AT503761B1 - Verfahren zur steuerung der kühlleistung eines kühlsystems einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

2 AT 503 761 B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Kühlleistung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei parallelen Kühlmittelsträngen, in welchen jeweils zumindest ein Wärmetauscher angeordnet ist, wobei der Durchfluss in zumindest einem Kühlmittelstrang über ein Durchflusssteuerorgan gesteuert werden kann, sowie ein Kühlsystem zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, in einem Kühlsystem parallel geführte Kühlmittelstränge einzusetzen.

Die US 4,475,485 A offenbart ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, wobei ein erster Kühlmittelstrang einen Wärmetauscher zur Kühlung des Kühlmittels und ein zweiter Kühlmittelstrang einen Heizungswärmetauscher aufweist, wobei der zweite Kühlmittelstrang über ein Ventil absperrbar ist.

Die JP 2007-132313 A offenbart einen Kühlregler für eine Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl an zu kühlenden Teilen, wie Abgasturbolader, Brennkammer oder Auslasskanäle, wobei die zu kühlenden Teile im Kühlsystem hydraulisch parallel zueinander angeordnet sind und wobei der Durchfluss durch jeden zu kühlenden Teil durch ein Durchflusssteuerorgan steuerbar ist.

Im Gegensatz zur JP 2007-132313 A sind beim Gegenstand der vorliegenden Anmeldung nicht die zu kühlenden Teile, sondern ein erster und ein zweiter Wärmetauscher parallel zueinander angeordnet, wobei der erste Wärmetauscher ein Abgasrückführkühler oder ein Ölkühler und der zweite Wärmetauscher ein Heizungswärmetauscher oder ein Ölkühler sein kann.

Die DE 102 34 087 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Kühl- und Heizkreislaufes eines Kraftfahrzeuges, das von einer Brennkraftmaschine angetrieben wird, wobei ein erster Kühlmittelweg über eine Bypassleitung, ein zweiter Kühlmittelweg über einen Hauptkühler der Brennkraftmaschine, ein dritter Kühlmittelweg über einen Heizungswärmetauscher und ein vierter Kühlmittelweg über einen Ölwärmetauscher führt, und die Kühlmittelströme durch elektrisch betätigte Ventile aufgeteilt und durch zumindest eine elektrisch angetriebene Pumpe bestimmt werden, indem eine elektronische Steuereinheit sowohl die Ventile, als auch die Pumpe in Abhängigkeit von Betriebs- und Umgebungsparametern, sowie Sollwertvorgaben ansteuert. In einer ersten Betriebsphase der Brennkraftmaschine bei niedrigen Temperaturen und eingeschaltetem ersten Kühlmittelweg wird die Förderrichtung der elektrisch angetriebenen Pumpe umgeschaltet, wobei die Pumpe das Kühlmittel in einen unteren Bereich der Brennkraftmaschine fördert. Eine Drosselung oder Sperrung des Durchflusses in einem Kühlmittelstrang, wenn eine definierte Schwelltemperatur des Kühlmittels in einen anderen Kühlmittelstrang überschritten wird, ist nicht vorgesehen.

Die EP 1 310 390 A2 offenbart einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlmittelkühler, einer mechanischen Kühlmittelpumpe und einer elektrischen Kühlmittelpumpe für einen einen Kühlmittelzulauf aufweisenden Kühlkreislauf und einen einen Kühlmittelkreislauf aufweisenden Heizkreislauf mit jeweils einem Wärmetauscher, wobei die mechanische Kühlmittelpumpe und/oder die elektrische Kühlmittelpumpe dem Heiz- und/oder Kühlkreislauf zugeordnet und die mechanische Pumpe zu- und abschaltbar oder drosselbar ist.

Des weiteren ist aus der EP 1 059 426 A2 ein Kühlkreislauf für ein Fahrzeug bekannt, wobei der Kühlkreislauf einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher aufweist.

Jeder Wärmetauscher innerhalb eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine ist üblicherweise auf eine maximal mögliche Betriebstemperatur ausgelegt. Nachteilig ist allerdings, dass dabei diese groß dimensionierten Wärmetauscher relativ viel Bauraum und Gewicht in Anspruch nehmen. Auch der Herstellungsaufwand ist unakzeptabel hoch.

Aufgabe der Erfindung ist, diesen Nachteil zu vermeiden und eine optimale Kühlung bei 3 AT 503 761 B1 möglichst kleinem Gewicht und Bauraum und geringem Herstellungsaufwand zu realisieren.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Temperatur des Kühlmittels im ersten Kühlmittelstrang, vorzugsweise stromabwärts des darin angeordneten Wärmetauschers, ermittelt wird und dass bei Überschreiten einer definierten Schwelltemperatur des Kühlmittels im ersten Kühlmittelstrang der Durchfluss im zweiten Kühlmittelstrang gedrosselt oder gesperrt wird, wobei der erste Wärmetauscher ein Abgasrückführkühler oder ein Ölkühler ist und der zweite Wärmetauscher ein Heizungswärmetauscher oder ein Ölkühler ist.

Um dies zu realisieren, ist vorgesehen, dass ein erster Kühlmittelstrang mit einem ersten Wärmetauscher und ein zweiter Kühlmittelstrang mit einem zweiten Wärmetauscher parallel geschalten sind, wobei in zumindest einem Kühlmittelstrang, vorzugsweise im ersten Kühlmittelstrang, ein Temperatursensor und im anderen Kühlmittelstrang, vorzugsweise im zweiten Kühlmittelstrang ein Absperrorgan angeordnet ist.

Die Erfindung macht sich die Beobachtung zunutze, dass in einem Kühlsystem nicht alle Wärmetauscher gleichzeitig mit maximaler Kühlleistung betrieben werden müssen. Um die Leistungsfähigkeit eines ersten Wärmetauschers in einem ersten Kühlmittelstrang zu erhöhen, kann durch Versperren der Zu- oder Ableitung des zweiten Wärmetauschers im zweiten Kühlmittelstrang der Kühlmittelstrom des ersten Wärmetauschers erhöht werden, da sich die Druckverhältnisse zu Gunsten des ersten Wärmetauschers verändern. Daher kann der erste Wärmetauscher kleiner und kompakter gebaut werden. Somit kann eine Einsparung der Herstellungskosten, der Herstellzeiten, des Gewichtes und des Bauraumes erzielt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 schematisch das Schaltschema eines erfindungsgemäßen Kühlsystems, Fig. 2 die Kühlleistung der Wärmetauscher über dem Pumpendurchfluss aufgetragen bei aktiviertem zweiten Wärmetauscher und Fig. 3 die Kühlleistung über dem Pumpendurchfluss bei deaktiviertem Wärmetauscher.

Fig. 1 zeigt ein Kühlsystem 1 mit zwei parallel zueinander angeordneten Kühlmittelsträngen 2, 3, welche von einer Kühlmittelpumpe 4 gespeist werden. Im ersten Kühlmittelstrang 2 ist ein erster Wärmetauscher 5 und im zweiten Kühlmittelstrang 3 ein zweiter Wärmetauscher 6 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist stromabwärts des ersten Wärmetauschers 5 ein Temperatursensor 7 angeordnet, welcher die Temperatur des Kühlmittels im ersten Kühlmittelstrang 2 erfasst. Im zweiten Kühlmittelstrang 3 ist ein Steuerorgan 8 angeordnet, mit welchem der Kühlmittestrom durch den zweiten Kühlmittelstrang gedrosselt oder abgesperrt werden kann. Wird durch den Temperatursensor 7 im ersten Kühlmittelstrang 2 eine Kühlmitteltemperatur T gemessen, welche über einer definierten Schwelltemperatur Ts liegt, so wird über eine nicht weiter dargestellte Steuerungseinrichtung das Durchflusssteuerorgan 8 geschlossen und somit der Kühlmittelstrom durch den zweiten Wärmetauscher 6 gesperrt. Dies bewirkt eine Änderung der Druckverhältnisse im Kühlsystem 1 zu Gunsten des ersten Wärmetauschers 5.

Beispielsweise kann der erste Wärmetauscher 5 ein Abgasrückführkühler und der zweite Wärmetauscher 6 ein Heizungswärmetauscher sein. Wenn der Abgasrückführkühler an die Leistungsgrenze kommt (z.B. bei hohen Umgebungstemperaturen über 25 °C), wird der Heizungswärmetauscher meist nicht benötigt, da der Fahrgastraum ohnedies gekühlt werden muss.

Die Schaltung der Wärmetauscher kann zulauf- oder ablaufseitig erfolgen und geschieht entweder elektrisch, elektromechanisch oder mechanisch. Die Temperaturen T im Kühlmittelstrang 2 können entweder gemessen oder auch modelltechnisch erfasst werden.

Fig. 2 zeigt die Kühlleistung C über dem Pumpendurchfluss F für den Fall aufgetragen, dass beide Wärmetauscher 5, 6 aktiviert sind. Die volle Linie 9 stellt dabei die Kühlleistung C des

Claims (1)

1. 4 AT 503 761 B1 ersten Wärmetauschers und die strichlierte Linie 10 die Kühlleistung des zweiten Wärmetauschers dar. Fig. 3 zeigt die Kühlleistung C über dem Pumpendurchfluss F für den Fall, dass der zweite Wärmetauscher 6 deaktiviert ist. Deutlich ist zu erkennen, dass die Kühlleistung C des ersten Wärmetauschers 5 (Linie 9) wesentlich gesteigert werden konnte. Da somit durch Deaktivieren von nicht benötigten Kühlkapazitäten die Kühlleistung einzelner anderer Wärmetauscher bedeutend erhöht werden kann, können Wärmetauscher wesentlich kleiner als bisher üblich ausgelegt werden. Dadurch können die Herstellkosten, die Herstellzeiten, das Gewicht und der erforderliche Bauraum für das Kühlsystem 1 deutlich reduziert werden. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Steuerung der Kühlleistung eines Kühlsystems (1) einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei parallelen Kühlmittelsträngen (2, 3), in welchen jeweils zumindest ein Wärmetauscher (5, 6) angeordnet ist, wobei der Durchfluss in zumindest einem Kühlmittelstrang (2, 3) über ein Durchflusssteuerorgan (8) gesteuert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) des Kühlmittels im ersten Kühlmittelstrang (2), vorzugsweise stromabwärts des darin angeordneten Wärmetauschers (5), ermittelt wird und dass bei Überschreiten einer definierten Schwelltemperatur (Ts) des Kühlmittels im ersten Kühlmittelstrang (2) der Durchfluss im zweiten Kühlmittelstrang (3) gedrosselt oder gesperrt wird, wobei der erste Wärmetauscher (5) ein Abgasrückführkühler oder ein Ölkühler ist und der zweite Wärmetauscher (6) ein Heizungswärmetauscher oder ein Ölkühler ist. 2. Kühlsystem (1) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei ein erster Kühlmittelstrang (2) mit einem ersten Wärmetauscher (5) und ein zweiter Kühlmittelstrang (3) mit einem zweiten Wärmetauscher (6) parallel geschalten sind, wobei in zumindest einem Kühlmittelstrang (2, 3), vorzugsweise im zweiten Kühlmittelstrang (3), ein Durchflusssteuerorgan (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflusssteuerorgan (8) in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlmittels im anderen Kühlmittelstrang (3, 2), vorzugsweise im ersten Kühlmittelstrang (2), drosselbar oder sperrbar ist, wobei der erste Wärmetauscher (5) ein Abgasrückführkühler oder ein Ölkühler ist und der zweite Wärmetauscher (6) ein Heizungswärmetauscher oder ein Ölkühler ist. 3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Temperatur des Kühlmittels im anderen Kühlmittelstrang (3, 2) ein Temperatursensor (7), vorzugsweise stromabwärts des darin angeordneten Wärmetauschers (5), angeordnet ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen