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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines
exakten Füllstandes
des Kühlmediums,
insbesondere in einem Kühlmediumvorratsbehälter, in
einem Kühlkreislauf
eines Fahrzeugs, in dem ein Kühlmedium
zum Kühlen
eines Antriebsmotors und/oder anderer Aggregate umgewälzt wird.
Dabei ist im Kühlkreislauf
ein hydrodynamischer Retarder vorgesehen, dessen Arbeitsmedium das Kühlmedium
des Kühlkreislaufs
ist.
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Derartige
Kühlkreisläufe sind
gemäß dem Stand
der Technik in einer Vielzahl bekannt. Herkömmlich wird zum Bremsen mittels
des hydrodynamischen Retarders ein Teil des im Kühlkreislauf umgewälzten Kühlmediums
in den von Primärschaufelrad
(Rotor) und Sekundärschaufelrad
(Stator) gebildeten Arbeitsraum eingebracht. Abhängig von der Menge des im Arbeitsraum
als Arbeitsmedium befindlichen Kühlmediums
(Füllungsgrad)
wird mehr oder weniger Drehmoment hydrodynamisch vom Primärschaufelrad
auf das Sekundärschaufelrad übertragen,
wodurch das Primärschaufelrad
und mit diesem verbundene Antriebsräder oder der Antriebsmotor
des Fahrzeugs gebremst werden.
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Wird
das Fahrzeug zum Beispiel zum Parken abgestellt und wurde unmittelbar
davor der hydrodynamische Retarder betätigt, so verbleibt in dessen Arbeitsraum
nach dem Abstellen des Fahrzeugs eine gewisse Restmenge an Arbeitsmedium.
Diese Restmenge kann zum Beispiel abhängig sein von dem eben benötigten Bremsmoment,
somit von der gewählten
Bremsstufe, die an einem Wählhebel
durch den Fahrer eingestellt wurde. Dies bedeutet aber auch, dass
die nach dem Abstellvorgang im Arbeitsraum des Retarders verbleibende
Restarbeitsmediummenge von Abstellvorgang zu Abstellvorgang verschieden
ist.
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Eine
derartige undefinierte Restmenge an Arbeits- beziehungsweise Kühlmedium
im Retarder ist insbesondere im Hinblick auf die Erfassung der insgesamt
im Kühlkreislauf
beziehungsweise im Kühlmittelsystem
vorhandenen Kühlmediummenge, also
zum Beispiel durch Ablesen des Kühlmediumstandes
in einem Vorratsbehälter,
nachteilig. Wird der Kühlmediumstand
nach jedem Abstellvorgang kontrolliert, so ergibt sich aufgrund
der im Retarder verbleibenden Restmenge ein unzuverlässiges Messergebnis
in Bezug auf den tatsächlichen
Kühlmediumvorrat.
Das heißt
in anderen Worten, dass aufgrund der im Retarder vorhandenen Kühlmediummenge
aus dem Kühlmediumstand,
im Allgemeinen als Füllstand
bezeichnet, nicht exakt ermittelt werden kann, ob im Kühlkreislauf/Kühlmittelsystem
Kühlmedium
fehlt oder ausreichend davon vorhanden ist. Dies birgt die Gefahr
einer Überfüllung des
Fahrzeugkühlkreislaufes
beziehungsweise des Kühlmittelsystems.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile gemäß dem Stand
der Technik zu vermeiden. Dabei sollen Maßnahmen getroffen werden, um
aus dem Füllstand
beziehungsweise Kühlmediumstand,
insbesondere in einem Vorratsbehälter,
unabhängig
davon, ob der hydrodynamische Retarder zum Bremsen herangezogen
wurde oder nicht, exakt eine nachzufüllende Kühlmediummenge bestimmen zu
können,
ohne die Gefahr einer Überfüllung.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird durch den unabhängigen
Anspruch gelöst.
Die abhängigen Ansprüche stellen
besonders günstige
Ausführungsformen
der Erfindung dar.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Einstellen eines exakten Füllstandes
des Kühlmediums in
einem Kühlkreislauf
eines Fahrzeugs, in dem das Kühlmedium
zum Kühlen
eines Antriebsmotors und/oder von anderen Aggregaten umgewälzt wird, wobei
im Kühlkreislauf
ein hydrodynamischer Retarder vorgesehen ist, umfassend ein angetriebenes Primärschaufelrad
und ein Sekundärschaufelrad,
die miteinander einen torusförmigen,
wahlweise mit Arbeitsmedium befüllbaren und
entleerbaren Arbeitsraum ausbilden, um Drehmoment hydrodynamisch vom
Primärschaufelrad
auf das Sekundärschaufelrad
zu übertragen,
wobei das Kühlmedium
des Kühlkreislaufs
zugleich das Arbeitsmedium des hydrodynamischen Retarders ist, umfasst
die folgenden Schritte: Unmittelbar vor, während oder unmittelbar nach
Einleitung und/oder Beendigung eines Abstellvorgangs des Fahrzeugs
wird der Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders stets mit derselben vorbestimmten
Arbeitsmediummenge, insbesondere stets vollständig oder nahezu vollständig mit
Arbeitsmedium befüllt
oder stets vollständig
entleert. Mit Beendigung des Abstellvorgangs ist dabei nicht das Ende
der Standzeit des Fahrzeugs, sondern die Beendigung des Vorganges,
um das Fahrzeug nachfolgend länger
oder kürzer
abzustellen, gemeint.
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Dies
bedeutet, dass der Arbeitsraum des Retarders bei Einleitung oder
Beendigung des Abstellvorganges immer auf denselben Füllstand
gebracht wird, unabhängig
davon, ob ein Bremswunsch vorliegt beziehungsweise vorlag oder nicht.
Stets derselbe Füllstand
kann erfindungsgemäß dadurch
erreicht werden, dass stets dieselbe Arbeitsmediummenge im Arbeitsraum
des Retarders eingestellt wird, der Arbeitsraum des Retarders stets
vollgefüllt
wird oder der Arbeitsraum des Retarders stets vollständig entleert
wird. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Arbeitsraum
des hydrodynamischen Retarders stets vollständig befüllt wird, wie nachfolgend noch dargestellt
wird.
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Das
Einstellen der gewünschten
Arbeitsmediummenge im Arbeitsraum wird automatisch ausgeführt, wenn
das Fahrzeug abgestellt wird, somit also unmittelbar vor dem Abstellvorgang,
während
des Abstellvorganges oder unmittelbar nach dem Abstellvorgang, wobei
letzteres nicht das Ende der Standzeit beschreibt, sondern das Ende
des Abstellens.
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Das
Einleiten des Abstellvorgangs kann zum Beispiel durch Ausschalten
oder Unterbrechen des Zündkreises
(Zündung),
Aktivieren einer Feststelleinrichtung (zum Beispiel Handbremse),
durch Einlegen der Wählstufe „Parken” des Getriebes,
wenn das Fahrzeug über
ein Automatikgetriebe/automatisiertes Schaltgetriebe verfügt oder
in Abhängigkeit
eines sonstigen, das Stillsetzen des Fahrzeugs für längere Zeit kennzeichnenden
Signals erfolgen. Der Abstellvorgang kann aber auch einfach durch
Deaktivieren beziehungsweise Ausschalten der Antriebsmaschine eingeleitet
werden.
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Das
Signal, das die Einleitung und/oder Beendigung des Abstellvorgangs
unmittelbar vor, während
oder unmittelbar nach dem Abstellen kennzeichnet, kann beispielsweise
durch Erfassen der aktuellen Stellung des Zündschlüssels in der Zündung erfolgen.
Wird dieser aus der aktuellen Stellung in eine andere verbracht,
so kann der Arbeitsraum des Retarders bereits vor oder während der
Drehung des Zündschlüssels oder
unmittelbar, das heißt
auch zeitverzögert,
nachdem der Zündschlüssel in
die nächste
Position oder die Endposition gedreht wurde, befüllt oder entleert werden, um
den gewünschten
stets identischen Füllstand
zu erreichen.
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Wenn
der Arbeitsraum des Retarders beim Abstellen des Fahrzeugs stets
vollständig
oder mit einer identischen vorbestimmten Arbeitsmediummenge befüllt wird,
so wird er bevorzugt beim erneuten Einschalten des Fahrzeugs vollständig oder
bis auf eine vorgegebene Restarbeitsmediummenge entleert. Der Retarder
schiebt somit Kühlmedium
in den aus Sicht des Retarders externen Kühlkreislauf und begünstigt den
Druckaufbau im Kühlsystem,
was erwünscht
ist. Ein weiterer Vorteil, wenn der Arbeitsraum des Retarders beim
Abstellen des Fahrzeugs vollständig
oder mit einer vorbestimmten Menge an Arbeitsmedium befüllt wird
besteht darin, dass bei einem sogenannten hot-shut-down, das heißt bei vergleichsweise
warmen Kühlmedium
beziehungsweise der zu kühlenden
Komponenten durch das Fluten des Retarders beziehungsweise dessen
Arbeitsraums der Druck im externen Kühlkreislauf vermindert wird
und vermieden wird, dass ein in der Regel vorgesehenes Überdruckventil
im Kühlsystem
auslöst,
abbläst
und möglicherweise
Kühlmedium
austritt.
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Vorteilhaft
wird der Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders mittels einer
Befülleinrichtung
befüllt.
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Mit
Vorteil wird der Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders mittels
eines als Schweredruck wirkenden Überdruckes des Arbeitsmediums/Kühlmediums
im Kühlkreislauf
befüllt.
Das bedeutet, dass der Retarder an einer geodätisch niedrigeren Position
angeordnet wird, ails ein anderer kühlmediumführender Teil des Kühlkreislaufes,
insbesondere als ein im Kühlkreislauf
vorgesehener Vorratsbehälter
für Kühlmedium.
Somit braucht bloß ein
Durchlass in den Arbeitsraum des Retarders geöffnet werden, und das Kühlmedium
strömt
aufgrund der Schwerkraft in den Arbeitsraum des Retarders ein. Alternativ
ist es natürlich
auch möglich,
den Retarder derart an einer geodätisch höheren Position anzuordnen,
dass sich dieser, insbesondere durch Öffnen eines Durchlasses mittels
der auf das Arbeitsmedium im Arbeitsraum wirkenden Schwerkraft entleert.
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Gemäß einer
alternativen Ausgestaltung wird der Arbeitsraum des hydrodynamischen
Retarders mittels eines pneumatischen Überdruckes aus einem Fahrzeugdruckluftsystem
befüllt.
So kann beispielsweise Druckluft auf eine Membran oder ein Kolben,
letzteres insbesondere eines Zylinders, aufgebracht werden, um Arbeitsmedium
in den Arbeitsraum zu schieben. Auch eine Entleeren im Sinne eines
Freiblasens des Arbeitsraums des hydrodynamischen Retarders mittels
eines Überdruckes,
insbesondere pneumatischen Überdruckes,
ist möglich. Anstelle
von Druckluft könnte
jedoch auch ein anderes Medium, beispielsweise Dampf zum Freiblasen verwendet
werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung wird der Arbeitsraum des hydrodynamischen
Retarders durch Drehantreiben des Primärrades mittels des Antriebsmotors
des Fahrzeugs oder eines zusätzlich vorgesehenen
Motors, beispielsweise Elektromotors, befüllt, wobei der Antriebsmotor
beziehungsweise der zusätzlich
vorgesehene Motor nach der Befüllung abgestellt
wird. Hierbei wird eine Saugwirkung durch eine entsprechende Gestaltung
des Primärrades
genutzt.
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Gemäß einer
alternativen Gestaltung kann jedoch auch eine Pumpwirkung des Primärrades genutzt
werden, um den Retarder beziehungsweise dessen Arbeitsraum gemäß der alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu entleeren, wobei dann entsprechend
ein Zulauf abgesperrt wird. Wenn der Antriebsmotor hierfür herangezogen
wird, so wird dieser auch bei Vorliegen eines Signals zur Deaktivierung
desselben (zum Beispiel durch Ausschalten der Zündung) entsprechend kurz weiterbetrieben,
bis der Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders, wie gewünscht, befüllt oder
entleert ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung wird der Arbeitsraum des hydrodynamischen
Retarders durch Antreibung einer Kühlmediumpumpe, welche im Kühlkreislauf
angeordnet ist, befüllt
oder entleert, wobei die Kühlmediumpumpe
dann erst nach Abschluss des Befüllvorganges
abgestellt werden kann. Zum Beispiel ist es denkbar, dass die Kühlmediumpumpe
nicht nur vom Antriebsmotor des Fahrzeugs, sondern von einer weiteren
Antriebsmaschine, wie zum Beispiel einem Elektromotor angetrieben
wird, so dass der Arbeitsraum des Retarders auch dann noch befüllt oder
entleert werden kann, wenn der Antriebsmotor des Fahrzeugs bereits
ausgeschaltet oder deaktiviert ist.
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Alle
vorliegend anhand eines beim Abstellen des Fahrzeugs vorgenommenen
Befüllvorgangs
des Arbeitsraumes des Retarders dargestellten Ausführungsformen
können
grundsätzlich
auch herangezogen werden, um gemäß einer
alternativen Ausgestaltung der Erfindung den Arbeitsraum des Retarders stets
beim Abstellen des Fahrzeugs vollständig oder auf eine vorgegebene
Arbeitsmediummenge zu entleeren. Beispielsweise kann eine Pumpe
zum Abpumpen von Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum verwendet werden,
oder es kann die Schwerkraft verwendet werden, damit Arbeitsmedium
aus dem Arbeitsraum abläuft.
Auch das pneumatische Entleeren des Arbeitsraumes ist, wie zuvor
dargestellt, möglich.
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Die
Erfindung soll nun nachfolgend anhand der einzigen Figur exemplarisch
erläutert
werden.
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeugkühlkreislaufs zur Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung eines Fahrzeugkühlkreislaufs 1 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
dargestellt. Vorliegend ist im Kühlkreislauf 1 ein
hydrodynamischer Retarder 3, umfassend ein Primärschaufelrad 4 sowie
ein Sekundärschaufelrad 5,
welche einen torusförmigen
Arbeitsraum 6 ausbilden, angeordnet. Das Kühlmedium des
Kühlkreislaufs 1 ist
dabei gleichzeitig das Arbeitsmedium des hydrodynamischen Retarders 3. Hierbei
ist das Sekundärschaufelrad 5 stationär ausgeführt. Alternativ
könnte
der Retarder 3 auch als Gegenlaufretarder ausgeführt sein.
Das Primärschaufelrad 4 wird
hier über
einen Nebenabtrieb 12 eines Getriebes 8, das mit
einer Antriebswelle eines Antriebsmotors 2 in Triebverbindung
steht, drehangetrieben. Somit ist der Retarder 3 als Sekundärretarder
ausgeführt
und bremst das Fahrzeug in Abhängigkeit
der Fahrgeschwindigkeit. Alternativ könnte der Retarder natürlich auch
als Primärretarder
ausgeführt
sein, und das Fahrzeug in Abhängigkeit
der Motordrehzahl abbremsen.
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In
Strömungsrichtung
des Kühlmediums
gesehen, sind im vorliegenden Falle weiterhin folgende Elemente
im Kühlkreislauf 1 hintereinander
angeordnet, vom Retarder 3 beziehungsweise dessen Arbeitsraum 6 ausgesehen:
Elf Retarderregelventil 11, ein Wärmetauscher 13, eine
Kühlmediumpumpe 7 sowie
ein Retardereinlassventil 10. Das Retardereinlassventil 10 und
das Retarderregelventil 11 werden mittels einer Füllungssteuereinrichtung 9 betätigt, um den
Füllungsgrad
im Arbeitsraum 6 des hydrodynamischen Retarders 3,
also das Befüllen
oder Entleeren desselben zu steuern und/oder zu regeln.
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Im
Kühlkreislauf 1 ist
weiterhin der Antriebsmotor 2, ein Thermostat 14 sowie
ein Ausgleichsbehälter 15 angeordnet.
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Wird
der hydrodynamische Retarder 3 nun vom Fahrer aktiviert,
zum Beispiel durch Betätigen
eines Wählhebels
oder eines Bremspedals, so wird über
die Füllungssteuereinrichtung 9 der Öffnungsquerschnitt
der Ventile 10, 11 in Abhängigkeit des angeforderten
Bremsmomentes variiert. Das vorliegend von der Kühlmediumpumpe 7 geförderte Kühlmedium
strömt
durch das Retardereinlassventil 10 in den Arbeitsraum 6.
Wird dabei das Primärrad 4 über den Nebenabtrieb 12 drehangetrieben,
so wird das Drehmoment hydrodynamisch vom Primärschaufelrad 4 auf
das feststehende Sekundärschaufelrad 5 übertragen,
wodurch das Fahrzeug gebremst wird.
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Wird
nun das Fahrzeug stillgesetzt, das heißt der Abstellvorgang eingeleitet,
so wird kurz bevor, während
oder kurz nach Einleitung des Abstellvorgangs des Fahrzeugs der
hydrodynamische Retarder 3 mittels einer definierten Arbeitsmediummenge befüllt. Dies
kann zum einen beispielsweise über
die vorhandene Füllungssteuereinrichtung 9 geschehen, indem
diese den hydrodynamischen Retarder 3 „einschaltet”, insbesondere
auf die maximale Bremsstufe, und erst dann, wenn der Füllvorgang
des Arbeitsraumes 6 des Retarders 3 abgeschlossen
ist, der Antriebsmotor 2 deaktiviert wird. Zusätzlich oder
alternativ kann nach Ausschalten des Antriebsmotors 2 die
Kühlmediumpumpe 7 über eine
nicht gezeigte weitere Antriebsmaschine, zum Beispiel einen Elektromotor,
angetrieben werden, um den nötigen Überdruck
für das
Kühlmediums
im Kühlkreislauf 1 zum Befüllen des
hydrodynamischen Retarders 3, insbesondere im Zusammenspiel
mit der Füllungssteuereinrichtung 9 zu
gewährleisten.
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Denkbar
ist es natürlich
auch, den Arbeitsraum 6 des hydrodynamischen Retarders 3 nach
Abstellen des Antriebsmotors 2 mittels des Schweredrucks
im Ausgleichsbehälter 15 zu
füllen.
Wie aus 1 zu entnehmen ist, ist letzterer
geodätisch
höher angeordnet
als der hydrodynamische Retarder 3, so dass Kühlmedium
in den Arbeitsraum 6 strömt, wenn eine entsprechende
Zuleitung, beispielsweise über
das Retarderregelventil 11 und/oder das Retardereinlassventil 10 vorgesehen
wird. Ebenso wäre
es denkbar, den hydrodynamischen Retarder 3 mittels eines
schon im Kühlkreislauf 1 vorhandenen Überdruckes,
beispielsweise durch ein zuvor erfolgten Wärmeintrag in das Kühlmedium
des Kühlkreislaufes 1,
zu befüllen.
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Alternativ
wäre es
denkbar, eine nicht gezeigte Befülleinrichtung
vorzusehen, welche im Kühlkreislauf 1 angeordnet
ist und mit dem Arbeitsraum 6 in strömungsleitender Verbindung steht.
Eine solche Befülleinrichtung
könnte
zum Beispiel eine kleine Pumpe sein, die auch nach Abschalten des
Antriebsmotors 2 den nötigen Überdruck
zum Befüllen
des hydrodynamischen Retarders 3 aufbaut. Die kleine Pumpe
könnte
beispielsweise auch elektromotorisch aus einem Energiespeicher oder
pneumatisch über den Überdruck
in einem Druckluftbehälter
eines Druckluftsystems des Fahrzeugs gespeist werden. Auch könnte die
Befüllvorrichtung
aus einer Kolbenzylindereinheit bestehen, wobei das Zylindervolumen vorteilhaft
im Wesentlichen dem Volumen des Arbeitsraumes beziehungsweise der
gleichbleibenden Restmenge an Arbeitsmedium entspricht.
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Unmittelbar
vor oder beim Losfahren (Anfahren) des Fahrzeugs wird der hydrodynamische
Retarder 3 vorteilhaft vollständig oder bis auf eine Restmenge
entleert. Dabei strömt
das Arbeitsmedium durch die Förderwirkung
des hydrodynamischen Retarders 3 unter Druck in den Kühlkreislauf
ein und begünstigt
gleichzeitig den Druckaufbau im gesamten Kühlkreislauf 1 des
startenden Fahrzeugs.
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Wurde
der hydrodynamische Retarder 3 während der Fahrt längere Zeit
betätigt
und wird das Fahrzeug daraufhin abgestellt, so führt der im Kühlkreislauf 1 vorhandene Überdruck
aufgrund des Wärmeeintrags
möglicherweise
zu einer Betätigung
eines Überdruckventils,
wodurch zum Beispiel Kühlmedium
aus dem Kühlkreislauf 1 und
insbesondere aus dem Ausgleichsbehälter 15 abgelassen
wird. Wird gemäß der vorliegenden
Erfindung der Retarder beim Abstellvorgang mit der definierten Arbeitsmediummenge
befüllt,
so reduziert sich der Druck im Kühlmediumkreislauf 1,
so dass es nicht zu einem unerwünschten
Ablassen des Kühlmediums
und somit zum Kühlmediumverlust
kommt.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
es somit durch definiertes Befüllen
des hydrodynamischen Retarders die Kühlmittelverteilung im Kühlkreislauf des
Fahrzeugs derart einzustellen, dass unabhängig davon, ob der Retarder
vor dem Abstellvorgang betätigt
wurde, immer ein definierter Füllstand – unter
Berücksichtigung
der Kühlmediummenge,
die im Retarder enthalten ist – vorliegt.
Dies macht es möglich, Verluste
an Kühlmedium
direkt zu erkennen und auszugleichen.
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- 1
- Kühlkreislauf
- 2
- Antriebsmotor
- 3
- hydrodynamischer
Retarder
- 4
- Primärschaufelrad
- 5
- Sekundärschaufelrad
- 6
- Arbeitsraum
- 7
- Kühlmediumpumpe
- 8
- Getriebe
- 9
- Füllungssteuereinrichtung
- 10
- Retardereinlassventil
- 11
- Retarderregelventil
- 12
- Nebenabtrieb
- 13
- Wärmetauscher
- 14
- Thermostat
- 15
- Ausgleichsbehälter