszustand und ein Mittel zum Korrigieren des Volumenstroms des Kühlwassers enthält, so dass eine Differenz zwischen der tatsächlichen Brennkammerwand-Temperatur und der Ziel-Brennkammerwand-Temperatur gleich einem ersten vorbestimmten Wert ist oder darunter liegt.
REFERENZDOKUM ENTENLISTE
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: JP 2006-342680 A
Die Druckschrift JP H03- 47 422 A aus dem Stand der Technik betrifft ein Kühlverfahren für eine Brennkraftmaschine, wobei verschiedene Laufbedingungen des Fahrzeugs berücksichtigt werden und die Menge eines Kühlfluids, welches im Motor zirkuliert, gemäß einer erforderlichen Kühlkapazität gesteuert wird.
Die Druckschrift JP 2012 - 197 706 A aus dem Stand der Technik beschreibt eine Kühlungssteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher die Temperatur in der Nähe einer Einspritzöffnung eines Einspritzventils nach einem Motorstopp berücksichtigt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Nachdem der Verbrennungsmotor von einem kalten Zustand aus gestartet ist, nimmt die Brennkammerwand-Temperatur schnell zu und erreicht eine konstante Temperatur (Temperatur bei Abschluss eines Motor-Warmlaufs bzw. einer Motoraufwärmung). Im Gegensatz dazu ist der Temperaturanstieg des Kühlwassers für den Verbrennungsmotor weniger reaktionsschnell und erreicht die Temperatur bei Abschluss einer Motoraufwärmung später als es die Brennkammerwand-Temperatur tut. Falls der Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe zum Umwälzen des Kühlwassers durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs schon beim Motor-Kaltstart basierend auf der Brennkammerwand-Temperatur gesteuert wird, wird folglich der Volumenstrom gesteuert, um den Kühlwasserbedarf für einen Zeitraum nach dem Abschluss einer Motoraufwärmung zu decken, bevor die Kühlwassertemperatur die Temperatur bei Abschluss einer Motoraufwärmung tatsächlich erreicht. Dies verlangsamt den Temperaturanstieg des Kühlwassers (verlangsamt den Abschluss der allgemeinen Aufwärmung des Verbrennungsmotors).
In Anbetracht des Vorstehenden besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Steuern der Kühlvorrichtung vorzusehen, welche den Verbrennungsmotor noch effizienter aufwärmen und die Verbrennungsleistung des Verbrennungsmotors nach dem Abschluss einer Aufwärmung weiter verbessern.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einer Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und bei einem Verfahren zum Steuern einer Kühlvorrichtung für einen Brennverbrennungsmotor eines Fahrzeugs erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Zu diesem Zweck umfasst eine Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung:

- eine elektrische Wasserpumpe, welche eingerichtet ist, Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs umzuwälzen;
- einen Wassertemperatursensor, welcher eingerichtet ist, eine Temperatur des Kühlwassers an einem Kühlwasserauslass zu messen, welcher am Verbrennungsmotor ausgebildet ist;
- einen Brennkammerwandtemperatursensor, welcher eingerichtet ist, eine Brennkammerwandtemperatur des Verbrennungsmotors zu messen;
- eine Steuereinrichtung als ein Pumpensteuermittel, welche eingerichtet ist, einen Steuerbefehl auszugeben zum Steuern eines Ausstoß-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe,

Dabei ist die Steuereinrichtung als Pumpensteuermittel erfindungsgemäß eingerichtet, den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe gemäß einem Anstieg der Temperatur des Kühlwassers zu steigern, wenn die Temperatur des Kühlwassers unter einer Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung liegt.
Ferner ist die Steuereinrichtung erfindungsgemäß dazu eingerichtet, den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe so zu steuern, dass die Verbrennungskammerwandtemperatur auf eine Zieltemperatur gebracht wird, wenn die Temperatur des Kühlwassers über der Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses der Aufwärmung liegt.
Ein Verfahren zum Steuern einer Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird für eine die Kühlvorrichtung verwendet, welche aufweist:

- eine elektrische Wasserpumpe zum Umwälzen von Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs enthält,
- einen Wassertemperatursensor, welcher eingerichtet ist, eine Temperatur des Kühlwassers an einem Kühlwasserauslass zu messen, welcher am Verbrennungsmotor ausgebildet ist; und
- einen Brennkammerwandtemperatursensor, welcher eingerichtet ist, eine Brennkammerwandtemperatur des Verbrennungsmotors zu messen.

Das Steuerungsverfahren umfasst die Schritte:

- Vergleichen der Temperatur des Kühlwassers mit einer Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung;
- Steigern eines Ausstoß-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe gemäß einem Anstieg der Temperatur des Kühlwassers, wenn die Temperatur des Kühlwassers unter der Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses der Aufwärmung liegt; und
- Steuern des Ausstoß-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe, um die Verbrennungskammerwandtemperatur in Richtung auf eine Zieltemperatur zu bringen, wenn die Temperatur des Kühlwassers über der Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses der Aufwärmung liegt.

EFFEKTE DER ERFINDUNG
Die Kühlvorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können das Verlangsamen der allgemeinen Aufwärmung des Verbrennungsmotors verhindern und die Verbrennungsleistung des Verbrennungsmotors nach dem Abschluss einer Aufwärmung verbessern.
Figurenliste

1 ist eine schematische Systemansicht der Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine grafische Darstellung, die die Korrelation zwischen dem Rotorwinkel und Modi des Volumenstrom-Steuerventils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur einer Kühlsteuerung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist ein Zeitdiagramm, das die Steuerung des Übergangsverhaltens, die durchgeführt wird, während die Volumenstromsteuerung von einer zu einer anderen umgeschaltet wird, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulicht.
5A ist ein Zeitdiagramm, das beispielhaft veranschaulicht, wie sich die Kühlwassertemperatur TW, die Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Ausstoß-Volumenstrom ändern, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW unter dem Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur liegt und die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so niedrig wie die Kühlwassertemperatur TW ist, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5B ist ein Zeitdiagramm, das beispielhaft veranschaulicht, wie sich die Kühlwassertemperatur TW, die Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Ausstoß-Volumenstrom ändern, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW unter dem Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur liegt und die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so hoch wie die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung bleibt, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6A ist ein Zeitdiagramm, das beispielhaft veranschaulicht, wie sich die Kühlwassertemperatur TW, die Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Ausstoß-Volumenstrom ändern, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW über dem Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur liegt, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6B ist ein Zeitdiagramm, das beispielhaft veranschaulicht, wie sich die Kühlwassertemperatur TW, die Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Ausstoß-Volumenstrom ändern, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW über dem Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur liegt und die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so hoch wie die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung bleibt, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7A ist ein Zeitdiagramm, das beispielhaft veranschaulicht, wie sich die Kühlwassertemperatur TW, die Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Ausstoß-Volumenstrom ändern, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW gleich dem Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur ist oder darüber liegt, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7B ist ein Zeitdiagramm, das beispielhaft veranschaulicht, wie sich die Kühlwassertemperatur TW, die Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Ausstoß-Volumenstrom ändern, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW gleich einem Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur ist oder darüber liegt und die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so hoch wie die Bestimmungstemperatur TYCLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung bleibt, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Umsetzung einer Kühlvorrichtung für den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs veranschaulicht. Der Begriff „Kühlwasser“ umfasst hierin verschiedene Kühlmittel, die in Kühlvorrichtungen auf Wasserbasis für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs genutzt werden, wie etwa Motor-Frostschutz-Kühlmittel, die gemäß dem japanischen Industriestandard K2234 standardisiert sind.
Ein Verbrennungsmotor 10 ist in einem Fahrzeug 26 installiert und wird als Kraftquelle genutzt, um das Fahrzeug 26 anzutreiben. Ein Getriebe 20 wie etwa ein stufenlos verstellbares Getriebe (CVT), ein Beispiel des Antriebsstrangs, ist mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 10 gekoppelt. Die Leistungsabgabe des Getriebes 20 wird über ein Differentialgetriebe 24 zu Antriebsrädern 25 des Fahrzeugs 26 übertragen.
Der Verbrennungsmotor 10 wird durch eine Kühlvorrichtung auf Wasserbasis gekühlt, welche Kühlwasser über Zirkulationswege umwälzt. Die Kühlvorrichtung umfasst ein Volumenstrom-Steuerventil 30, eine elektrische Wasserpumpe 40, einen Radiator 50, der elektrische Radiatorlüfter 50A, 50B enthält, einen Kühlwasserdurchgang 60, der in dem Verbrennungsmotor 10 vorgesehen ist, einen Heizkörper 91, eine Öl-Erwärmungs- und Kühlvorrichtung 21 für das Getriebe 20, diese Komponenten verbindende Rohre 70 und dergleichen.
Der Verbrennungsmotor 10 weist einen Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs und einen Kühlwasserdurchgang 62 des Zylinderblocks auf, welche gemeinsam als Kühlwasserdurchgang 60 im Verbrennungsmotor 10 dienen. Der Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs, der dazu dient, einen Zylinderkopf 11 zu kühlen, verläuft im Zylinderkopf 11 so, dass er einen Kühlwassereinlass 13 mit einem Kühlwasserauslass 14 verbindet, welche am Zylinderkopf 11 vorgesehen sind. Im Zylinderkopf 11 ist der Kühlwassereinlass 13 an einem Ende in der Zylinderanordnungsrichtung vorgesehen, und der Kühlwasserauslass 14 ist an dem anderen Ende in der Zylinderanordnungsrichtung vorgesehen.
Der Kühlwasserdurchgang 62 des Zylinderblocks, der dazu dient, einen Zylinderblock 12 zu kühlen, zweigt von dem Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs ab und tritt in den Zylinderblock 12 ein. Der Kühlwasserdurchgang 62 des Zylinderblocks verläuft im Zylinderblock 12 und ist mit einem Kühlwasserauslass 15 verbunden, der am Zylinderblock 12 vorgesehen ist. Der Kühlwasserauslass 15 des Kühlwasserdurchgangs 62 des Zylinderblocks ist an einem Ende auf der gleichen Seite, wo der Kühlwasserauslass 14 des Kühlwasserdurchgangs 61 des Zylinderkopfs vorgesehen ist, in der Zylinderanordnungsrichtung vorgesehen.
In dieser in 1 veranschaulichten Kühlvorrichtung wird Kühlwasser durch den Zylinderkopf 11 dem Zylinderblock 12 zugeführt. Das dem Zylinderkopf 11 zugeführte Kühlwasser wird in zwei Wege aufgeteilt: einen Zirkulationsweg, durch welchen das Kühlwasser unter Umgehung des Zylinderblocks 12 (Kühlwasserdurchgangs 62 des Zylinderblocks) strömt und aus dem Kühlwasserauslass 14 ausgestoßen wird; und einen Zirkulationsweg, durch welchen das Kühlwasser in den Zylinderblock 12 (Kühlwasserdurchgang 62 des Zylinderblocks) eintritt und dann aus dem Kühlwasserauslass 15 ausgestoßen wird. Ein Ende eines ersten Kühlwasserrohrs 71 ist mit dem Kühlwasserauslass 14 des Zylinderkopfs 11 verbunden. Das andere Ende des ersten Kühlwasserrohrs 71 ist mit einem Kühlwassereinlass 51 des Radiators 50 verbunden.
An dem Kühlwasserauslass 15 des Kühlwasserdurchgangs 62 des Zylinderblocks ist ein Thermostat 95 angeordnet. Der Thermostat 95 öffnet oder schließt als Antwort auf die Kühlwassertemperatur. Ein Ende eines zweiten Kühlwasserrohrs 72 ist mit dem Auslass des Thermostats 95 verbunden. Das andere Ende des zweiten Kühlwasserrohrs 72 ist mit einem bestimmten Punkt des ersten Kühlwasserrohrs 71 verbunden. An der Verbindungsstelle der ersten und zweiten Kühlwasserrohre 71, 72 vereinigt sich das Kühlwasser, das durch den Zylinderblock 12 gelangt ist, mit dem Kühlwasser, das durch den Zylinderkopf 11 gelangt ist.
Ein Ende eines dritten Kühlwasserrohrs 73 ist mit dem ersten Kühlwasserrohr 71 an einem Punkt stromabwärts zu der Verbindungsstelle der ersten und zweiten Kühlwasserrohre 71, 72 verbunden. Das andere Ende des dritten Kühlwasserrohrs 73 ist mit einer ersten Einlassöffnung 32 des Volumenstrom-Steuerventils 30 verbunden. An einem bestimmten Punkt des dritten Kühlwasserrohrs 73 ist die Öl-Erwärmungs- und Kühlvorrichtung 21 als ein Wärmetauscher zum Einstellen der Temperatur eines Hydrauliköls (Automatikgetriebefluid: ATF) im Getriebe 20, welches ein hydraulischer Mechanismus ist, angeordnet. Die Öl-Erwärmungs- und Kühlvorrichtung 21 tauscht Wärme zwischen dem durch das dritte Kühlwasserrohr 73 strömenden Kühlwasser und dem Hydrauliköl im Getriebe 20 aus. Mit anderen Worten ermöglicht das dritte Kühlwasserrohr 73, dass das Kühlwasser, dessen Temperatur sich erhöht hat, während es durch den Verbrennungsmotor 10 strömt, teilweise abgeleitet und in die Öl-Erwärmungs- und Kühlvorrichtung 21 eingeführt wird. Die Öl-Erwärmungs- und Kühlvorrichtung 21 beschleunigt den Temperaturanstieg im Hydrauliköl im Getriebe 20 während eines Motor-Kaltstarts und steuert dann die Hydrauliköltemperatur im Getriebe 20, um einen übermäßigen Anstieg der Öltemperatur zu vermeiden.
Ein Ende eines vierten Kühlwasserrohrs 74 ist mit dem ersten Kühlwasserrohr 71 an einem Punkt zwischen der Verbindungsstelle der ersten und zweiten Kühlwasserrohre 71, 72 und dem Verzweigungspunkt von dem ersten Kühlwasserrohr 71 zum dritten Kühlwasserrohr 73 verbunden. Das andere Ende des vierten Kühlwasserrohrs 74 ist mit einer zweiten Einlassöffnung 33 des Volumenstrom-Steuerventils 30 verbunden. Verschiedene Wärmetauschervorrichtungen sind auf dem vierten Kühlwasserrohr 74 angeordnet. Die auf dem vierten Kühlwasserrohr 74 angeordneten Wärmetauschervorrichtungen sind in der Reihenfolge von stromaufwärts nach stromabwärts der Heizkörper 93 für eine Fahrzeugklimatisierung, ein AGR-(Abgasrückführungs-)Kühler 92 auf Wasserbasis, ein AGR-Steuerventil 93 und ein Drosselventil 94. Der AGR-Kühler 92 und das AGR-Steuerventil 93 bilden eine AGR-Vorrichtung des Verbrennungsmotors 10. Das Drosselventil 94 reguliert dien Durchsatz einer Luftansaugung in den Verbrennungsmotor 10.
Der Heizkörper 91, der ein Wärmetauscher zum Erwärmen von Luft für eine Klimatisierung (für eine Lufterwärmung) ist, der in einer Fahrzeugklimaanlage (Luftheizvorrichtung eines Fahrzeugs) enthalten ist, tauscht Wärme zwischen dem durch das vierte Kühlwasserrohr 74 strömenden Kühlwasser und der Luft für die Klimatisierung aus, um die Luft für die Klimatisierung zu erwärmen. Der AGR-Kühler 92, der ein Wärmetauscher zum Kühlen von rückgeführtem Abgas ist, tauscht Wärme zwischen dem durch das vierte Kühlwasserrohr 74 strömenden Kühlwasser und dem durch die AGR-Vorrichtung in das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors 10 rückgeführten Abgas aus, um die Temperatur des in das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors 10 rückgeführten Abgases zu senken.
Das AGR-Steuerventil 93 zum Regulieren der Abgasrückführungsrate und das Drosselventil 94 zum Regulieren des Durchsatzes einer Luftansaugung in den Verbrennungsmotor 10 werden geheizt, indem Wärme mit dem durch das vierte Kühlwasserrohr 74 strömenden Kühlwasser ausgetauscht wird. Ein Erwärmen des AGR-Steuerventils 93 und Drosselventils 94 mit dem Kühlwasser verhindert das Gefrieren von Feuchtigkeit im Abgas um das AGR-Steuerventil 93 sowie Feuchtigkeit in der Ansaugluft um das Drosselventil 94.
Wie oben beschrieben wurde, ermöglicht die Kühlvorrichtung von 1, dass das Kühlwasser, das durch den Verbrennungsmotor 10 gelangt ist, teilweise abgeleitet und in den Heizkörper 91, den AGR-Kühler 92, das AGR-Steuerventil 93 und das Drosselventil 94 eingeführt wird, um damit Wärme auszutauschen. Ein Ende eines fünften Kühlwasserrohrs 75 ist mit einem Kühlwasserauslass 52 des Radiators 50 verbunden. Das andere Ende des fünften Kühlwasserrohrs 75 ist mit einer dritten Einlassöffnung 34 des Volumenstrom-Steuerventils 30 verbunden.
Das Volumenstrom-Steuerventil 30 weist eine einzige Auslassöffnung 35 auf. Ein Ende eines sechsten Kühlwasserrohrs 76 ist mit der Auslassöffnung 35 verbunden. Das andere Ende des sechstens Kühlwasserrohrs 76 ist mit einer Ansaugöffnung 41 der elektrischen Wasserpumpe 40 verbunden. Ein Ende eines siebten Kühlwasserrohrs 77 ist mit einer Ausstoßöffnung 42 der elektrischen Wasserpumpe 40 verbunden. Das andere Ende des siebten Kühlwasserrohrs 77 ist mit dem Kühlwassereinlass 13 des Zylinderkopfs 11 verbunden.
Ein Ende eines achten Kühlwasserrohrs 78 (Rohr zur Umgehung des Radiators) ist mit dem ersten Kühlwasserrohr 71 verbunden. Konkret liegt in dem ersten Kühlwasserrohr 71 der Punkt, wo das achte Kühlwasserrohr 78 verbunden ist, stromabwärts zu dem Punkt, der mit dem dritten Kühlwasserrohr 73 verbunden ist, und stromabwärts zu dem Punkt, der mit dem vierten Kühlwasserrohr 74 verbunden ist. Das andere Ende des achten Kühlwasserrohrs 78 ist mit dem sechsten Kühlwasserrohr 76 an einem Punkt stromaufwärts zur Ansaugöffnung 41 der elektrischen Wasserpumpe 40 und stromabwärts zum Auslass des Volumenstrom-Steuerventils 30 verbunden. Wie oben beschrieben wurde, weist das Volumenstrom-Steuerventil 30 drei Einlassöffnungen 32 bis 34 und eine Auslassöffnung 35 auf. Die Kühlwasserrohre 73, 74, 75 sind mit den Einlassöffnungen 32, 33 bzw. 34 verbunden, und das sechste Kühlwasserrohr 76 ist mit der Auslassöffnung 35 verbunden.
Beispielsweise ist das Volumenstrom-Steuerventil 30 ein Strömungskanäle umschaltendes Drehventil, das einen Stator mit darin ausgebildeten Öffnungen und einen Rotor enthält, der darin ausgebildete Strömungskanäle aufweist und in den Stator eingepasst ist. Wenn das Volumenstrom-Steuerventil 30 durch den elektrischen Aktuator wie etwa einen Elektromotor betätigt wird, dreht der elektrische Aktuator den Rotor, wodurch der Winkel des Rotors relativ zum Stator geändert wird. In den Volumenstrom-Drehsteuerventil 30 wie oben beschrieben ändert sich das Öffnungsflächenverhältnis der drei Einlassöffnungen 32 bis 34 in Abhängigkeit vom Rotorwinkel. Die Öffnungen in dem Stator und die Strömungskanäle in dem Rotor sind so angepasst, dass ein erwünschtes Öffnungsflächenverhältnis, mit anderen Worten ein erwünschtes Volumenstromverhältnis unter den Kühlwasserleitungen, durch Auswahl des Rotorwinkels erzielt werden kann.
In der Kühlvorrichtung mit der obigen Konfiguration bilden der Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs (und der Kühlwasserdurchgang 62 des Zylinderblocks), das erste Kühlwasserrohr 71, der Radiator 50 und das fünfte Kühlwasserrohr 75 eine erste Kühlwasserleitung (Radiatorleitung), durch welche das Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor 10 und den Radiator 50 zirkuliert.
Der Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs (und der Kühlwasserdurchgang 62 des Zylinderblocks), das vierte Kühlwasserrohr 74, der Heizkörper 91, der AGR-Kühler 92, das AGR-Steuerventil 93 und das Drosselventil 94 bilden eine zweite Kühlwasserleitung (Heizerleitung), durch welche das Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor 10 und den Heizkörper 91 zirkuliert und den Radiator 50 umgeht. Der Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs (und der Kühlwasserdurchgang 62 des Zylinderblocks), das dritte Kühlwasserrohr 73 und die Öl-Erwärmungs- und Kühlvorrichtung 21 bilden eine dritte Kühlwasserleitung (Leitung des Antriebsstrangsystems oder CVT-Leitung), durch welche das Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor 10 und die Öl-Erwärmungs- und Kühlvorrichtung 21 zirkuliert und den Radiator 50 umgeht.
Außerdem ermöglicht das achte Kühlwasserrohr 78, dass das durch die erste Kühlwasserleitung strömende Kühlwasser teilweise abgeleitet wird, um durch das achte Kühlwasserrohr 78 zu strömen. Der abgeleitete Strom des Kühlwassers umgeht den Radiator 50 und tritt in einem Punkt stromabwärts zum Auslass des Volumenstrom-Steuerventils 30 ein. Mit anderen Worten ermöglicht das achte Kühlwasserrohr 78, selbst wenn alle Einlassöffnungen 32 bis 34 des Volumenstrom-Steuerventils 30 geschlossen sind, dass das Kühlwasser, das durch den Verbrennungsmotor 10 (den Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs) gelangt ist, unter Umgehung des Radiators 50 zirkuliert. Auf diese Weise bildet das achte Kühlwasserrohr 78 eine Umgehungsleitung. Wie oben beschrieben wurde, umfasst die Kühlvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die ersten bis dritten Kühlwasserleitungen und die Umgehungsleitung als Kühlwasser-Zirkulationswege.
Wie oben beschrieben wurde, sind die Einlassöffnungen 34, 33, 32 des Volumenstrom-Steuerventils 30 mit den Auslässen der ersten, zweiten und dritten Kühlwasserleitungen verbunden, und die Auslassöffnung 35 des Volumenstrom-Steuerventils 30 ist mit der Ansaugöffnung 41 der elektrischen Wasserpumpe 40 verbunden. Das Volumenstrom-Steuerventil 30 ist ein Strömungskanal-Umschaltmechanismus (ein Zuteilungsverhältnisse regulierendes Mittel), um die Zufuhrraten bzw. Versorgungsquoten des Kühlwassers jeweils zu den ersten bis dritten Kühlwasserleitungen zu steuern, mit anderen Worten um das Kühlwasser-Zuleitungsverhältnis zwischen den ersten bis dritten Kühlwasserleitungen zu steuern, indem die Öffnungsflächen der jeweiligen Auslässe der ersten bis vierten Kühlwasserleitungen reguliert werden.
Die elektrische Wasserpumpe 40 enthält eine Pumpeneinheit, welche durch einen Motor gedreht wird, um einen unter Druck gesetzten Kühlwasserstrom bereitzustellen. Die elektrische Wasserpumpe 40 und das Volumenstrom-Steuerventil 30 werden durch eine Steuervorrichtung 100 gesteuert, die einen Mikrocomputer (Prozessor) 100a, einschließlich einer CPU, eines ROM, eines RAM und dergleichen, enthält. Mit anderen Worten weist die Steuervorrichtung 100 softwarebasierte Funktionen auf, um als ein Mittel zum Steuern der elektrischen Wasserpumpe 40 (Pumpensteuermittel) und ein Mittel zum Steuern des Volumenstrom-Steuerventils 30 (Zuteilungs-Steuermittel) zu dienen.
Die Steuervorrichtung 100 empfängt verschiedene Informationen für eine Kühlsteuerung wie etwa Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 10 und Bedingungen der Kühlvorrichtung. Als Sensoren zum Messen der verschiedenen Informationen enthält die Kühlvorrichtung einen Wassertemperatursensor 81, einen Sensor 82 für die Brennkammerwand-Temperatur und dergleichen. Der Wassertemperatursensor 81 misst die Temperatur des Kühlwassers im ersten Kühlwasserrohr 71 nahe dem Kühlwasserauslass 14, d.h. eine Kühlwassertemperatur TW nahe dem Auslass des Zylinderkopfs 11 (Wassertemperatur am Zylinderkopfauslass). Der Sensor 82 für die Brennkammerwand-Temperatur misst eine Brennkammerwand-Temperatur TCYL des Verbrennungsmotors 10.
Von einer (in den Figuren nicht veranschaulichten) Motorsteuervorrichtung zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils und der Zündvorrichtung des Verbrennungsmotors 10 empfängt die Steuervorrichtung 100 Signale der Motorbetriebsbedingungen wie etwa ein Leerlaufreduzierungs-Befehlssignal, das angibt, ob der Verbrennungsmotor 10 in einem Leerlaufreduzierungs-Zustand ist oder nicht, ein Motordrehzahlsignal und ein Motorlastsignal. Der Begriff „Leerlaufreduzierung“ bezieht sich auf einen gestoppten Zustand des Verbrennungsmotors 10, während das Fahrzeug parkt oder steht oder während das Fahrzeug darauf wartet, dass eine Ampel umschaltet. Auf die Leerlaufreduzierung wird auch als „No idling bzw. Kein Leerlauf“ verwiesen.
Wenn Bedingungen zum Starten einer Leerlaufreduzierung erfüllt sind, stoppt die Motorsteuervorrichtung eine Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzventile sowie einen Zündvorgang durch die Zündkerzen und stoppt automatisch den Verbrennungsmotor 10. Wenn Bedingungen zum erneuten Starten des Verbrennungsmotors 10 erfüllt sind, während der Verbrennungsmotor 10 durch die Leerlaufreduzierungs-Steuerung automatisch gestoppt ist (Bedingungen zum Beenden einer Leerlaufreduzierung), nimmt die Motorsteuervorrichtung die Kraftstoffeinspritzung und den Zündvorgang wieder auf und startet den Verbrennungsmotor 10 erneut. Der Sensor 82 für die Brennkammerwand-Temperatur kann integral zur Zündkerze vorgesehen sein. Als eine Alternative kann, wenn der Verbrennungsmotor 10 ein Typ mit Direkteinspritzung im Zylinder ist, der Sensor 82 für die Brennkammerwand-Temperatur integral zum Kraftstoffeinspritzventil vorgesehen sein. Als eine weitere Alternative kann der Sensor 82 für die Brennkammerwand-Temperatur eine an der Brennkammerwand des Verbrennungsmotors 10 vorgesehene separate Einheit sein.
Wenn der Verbrennungsmotor 10 den Sensor 82 für die Brennkammerwand-Temperatur nicht enthält, kann die Steuervorrichtung 100 die Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierend auf den Betriebsbedingungen wie etwa der Motorlast und Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 10, dem Messwert einer Schmieröltemperatur des Verbrennungsmotors 10, der Kühlwassertemperatur TW, welche durch den Wassertemperatursensor 81 gemessen wird, und/oder dergleichen abschätzen (berechnen). Basierend auf der Kühlwassertemperatur TW, der Brennkammerwand-Temperatur TCYL und anderen Bedingungen wie etwa, ob sie sich in einer Leerlaufreduzierung befindet oder nicht, steuert die Steuervorrichtung 100 den Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30 (Volumenstrom-Zuteilung), die Drehzahl (Ausstoß-Volumenstrom) der elektrischen Wasserpumpe 40, die Ansteuerspannung der elektrischen Radiatorlüfter 50A, 50B und dergleichen.
2 veranschaulicht ein veranschaulichendes Beispiel der Korrelation zwischen dem Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30 und dem Öffnungsverhältnis (%) von jeder der Einlassöffnungen 32 bis 34 in der Systemkonfiguration von 1. Der Begriff „Öffnungsverhältnis“ bezieht sich hierin auf das Verhältnis der tatsächlichen Öffnungsfläche zu der vollen Öffnungsfläche von jeder der Einlassöffnungen 32 bis 34. Der Begriff „Rotorwinkel“ (Grad) bezieht sich hierin auf den Winkeländerungsbetrag von der Anfangsposition (Standardposition) des Rotors des Volumenstrom-Steuerventils 30, d.h. der Position, wo der Rotor mit einer Stoppeinrichtung in Kontakt steht, vorausgesetzt dass der Rotorwinkel, wenn der Rotor bei der Anfangsposition ist, 0 Grad beträgt.
Wenn der Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30 gleich einem ersten Rotorwinkel A1 (A1 > 0) ist oder darunter liegt, d.h. innerhalb des Winkelbereichs von der Anfangsposition (0 Grad) bis zum ersten Rotorwinkel A1 (Grad) liegt, werden die drei Einlassöffnungen 32 bis 34, welche mit den ersten, zweiten und dritten Kühlwasserleitungen verbunden sind, ganz geschlossen gehalten. (Öffnungsverhältnis = 0 %). Mit anderen Worten ist der Winkelbereich von 0 Grad bis zum ersten Rotorwinkel A1 (Grad) ein Totbereich, innerhalb dessen alle Einlassöffnungen 32 bis 34 vollständig geschlossen gehalten werden. Man beachte, dass, wenn der Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30 gleich dem ersten Rotorwinkel A1 (A1 > 0) ist oder darunter liegt, zumindest eine der Einlassöffnungen 32 bis 34 einen Leckstrom mit einem Durchsatz gleich einem vorbestimmten Volumenstrom oder darunter zulassen kann.
Während der Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30 den ersten Rotorwinkel A1 übertrifft und über ihn hinaus zunimmt, nimmt das Öffnungsverhältnis (Öffnungsfläche) der Einlassöffnung 33, die mit der zweiten Kühlwasserleitung verbunden ist, allmählich zu, wobei die Einlassöffnungen 32, 34, die mit den ersten und dritten Kühlwasserleitungen verbunden sind, vollständig geschlossen gehalten werden. Die Einlassöffnung 33 wird vollständig geöffnet (Öffnungsverhältnis = 100 %), wenn der Rotorwinkel ein zweiter Rotorwinkel A2 (A2 > A1 > 0) wird.
Während der Rotorwinkel von dem Winkel A2 aus, bei welchem das Öffnungsverhältnis der Einlassöffnung 33 das Maximum erreicht, weiter zunimmt, nimmt das Öffnungsverhältnis der Einlassöffnung 32, die mit der dritten Kühlwasserleitung verbunden ist, allmählich zu. Die Einlassöffnung 32 wird vollständig geöffnet (Öffnungsverhältnis = 100 %), wenn der Rotorwinkel ein dritter Rotorwinkel A3 (A3 > A2 > A1 > 0) wird. Folglich sind bei dem dritten Rotorwinkel A3 die Einlassöffnungen 32, 33 beide vollständig geöffnet, und die Einlassöffnung 34 wird vollständig geschlossen gehalten. Mit anderen Worten wird die Einlassöffnung 34 innerhalb des Winkelbereichs des Rotors von 0 Grad bis zum dritten Rotorwinkel A3 vollständig geschlossen gehalten.
Während der Rotorwinkel über den dritten Rotorwinkel A3 weiter zunimmt, nimmt das Öffnungsverhältnis der Einlassöffnung 34, die mit der ersten Kühlwasserleitung verbunden ist, allmählich zu. Die Einlassöffnung 34 wird vollständig geöffnet (Öffnungsverhältnis = 100 %), wenn der Rotorwinkel einen vierten Rotorwinkel A4 erreicht. Somit sind bei dem vierten Rotorwinkel A4 alle Einlassöffnungen 32 bis 34 vollständig geöffnet. Während der Rotorwinkel über den vierten Rotorwinkel A4 weiter zunimmt, nimmt das Öffnungsverhältnis der Einlassöffnung 32, die mit der dritten Kühlwasserleitung verbunden ist, von dem Maximum (Öffnungsverhältnis = 100 %) allmählich ab. Die Einlassöffnung 32 wird wieder vollständig geschlossen (Öffnungsverhältnis = 0 %), wenn der Rotorwinkel einen fünften Rotorwinkel A5 (A5 > A4 > A3 > A2 > A1 > 0) erreicht. Somit ist bei dem fünften Rotorwinkel A5 die Einlassöffnung 32 vollständig geschlossen, und die Einlassöffnungen 33, 34 werden vollständig geöffnet gehalten.
In dem Winkelbereich des Rotors oberhalb des fünften Rotorwinkels A5 (von dem fünften Rotorwinkel A5 bis zum maximalen Rotorwinkel, bei welchem der Rotor durch eine Stoppeinrichtung lagemäßig reguliert wird), wird die Einlassöffnung 32 vollständig geschlossen gehalten und werden die Einlassöffnungen 33, 34 vollständig geöffnet gehalten. Mit anderen Worten wird gemäß den Öffnungscharakteristiken des Volumenstrom-Steuerventils 30, die in 2 beispielhaft veranschaulicht sind, die Einlassöffnung 33 (zweite Kühlwasserleitung oder Heizkörperleitung) von der Anfangsposition bis zum ersten Rotorwinkel A1 vollständig geschlossen gehalten, nimmt dann deren Öffnungsfläche einhergehend mit einer Zunahme im Rotorwinkel von dem ersten Rotorwinkel A1 zu dem zweiten Rotorwinkel A2 zu und wird von dem zweiten Rotorwinkel A2 bis zum fünften Rotorwinkel A5 vollständig geöffnet gehalten.
Von dem ersten Rotorwinkel A1 bis zum zweiten Rotorwinkel A2 wird die Einlassöffnung 32 (dritte Kühlwasserleitung oder Leitung des Antriebsstrangsystems) vollständig geschlossen gehalten, nimmt dann deren Öffnungsfläche einhergehend mit einer Zunahme des Rotorwinkels von dem zweiten Rotorwinkel A2 bis zum dritten Rotorwinkel A3 zu, wird dann von dem dritten Rotorwinkel A3 bis zum vierten Rotorwinkel A4 vollständig geöffnet gehalten, nimmt dann deren Öffnungsfläche einhergehend mit einer Zunahme im Rotorwinkel von dem vierten Rotorwinkel A4 bis zum fünften Rotorwinkel A5 ab und wird bei dem fünften Rotorwinkel A5 wieder vollständig geschlossen.
Von dem ersten Rotorwinkel A1 bis zum dritten Rotorwinkel A3 wird die Einlassöffnung 34 (erste Kühlwasserleitung oder Radiatorleitung) vollständig geschlossen gehalten, nimmt dann deren Öffnungsfläche einhergehend mit einer Zunahme im Rotorwinkel von dem dritten Rotorwinkel A3 bis zum vierten Rotorwinkel A4 zu und wird von dem vierten Rotorwinkel A4 bis zum fünften Rotorwinkel A5 vollständig geöffnet gehalten. Man beachte, dass, obgleich 2 veranschaulicht, dass für die Einlassöffnungen 32 bis 34 das minimale Öffnungsverhältnis 0 % ist und das maximale Öffnungsverhältnis 100 % ist, die Steuervorrichtung 100 das Öffnungsverhältnis jeder Einlassöffnung des Volumenstrom-Steuerventils 30 innerhalb des Bereichs von 0 % < Öffnungsverhältnis < 100 %, 0 % ≤ Öffnungsverhältnis < 100 % oder 0 % < Öffnungsverhältnis ≤ 100 % steuern kann.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 3 eine Implementierung der durch die Steuervorrichtung 100 durchgeführten Steuerung beschrieben. Konkret steuert, wie in 3 veranschaulicht ist, die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 und den Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30. Die in dem Flussdiagramm von 3 veranschaulichte Routine wird von der Steuervorrichtung 100 in vorbestimmten Zeitintervallen unterbrochen ausgeführt.
Zuerst fragt in Schritt S501 die Steuervorrichtung 100 aus einem Speicher eine Motorstart-Wassertemperatur TWINT ab. Die Motorstart-Wassertemperatur TWINT ist die Kühlwassertemperatur TW, die von dem Wassertemperatursensor 81 gemessen wird, wenn der Verbrennungsmotor 10 gestartet wird (wenn der Motorschalter eingeschaltet wird). Die Steuervorrichtung 100 ist dafür eingerichtet, eine Verarbeitung zum Erfassen der von dem Wassertemperatursensor 81 ausgegebenen Kühlwassertemperatur TW durchzuführen, wenn der Verbrennungsmotor 10 gestartet wird, und die so erfasste Kühlwassertemperatur TW als die Motorstart-Wassertemperatur TWINT in den Speicher zu speichern. In Schritt S501 fragt die Steuervorrichtung 100 die so gespeicherte Motorstart-Wassertemperatur TWINT aus dem Speicher ab.
Danach geht die Operation zu Schritt S502 weiter, in dem die Steuervorrichtung 100 den letzten Wert (aktuellen Wert) der Kühlwassertemperatur TW abfragt, der von dem Wassertemperatursensor 81 ausgegeben wurde. In Schritt S503 fragt dann die Steuervorrichtung 100 den letzten Wert (aktuellen Wert) der Brennkammerwand-Temperatur TCYL ab, der von dem Sensor 82 für die Brennkammerwand-Temperatur ausgegeben wurde. Danach geht die Operation zu Schritt S504 weiter, worin die Steuervorrichtung 100 die Motorstart-Wassertemperatur TWINT mit einem Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur (TWINTC = 30°, beispielsweise) vergleicht.
Der Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur ist ein Schwellenwert, um zu bestimmen, ob der Verbrennungsmotor 10 von einem kalten Zustand aus gestartet wird oder nicht. Der Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur wird durch Experimente, Simulation und/oder dergleichen vorher angepasst und als eine Steuerungskonstante in einem Speicher gespeichert, der in dem Mikrocomputer 100a der Steuervorrichtung 100 enthalten ist. Wenn die Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass die Motorstart-Wassertemperatur TWINT gleich dem Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur ist oder darunter liegt; mit anderen Worten detektiert, dass der Verbrennungsmotor 10 von einem kalten Zustand aus (wenn die allgemeine Temperatur des Verbrennungsmotors 10 annähernd die Außenlufttemperatur ist) gestartet wurde, geht die Operation zu Schritt 505 weiter. In Schritt 505 führt die Steuervorrichtung 100 eine Kühlsteuerung durch, die für die Periode vom Motor-Kaltstart bis zum Abschluss einer Motoraufwärmung geeignet ist (erste Steuerung oder Steuerung einer Motoraufwärmung gemäß der Kühlwassertemperatur TW).
Die von der Steuervorrichtung 100 in Schritt S505 durchgeführte Kühlsteuerung ist eine Kühlwassertemperatur-Steuerung, um die Erhöhung der Kühlwassertemperatur TW bis zum Abschluss einer Motoraufwärmung zu beschleunigen. Konkret umfasst die Kühlsteuerung in Schritt S505 die Steuerung der Drehzahl (Ausstoß-Volumenstrom) der elektrischen Wasserpumpe 40 gemäß der Kühlwassertemperatur TW und die Steuerung des Rotorwinkels des Volumenstrom-Steuerventils 30 gemäß der Kühlwassertemperatur TW Überdies wird die Kühlsteuerung in Schritt S505 in groben Zügen in eine Steuerung für eine niedrige Wassertemperatur und eine Steuerung für eine moderate Wassertemperatur unterteilt. Die Steuerung für eine niedrige Wassertemperatur wird vom Motor-Kaltstart an durchgeführt, bis die Kühlwassertemperatur TW einen Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur erreicht. Die Steuerung für eine moderate Wassertemperatur wird von dem Zeitpunkt an, wenn die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur erreicht, durchgeführt, bis die Kühlwassertemperatur TW einen Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur (Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses der Aufwärmung) erreicht.
Zunächst steuert als die Steuerung für eine niedrige Wassertemperatur die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 bei einem vorbestimmten minimalen Volumenstrom, bis die Kühlwassertemperatur TW auf den Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur zunimmt, welcher eine Schwellentemperatur zum Starten des Betriebs der Heizvorrichtung ist. Der Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur ist niedriger eingestellt als der Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur, welcher die Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung ist. Konkret sind die Bestimmungswerte TWHOT1, TWHOT2 einer moderaten und hohen Wassertemperatur so eingestellt, dass sie TWINTC < TWHOT1 < TWHOT2 erfüllen, und zum Beispiel auf 60°C bzw. 80°C eingestellt.
Der minimale Volumenstrom ist auf einen Volumenstrom so niedrig wie möglich innerhalb eines Bereichs eingestellt, der eine Variation der Temperatur innerhalb der Kühlwasser-Zirkulationswege verhindern oder reduzieren kann; mit anderen Worten auf einen Volumenstrom so niedrig wie möglich innerhalb eines Bereichs eingestellt, der ermöglicht, dass die durch den Wassertemperatursensor 81 ausgegebene Kühlwassertemperatur TW den Grad eines Fortschreitens einer allgemeinen Aufwärmung des Verbrennungsmotors 10 genau widerspiegelt. Zum Beispiel wird der minimale Volumenstrom auf annähernd 3 I/Min. eingestellt. Das heißt, bei einem Motor-Kaltstart steuert die Steuervorrichtung 100 die Drehzahl der elektrischen Wasserpumpe 40, um den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 zu minimieren. Dadurch reduziert die Steuervorrichtung 100, während der Verbrennungsmotor 10 kalt ist, den Zirkulations-Volumenstrom des Kühlwassers so weit wie möglich und beschleunigt somit die Erhöhung der Kühlwassertemperatur TW
Als die Steuerung für eine niedrige Wassertemperatur steuert die Steuervorrichtung 100 zu der gleichen Zeit, zu der der Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 bei dem vorbestimmten minimalen Volumenstrom gesteuert wird, auch den Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30 innerhalb eines Bereichs, der nicht höher als der erste Rotorwinkel A1 ist, um die drei Einlassöffnungen 32 bis 34, die mit den ersten bis dritten Kühlwasserleitungen verbunden sind, vollständig geschlossen zu halten. Der Thermostat 95 wird vom Motor-Kaltstart an geschlossen gehalten, bis die Kühlwassertemperatur TW auf den Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur steigt.
Als Ergebnis zirkuliert, während die Steuervorrichtung 100 die Steuerung für eine niedrige Wassertemperatur durchführt, der minimale Volumenstrom von Kühlwasser, der von der elektrischen Wasserpumpe 40 ausgestoßen wird, indem er durch den Weg strömt, welcher sich durch den Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs und die Umgehungsleitung erstreckt, wobei die Wärmetauscher wie etwa der Heizkörper 91, die Öl-Erwärmungs- und Kühlvorrichtung 21 und der Radiator 50 umgangen werden, und dann zur elektrischen Wasserpumpe 40 zurückkehrt. Mit anderen Worten verhindert die Steuervorrichtung 100, indem das Kühlwasser umgewälzt wird, während die Wärmetauscher wie etwa der Heizkörper 91, die Öl-Erwärmungs- und Kühlvorrichtung 21 und der Radiator 50 umgangen werden, dass das Kühlwasser mit hoher Temperatur, das erhitzt wurde, während es durch den Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs strömt, in der Temperatur abnimmt (seine Wärme abgibt), während es zur elektrischen Wasserpumpe 40 zurückströmt. Auf diese Weise beschleunigt die Steuervorrichtung 100 durch die Steuerung für eine niedrige Wassertemperatur die Erhöhung der Kühlwassertemperatur TW.
Wenn die Erhöhung der Kühlwassertemperatur TW beschleunigt wird, kann der Heizkörper 91 ein Erwärmen der Luft für eine Klimatisierung früher beginnen. Dies ermöglicht einen schnelleren Anstieg der Heiztemperatur für Luft bei einem Motorstart sowie eine frühere Steigerung der Kraftstoffverdampfungsleistung, was folglich den Kraftstoffverbrauch und Abgaseigenschaften verbessert. Nachdem die Steuervorrichtung 100 die Steuerung für eine niedrige Wassertemperatur in Schritt S505 startet, geht die Operation zu Schritt S506 weiter. In Schritt 506 bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob die Kühlwassertemperatur TW auf einen Wert gleich dem Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur oder darüber gestiegen ist oder nicht.
Wenn die Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass die Kühlwassertemperatur TW unter dem Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur liegt, kehrt die Operation zu Schritt S505 zurück. Dadurch fährt die Steuervorrichtung 100 damit fort, den Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30 innerhalb des Bereichs zu steuern, der nicht höher als der erste Rotorwinkel A1 ist, während der Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 bei dem minimalen Volumenstrom gesteuert wird (setzt die Durchführung der Steuerung für eine niedrige Wassertemperatur fort). Wenn auf der anderen Seite die Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass die Kühlwassertemperatur TW gleich dem Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur ist oder darüber liegt, geht die Operation von Schritt S506 weiter zu Schritt S507. In Schritt S507 bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob die Kühlwassertemperatur TW gleich dem Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur, welcher die Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung ist, ist oder darüber liegt oder nicht.
Wenn die Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass die Kühlwassertemperatur TW unter dem Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur liegt; mit anderen Worten die Kühlwassertemperatur TW in dem Temperaturbereich zwischen den Bestimmungswerten TWHOT1, TWHOT2 einer moderaten und hohen Wassertemperatur liegt, kehrt die Operation zu Schritt S505 zurück. In Schritt S505 schaltet die Steuervorrichtung 100 die Steuerung gemäß der Kühlwassertemperatur TW von der Steuerung für eine niedrige Wassertemperatur zu der Steuerung für eine moderate Wassertemperatur um. Als die Steuerung für eine moderate Wassertemperatur vergrößert die Steuervorrichtung 100 zuerst den Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30, während die Kühlwassertemperatur TW über den Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur steigt. Dadurch öffnet die Steuervorrichtung 100 zunächst die zweite Kühlwasserleitung unter den ersten bis dritten Kühlwasserleitungen, die alle vollständig geschlossen gewesen sind, um so eine Kühlwasserzirkulation durch den Heizkörper 91 und dergleichen zu beginnen. Wenn die Kühlwassertemperatur TW weiter zunimmt, nachdem die zweite Kühlwasserleitung geöffnet hat, öffnet dann die Steuervorrichtung 100 zusätzlich die dritte Kühlwasserleitung, um eine Kühlwasserzirkulation durch die Öl-Erwärmungs- und Kühlvorrichtung 21 zu starten.
Als die Steuerung für eine moderate Wassertemperatur steuert und erhöht die Steuervorrichtung 100 zu der gleichen Zeit, zu der das Volumenstrom-Steuerventil 30 in der obigen Art und Weise gesteuert wird, auch den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 einhergehend mit einer Erhöhung der Kühlwassertemperatur TW. Konkret erhöht zu der gleichen Zeit, zu der die zweite Kühlwasserleitung geöffnet und eine Kühlwasserzirkulation durch den Heizkörper 91 begonnen wird, die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40, um den Kühlwasserbedarf zum Umwälzen des erforderlichen Volumenstroms von Kühlwasser durch die zweite Kühlwasserleitung zu erfüllen. Überdies erhöht die Steuervorrichtung 100 zu der gleichen Zeit, zu der die dritte Kühlwasserleitung geöffnet wird, weiter den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40, um den Kühlwasserbedarf zum Umwälzen des erforderlichen Volumenstroms von Kühlwasser durch die zweiten und dritten Kühlwasserleitungen zu erfüllen. Mit anderen Worten behält die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 bei dem minimalen Volumenstrom bei, während die Steuerung für eine niedrige Wassertemperatur durchgeführt wird, und die Steuervorrichtung 100 erhöht den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 einhergehend mit der Erhöhung der Kühlwassertemperatur TW, während die Steuerung für eine moderate Wassertemperatur durchgeführt wird.
Während die Steuerung für eine moderate Wassertemperatur durchgeführt wird, steuert die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 innerhalb eines Bereichs, zum Beispiel von 10 bis 20 I/Min., gemäß der Kühlwassertemperatur TW (gemäß den Öffnungsverhältnissen der zweiten und dritten Kühlwasserleitungen). Mit anderen Worten steuert und erhöht in Schritt S505 die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 einhergehend mit einer Erhöhung der Kühlwassertemperatur TW. Wenn in Schritt S507 dann die Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass die Kühlwassertemperatur TW gleich dem Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur ist oder darüber liegt; mit anderen Worten bestimmt, dass die Aufwärmung des Verbrennungsmotors 10 abgeschlossen ist, geht die Operation zu Schritt S508 weiter. In Schritt S508 führt die Steuervorrichtung 100 eine Kühlsteuerung durch, die für den Zeitraum nach dem Abschluss einer Motoraufwärmung geeignet ist (zweite Steuerung oder Steuerung gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL)
Auf der anderen Seite geht die Operation weiter zu Schritt S509, wenn in Schritt S504 die Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass die Motorstart-Wassertemperatur TWINT über dem Bestimmungswert (Kaltstart-Bestimmungstemperatur) TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur liegt; mit anderen Worten bestimmt, dass der Verbrennungsmotor 10 erneut gestartet wird, bevor die Kühlwassertemperatur TW auf annähernd die Außenlufttemperatur abnimmt. Konkret bestimmt in Schritt S509 die Steuervorrichtung 100, wenn die Steuervorrichtung 100 detektiert, dass der Verbrennungsmotor 10 von einem nicht kalten Zustand aus gestartet wurde, ob die Motorstart-Wassertemperatur TWINT über dem Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur liegt und gleich dem Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur (Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses der Aufwärmung) ist oder darunter liegt oder nicht.
Wenn die Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass die Motorstart-Wassertemperatur TWINT TWINTC < TWINT ≤ TWHOT2 erfüllt, geht die Operation zu Schritt S505 weiter. In Schritt S505 führt die Steuervorrichtung 100 die Kühlwassertemperatur-Steuerung (erste Steuerung) zum Beschleunigen der Erhöhung der Kühlwassertemperatur TW durch. Wie oben beschrieben wurde, umfasst hier die Kühlsteuerung in Schritt S505: die Steuerung für eine niedrige Wassertemperatur, welche durchgeführt wird, bis die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur erreicht; und die Steuerung für eine moderate Wassertemperatur, welche von dem Zeitpunkt an, wenn die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur erreicht, durchgeführt wird, bis die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur (Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung) erreicht. Wenn TWINTC < TWINT ≤ TWHOT2 erfüllt ist, geht man mit anderen Worten nicht davon aus, dass der Verbrennungsmotor 10 in einem Zustand ist, auf den als Motor-Kaltstart verwiesen wird, aber es noch erwünscht ist, die Erhöhung der Kühlwassertemperatur TW zu beschleunigen, um den Vorgang einer Motoraufwärmung schnell abzuschließen. Dementsprechend steuert die Steuervorrichtung 100 die Drehzahl (Ausstoß-Volumenstrom) der elektrischen Wasserpumpe 40 gemäß der Kühlwassertemperatur TW, während der Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30 gemäß der Kühlwassertemperatur TW in der gleichen Weise wie bei einem Motor-Kaltstart gesteuert wird.
Wenn die Motorstart-Wassertemperatur TWINT TWINTC < TWINT ≤ TWHOT2 nicht erfüllt, aber TWINT > TWHOT2 erfüllt, geht man davon aus, dass der Verbrennungsmotor 10 nach dem Abschluss der Aufwärmung erneut gestartet wird. In solch einem Fall ist die Steuerung zum Beschleunigen der Erhöhung der Kühlwassertemperatur TW nicht notwendig. Folglich geht die Operation zu Schritt S508 weiter, in dem die Steuervorrichtung 100 die Kühlsteuerung durchführt, die für den Zeitraum nach dem Abschluss einer Motoraufwärmung geeignet ist. In Schritt S508 steuert die Steuervorrichtung 100 als die Kühlsteuerung, die für den Zeitraum nach dem Abschluss einer Motoraufwärmung geeignet ist, die Drehzahl (Ausstoß-Volumenstrom) der elektrischen Wasserpumpe 40 gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL, während der Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30 gemäß der Kühlwassertemperatur TW gesteuert wird.
In Schritt S508 steuert die Steuervorrichtung 100 das Volumenstrom-Steuerventil 30, d.h. steuert den Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30, gemäß der Kühlwassertemperatur TW Konkret erhöht die Steuervorrichtung 100, während die Kühlwassertemperatur TW über eine Zieltemperatur für den Zeitraum nach dem Abschluss einer Motoraufwärmung ansteigt, den Öffnungsgrad der ersten Kühlwasserleitung, wobei die zweiten und die dritten Kühlwasserleitungen vollständig geöffnet sind. Dadurch erhöht die Steuervorrichtung 100 den Volumenstrom eines durch den Radiator 50 zirkulierenden Kühlwassers, was folglich die Kühlwassertemperatur TW in Richtung der Zieltemperatur reduziert. Auf der anderen Seite reduziert die Steuervorrichtung 100, während die Kühlwassertemperatur TW unter die Zieltemperatur für den Zeitraum nach dem Abschluss einer Motoraufwärmung abnimmt, den Öffnungsgrad der ersten Kühlwasserleitung. Dadurch reduziert die Steuervorrichtung 100 den Volumenstrom von durch den Radiator 50 zirkulierendem Kühlwasser, was folglich die Kühlwassertemperatur TW in Richtung der Zieltemperatur erhöht.
In Schritt S508 steuert die Steuervorrichtung 100 auch die Drehzahl (Ausstoß-Volumenstrom) der elektrischen Wasserpumpe 40, um die Brennkammerwand-Temperatur TCYL bei einer geeigneten Temperatur zu halten. Konkret steuert die Steuervorrichtung 100 die Drehzahl (Ausstoß-Volumenstrom) der elektrischen Wasserpumpe 40, um die Brennkammerwand-Temperatur TCYL in Richtung einer Zieltemperatur zu bringen. Die Steuervorrichtung 100 kann hier den Zielwert der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierend auf der Kühlwassertemperatur TW einstellen. Konkret kann die Steuervorrichtung 100 den Zielwert der Brennkammerwand-Temperatur TCYL auf entweder einen Wert gleich der Kühlwassertemperatur TW oder der Summe der Kühlwassertemperatur TW und eines vorbestimmten Werts (vorbestimmter Wert > 0 oder vorbestimmter Wert < 0) einstellen. Die Steuervorrichtung 100 kann den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 steuern, um die Brennkammerwand-Temperatur TCYL in Richtung dieser Zieltemperatur zu bringen.
In der Konfiguration, in der der Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 10 gemäß der Kühlwassertemperatur TW korrigiert wird, liefert ein Steuern des Ausstoß-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe 40 wie oben beschrieben die folgenden Vorteile. Solch eine Steuerung ermöglicht, dass der Zündzeitpunkt zu einem geeigneten Zeitpunkt gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL korrigiert wird, was somit den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors 10 und das Fahrverhalten verbessert und Emissionen reduziert. Eine anormale Verbrennung tritt in Abhängigkeit von der Brennkammerwand-Temperatur TCYL auf. Dementsprechend wird, wenn der Zündzeitpunkt gemäß der Kühlwassertemperatur TW gesteuert und korrigiert wird, die mit der Brennkammerwand-Temperatur TCYL korreliert ist, ein Verwenden dieses Steuerungsverfahrens ein Ergebnis liefern, das demjenigen äquivalent ist, das durch Korrigieren des Zündzeitpunkts gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL geliefert werden würde. Im Gegensatz dazu ist, falls die Kühlsteuerung mit der Brennkammerwand-Temperatur TCYL, die mit der Kühlwassertemperatur TW korreliert ist, nicht durchgeführt wird, die Korrelation zwischen der Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Kühlwassertemperatur TW nicht sichergestellt. Als Folge unterscheidet sich die tatsächliche Zündzeitpunktkorrektur gemäß der Kühlwassertemperatur TW signifikant von der geforderten Zündzeitpunktkorrektur gemäß der tatsächlichen Brennkammerwand-Temperatur TCYL, was zu einer anormalen Verbrennung führen und/oder Kraftstoffverbrauch und Abgaseigenschaften verschlechtern kann.
Wenn der Verbrennungsmotor 10 durch die Leerlaufreduzierungs-Steuerung gestoppt wird, während die Steuervorrichtung 100 die Kühlsteuerung in Schritt S508 nach dem Abschluss der Aufwärmung des Verbrennungsmotors 10 durchführt, steuert die Steuervorrichtung 100 den Rotorwinkel des Volumenstrom-Steuerventils 30 bei dem Winkel (A5), wodurch die dritte Kühlwasserleitung vollständig geschlossen wird, während die ersten und zweiten Kühlwasserleitungen vollständig geöffnet gehalten werden. Mit anderen Worten reduziert während einer Leerlaufreduzierung des Verbrennungsmotors 10 die Steuervorrichtung 100 die Brennkammerwand-Temperatur TCYL (Zylinderkopftemperatur), indem die elektrische Wasserpumpe 40 in einem Betriebszustand gehalten wird, um eine Kühlwasserumwälzung aufrechtzuerhalten. Dadurch verhindert oder reduziert die Steuervorrichtung 100 das Auftreten von Klopfen, während eine Leistungsabgabe verbessert wird, wenn ein Betrieb des Verbrennungsmotors 10 wieder aufgenommen und das Fahrzeug erneut gestartet wird.
Falls die Kühlwasser-Zirkulationsrate durch den Radiator 50, der eine hohe Wärmestrahlungseffizienz (Rate) aufweist, erhöht wird, kann hier die Brennkammerwand-Temperatur TCYL reaktionsschneller durch die Kühlwasserzirkulation reduziert werden. Während einer Leerlaufreduzierung des Verbrennungsmotors 10 ist es jedoch auch erwünscht, die Verschlechterung der Luftheizleistung zu reduzieren. Während einer Leerlaufreduzierung des Verbrennungsmotors 10 schließt, nachdem dessen Aufwärmung abgeschlossen worden ist, somit die Steuervorrichtung 100 die dritte Kühlwasserleitung, welche den Radiator 50 und Heizkörper 91 umgeht, während die erste Kühlwasserleitung, d.h. der durch den Radiator 50 verlaufende Zirkulationsweg, sowie die zweite Kühlwasserleitung, d.h. der durch den Heizkörper 91 verlaufende Zirkulationsweg, vollständig geöffnet werden. Dadurch reduziert die Steuervorrichtung 100 schnell die Brennkammerwand-Temperatur TCYL, während die Luftheizleistung während einer Leerlaufreduzierung aufrechterhalten wird.
Während einer Leerlaufreduzierung des Verbrennungsmotors 10, nachdem dessen Aufwärmung abgeschlossen worden ist, hält die Steuervorrichtung 100 die elektrische Wasserpumpe 40 in einem Betriebszustand, während die Drehzahl (Ausstoß-Volumenstrom) der elektrischen Wasserpumpe 40 gesteuert wird, um die Brennkammerwand-Temperatur TCYL für einen Zeitraum während einer Leerlaufreduzierung in Richtung ihrer Zieltemperatur zu bringen. Während der Leerlaufreduzierung ist der Betrieb des Verbrennungsmotors 10 durch die Leerlaufreduzierungs-Steuerung gestoppt, so dass die Brennkammerwand-Temperatur TCYL vergleichsweise reaktionsschnell abnimmt. Indessen nimmt die Kühlwassertemperatur TW weniger reaktionsschnell als die Brennkammerwand-Temperatur TCYL ab.
Folglich stellt ein Steuern des Ausstoß-Volumenstroms gemäß der Kühlwassertemperatur TW während der Leerlaufreduzierung ein Reduzieren der Brennkammerwand-Temperatur TCYL in einer reaktionsschnellen Art und Weise und ein Verhindern eines übermäßigen Temperaturabfalls nicht sicher. Im Gegensatz dazu stellt ein Steuern des Ausstoß-Volumenstroms gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL während der Leerlaufreduzierung eine Reduzierung der Brennkammerwand-Temperatur TCYL auf eine geeignete Temperatur so schnell wie möglich sicher, während ein übermäßiger Temperaturabfall verhindert wird. Somit ermöglicht ein Steuern des Ausstoß-Volumenstroms gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL, dass der Verbrennungsmotor 10 mit der auf einen optimalen Wert eingestellten Brennkammerwand-Temperatur TCYL erneut startet. Überdies reduziert ein erneutes Starten des Verbrennungsmotors 10 mit der auf einen optimalen Wert eingestellten Brennkammerwand-Temperatur TCYL das Auftreten von Klopfen, wenn das Fahrzeug aus dem Zustand der Leerlaufreduzierung erneut gestartet wird, und ermöglicht ein Vorverstellen des Zündzeitpunkts und Verbessern der Leistungsabgabe.
Wie oben beschrieben wurde, wird nach dem Abschluss einer Motoraufwärmung ein Durchführen der Kühlsteuerung (Volumenstromsteuerung) gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL einen Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors 10 und das Fahrverhalten verbessern und Emissionen reduzieren. Auf der anderen Seite stellt während der Motoraufwärmung ein Durchführen der Kühlsteuerung gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL ein Erhöhen der Kühlwassertemperatur TW in einer reaktionsschnellen Art und Weise nicht sicher, da die Kühlwassertemperatur TW weniger reaktionsschnell als die Brennkammerwand-Temperatur TCYL zunimmt. Angesichts dessen führt die Steuervorrichtung 100 die Kühlsteuerung gemäß der Kühlwassertemperatur TW (erste Volumenstromsteuerung) durch, während der Verbrennungsmotor 10 warmläuft bzw. sich aufwärmt, und schaltet nach dem Abschluss einer Motoraufwärmung zu der Kühlsteuerung gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL (zweite Volumenstromsteuerung) um. Dadurch kann die Steuervorrichtung 100 die Kühlwassertemperatur TW in einer reaktionsschnellen Art und Weise während der Motoraufwärmung erhöhen und kann die Brennkammerwand-Temperatur TCYL steuern, um so eine anormale Verbrennung zu verhindern und die Genauigkeit beim Steuern des Zündzeitpunkts nach dem Abschluss einer Motoraufwärmung zu verbessern.
Wie oben beschrieben wurde, schaltet während des Fortschreitens der Aufwärmung des Verbrennungsmotors 10 die Steuervorrichtung 100 von dem Zustand, in dem der Volumenstrom gemäß der Kühlwassertemperatur TW in Schritt S505 gesteuert wird (erster Steuerzustand), auf den Zustand, in dem der Volumenstrom gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL in Schritt S508 gesteuert wird (zweiter Steuerzustand), um. Zu der Zeit einer derartigen Steuerungsumschaltung (in einem Übergangsverhalten) führt die Steuervorrichtung 100 eine Verarbeitung durch, um den Ziel-Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 von dem auf der Kühlwassertemperatur TW basierenden Zielwert allmählich auf den auf der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierenden Wert zu erhöhen, wie in 4 veranschaulicht ist.
In der Verarbeitung zum allmählichen Erhöhen des Ziel-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe 40 von dem auf der Kühlwassertemperatur TW basierenden Zielwert auf den auf der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierenden Zielwert kann die Steuervorrichtung 100 den Ziel-Volumenstrom entweder bei einer vorbestimmten konstanten Geschwindigkeit oder bei einer variablen Geschwindigkeit ändern, die in Abhängigkeit von aktuellen Bedingungen eingestellt wird. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 100 die Reaktionsgeschwindigkeit beim Erhöhen des Ziel-Volumenstroms von dem auf der Kühlwassertemperatur TW basierenden Zielwert auf den auf der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierenden Zielwert reduzieren, während die Motorstart-Wassertemperatur TWINT niedriger ist.
Hier nimmt die allgemeine Temperatur des Verbrennungsmotors 10 langsamer zu, während die Motorstart-Wassertemperatur TWINT niedriger ist. Wenn die Motorstart-Wassertemperatur TWINT niedriger ist, kann somit die Steuervorrichtung 100 die Reaktionsgeschwindigkeit beim Erhöhen des Ziel-Volumenstroms von dem auf der Kühlwassertemperatur TW basierenden Zielwert auf den auf der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierenden Zielwert reduzieren (d.h. kann die Erhöhung des Volumenstroms verlangsamen). Dies ermöglicht der Steuervorrichtung 100, zu dem auf der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierenden Ziel-Volumenstrom umzuschalten, nachdem die Aufwärmung des Verbrennungsmotors 10 abgeschlossen worden ist und die allgemeine Temperatur des Verbrennungsmotors 10 sich ausreichend erhöht hat. Die Steuervorrichtung 100 kann die Geschwindigkeit einer Änderung des Ziel-Volumenstroms wie in 4 veranschaulicht steuern. Konkret kann die Steuervorrichtung 100 einen Änderungsbetrag in dem Volumenstrom pro Einheitszeit (ΔVolumenstrom/s) vorher bestimmen und den Ziel-Volumenstrom um diesen vorbestimmten konstanten Betrag in den Einheitszeitintervallen erhöhen. Als eine Alternative dazu kann die Steuervorrichtung 100 vorher eine Übergangszeit bestimmen, die in Anspruch genommen wird, um den Ziel-Volumenstrom von dem auf der Kühlwassertemperatur TW basierenden Zielwert auf den auf der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierenden Wert zu erhöhen, und den Ziel-Volumenstrom bei einer Geschwindigkeit erhöhen, die basierend auf dieser vorbestimmten Übergangszeit und der Differenz zwischen dem auf der Kühlwassertemperatur TW basierenden Ziel-Volumenstrom zu dem auf der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierenden Ziel-Volumenstrom berechnet wird.
Überdies stellt die Steuervorrichtung 100, während die Motorstart-Wassertemperatur TWINT niedriger ist, den Betrag einer Änderung im Volumenstrom pro Einheitszeit auf einen niedrigeren Wert ein oder stellt die Übergangszeit auf einen größeren Wert ein. Dadurch reduziert die Steuervorrichtung 100 die Reaktionsgeschwindigkeit beim Erhöhen des Ziel-Volumenstroms von dem auf der Kühlwassertemperatur TW basierenden Zielwert auf den auf der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierenden Zielwert, während die Motorstart-Wassertemperatur TWINT niedriger ist. Die Steuervorrichtung 100 beginnt hier ein Erhöhen des Ziel-Volumenstroms von dem auf der Kühlwassertemperatur TW basierenden Zielwert auf den auf der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierenden Zielwert, nachdem Bedingungen zum Umschalten auf den auf der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierenden Ziel-Volumenstrom erfüllt sind (nachdem die Kühlwassertemperatur TW sich auf die Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung erhöht hat). Die Steuervorrichtung 100 kann eine längere Verzögerungszeit von dem Zeitpunkt an, wenn derartige Umschaltbedingungen erfüllt sind, bis zu dem Zeitpunkt einstellen, wenn die Steuervorrichtung 100 ein Erhöhen des Ziel-Volumenstroms auf den auf der Brennkammerwand-Temperatur TCYL basierenden Zielwert tatsächlich startet, während die Motorstart-Wassertemperatur TWINT niedriger ist. Überdies kann die Steuervorrichtung 100 die Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung (den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur) auf einen höheren Wert einstellen, während die Motorstart-Wassertemperatur TWINT niedriger ist.
Die Zeitdiagramme der 5A bis 7B veranschaulichen beispielhaft, wie sich die Kühlwassertemperatur TW (°C), die Brennkammerwand-Temperatur TCYL (°C) und der Ausstoß-Volumenstrom (l/min) ändern, während die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 gemäß dem Flussdiagramm von 3 in der Periode vom Start bis zum Abschluss einer Aufwärmung des Verbrennungsmotors 10 steuert.
Das Zeitdiagramm von 5A veranschaulicht beispielhaft, wie sich die Kühlwassertemperatur TW und die Brennkammerwand-Temperatur TCYL ändern, nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW unter dem Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur liegt und die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so niedrig wie die Kühlwassertemperatur TW ist.
In 5A wird zu einem Zeitpunkt t0 der Verbrennungsmotor 10 gestartet, wobei die Kühlwassertemperatur TW niedriger als der Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur ist. Als Antwort darauf beginnt zur gleichen Zeit dieses Starts des Verbrennungsmotors 10 die Steuervorrichtung 100 die Kühlsteuerung gemäß der Kühlwassertemperatur TW (Steuerung des Ausstoß-Volumenstroms, erste Steuerung) in Schritt S505 des Flussdiagramms von 3. Konkret hält die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 bei dem minimalen Volumenstrom, bis die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur erreicht. Als Ergebnis erreicht die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur zu einem Zeitpunkt t2. Als Antwort erhöht die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 über den minimalen Volumenstrom, um so auf den Beginn einer Kühlwasserzirkulation durch die zweite Kühlwasserleitung zu antworten.
Danach steuert die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 gemäß einer Änderung der Kühlwassertemperatur TW (einer Änderung der Öffnungsgrade des zweiten und dritten Kühlwasserleitungen), bis die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur (Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung) erreicht. Als Ergebnis erreicht die Kühlwassertemperatur TW zu einem Zeitpunkt t3 den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur. Als Antwort darauf schaltet die Steuervorrichtung 100 von der Volumenstromsteuerung gemäß der Kühlwassertemperatur TW zu der Volumenstromsteuerung gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL um.
In dem Zeitdiagramm von 5A erreicht die Brennkammerwand-Temperatur TCYL eine Temperatur, die den Abschluss einer Motoraufwärmung (Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung) angibt, zu einem Zeitpunkt t1, welcher früher liegt als, wenn die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur erreicht. Nichts desto trotz beginnt die Steuervorrichtung 100 nicht eine Verwendung der Brennkammerwand-Temperatur TCYL, um den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 zu steuern, bis die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur erreicht. Selbst nachdem die Brennkammerwand-Temperatur TCYL die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung erreicht, setzt somit die Steuervorrichtung 100 die Steuerung zum Beschleunigen der Erhöhung der Kühlwassertemperatur TW fort. Die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung wird hier beispielsweise auf annähernd 100°C eingestellt. Wenn der Verbrennungsmotor 10 ein Abgasrückführungssystem und/oder ein Steuerungssystem zur Ventilzeitsteuerung enthält, um eine Motorventilzeitsteuerung variabel zu steuern, steuert die Steuervorrichtung 100 das Abgasrückführungssystem in einem Betriebszustand und/oder veranlasst das Steuerungssystem zur Ventilzeitsteuerung, eine Ventilzeitsteuerung während einer Periode vom Zeitpunkt t1 an zu ändern, d.h. nachdem die Brennkammerwand-Temperatur TCYL auf die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung gestiegen ist.
Somit wird eine Abgasrückführung gestartet, sobald die Verbrennungstemperatur ausreichend gestiegen ist, was somit eine Verschlechterung der Abgaseigenschaften verhindert, die andernfalls durch die erhöhte Verbrennungstemperatur hervorgerufen werden könnte. Die Ventilzeitsteuerung wird geändert, sobald sich die Verbrennungsstabilität ausreichend erhöht hat, und die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 10 wird verbessert.
Das Zeitdiagramm von 5B veranschaulicht beispielhaft, wie sich die Kühlwassertemperatur TW, die Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Ausstoß-Volumenstrom ändern, nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW im Wesentlichen gleich derjenigen in dem Zeitdiagramm von 5A ist und die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so hoch wie die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung bleibt.
In dem im Zeitdiagramm von 5B veranschaulichten Beispiel bleibt beim Start des Verbrennungsmotors 10 die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so hoch wie die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung, aber die Kühlwassertemperatur TW liegt unter dem Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur wie in dem Zeitdiagramm von 5A. Somit führt von einem Zeitpunkt t10 bis zu einem Zeitpunkt t13, d.h. bis die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur (Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung) erreicht, die Steuervorrichtung 100 die Volumenstromsteuerung wie im Zeitdiagramm von 5A durch. Mit anderen Worten beeinflusst die Tatsache, dass die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so hoch wie die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung bleibt, wenn der Verbrennungsmotor 10 gestartet wird, nicht die Steuerung zum Erhöhen der Kühlwassertemperatur TW auf den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur (Steuerung einer Motoraufwärmung oder Kühlwassertemperatur-Steuerung). In dem im Zeitdiagramm von 5B veranschaulichten Beispiel beginnt die Steuervorrichtung 100, das Abgasrückführungssystem in einem Betriebszustand zu steuern, und/oder veranlasst das Steuerungssystem zur Ventilzeitsteuerung, eine Ventilzeitsteuerung zu ändern, unmittelbar nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet ist (zum Zeitpunkt t11), da die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so hoch wie die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung bleibt, wenn der Verbrennungsmotor 10 gestartet wird.
Das Zeitdiagramm von 6A veranschaulicht beispielhaft, wie sich die Kühlwassertemperatur TW, die Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Ausstoß-Volumenstrom ändern, nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW (die Motorstart-Wassertemperatur TWINT) über dem Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur liegt. Selbst wenn die Motorstart-Wassertemperatur TWINT über dem Bestimmungswert TWINTC einer niedrigen Wassertemperatur liegt, hält die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 bei dem minimalen Volumenstrom, bis die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur erreicht. Als Folge erreicht die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT1 einer moderaten Wassertemperatur zu einem Zeitpunkt t22. Als Antwort darauf erhöht die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 über den minimalen Volumenstrom, um auf den Beginn einer Kühlwasserzirkulation durch die zweite Kühlwasserleitung zu antworten.
Danach steuert das Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 gemäß einer Änderung der Kühlwassertemperatur TW (Änderung der Öffnungsgrade der zweiten und dritten Kühlwasserleitungen), bis die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur (Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung) erreicht. Als Ergebnis erreicht die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur zu einem Zeitpunkt t23. Als Antwort darauf schaltet die Steuervorrichtung 100 von der Volumenstromsteuerung gemäß der Kühlwassertemperatur TW zu der Volumenstromsteuerung gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL um.
Das Zeitdiagramm von 6B veranschaulicht beispielhaft, wie sich die Kühlwassertemperatur TW, die Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Ausstoß-Volumenstrom ändern, nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW im Wesentlichen gleich derjenigen in dem Zeitdiagramm von 6A ist und die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so hoch wie die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung bleibt.
In dem im Zeitdiagramm von 6B veranschaulichten Beispiel bleibt beim Start des Verbrennungsmotors 10 die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so hoch wie die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung, aber die Kühlwassertemperatur TW ist im Wesentlichen gleich derjenigen im Zeitdiagramm von 6A. Somit führt bis zum Zeitpunkt t23, wenn die Kühlwassertemperatur TW den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur (Temperatur bei Bestimmung eines Abschlusses der Aufwärmung) erreicht, die Steuervorrichtung 100 die Volumenstromsteuerung wie im Zeitdiagramm von 6A durch. Mit anderen Worten beeinflusst die Tatsache, dass die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so hoch wie die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung bleibt, wenn der Verbrennungsmotor 10 gestartet ist, nicht die Steuerung zum Erhöhen der Kühlwassertemperatur TW auf den Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur (Steuerung einer Motoraufwärmung oder Kühlwassertemperatur-Steuerung).
Die Brennkammerwand-Temperatur TCYL erreicht hier die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung schon beim Start des Verbrennungsmotors 10 in dem Beispiel von 6B, wohingegen sie es in dem Beispiel von 6A nicht tut. Dementsprechend beginnt im Beispiel von 6B die Steuervorrichtung 100, das Abgasrückführungssystem in einem Betriebszustand zu steuern und/oder das Steuerungssystem zur Ventilzeitsteuerung zu veranlassen, eine Ventilzeitsteuerung zu ändern, unmittelbar nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet ist. Im Gegensatz dazu tut im Beispiel von 6A die Steuervorrichtung 100 das Gleiche, nachdem die Brennkammerwand-Temperatur TCYL auf die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung gestiegen ist.
Das Zeitdiagramm von 7A veranschaulicht beispielhaft, wie sich die Kühlwassertemperatur TW, die Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Ausstoß-Volumenstrom ändern, nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW (die Motorstart-Wassertemperatur TWINT) gleich dem Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur ist oder darüber liegt. Da die Motorstart-Wassertemperatur TWINT gleich dem Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur ist oder darüber liegt, ist in diesem Fall ein Vorgang einer Motoraufwärmung zum weiteren Erhöhen der Kühlwassertemperatur TW nicht notwendig. Dementsprechend führt die Steuervorrichtung 100 die Steuerung des Ausstoß-Volumenstroms gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL (in Schritt S508) schon beim Start des Verbrennungsmotors 10 durch.
In dem Beispiel von 7A erreicht jedoch die Brennkammerwand-Temperatur TCYL nicht die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung beim Start des Verbrennungsmotors 10 (zu einem Zeitpunkt t40). Dementsprechend steuert die Steuervorrichtung 100 das Abgasrückführungssystem (AGR-System) in einem Betriebszustand und/oder veranlasst das Steuerungssystem zur Ventilzeitsteuerung, eine Ventilzeitsteuerung während einer Periode von einem Zeitpunkt t41 an zu ändern, d.h. nachdem die Brennkammerwand-Temperatur TCYL auf die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung gestiegen ist.
Das Zeitdiagramm von 7B veranschaulicht ebenfalls beispielhaft, wie sich die Kühlwassertemperatur TW, die Brennkammerwand-Temperatur TCYL und der Ausstoß-Volumenstrom ändern, nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet ist, wenn die Kühlwassertemperatur TW (die Motorstart-Wassertemperatur TWINT) gleich dem Bestimmungswert TWHOT2 einer hohen Wassertemperatur ist oder darüber liegt. Im Gegensatz zu 7A bleibt jedoch die Brennkammerwand-Temperatur TCYL so hoch wie die Bestimmungstemperatur TCYLHOT einer Brennkammer-Aufwärmung, wenn der Verbrennungsmotor 10 im Beispiel von 7B gestartet wird. Dementsprechend beginnt in dem Beispiel von 7B die Steuervorrichtung 100, den Ausstoß-Volumenstrom gemäß der Brennkammerwand-Temperatur TCYL zu steuern, und beginnt ebenso, das Abgasrückführungssystem in einem Betriebszustand zu steuern, und/oder veranlasst das Steuerungssystem zur Ventilzeitsteuerung, eine Ventilzeitsteuerung zu ändern, unmittelbar nachdem der Verbrennungsmotor 10 gestartet ist.
Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform im Detail beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, dass die Erfindung von einem Fachmann auf dem Gebiet auf verschiedene Weisen basierend auf dem grundsätzlichen technischen Konzept und den Lehren der Erfindung modifiziert werden kann. Konkret ist die Vorrichtung zum Steuern des Ausstoß-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe 40 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die in 1 beispielhaft veranschaulichte Kühlvorrichtung beschränkt. Beispielsweise kann eine Kühlwasserleitung, die den Kühlwasserdurchgang 62 des Zylinderblocks mit dem Volumenstrom-Steuerventil 30 verbindet, in der Systemkonfiguration von 1 hinzugefügt werden, um zu ermöglichen, dass das Volumenstrom-Steuerventil 30 den Volumenstrom von durch den Zylinderblock 12 zirkulierendem Kühlwasser steuert. Überdies kann das obige Verfahren zum Steuern des Ausstoß-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe 40 auch für eine Kühlvorrichtung verwendet werden, die einen Thermostat enthält, um zwischen einem Zirkulationsweg, der durch den Radiator verläuft, und einem Zirkulationsweg, der den Radiator umgeht, umzuschalten.
Die Steuervorrichtung 100 kann ferner den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 in einer von oben verschiedenen Art und Weise steuern. Konkret kann die Steuervorrichtung 100 vorher einen Basis-Volumenstrom basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast bestimmen und einen Volumenstrom-Korrekturbetrag basierend auf der Kühlwassertemperatur TW oder der Brennkammerwand-Temperatur TCYL bestimmen. Die Steuervorrichtung 100 kann den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 in Richtung eines Ziel-Volumenstroms steuern, der durch Korrigieren des Basis-Volumenstroms mit dem Volumenstrom-Korrekturbetrag erhalten wird.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungsmotor
11: Zylinderkopf
12: Zylinderblock
20: Getriebe
21: Öl-Erwärmungs- und Kühlvorrichtung
30: Volumenstrom-Steuerventil
32 - 34: Einlassöffnung
35: Auslassöffnung
40: elektrische Wasserpumpe
50: Radiator
61: Kühlwasserdurchgang des Zylinderkopfs
62: Kühlwasserdurchgang des Zylinderblocks
81: Wassertemperatursensor
82: Sensor für die Brennkammerwand-Temperatur
91: Heizkörper
92: AGR-Kühler
93: AGR-Steuerventil
94: Drosselventil
95: Thermostat
100: Steuervorrichtung (Pumpensteuermittel)

Claims

Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10) eines Fahrzeugs, wobei die Kühlvorrichtung umfasst: - eine elektrische Wasserpumpe (40), welche eingerichtet ist, Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor (10) des Fahrzeugs umzuwälzen; - einen Wassertemperatursensor (81), welcher eingerichtet ist, eine Temperatur (TW) des Kühlwassers an einem Kühlwasserauslass (14) zu messen, welcher am Verbrennungsmotor (10) ausgebildet ist; - einen Brennkammerwandtemperatursensor (82), welcher eingerichtet ist, eine Brennkammerwandtemperatur (TCYL) des Verbrennungsmotors (10) zu messen; und - eine Steuereinrichtung (100), welche eingerichtet ist, einen Steuerbefehl auszugeben zum Steuern eines Ausstoß-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe (40), wobei: - die Steuereinrichtung (100) eingerichtet ist, den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe (40) gemäß einem Anstieg der Temperatur (TW) des Kühlwassers zu steigern, wenn die Temperatur (TW) des Kühlwassers unter einer Temperatur (TWHOT2) bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung liegt, und - die Steuereinrichtung (100) eingerichtet ist, den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe (40) so zu steuern, dass die Verbrennungskammerwandtemperatur (TCYL) auf eine Zieltemperatur gebracht wird, wenn die Temperatur (TW) des Kühlwassers über der Temperatur (TWHOT2) bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung liegt.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (100) eingerichtet ist, die Zieltemperatur gleich der Temperatur (TW) des Kühlwassers einzustellen.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn die Steuereinrichtung (100) von einem ersten Steuerzustand, in dem der Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe (40) gemäß der Temperatur (TW) des Kühlwassers gesteuert wird, auf einen zweiten Steuerzustand umschaltet, in dem der Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe (40) gemäß der Brennkammerwandtemperatur (TCYL) des Verbrennungsmotors (10) gesteuert wird, die Steuereinrichtung (100) eingerichtet ist, eine Reaktionsgeschwindigkeit beim Erhöhen des Ausstoß-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe (40) von einem für den ersten Steuerzustand angepassten Ausstoß-Volumenstrom auf einen für den zweiten Steuerzustand angepassten Ausstoß-Volumenstrom reduziert, während die Temperatur (TW) des Kühlwassers beim Start des Verbrennungsmotors (10) niedriger ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, während der Verbrennungsmotor (10) in einem Leerlaufreduzierungszustand ist, nachdem die Temperatur (TW) des Kühlwassers die Temperatur (TWHOT2) bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung übersteigt, die Steuereinrichtung (100) eingerichtet ist, den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe (40) zu steuern, um die Brennkammerwandtemperatur in Richtung auf eine Zieltemperatur für den Leerlaufreduzierungszustand zu bringen.
Verfahren zum Steuern einer Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10) eines Fahrzeugs, wobei die Kühlvorrichtung aufweist: - eine elektrische Wasserpumpe (40) zum Umwälzen von Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor (10) des Fahrzeugs, - einen Wassertemperatursensor (81), welcher eingerichtet ist, eine Temperatur (TW) des Kühlwassers an einem Kühlwasserauslass (14) zu messen, welcher am Verbrennungsmotor (10) ausgebildet ist; und - einen Brennkammerwandtemperatursensor (82), welcher eingerichtet ist, eine Brennkammerwandtemperatur (TCYL) des Verbrennungsmotors (10) zu messen; wobei das Steuerungsverfahren umfasst: - Vergleichen der Temperatur (TW) des Kühlwassers mit einer Temperatur (TWHOT2) bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung; - Steigern eines Ausstoß-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe (40) gemäß einem Anstieg der Temperatur des Kühlwassers (TW), wenn die Temperatur (TW) des Kühlwassers unter der Temperatur (TWHOT2) bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung liegt; und - Steuern des Ausstoß-Volumenstroms der elektrischen Wasserpumpe (40), um die Verbrennungskammerwandtemperatur (T C Y L) in Richtung auf eine Zieltemperatur zu bringen, wenn die Temperatur (TW) des Kühlwassers über der Temperatur (TWHOT2) bei Bestimmung eines Abschlusses einer Aufwärmung liegt.