DE10058374A1

DE10058374A1 - Vorrichtung zur Temperaturregulierung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10058374A1
Application number: DE2000158374
Authority: DE
Inventors: Helmut Plener; Wolfgang Bass; Frank Herdtweck
Original assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG; HKR Climatec GmbH
Current assignee: HKR Seuffer Automotive GmbH and Co KG; Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2020-11-25
Also published as: FR2817287A1; DE10058374B4; FR2817287B1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Temperaturregelung einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Kreislauf 3 für eine Kühlflüssigkeit, einer von einem Pumpenmotor 2 betriebenen Pumpe zum Transport der Kühlflüssigkeit durch den Kreislauf, einem Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher 4, der ein von einem Lüftermotor 6 betriebenes Lüfterrad 10 aufweist, einer Zusatzheizung für die Kühlflüssigkeit und einer Steuereinrichtung 5, welche in Abhängigkeit von der Motortemperatur bzw. Kühlflüssigkeitstemperatur den Betrieb des Pumpenmotors 2, des Lüftermotors 6 und der Zusatzheizung regelt, wobei die Zusatzheizung Halbleiterbauelemente aufweist, welche zum Regeln des Betriebs des Pumpenmotors 2 und/oder des Lüftermotors 6 dienen.

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturregu lierung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Stand der Technik

Eine derartige beispielsweise aus der EP 0 993 546 A1 be kannten Vorrichtung besitzt einen Kreislauf für eine Kühl flüssigkeit, wobei in dem Kreislauf eine von einem Pumpenmo tor betriebene Pumpe für den Transport der Kühlflüssigkeit durch den Kreislauf vorgesehen ist. Ferner enthält der Kreislauf einen Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher, der ein von einem Lüftermotor betriebenes Lüfterrad umfasst. Ferner ist eine Zusatzheizung für die Kühlflüssigkeit zum raschen Er wärmen der Kühlflüssigkeit bei einem Kaltstart vorgesehen. Die Zusatzheizung beinhaltet separate, elektronisch geregel te Heizstäbe, wobei diese Zusatzheizung vorzugsweise bei Dieselkraftfahrzeugen zum Einsatz kommt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher mit verringertem Auf wand die gewünschte Temperaturregelung der Brennkraftmaschi ne erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der Erfindung werden die Halbleiterbauelemente, welche zum Regeln des Lüftermotors und des Pumpenmotors dienen, für die Zusatzheizung bzw. als Zusatzheizung verwendet. Vorzugs weise kann die sich aus der Verlustleistung ergebende Wärme menge, welche beim Betrieb der Halbleiterbauelemente ent steht, zum Aufheizen der Kühlflüssigkeit beim Kaltstart des Motors verwendet werden. Vorzugsweise kann ein zweikanaliger Motorregler verwendet werden, welcher einerseits den Betrieb des Pumpenmotors und andererseits den Betrieb des Lüftermo tors regelt.

Beim Kaltstart werden die Halbleiterbauelemente, welche zur Betriebsregelung des Pumpenmotors dienen, vorzugsweise der art angesteuert, dass sie mit hoher, gegebenenfalls maxima ler Verlustleistung arbeiten. Die von der Pumpe abzugebende Leistung ist gering. Sie ist in der Kaltstartphase lediglich so bemessen, dass in Bereichen auftretende Wärmespitzen ver mieden werden. Gleichfalls können die zur Betriebsregelung des Lüftermotors dienenden Halbleiterbauelemente so ange steuert werden, dass sie beim Kaltstart mit hoher Verlust leistung, insbesondere maximaler Verlustleistung betrieben werden. Ferner bleibt beim Kaltstart der Lüftermotor abge schaltet, was dadurch erreicht werden kann, dass die Ausgän ge der den Lüftermotor regelnden Halbleiterbauelemente kurz geschlossen sind. Die von den Halbleiterbauelementen abgege bene Wärmemenge dient zum Aufheizen des Kühlwassers beim Kaltstart.

Bei steigender Motortemperatur nach dem Kaltstart werden die zur jeweiligen Motorregelung dienenden Halbleiterbauelemente so angesteuert, dass sie weniger verlustbehaftet sind. So bald der Motor seine normale Betriebstemperatur erreicht hat, werden der Pumpenmotor und der Lüftermotor mit optimalem Wirkungsgrad betrieben. Dieser Betrieb kann in Abhängig keit von einer Temperaturmessung, beispielsweise thermostat- gesteuert erfolgen.

Anhand der Figuren wird an einem Ausführungsbeispiel die Er findung noch näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch im Blockschaltbild einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine, bei welchem die Erfindung zum Einsatz kommt; und

Fig. 2 in schematischer Darstellung die Anordnung von Halb leiterbauelementen, welche beim Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommen.

In Fig. 1 ist schematisch ein Kühlflüssigkeitskreislauf 3 einer Brennkraftmaschine 1, beispielsweise eines Otto-Motors oder eines Diesel-Motors dargestellt. Die Kühlflüssigkeit wird durch ein Leitungssystem in bekannter Weise mit Hilfe einer Pumpe, welche von einem Pumpenmotor 2 angetrieben wird, transportiert. In einem Luft-Wärmetauscher (Kühler) 4 wird die von der Brennkraftmaschine 1 kommende Kühlflüssig keit abgekühlt. Im Bereich des Wärmetauschers 4 befindet sich ein Lüfterrad 10, welches von einem Lüftermotor 6 ange trieben wird. Eine Steuereinrichtung 5 dient zur Steuerung des Betriebs des Pumpenmotors 2 und des Lüftermotors 6. Die Steuereinrichtung 5 kann hierzu zweikanalig ausgebildet sein. Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, sind Halbleiterbau elemente 7 der Steuereinrichtung 5 als Zusatzheizung in den Kühlflüssigkeitskreislauf 3 integriert. Hierzu sind zwischen den Halbleiterbauelementen 7 und der Leitung, durch welche im Kühlflüssigkeitskreislauf 3 die Kühlflüssigkeit transportiert wird, Wärmeübergangsflächen 9 vorgesehen. Diese Wärme übergangsflächen 9 befinden sich bevorzugt in der Zeitung, in welcher Kühlflüssigkeit zur Brennkraftmaschine 1 geführt wird.

In einem ersten Betriebszustand, welcher einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 entspricht, werden die Halbleiterbau elemente 7, welche zur Regelung bzw. Steuerung des Pumpenmo tors 2 und des Lüftermotors 6 dienen, verlustbehaftet ange steuert. Sie heizen dabei die Kühlflüssigkeit in dem der Brennkraftmaschine 1 zugeleiteten Strang des Kühlflüssig keitskreislaufes 3 auf. Dabei wird der Pumpenmotor 2 so be trieben, dass eine nur geringe Wasserpumpenleistung zur Ver hinderung von Wärmespitzen in bestimmten Bereichen verhin dert werden. Das Lüfterrad 10 dreht sich nicht. Hierdurch wird eine rasche Aufheizung der Brennkraftmaschine 1 in ih rem Start, insbesondere im Kaltstart erreicht.

In einem zweiten Betriebszustand wird bei steigender Tempe ratur der Brennkraftmaschine die Verlustbehaftung der An steuerung des Pumpenmotors 2 und des Lüftermotors 6 verrin gert. Gleichzeitig wird der Pumpenmotor 2 so betrieben, dass von der Kühlflüssigkeitspumpe eine steigende Pumpenleistung abgegeben wird. Eine Drehung des Lüfterrades 10 wird bei diesem Betriebszustand noch nicht benötigt.

Im Betriebszustand 3 befindet sich die Temperatur der Brenn kraftmaschine in einem Bereich, in welchem eine Kühlung durch das Lüfterrad 10 erforderlich wird. Eine zusätzliche Aufheizung durch die Halbleiterbauelemente 7 ist dann nicht mehr erforderlich. Der Pumpenmotor 2 und der Lüftermotor 6 werden dann mit einem optimalen Wirkungsgrad betrieben, bei welchem die Kühlflüssigkeit nicht zusätzlich aufgeheizt wird. In diesem Betrieb, welcher im normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs vorherrscht, beträgt die Temperatur der Brennkraftmaschine größenordnungsmässig 80° bis 90°. Die Kühlflüssigkeit im Kreislauf 3 wirkt dann kühlend auf die Halbleiterbauelemente 7.

Der Betrieb der Steuereinrichtung 5 und insbesondere der in ihr enthaltenen Halbleiterbauelemente 7 erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Thermostat 8, welcher die Tempera tur der Brennkraftmaschine 1 erfasst. Hierzu kann die Tempe ratur der Kühlflüssigkeit am Kühlmitteleinlass und/oder Kühlmittelauslaß der Brennkraftmaschine gemessen werden.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, sind die Halbleiterbau elemente 7 so angeordnet, dass an den Wärmeübergangsflächen 9 ein effektiver Wärmeaustausch zwischen den Halbleiterbau elementen 7 und der im Kreislauf 3 geführten Kühlflüssigkeit erfolgt. Hierzu sind die Halbleiterbauelemente 7 unmittelbar an der Kühlflüssigkeitsleitung des Kreislaufs 3 mit mög lichst großer Wärmeübertragungsfläche angeordnet. Die weite ren elektronischen Bauteile und Schaltungselemente der Steu ereinrichtung 5 können auf einer im Gehäuse 5 angeordneten gedruckten Leiterplatte 11 angeordnet sein.

Bezugszeichenliste

1

Brennkraftmaschine

2

Pumpenmotor

3

Kühlflüssigkeitskreislauf

4

Wärmetauscher

5

Steuereinrichtung

6

Lüftermotor

7

Halbleiterbauelemente

8

Thermostat

9

Wärmeübergangsfläche

10

Lüfterrad

11

gedruckte Leiterplatte

Claims

1. Vorrichtung zur Temperaturregelung einer Brennkraftma schine mit einem Kreislauf für eine Kühlflüssigkeit, ei ner von einem Pumpenmotor betriebenen Pumpe zum Trans port der Kühlflüssigkeit durch den Kreislauf, einem Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher, der ein von einem Lüf termotor betriebenes Lüfterrad aufweist, einer Zusatz heizung für die Kühlflüssigkeit und einer Steuereinrich tung, welche in Abhängigkeit von der Motortemperatur bzw. Kühlflüssigkeitstemperatur die Betriebe des Pumpen motors, des Lüftermotors und der Zusatzheizung regelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzheizung Halblei terbauelemente (7) aufweist, welche zum Regeln des Be triebs des Pumpenmotors und/oder des Lüftermotors die nen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Kaltstart die Halbleiterbauelemente (7) der Pum penmotorregelung und/oder der Lüftermotorregelung ver lustbehaftet betrieben sind, wobei der Lüftermotor (6) abgeschaltet bleibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass in der Kaltstartphase der Pumpenmotor (2) so betrieben ist, dass gegenüber dem Normalbetrieb eine ge ringe Pumpenleistung abgegeben wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterbauelemente der der Pumpenmotor- und/oder der Lüftermotorregelung beim Kalt start mit gegenüber dem Normalbetrieb erhöhter Verlust leistung betrieben sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei steigender Motortemperatur nach dem Kaltstart die Verlustleistung der Halbleiterbauele mente (7) der Pumpenregelung und/oder der Lüfterregelung verringert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingeschaltetem Lüftermotor (6) der Pumpenmotor (2) und der Lüftermotor (6) mit optima len Wirkungsgrad betrieben sind, so dass durch die Halb leiterbauelemente (7) keine zusätzliche Messleitung der Kühlflüssigkeit erfolgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) zur Steu erung des Pumpenmotors (2) und des Lüftmotors (6) zwei kanalig ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Anzahl der Haltleiterbauelemente (7) der Ausgangsstufe für die Steuerung des Pumpenmotors (2) und ein Teil der Anzahl der Halbleiterbauelemente (7) der Ausgangsstufe für die Steuerung des Lüftermotors (6) vorgesehen sind.