DE10145735B4

DE10145735B4 - Kühlvorrichtung für flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10145735B4
Application number: DE10145735A
Authority: DE
Inventors: Eizo Toyota-shi Takahashi; Masataka Toyota-shi Ota; Kazutaka Toyota-shi Suzuki; Yoshikazu Toyota-shi Shinpo
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: US6530347B2; DE10145735A1; US20020050251A1

Abstract

Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor (10), aufweisend:
einen Kühler (20), der aus dem Motor (10) ausgetragenes Kühlmittel kühlt und das abgekühlte Kühlmittel zum Motor (10) zurückführt;
einen Umgehungsdurchlass (30), durch den von dem Motor (10) ausgetragenes Kühlmittel den Kühler (20) umgeht und zum Motor (10) zurückkehrt; und
einen Wärmetauscher (90), der Wärme zwischen dem vom Motor (10) ausgetragenen Kühlmittel und einem Arbeitsöl tauscht,
eine Kühlmittelpumpe (50), welche durch den Motor (10) angetrieben wird, und welche an der stromabwärtigen Seite eines Vereinigungspunkts eines Durchlasses durch den Kühler (20) und des Umgehungsdurchlasses (30) zur Zufuhr von Kühlmittel in den Motor (10) während des Betriebs des Motors angeordnet ist;
Ventilmittel (45) zur Steuerung des Durchsatzes durch sowohl den Kühler (20) als auch den Umgehungsdurchlass (30) und zum Öffnen und Schließen eines Durchlasses durch den Wärmetauscher (90);
einen Temperatursensor (101, 102) zum Erfassen einer Temperatur des Kühlmittels; und...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, und insbesondere eine Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor, wie etwa eine Kühlvorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Kühlmittel für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor wird herkömmlicher Weise durch eine Pumpe umgewälzt, die durch den Motor angetrieben wird. Wenn der Motor gestartet wird, wird die Leerlaufmotordrehzahl erhöht, um sowohl den Motor aufzuwärmen als auch um zu verhindern, dass der Motor blockiert. Für eine durch den Motor angetriebene Kühlmittelpumpe nimmt der mittlere Durchsatz des Kühlmittels zu, weil die Drehzahl der Pumpe zunimmt, wenn der Motor Drehzahl aufnimmt. Da die Wärmeübertragung auf das Kühlmittel zunimmt, wenn der mittlere Durchsatz des Kühlmittels zunimmt, ist es schwierig, den Motor aufzuwärmen, unmittelbar nachdem der Motor gestartet worden ist.
Um dieses Problem zu lösen, offenbart die JP 8-14043 A eine Kühlmittelpumpe, die durch einen Elektromotor angetrieben wird, der gestoppt wird, wenn der Motor sich erwärmt hat.
Das Stoppen der Kühlmittelpumpe verringert jedoch die Wärmeübertragung auf das Kühlmittel derart, dass das Kühlmittel in dem Motor häufig zum Kochen kommt. Lokales Kochen des Kühlmittels kann dazu führen, dass der Motor (Zylinderkopf, Zylinderblock u. dgl.) sich verformt, was zu einer Beschädigung des Motors führt.
DE 693 25 044 T2 beschreibt eine Kühlvorrichtung, die in einer Ausführungsform eine elektrische Pumpe aufweist, um die Strömungsrate des durch den Motor strömenden Kühlmittels klein zu halten. Andererseits führt die Verwendung einer elektrischen Pumpe infolge der erforderlichen Steuerschaltkreise, etc. zur Kostenerhöhung. Andere Ausführungsformen, welche eine durch den Motor angetriebene Pumpe aufweisen, weisen speziell gefertigte Durchlässe auf, welche zur Senkung der Strömungsrate dienen. Der hohe Fertigungsaufwand führt ebenfalls zu einer Erhöhung der Kosten.
DE 197 37 818 A1 ist eine frühere Anmeldung des vorliegenden Anmelders und beschreibt einen Öl-Wärmetauscher.
Die DE 199 33 794 A1 und die EP 0 038 556 B1 beziehen sich auf eine Steuerung elektrisch betriebener Kühlmittelpumpen unter Berücksichtigung der Motorlast.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend angesprochenen Nachteile zu überwinden, indem eine Beschädigung des Motors (des Verbrennungsmotors) verhindert wird, und indem das Aufwärmen des Motors gefördert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Kühlvorrichtungen gemäß den Ansprüchen 1 und 3 gelöst.
Um die Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt eine Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor bereit gestellt, aufweisend einen Kühler, der aus dem Motor ausgetragenes Kühlmittel kühlt und das abgekühlte Kühlmittel unter Umgehung des Kühlers zum Motor zurückführt; einen Umgehungsdurchlass, durch den von dem Motor ausgetragenes Kühlmittel den Kühler umgeht um zum Motor zurückkehrt; und einen Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem vom Motor ausgetragenen Kühlmittel und einem Arbeitsöl tauscht; wobei dann, wenn die Temperatur des aus dem Motor ausgetragenen Kühlmittels unterhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt, der Durchsatz des zum Motor zurückgeführten Kühlmittels auf zwischen 1 und 5 l/min beschränkt ist, wobei das aus dem Motor ausgetragene Kühlmittel durch den Kühler und den Umgehungsdurchlass, jedoch nicht durch den Wärmetauscher strömen gelassen wird; und wobei dann, wenn die Temperatur des aus dem Motor ausgetragene Kühlmittel durch den Kühler, den Umgehungsdurchlass und den Wärmetauscher strömen gelassen wird.
Wenn bei dieser Anordnung die Temperatur des Kühlmittels unterhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt, wird das Kühlmittel mit einem geringen Durchsatz von 1 bis 5 l/min zwischen dem Umgehungsdurchlass und dem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor umgewälzt, wodurch verhindert werden kann, dass das Kühlmittel in dem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor lokal kocht.
Ferner ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, die zur Vervollständigung des Aufwärmens erforderlich ist im Vergleich zu dem Umwälzen des Kühlmittels mit einem Durchsatz von 5 l/min oder einem größeren Durchsatz. Folglich kann das Aufwärmen gefördert werden, während verhindert wird, dass der flüssigkeitsgekühlte Verbrennungsmotor (Zylinderkopf und Zylinderblock u. dgl.) lokal auf Grund der Wärme verformt wird.
Wenn die Temperatur des Kühlmittels unterhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt, wird das Kühlmittel zumindest zwischen dem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor und dem Umgehungsdurchlass umgewälzt, ohne dass es den Ölwärmetauscher durchsetzt, und damit ist es möglich, zu verhindern, dass die Wärme des flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotors durch das Arbeitsfluid über das Kühlmittel absorbiert wird. Das Aufwärmen kann dadurch zusätzlich gefördert werden.
Der Ölwärmetauscher führt einen Wärmetausch zwischen Arbeitsöl in einem Drehmomentwandler für ein Automatikgetriebe und dem Kühlmittel durch.
Gemäß Anspruch 3 schafft die vorliegende Erfindung eine Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor, aufweisend einen Kühler, der aus dem Motor ausgetragenes Kühlmittel kühlt und das abgekühlte Kühlmittel zum Motor zurückführt; einen Umgehungsdurchlass, durch den von dem Motor ausgetragenes Kühlmittel den Kühler umgeht und zum Motor zurückkehrt; und einen Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem vom Motor ausgetragenen Kühlmittel und Umgehungsluft tauscht; wobei, bevor der Motor aufgewärmt ist, der Durchsatz des zu dem Motor zurückgeführten Kühlmittels beschränkt wird auf zwischen 1 und 5 l/min, und wobei das aus dem Motor ausgetragene Kühlmittel durch den Kühler, den Umgehungsdurchlass, jedoch nicht durch den Wärmetauscher strömen gelassen wird, wobei, nachdem der Motor aufgewärmt ist, das durch den Motor ausgetragene Kühlmittel durch den Kühler, den Umgehungsdurchlass und den Wärmetauscher strömen gelassen wird.
Wenn bei dieser Anordnung die Temperatur des Kühlmittels unterhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt, wird das Kühlmittel mit einem kleinen Durchsatz von 1 bis 5 l/min zwischen dem Umgehungsdurchlass und dem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor umgewälzt und damit kann verhindert werden, dass das Kühlmittel in dem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor lokal kocht.
Ferner ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, die für ein vollständiges Aufwärmen erforderlich ist im Vergleich zu dem Umwälzen des Kühlmittels mit einem Durchsatz von 5 l/min oder einem größeren Durchsatz. Folglich kann das Aufwärmen gefördert werden, während verhindert wird, dass der flüssigkeitsgekühlte Verbrennungsmotor (Zylinderkopf oder Zylinderblock o. dgl.) auf Grund der Wärme lokal verformt wird.
Dann, wenn die Temperatur des Kühlmittels unterhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt, wird Kühlmittel zumindest zwischen dem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor und dem Umgehungsdurchlass umgewälzt, ohne den Wärmetauscher zu durchsetzen, so dass verhindert werden kann, dass die Wärme des flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotors durch die Luft über das Kühlmittel absorbiert wird. Das Aufwärmen kann dadurch zusätzlich gefördert werden.
Zusätzlich zu dem vorstehend Angesprochenen wird dann, wenn die Temperatur des Kühlmittels über einer vorbestimmten Temperatur liegt, das Kühlmittel zu dem Heizwärmetauscher umgewälzt und damit kann das Aufwärmen durch das Kühlmittel hoher Temperatur rasch ausgeführt werden, wenn die Umgebungslufttemperatur niedrig ist.
In Übereinstimmung mit einem noch weiteren Aspekt kann die vorliegende Erfindung eine Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor bereitstellen, wobei dann, wenn der Motor aufgewärmt ist, die Kühlmittelflüssigkeit zu dem Kühler derart umgewälzt wird, dass die Temperatur des Kühlmittels ungefähr im Bereich von 95°C bis 110°C liegt.
Wenn mit dieser Struktur die Temperatur des Kühlmittels unterhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt, wird das Kühlmittel mit einem geringen Durchsatz von 1 bis 5 l/min zwischen dem Umgehungsdurchlass und dem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor umgewälzt und damit kann verhindert werden, dass das Kühlmittel in dem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor lokal kocht.
Ferner ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, die erforderlich ist, das Aufwärmen zu beenden im Vergleich zu dem Umwälzen des Kühlmittels mit einem Durchsatz von 5 l/min oder mehr. Folglich kann das Aufwärmen gefördert werden, während verhindert wird, dass der flüssigkeitsgekühlte Verbrennungsmotor (Zylinderkopf oder Zylinderblock o. dgl.) auf Grund der Wärme lokal verformt wird.
Wenn die Temperatur des Kühlmittels unterhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt, wird das Kühlmittel zumindest zwischen dem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor und dem Umgehungsdurchlass umgewälzt, ohne den Ölwärmetauscher zu durchsetzen, und damit kann verhindert werden, dass die Wärme des flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotors durch das Arbeitsöl über das Kühlmittel absorbiert wird. Hierdurch kann das Aufwärmen zusätzlich gefördert werden.
Wenn die Temperatur des Kühlmittels über einem vorbestimmten Wert liegt, wird das Kühlmittel zu dem Wärmetauscher umgewälzt, und wenn die Temperatur des Arbeitsöls niedrig ist, kann dadurch das Arbeitsöl durch das Kühlmittel hoher Temperatur erwärmt werden.
Infolge hiervon kann nicht nur das Aufwärmen gefördert werden, sondern der Kraftstoffverbrauch kann verbessert werden durch Erhöhen der Temperatur des Arbeitsöls, um dadurch Reibungsverlust zu verringern.
Da die Steuerung so vorgenommen ist, dass die Temperatur des Kühlmittels im Bereich von 95°C bis 110°C gehalten wird, wenn das Aufwärmen beendet ist, kann der Kraftstoffverbrauch zusätzlich verbessert bzw. verringert werden durch Erhöhen der Temperatur des Schmiermittels (Motoröl), das in dem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor umgewälzt wird, um dadurch den Reibungsverlust zu verringern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Kühlvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Beispiel, das nicht unter den Wortlaut der Ansprüche fällt.
2 zeigt ein Flussdiagramm der Arbeitsweise der Kühlvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Beispiel.
3A zeigt eine Kurvendarstellung der Kühlmitteltemperatur und der Öltemperatur als Funktion der Zeit und 3B zeigt eine Kurvendarstellung der Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Zeit.
4 zeigt eine schematische Ansicht der herkömmlichen Kühlvorrichtung.
5 zeigt eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Kühlvorrichtung.
6 zeigt ein Balkendiagramm zur Verdeutlichung der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs auf Grund der Arbeitsweise der Kühlvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Beispiel.
7 zeigt eine schematische Ansicht einer Kühlvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine Kurvendarstellung des Durchsatzes von Kühlmittel in einer Aufwärmsteuerbetriebsart und der Zeit, die erforderlich ist, den Motor zu erwärmen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein erstes Beispiel wird nunmehr unmittelbar folgend unter Bezug auf 1 als schematisches Beispiel erläutert, das nicht unter den Wortlaut der Ansprüche fällt. Bei dieser Ausführungsform wird eine Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor verwendet, um einen Kraftfahrzeugmotor zu kühlen.
In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor (im Folgenden auch als Motor bezeichnet), die Bezugsziffer 20 bezeichnet einen Kühler, der das Kühlmittel kühlt, das aus dem Motor 10 ausgetragen wurde, und der das abgekühlte Kühlmittel zum Motor 10 zurückführt, und die Bezugsziffer 21 bezeichnet ein Kühlgebläse zum Zuführen kalter Luft zu dem Kühler 20.
Die Bezugsziffer 30 bezeichnet einen Umgehungsdurchlass, durch den von dem Motor 10 ausgetragenes Kühlmittel den Kühler 20 umgeht und zum Motor 10 zurückführt; die Bezugsziffer 40 bezeichnet ein elektronisches Durchsatzsteuerventil (als erstes Ventil bezeichnet), das die Durchsätze durch sowohl den Kühler 20 wie den Umgehungsdurchlass 30 steuert; die Bezugsziffer 50 bezeichnet eine Kühlmittelpumpe, die durch den Motor 10 angetrieben ist.
Die Bezugsziffer 60 bezeichnet einen Wärmetauscher (im Folgenden auch als Heizer bezeichnet), der in die Fahrgastzelle auszutragende Luft heizt unter Verwendung des Kühlmittels (Motorabwärme) als Wärmequelle; die Bezugsziffer 70 bezeichnet ein elektromagnetisches Ventil (vorliegend auch als zweites Ventil bezeichnet), das einen Durchlass öffnet und schließt, durch den Kühlmittel dem Heizer 60 zugeführt wird; die Bezugsziffer 61 bezeichnet einen Klimatisierungslüfter, der abgekühlte Luft in die Fahrgastzelle austrägt.
Die Bezugsziffer 80 bezeichnet einen Drehmomentwandler (Fluidkupplung) für ein Automatikgetriebe, und die Bezugsziffer 90 bezeichnet einen Ölkühler (Ölwärmetauscher), der Wärme zwischen dem Arbeitsöl des Drehmomentwandlers 80 (Automatikgetriebefluid oder ATF) und dem Kühlmittel tauscht.
Die Bezugsziffer 101 bezeichnet einen ersten Kühlmitteltemperatursensor, der in dem Umgehungsdurchlass 30 benachbart zu dem ersten Ventil 40 angebracht ist, und die Bezugsziffer 102 bezeichnet einen zweiten Kühlmitteltemperatursensor, der benachbart zu der Einlassöffnung der Pumpe 50 angebracht ist, um die Temperatur des zum Motor 10 zurückgeführten Kühlmittels zu erfassen.
Die Bezugsziffer 103 bezeichnet einen Drucksensor, der den Ansaugunterdruck des Motors 10 erfasst; die Bezugsziffer 104 bezeichnet einen Motordrehzahlsensor, der die Drehzahl des Motors 100 misst, und die Bezugsziffer 105 bezeichnet einen Umgebungstemperatursensor, der die Temperatur der Umgebungsluft misst.
Signale von den Sensoren 101 bis 105 und ein EIN/AUS-Signal von einem Startschalter 106 der Fahrzeugklimaanlage werden in die elektronische Steuereinheit (ECU) 100 eingegeben, die die ersten und zweiten Ventile 40 und 70 und das Kühlgebläse 21 in Übereinstimmung mit vorbestimmten Programmen steuert.
Die Betriebsabläufe der ersten und zweiten Ventile 40 und 70 sind unmittelbar nachfolgend unter Bezug auf das in 2 gezeigt Flussdiagramm und auf die in 1 gezeigte schematische Darstellung erläutert.
Wenn der Motor 10 startet, nachdem der (nicht gezeigte) Fahrzeugzündschalter EIN-geschaltet ist, werden die Ausgangssignale des Drehzahlsensors 104, des Drucksensors 103, der ersten und zweiten Kühlmitteltemperatursensoren 101 und 102, des Umgebungstemperatursensors 105 und des Startschalters 106 durch die ECU 100 gelesen, wie in 2 durch den Schritt S100 dargestellt.
Daraufhin berechnet die ECU 100 die Motorlast unter Verwendung der Motordrehzahl und des Saugunterdrucks.
Auf Grundlage der derart erzielten Motorlast werden die Zieltemperatur des Kühlmittels (vorliegend auch als Zieltemperatur Tmap bezeichnet), der Durchsatz des zum Motor 10 zurückzuführenden Kühlmittels und die Temperatur des zu dem Motor zurückzuführenden Kühlmittels, bei der davon ausgegangen wird, dass das Aufwärmen vollständig ist (vorliegend auch als Aufwärmbeendigungstemperatur Tw1 bezeichnet), aus einer (nicht gezeigten) Tabelle ermittelt (S110).
Die Temperatur des durch den Umgehungsdurchlass 30 strömenden Kühlmittels (als Umgehungskühlmitteltemperatur Tb bezeichnet), die durch den ersten Temperatursensor 101 gemessen wird, wird mit der Aufwärmbeendigungstemperatur Tw1 verglichen, die 100°C beträgt, wenn es sich bei dem Kühlmittel um reines Wasser handelt (S120).
Wenn die Umgehungskühlmitteltemperatur Tb niedriger als die Aufwärmbeendigungstemperatur Tw1 ist, wird die Motorlast (gemessen durch den Drucksensor 103) mit einem vorbestimmten Wert R0 (S130) verglichen.
Wenn die gemessene Motorlast niedriger als der vorbestimmte Wert R0 ist, wird das zweite Ventil 70 geschlossen, um zu verhindern, dass Kühlmittel zu dem Ölkühler 90 fließt und der Aufwärmsteuerbetrieb, demnach das Kühlmittel zumindest zwischen dem Motor 10 und dem Umgehungsdurchlass 30 umgewälzt wird (wird durchgeführt).
In der Aufwärmsteuerbetriebsart begrenzt das erste Ventil 40 den Kühlmittelstrom durch den Motor 10 auf zwischen 1 und 5 l/min, welcher Bereich schmaler ist als der herkömmliche Bereich von 10 bis 15 l/min (S140, S150).
Wenn die gemessene Umgehungskühlmitteltemperatur Tb größer als die Aufwärmbeendigungstemperatur Tw1 ist, so dass die Aufwärmung als beendet angesehen wird, oder wenn die Motorlast größer als der vorbestimmte Wert R0 ist, so dass der Aufwärmsteuerbetrieb nicht länger erforderlich ist, wird das zweite Ventil 70 geöffnet, um das Kühlmittel durch den Ölkühler 90 strömen zu lassen. In einer Hochtemperatursteuerbetriebsart ist die Kühlmitteltemperatur, gemessen durch den zweiten Kühlmitteltemperatursensor 103, auf den Bereich 95 bis 110°C beschränkt (S160, S170).
Die Vorteile der ersten Ausführungsform werden nunmehr erläutert.
Für niedrige Kühlmitteltemperaturen strömen 1 bis 5 l/min des Kühlmittels durch den Motor 10, was ausreicht, um ein lokales Kochen des Kühlmittels in dem Motor 10 zu verhindern. 8 zeigt die empirische Beziehung zwischen dem Kühlmitteldurchsatz in der Aufwärmsteuerbetriebsart und der Zeit, die erforderlich ist, um einen Motor mit einem Hubraum von 2000 cm³ zu erwärmen. Wenn der Kühlmitteldurchsatz 1 l/min beträgt, erfordert die Motoraufwärmung ungefähr 88% der Zeit, die erforderlich ist, wenn der Kühlmitteldurchsatz 15 l/min beträgt; wenn der Kühlmitteldurchsatz 5 l/min beträgt, erfordert die Motoraufwärmung ungefähr 98% der Zeit, die erforderlich ist, wenn der Kühlmitteldurchsatz 15 l/min beträgt. Die zum Aufwärmen des Motors erforderliche Zeit nimmt damit ab mit einem Kühlmitteldurchsatz für Kühlmitteldurchsätze kleiner als 5 l/min. Diese geringen Durchsätze reichen jedoch aus, um eine wärmeinduzierte Verformung des Motors 10 zu verhindern (Zylinderkopf, Zylinderblock u. dgl.).
Wenn die Kühlmitteltemperatur niedriger als die Aufwärmbeendigungstemperatur Tw1 ist, wird außerdem das Kühlmittel durch den Ölkühler 90 strömen gelassen. Da die Temperatur des Kühlmittels nicht abnimmt auf Grund der Wärmeübertragung von dem Kühlmittel auf das ATF (Automatiköl), wird die zur Aufwärmung des Motors erforderliche Zeit zusätzlich verkürzt.
3A zeigt die empirische Veränderung der Kühlmitteltemperatur am Auslass des Motors mit der bzw. und der Öltemperatur am Auslass des Ölkühlers. In 3A bezeichnet „A” die herkömmliche Kühlvorrichtung, die in 4 gezeigt ist, „B” bezeichnet die in 5 gezeigte, herkömmliche Kühlvorrichtung, und „C” bezeichnet die Kühlvorrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt eine herkömmliche Kühlvorrichtung, bei der das erste Ventil 40 durch einen Thermostat ersetzt ist, der die Öffnung eines Durchsatzsteuerventils steuert, das die Volumenänderung von Wachsmaterial nutzt. 5 zeigt eine herkömmliche Kühlvorrichtung, in der der Ölkühler 90 in den Kühler 20 angebracht ist.
3A zeigt, dass die Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Motor ausgetragen wird, rasch 80°C erreicht, nämlich die Temperatur, bei der die Kraftstoffeinspritzsteuerbetriebsart umgeschaltet wird von einer Startsteuerbetriebsart auf eine Normalsteuerbetriebsart. 3B zeigt die Zeitabhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn die Kühlmitteltemperatur so verläuft, wie in 3A gezeigt.
Da Kühlmittel durch den Ölkühler immer nur dann strömt, wenn die Kühlmitteltemperatur die Aufwärmbeendigungstemperatur Tw1 übersteigt, kann das Hochtemperaturkühlmittel genutzt werden, um das ATF zu heizen bzw. zu erwärmen, wenn die Temperatur des ATF niedrig ist.
Dadurch kann nicht nur der Motor rascher aufgewärmt werden, vielmehr kann der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs ebenfalls verbessert bzw. verringert werden unter Verwendung des Hochtemperaturkühlmittels zum Aufwärmen des ATF, wodurch Reibungsverlust verringert wird. Bei dieser Ausführungsform strömt das Kühlmittel durch den Ölkühler 90 ausschließlich dann, wenn die Kühlmitteltemperatur 100°C übersteigt, und damit kann die Temperaturdifferenz zwischen dem ATF und dem Kühlmittel erhöht werden. Infolge hiervon kann die Temperatur des ATF rasch erhöht werden, wie in 3A gezeigt.
Nachdem der Motor aufgewärmt ist, wird die Kühlmitteltemperatur auf zwischen 95°C und 100°C beibehalten und damit kann der Kraftstoffverbrauch verbessert bzw. verringert werden durch Erhöhen der Temperatur des Schmiermittels (des Motoröls), wodurch Reibungsverlust verringert wird, wie aus 6 hervorgeht.
In 6 bezeichnet „A” die in 4 gezeigte, herkömmliche Kühlvorrichtung; „B” bezeichnet die in 5 gezeigte, herkömmliche Kühlvorrichtung, und „C” bezeichnet die Kühlvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Beispiel.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr erläutert. Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform sind das erste Ventil 40 und das zweite Ventil 70 durch ein einziges Ventil 45 ersetzt.
Die vorliegende Erfindung kann wie folgt problemlos modifiziert werden. Bei dem Beispiel und bei der zweiten Ausführungsform wurde als Temperatur für das Kühlmittel, das den Ölkühler 90 durchsetzt, dieselbe Temperatur herangezogen wie diejenige, bei der angenommen wird, dass die Motoraufwärmung beendet ist. Die zwei Temperaturen können sich jedoch voneinander unterscheiden.
Obwohl ein Ölkühler, der Wärme zwischen dem ATF und dem Kühlmittel tauscht, bei dem Beispiel und bei der Ausführungsform zum Einsatz kommt, kann ein Ölkühler, der Wärme zwischen dem Motoröl und dem Kühlmittel tauscht, ebenfalls verwendet werden.

Claims

Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor (10), aufweisend: einen Kühler (20), der aus dem Motor (10) ausgetragenes Kühlmittel kühlt und das abgekühlte Kühlmittel zum Motor (10) zurückführt; einen Umgehungsdurchlass (30), durch den von dem Motor (10) ausgetragenes Kühlmittel den Kühler (20) umgeht und zum Motor (10) zurückkehrt; und einen Wärmetauscher (90), der Wärme zwischen dem vom Motor (10) ausgetragenen Kühlmittel und einem Arbeitsöl tauscht, eine Kühlmittelpumpe (50), welche durch den Motor (10) angetrieben wird, und welche an der stromabwärtigen Seite eines Vereinigungspunkts eines Durchlasses durch den Kühler (20) und des Umgehungsdurchlasses (30) zur Zufuhr von Kühlmittel in den Motor (10) während des Betriebs des Motors angeordnet ist; Ventilmittel (45) zur Steuerung des Durchsatzes durch sowohl den Kühler (20) als auch den Umgehungsdurchlass (30) und zum Öffnen und Schließen eines Durchlasses durch den Wärmetauscher (90); einen Temperatursensor (101, 102) zum Erfassen einer Temperatur des Kühlmittels; und eine elektronische Steuereinheit (100) zur Steuerung des Ventilmittels (45) in Antwort auf eine durch den Temperatursensor (101, 102) erfasste Temperatur, wobei das Ventilmittel (45) an dem Vereinigungspunkt des Durchlasses durch den Kühler (20) und des Umgehungsdurchlasses (30) angeordnet ist, und ein erstes Ventilmittel umfasst, welches die Durchsätze durch den Kühler (20) und den Umgehungsdurchlass (30) steuert, und ein zweites Ventilmittel umfasst, welches den Durchlass zu dem Wärmetauscher (90) öffnet und schliesst, wobei das erste Ventilmittel und das zweite Ventilmittel ein einziges Ventil sind; wobei die elektronische Steuereinheit (100) eingerichtet ist, das Ventilmittel (45) dahingehend zu steuern, dass der Durchsatz des zum Motor (10) zurückgeführten Kühlmittels auf zwischen 1 und 5 l/min durch das Ventilmittel (45) beschränkt wird, wenn die Temperatur des aus dem Motor (10) ausgetragenen Kühlmittels unterhalb einer vorbestimmten Temperatur (Tw1) liegt, wobei ein Strömen des aus dem Motor (10) ausgetragenen Kühlmittels durch den Kühler (20) und durch den Umgehungsdurchlass (30), jedoch nicht durch den Wärmetauscher (90) ermöglicht wird; und ein Strömen des aus dem Motor ausgetragenen Kühlmittels durch den Kühler (20), den Umgehungsdurchlass (30) und den Wärmetauscher (90) durch das Ventilmittel (45) ermöglicht wird, wenn die Temperatur des aus dem Motor ausgetragenen Kühlmittels über der vorbestimmten Temperatur (Tw1) liegt.
Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 1, wobei der Wärmetauscher (90) Wärme zwischen Arbeitsöl in einem Drehmomentwandler (80) für ein Automatikgetriebe und dem Kühlmittel tauscht.
Kühlvorrichtung für einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor, aufweisend: einen Kühler (20), der aus dem Motor (10) ausgetragenes Kühlmittel kühlt und das abgekühlte Kühlmittel zum Motor (10) zurückführt; einen Umgehungsdurchlass (30), durch den von dem Motor (10) ausgetragenes Kühlmittel den Kühler (20) umgeht und zum Motor (10) zurückkehrt; und einen Wärmetauscher (60), der Wärme zwischen dem vom Motor (10) ausgetragenen Kühlmittel und Umgebungsluft tauscht; eine Kühlmittelpumpe (50), welche durch den Motor (10) angetrieben wird, und welche an der stromabwärtigen Seite eines Vereinigungspunkts eines Durchlasses durch den Kühler (20) und den Umgehungsdurchlass (30) zur Zufuhr von Kühlmittel in den Motor (10) während des Betriebs des Motors angeordnet ist; Ventilmittel (45) zur Steuerung des Durchsatzes durch sowohl den Kühler (20) als auch den Umgehungsdurchlass (30) und zum Öffnen und Schließen eines Durchlasses durch den Wärmetauscher (60); einen Temperatursensor (101, 102) zum Erfassen, ob der Motor aufgewärmt ist; und eine elektronische Steuereinheit (100) zur Steuerung der Ventilmittel (45) in Antwort auf eine durch den Temperatursensor (101, 102) erfasste Temperatur, wobei das Ventilmittel (45) an dem Vereinigungspunkt des Durchlasses durch den Kühler (20) und des Umgehungsdurchlasses (30) angeordnet ist, und ein erstes Ventilmittel umfasst, welches die Durchsätze durch den Kühler (20) und den Umgehungsdurchlass (30) steuert und ein zweites Ventilmittel umfasst, welches den Durchlass zu dem Wärmetauscher (60) öffnet und schliesst, wobei das erste Ventilmittel und das zweite Ventilmittel ein einziges Ventil sind; wobei die elektronische Steuereinheit (100) eingerichtet ist, das Ventilmittel (45) dahingehend zu steuern, dass, bevor der Motor aufgewärmt ist, der Durchsatz des zu dem Motor zurückgeführten Kühlmittels durch das Ventilmittel (45) auf zwischen 1 und 5 l/min beschränkt wird, wobei durch das Ventilmittel (45) eine Strömung des aus dem Motor (10) ausgetragenen Kühlmittels durch den Kühler (20) und durch den Umgehungsdurchlass (30), jedoch nicht durch den Wärmetauscher (60) ermöglicht wird; und nachdem der Motor aufgewärmt ist, durch das Ventilmittel (45) eine Strömung des durch den Motor (10) ausgetragenen Kühlmittels durch den Kühler (20), den Umgehungsdurchlass (30) und den Wärmetauscher (60) ermöglicht wird.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 wobei der Kühler (20) das abgekühlte Kühlmittel direkt zum Motor (10) zurückführt; der Umgehungsdurchlass (30) das gekühlte Kühlmittel direkt zu dem Motor (10) zurückführt; wobei dann, wenn der Motor (10) aufgewärmt ist, die Kühlmittelflüssigkeit zu dem Kühler (20) durch das Ventil (45) derart zirkuliert wird, dass die Temperatur des Kühlmittels ungefähr im Bereich von 95°C bis 110°C liegt.