DE102017112321A1

DE102017112321A1 - Betriebsstrategie einer elektrischen Pumpe

Info

Publication number: DE102017112321A1
Application number: DE102017112321.0A
Authority: DE
Inventors: Eugene V. Gonze; Sergio Quelhas; Vijay A. RAMAPPAN; Michael J. Jr. Paratore
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2017-06-05
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2037-06-06
Also published as: DE102017112321B4; CN107489517A; US10605151B2; CN107489517B; US20170356327A1

Abstract

Eine Strategie zum Steuern einer elektrischen Pumpe und eines Steuerventils in einem Verbrennungsmotor-Kühlsystem kompensiert Gegendruckschwankungen und erhält den Systembetrieb innerhalb der Entwurfsparameter aufrecht. Das Verfahren umfasst die Schritte des Messens der Kühlmitteltemperatur, das Messen des elektrischen Stroms und der Spannung zum Pumpenmotor, Bestimmen der Pumpendrehzahl und des Kühlmittelstroms, Bestimmen der gewünschten Kühlmittelströmung, Bestimmen einer negativen Korrektur am Strömungssteuerventil und der Pumpe, wenn der gewünschte Durchfluss geringer ist als der vorliegende Kühlmittelstrom und Bestimmen einer positiven Korrektur des Strömungssteuerventils und der Pumpe, wenn der gewünschte Durchfluss höher als der Kühlmittelstrom ist und Durchführen dieser Korrektur zum Kühlmittelstrom. Somit kann basierend auf dem abgeleiteten Gegendruck im Motorkühlmittelsystem aus den Daten, die sich auf den Pumpenenergieaufwand beziehen, der korrekte Kühlmittelstrom, die Wärmeabweisung und die Betriebstemperatur des Motors trotz Schwankungen der Systemströmungsdrosselungen und des Gegendrucks aufrechterhalten werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft elektrische Pumpen, die in Verbrennungsmotor-Kühlmittelkreisläufen verwendet werden, und insbesondere eine Strategie zum Steuern einer elektrisch betriebenen Pumpe in einem Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors.
HINTERGRUND
Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die die vorliegende Offenbarung betreffen und dem bisherigen Stand der Technik entsprechen können oder auch nicht.
Der Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors und insbesondere der Kühlmittelstrom im Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug ist nicht nur vom grundsätzlichen Standpunkt der Ableitung der Verbrennungswärme zur Umgebung kritisch, sondern auch zur genauen Steuerung der Temperatur des Motors, um die Leistung und den Kraftstoffverbrauch zu optimieren.
Wesentliche Engineering- und Konstruktionsanstrengungen sind auf diese betrieblichen Parameter gerichtet, insbesondere unterliegen die zuletzt vorgegebenen zunehmend strengen Kraftstoffverbrauchsanforderungen. Unglücklicherweise unterliegen selbst die anspruchsvollsten Kühlsystemkonfigurationen Schwankungen, die beispielsweise durch Fertigungs- und Montagevariablen sowie Verschleiß und Alterung der Komponenten, wie beispielsweise Pumpenlaufrad, Kühler und Schläuche, verursacht werden. Diese Variationen führen zu Abweichungen des Systemgegendrucks, was zu Strömungsverminderung und Temperaturschwankungen, die von den Konstruktionszielen abweichen, führen kann.
Bei älteren Motoren mit motorgetriebenen Kühlmittelpumpen (und weniger strengen Leistungserwartungen und Anforderungen) waren derartige Gegendruckschwankungen von geringer Bedeutung. Heutzutage verwenden immer mehr Verbrennungsmotoren, natürlich abhängig von den heutigen Leistungserwartungen und Anforderungen, elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpen, die sehr empfindlich auf Gegendruckschwankungen reagieren. Ein Motorkühlsystem unter Verwendung einer elektrischen Pumpe, die zunächst alle Anforderungen zur Wärmeableitung und Temperaturregelung erfüllt, erreichen aufgrund von Abnutzung und Alterung der Komponenten und den Schwankungen im Systemgegendruck nicht mehr die angestrebten Konstruktionsziele. Da der Kühlmittelstrom und damit die Temperatur- und Wärmeableitung die Zylinderwand- und Zylinderkopftemperatur beeinflussen, wird ein Motor benötigt, der ermöglicht, den Kraftstoffverbrauch auf andere Weise zu reduzieren als über die Konstruktion oder die optimale Temperatur.
Die vorliegende Erfindung behandelt dieses Problem.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Strategie zum Steuern einer elektrischen Pumpe in einem Verbrennungsmotor-Kühlkreislauf oder -system bereit, welche die Gegendruckschwankungen ausgleicht und den Betrieb des Systems, insbesondere die Motortemperatur, innerhalb der Entwurfsparameter aufrechterhält. Die Arbeitsweise umfasst die Schritte des Messens der Kühlmitteltemperatur, das Messen der elektrischen Spannung und des Stroms an die elektrische Pumpe, die Bestimmung der Pumpendrehzahl und des Kühlmittelflusses, die Bestimmung des gewünschten Kühlmittelflusses, die Bestimmung eines positiven Korrektursignals an das Strömungssteuerventil und den elektrischen Pumpenmotor, wenn der gewünschte Fluss geringer ist als der aktuelle Kühlmittelfluss, Bestimmen eines negativen Korrektursignals an das Strömungssteuerventil und den Elektropumpenmotor, wenn der gewünschte Fluss höher als der aktuelle Kühlmittelfluss ist und die Durchführung der Korrektur zum Kühlmittelfluss. Somit kann, basierend auf dem abgeleiteten Gegendruck in einem Motorkühlmittelkreislauf aus den Daten, die Motorbetriebstemperatur trotz kurz- und langfristigen Schwankungen der Systemflussbeschränkungen und des Gegendrucks und damit der Abweichungen des Kühlmittelflusses aufrechterhalten werden.
Es ist somit ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungsverfahren für ein Kühlsystem oder eine Schaltung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, das Schwankungen in Strömungsbeschränkungen kompensiert.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungsverfahren für ein Kühlsystem oder eine Schaltung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, das die Spannung und den Strom der elektrischen Kühlmittelpumpe misst, um die Pumpendrehzahl und den Durchfluss zu bestimmen.
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungsverfahren für ein Kühlsystem oder eine Schaltung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, das ein System oder einen Schaltungsgegendruck vom Betriebszeitpunkt der Pumpe ableitet.
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungsverfahren für ein Kühlsystem eine Schaltung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, das ein positives Korrektursignal für das Strömungssteuerventil und den elektrischen Pumpenmotor bereitstellt, wenn der aktuelle Kühlmittelfluss geringer ist als der gewünschte Kühlmittelfluss.
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungsverfahren für ein Kühlsystem eine Schaltung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, das ein negatives Korrektursignal an das Strömungssteuerventil bereitstellt, wenn der aktuelle Kühlmittelfluss höher ist als der gewünschte Kühlmittelfluss.
Es noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungsverfahren für ein Kühlsystem oder eine Schaltung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welches Schwankungen des Systemgegendrucks kompensiert, wodurch die Konstruktion des Motors und andere Parameter beibehalten werden.
Es noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungsverfahren für ein Kühlsystem oder eine Schaltung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welches kurzfristige und langfristige Schwankungen des Systemgegendrucks kompensiert, wodurch die Konstruktion der Motor-Betriebsparameter, wie beispielsweise die Temperatur, beibehalten werden.
Weitere Ziele, Vorteile und Anwendungsgebiete werden aus der hierin vorgestellten Beschreibung offensichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich dem Zweck der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Kühlmittelsystems für einen Verbrennungsmotor oder eine Schaltung, der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Karte der Steuerventilkolbenposition im Vergleich zum in 1 dargestellten Kühlmittelsteuerventil;
3 ist eine grafische Darstellung, die einen Strom zur elektrischen Pumpe von 1 auf der X (horizontalen) Achse im Vergleich zum Pumpenstrom in Liter pro Minute in der Y (vertikale Achse) für mehrere Drehzahl(U/min)-Bedingungen der elektrischen Pumpe zwischen 1000 U/min und 5900 U/min zuführt; und
4 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungsmotorkühlsystems oder einer Schaltung mit einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung in keiner Weise einschränken.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Verbrennungsmotor und ein Kühlsystem oder eine Schaltung veranschaulicht und im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Motor- und Kühlsystem 10 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12, der einen Motorblock 14 mit Zylindern und Kolben, einen Kopf 16 mit Ventilen und einen integrierten Abgaskrümmer 18 aufweist. Diese Komponenten des Verbrennungsmotors 12 sind von einem Kühlmantel 20 umgeben, durch den ein flüssiges Kühlmittel durch eine elektrische Pumpe 24 umgewälzt wird. Die Kühlmittelpumpe 24 wird durch einem Elektromotor 26 angetrieben. Von der elektrischen Pumpe 24 wird das flüssige Kühlmittel in einer Kühlmittelzufuhrleitung 28 zu den Komponenten des Verbrennungsmotors 12, einem Turbolader 32, einem Ausgleichsbehälter 34 und einem Heizkern 36 umgewälzt.
Das durch die Komponenten des Verbrennungsmotors 12 strömende Kühlmittel tritt in einer Kühlmittelleitung 42 aus, die einen Motoraustrittsemperatursensor 44 beinhaltet. Das Kühlmittel tritt dann in eine erste Einlassöffnung 48 eines zweidimensionalen Kühlmittelsteuerventils 50 ein. Ein erster Abschnitt 52 des Kühlmittelsteuerventils 50 empfängt einen Kühlmittelstrom vom Verbrennungsmotor 12 durch die erste Einlassöffnung 48 und leitet ihn entweder zu einer ersten Auslassöffnung 54, die über eine Leitung 56 mit einem Kühler 60 verbunden ist, oder eine zweite mit einer Leitung 64 verbundenen (Bypass)-Auslassöffnung 62, die den Kühler 60 umgibt und Kühlmittel zur Einlass- oder Ansaugseite der elektrischen Pumpe 24 zurückführt.
Ein zweiter Abschnitt 68 des Kühlmittelsteuerventils 50 empfängt einen Kühlmittelstrom in einer zweiten Einlassöffnung 72 sowohl vom integrierten Abgaskrümmer 18 als auch vom Turbolader 32 in einer Leitung 74, die ebenfalls mit der Einlassöffnung 48 des ersten Abschnitts 52 des Kühlmittelsteuerventils 50 in Verbindung steht. Eine dritte Einlassöffnung 76 des zweiten Abschnitts 68 des Kühlmittelsteuerventils 50 ist über die Flüssigkeitszufuhrleitung 28 mit der elektrischen Pumpe 24 verbunden. Der zweite Abschnitt 68 des Kühlmittelsteuerventils 50 beinhaltet auch zwei Auslassöffnungen: eine dritte Auslassöffnung 82, die den Kühlmittelstrom zu einem Motorölerhitzer 84 leitet, und eine vierte Auslassöffnung 86, die den Kühlmittelstrom zu einem Getriebeölerhitzer 88 leitet. Rücklaufkühlmittelströme vom Motorölerhitzer 84 und dem Getriebeölerhitzer 88 werden in der Leitung 64 getragen, die mit der Einlass- oder Ansaugseite der elektrischen Pumpe 24 in Verbindung steht. Das Kühlmittelsteuerventil 50 beinhaltet auch eine Einzelne, d. h. ein Tandem-, Spulen- oder Strömungssteuerelement 92, das linear und bidirektional über ein elektrisches oder hydraulisches Stellglied oder einen Bediener 94 übertragen wird.
Sowohl der Elektromotor 26 der Kühlmittelpumpe 24 als auch das lineare Stellglied oder der Bediener 94 des Kühlmittelsteuerventils 50 stehen unter der Steuerung eines Motorsteuerungsmoduls (ECM) 96 oder eines anderen, gängigen oder dedizierten elektronischen Steuermoduls, das über E/A-Vorrichtungen, statische und flüchtige Speicher und Prozessoren oder Mikroprozessoren sowie zugehörige elektronische Komponenten verfügt.
Mit Wechsel zu den 1 und 2 ist eine schematische Darstellung der Position des Rücklauf- oder Strömungssteuerelements 94 des Kühlmittelsteuerventils 50 veranschaulicht und mit dem Bezugszeichen 100 versehen. Der obere Abschnitt 102 der Karte 100 bezieht sich auf den ersten Abschnitt 52 des Kühlmittelsteuerventils 50 und der untere Abschnitt 112 bezieht sich auf den zweiten Abschnitt 68 des Kühlmittelsteuerventils 50. Während die Karte 100 zwei Abschnitte 102 und 112 darstellt, die sich speziell auf die beiden jeweiligen Abschnitte 52 und 68 des Kühlmittelsteuerventils 50 beziehen, sollte verstanden werden, da nur ein einzelner linearer Betreiber 94 und ein einzelnes (Tandem) Rücklauf- oder Strömungssteuerelement 92 vorhanden ist, dass die Wirkung eines Abschnitts relativ zum anderen immer gleich ist. Mit anderen Worten, sind die Aktions- und Durchflussbedingungen der beiden Abschnitte 52 und 68 an einer bestimmten Position des Rücklauf- oder Strömungssteuerelements 92 immer gleich.
Wie bereits erwähnt und bezugnehmend nun auf den oberen Abschnitt 102 der Karte 100, bezieht sich dieser auf den ersten Abschnitt 52 des Kühlmittelsteuerventils 50. Bei voller Linksstellung des Rücklauf- oder Strömungssteuerelements 92, wird der gesamte Kühlmittelstrom zur zweiten (Bypass)-Auslassöffnung 62 geleitet, die, wie durch den Bereich 104 angezeigt, mit der Leitung 64 verbunden ist. So wie der Rücklauf 92 nach rechts übersetzt, nimmt der Durchfluss durch die zweite (Bypass)-Auslassöffnung 62 ab, während der Durchfluss durch die erste Auslassöffnung 54, die durch eine Leitung 56 mit dem Kühler 60 verbunden ist, zunimmt. Der letztgenannte Durchfluss ist durch den Bereich 106 dargestellt. Ungefähr in der Mittelstellung oder Mittelposition des Rücklauf- oder Strömungsteuerungselements 92 wird der gesamte Kühlmittelstrom von der ersten Einlassöffnung 48 des ersten Abschnitts 52 des Kühlmittelsteuerventils 50 zum Kühler 60 geleitet. Wenn sich das Rücklauf- oder Strömungssteuerelement 92 weiter nach rechts bewegt, nimmt der Durchfluss durch die erste Einlassöffnung 48 und den Kühler 60 ab, während der Durchfluss durch die zweite (Bypass)-Auslassöffnung 62 und die Leitung 64 zunimmt, wie durch den Bereich 108 dargestellt, bis die Fahrbeschränkung nach rechts erreicht ist und der gesamte Kühlmittelstrom den Kühler 60 umgibt und durch die zweite Auslassöffnung und die Leitung 64 strömt.
Unter Bezugnahme nun auf den unteren Abschnitt 112 der Karte 100 ist zu erkennen, dass für einen kurzen Bewegungsabstand des Rücklauf- oder Strömungssteuerelements 92, keine der Einlassöffnungen 72 und 76 geöffnet ist. Dargestellt durch den Bereich 114, öffnet sich nach diesem Bereich die zweite Einlassöffnung 72 des integrierten Abgaskrümmers 18 und des Turboladers 32 schnell und bleibt solange geöffnet, bis der Mittelpunkt des Bereichs 106 im oberen Abschnitt 102 erreicht ist. An diesem Mittelpunkt ist die zweite Einlassöffnung 72 geschlossen und die dritte Einlassöffnung 76, die durch die Versorgungsleitung 28 mit der elektrischen Pumpe 24 verbunden ist, wird geöffnet, wie durch den Bereich 116 dargestellt. Dieser Zustand bleibt für den Rest der Übertragung rechts vom Rücklauf- oder Strömungssteuerelement 92 bestehen. Wenn sie geöffnet sind, werden die Ströme von der zweiten Einlassöffnung 72 und der dritten Einlassöffnung 76 sowohl dem Motorölerhitzer 84 als auch dem Getriebeölerhitzer 88 zugeführt.
Mit Bezug auf 3 stellt ein Schaubild einen Strom in Ampere (A) zum Elektromotor 26 der Pumpe 24 aus 1 auf der X-Achse gegenüber dem Pumpenstrom in Litern pro Minute (lpm) auf der Y-Achse für mehrere Motordrehzahl (U/min)-Bedingungen der elektrisch angetriebenen Pumpe 24 zwischen 1000 U/min und 5900 U/min dar, die von links nach rechts mit 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 und 5900 gekennzeichnet sind. Zu beachten ist, dass bei langsameren Pumpendrehzahlen, insbesondere 1000 U/min. bis 3000 U/min, der geometrische Ort von Punkten nahezu vertikal ist, was bedeutet, dass das Verhältnis zwischen Pumpstrom und Durchfluss nicht genutzt werden kann, um die Pumpenströmung von der Stromaufnahme und der Spannung genau zu bestimmen. Umgekehrt sorgt die Steigung des geometrischen Orts von Punkten bei höheren Drehzahlen, wie beispielsweise 5000 und 5900 U/min, für ein leicht verwendbares und genaues Verhältnis zwischen Stromfluss und Pumpenstrom. Die Fähigkeit den Pumpenstrom (Ausgang) aus dem Stromfluss genau abzuleiten, ist ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, und wie 3 dargestellt, am zuverlässigsten und genau, wenn sich der Elektromotor 26 und die Pumpe 24 mit Drehzahlen über 4000 U/min und vorzugsweise 5000 U/min oder höher drehen.
Nun zu den 1 und 4, wobei ein Flussdiagramm eines Programms, einer Unterroutine oder eines Flussdiagramms des Verfahrens zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Pumpen- und Steuerventils, wie beispielsweise der Pumpe 24 in einem Verbrennungsmotor-Kühlsystem oder einer Schaltung 10 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 150 bezeichnet ist. Vorzugsweise kann das Programm oder die Unterroutine, welche das Verfahren 150 verkörpern, im Steuermodul 96 oder einer ähnlichen elektronischen Vorrichtung enthalten sein. Das Programm oder Verfahren 150 beginnt mit einem Start- oder Initialisierungsschritt 152 eines Endlosschleifenprogramms und bewegt sich zu einem Verfahrensschritt 154, der die aktuelle oder momentane Kühlmitteltemperatur vom Motorauslasstemperatursensor 44 ausliest. Als Nächstes wird ein Entscheidungspunkt 156 angetroffen, der bestimmt, ob die aktuelle Kühlmitteltemperatur auf oder über einer vorbestimmten oder festgelegten Schwellentemperatur liegt. Diese Temperatur wird typischerweise motor- und anwendungsspezifisch sein. Wenn die aktuelle Temperatur unterhalb der vorbestimmten Schwellentemperatur liegt, wird der Entscheidungspunkt 156 bei NEIN verlassen und das Verfahren 150 endet bei einem Stopp- oder Ausgabeschritt 160 und wird, wie bereits erwähnt, in einer Endlosschleife wiederholt. Wenn die aktuelle Temperatur bei oder oberhalb der im Verfahrensschritt 154 erfassten vorbestimmten Schwellentemperatur liegt, wird der Entscheidungspunkt 156 bei JA verlassen und das Verfahren bewegt sich zu einem Verfahrensschritt 162, der durch die Stromaufnahme abnimmt oder die aktuelle Drehzahl (U/min.) des Elektromotors 26 der Kühlmittelpumpe 24 ausliest.
Es wird dann ein Entscheidungspunkt 164 angetroffen, der bestimmt, ob die Drehzahl des Elektromotors 26 bei oder oberhalb eines vorbestimmten oder festgelegten Schwellenwert liegt. Wenn die Drehzahl des Elektromotors 26 unterhalb des vorbestimmten oder festgelegten Schwellenwerts liegt, wird der Entscheidungspunkt 164 bei NEIN verlassen und das Verfahren 150 endet am Stopp- oder Ausgabeschritt 160 und wiederholt sich. Wenn die Drehzahl des Elektromotors 26 oberhalb des vorbestimmten oder festgelegten Schwellenwerts liegt, wird der Entscheidungspunkt 164 bei JA verlassen und das Verfahren 150 bewegt sich zu einem Verfahrensschritt 166. Es sollte erkannt werden, dass eine optimale Steuerung durch das vorliegende Verfahren 150 erreicht wird, wobei eine Stromerfassung verwendet wird, um die Motordrehzahl zu bestimmen, wenn die Drehzahl des Elektromotors 26 und der Pumpe 24 mindestens 4000 U/min und vorzugsweise 5000 U/min oder mehr beträgt, wie vorstehend erwähnt, was der optimalen Genauigkeit des Pumpenbereichs entspricht.
Der Verfahrensschritt 166 bestimmt dann die Pumpenleistung oder den Kühlmittelstrom, der eine Funktion der Drehzahl (U/min.) der Pumpe 24 ist, wobei der durch den Elektromotor 26, der die Pumpe 24 antreibt, aufgenommene oder verbrauchte elektrische Strom, den Elektromotor 26 mit Spannung versorgt. Aus diesen Daten und unter Verwendung einer anwendungsspezifischen Nachschlagtabelle oder einer ähnlichen Rechen- oder Speichervorrichtung oder Anwendung, wird der vorliegende Kühlmittelstrom bestimmt. Die Position des Kühlmittelsteuerventils 50 wird auch durch das Steuermodul 96 überwacht, das ohne Rückkopplung durch Lesen des Linearstellglieds oder des Bedieners 94 gelieferten Signals erreicht werden kann, oder durch Rückkopplung von einem linearen Sensor (nicht dargestellt), der dem Stellglied oder dem Bediener 94 zugeordnet ist, bereitgestellt werden kann.
Als Nächstes wird an einem Entscheidungspunkt 168 der gewünschte Kühlmittelstrom mit dem vorliegenden Kühlmittelstrom verglichen. Der gewünschte Kühlmittelstrom findet sich beispielsweise in einer Nachschlagtabelle oder einem Nur-Lese-Speicher basierend auf einem motorspezifischen vorherigen Prüfstandtest. Die primären Faktoren, die zum Bestimmen gewünschten Kühlmittelstroms verwendet werden, sind die Motordrehzahl, die Motortemperatur und der Motorbetrieb sowie andere, optionale sekundäre Faktoren. Wenn der gewünschte Kühlmittelstrom geringer ist als der vorliegende Kühlmittelstrom, sodass mehr Wärme aus dem Motor 12 transportiert wird und seine Temperatur niedriger als optimal ist, wird der Entscheidungspunkt 168 bei NEIN verlassen und das Verfahren 150 bewegt sich zu einem Prozessschritt 172. Wenn der gewünschte Kühlmittelstrom größer als der vorliegende Kühlmittelstrom ist, sodass weniger Wärme aus dem Motor 12 transportiert wird und seine Temperatur höher als optimal ist, wird der Entscheidungspunkt 168 bei JA verlassen und das Verfahren 150 bewegt sich zu einem Prozessschritt 174.
Da der Verfahrensschritt 172 ausgeführt wird, wenn am Entscheidungspunkt 168 bestimmt wird, dass der gewünschte Kühlmittelstrom geringer ist als der vorliegende Kühlmittelstrom und der Verfahrensschritt 174 ausgeführt wird, wenn am Entscheidungspunkt 168 bestimmt wird, dass der gewünschte Kühlmittelstrom größer ist als der vorliegende Kühlmittelstrom ist, sollte erkannt werden, dass die beiden Verfahrensschritte 172 und 174 eine Rückkopplung im geschlossenen Regelkreis in entgegengesetzten Richtungen bereitstellen: wobei der erstere (172) den Kühlmittelstrom auf das gewünschte Niveau oder die gewünschte Drehzahl verringert und der letztere (174) den Kühlmittelstrom auf das gewünschte Niveau oder die gewünschte Drehzahl erhöht.
Zukehrend auf den Verfahrensschritt 172 ist ein Strömungskorrekturfaktor F_C berechnet, welcher die Differenz zwischen dem gewünschten und dem aktuell gemessenen Kühlmittelstrom darstellt. Ein Strömungslernwert F_L der alle vorherigen Korrekturen als Funktion der Kühlmittelventilstellung darstellt, wird ebenfalls berechnet. Dann wird ein Strömungsmultiplikator _FM, der ein Korrekturfaktor für den Kühlmittelgegendruck ist, basierend auf der gegenwärtigen Kühlmittelventilstellung durch Subtrahieren des Strömungskorrekturfaktors F_C aus dem Strömungslernwert F_L berechnet. Der korrigierte oder neue Pumpenstrom wird als offener Regelkreis (unbeschränkte) Pumpenströmungszeiten mit dem soeben berechneten Multiplikator F_M berechnet. Das berechnete korrigierte Pumpenströmungssignal wird dann dem Kühlmittelsteuerventil 50 über das Steuermodul 96 zum Einstellen der Position und des Elektromotors 26 der Kühlmittelpumpe 24 zugeführt, um eine entsprechende Verringerung des Kühlmittelstroms zu gewährleisten. Das Verfahren endet am Stopp- oder Ausgabeschritt 160 und wiederholt sich dann.
Ähnlich, wenn im Verfahrensschritt 174 eine umgekehrte Aktivität auftritt, worin ein Strömungskorrekturfaktor F_C berechnet wird, welcher die Differenz zwischen dem gewünschten und aktuell gemessenen Kühlmittelstrom darstellt. Der Strömungslernwert F_L der alle vorherigen Korrekturen als Funktion der Kühlmittelventilstellung darstellt, wird ebenfalls berechnet. Dann wird ein Strömungsmultiplikator _FM, der ein Korrekturfaktor für den Kühlmittelgegendruck ist, basierend auf der gegenwärtigen Kühlmittelventilstellung durch Addieren des Strömungskorrekturfaktors F_C aus dem Strömungslernwert F_L berechnet. Der korrigierte oder neue Pumpenstrom ist dann der offene Regelkreis (unbeschränkte) Pumpenströmungszeiten, der mit dem soeben berechneten Multiplikator F_M berechnet wird. Der berechnete korrigierte oder neue Pumpenstrom wird dann dem Kühlmittelsteuerventil 50 über das Steuermodul 96 zum Einstellen der Position und des Elektromotors 26 der Kühlmittelpumpe 24 zugeführt, um eine entsprechende Erhöhung des Kühlmittelstroms zu gewährleisten. Das Verfahren endet am Stopp- oder Ausgabeschritt 160 und wiederholt sich dann.
Es versteht sich daher, dass ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem mit einer elektrisch angetriebenen Pumpe und einem Kühlmittelsteuerventil, die gemäß dem eben beschriebenen Verfahren betrieben wird, nicht nur in der Lage ist, den Kühlmittelstrom an variierende Betriebsbedingungen des Motors anzupassen, wie beispielsweise Drehzahl und Umgebungstemperatur, sondern auch, um kurz- und langfristige Schwankungen des Systemgegendrucks, die ansonsten das Erreichen und Aufrechterhalten optimaler Systembetriebstemperaturen beeinträchtigen würden, zu kompensieren.
Die Beschreibung der Erfindung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, werden als im Rahmen der Erfindung befindlich vorausgesetzt. Diese Variationen sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.

Claims

Verfahren zum Steuern einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe für einen Verbrennungsmotor, umfassend die folgenden Schritte: Messen einer Kühlmitteltemperatur in einem Motorkühlsystem, Bereitstellen einer von einem Elektromotor angetriebenen Kühlmittelpumpe, Messen des elektrischen Stroms zum elektrischen Pumpenmotor und Bestimmen einer Drehzahl des elektrischen Pumpenmotors, Bereitstellen eines Kühlmittelsteuerventils im Motorkühlsystem, Bestimmen eines Kühlmittelstroms, der durch die besagte Kühlmittelpumpe vom besagten Strom und der Drehzahl des besagten elektrischen Pumpenmotors und einer Stellung des besagten Kühlmittelsteuerventils bereitgestellt wird, Bestimmen und Bereitstellen eines negativen Korrektursignals zum genannten Kühlmittelsteuerventil, wenn der gewünschte Durchfluss geringer ist als der vorliegende Kühlmittelstrom und das Bestimmen und Bereitstellen eines positiven Korrektursignals für das besagte Kühlmittelsteuerventil, wenn der gewünschte Durchfluss höher ist als der Kühlmittelstrom.
Verfahren zum Steuern einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, worin die besagte Kühlmitteltemperaturmessung an einem Motorsteuermodul vorgesehen ist.
Verfahren zum Steuern einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, worin die besagte Messung des elektrischen Stroms an ein Motorsteuermodul bereitgestellt wird.
Verfahren zum Steuern einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, worin das besagte Kühlmittelsteuerventil einen ersten Abschnitt definiert, der Kühlmittel vom besagten Verbrennungsmotor aufnimmt und das besagte Kühlmittel zu einem Kühler oder um den besagten Kühler herum leitet.
Verfahren zum Steuern einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, worin das besagte Kühlmittelsteuerventil einen zweiten Abschnitt definiert, der Kühlmittel von der besagten Kühlmittelpumpe und einem Turbolader aufnimmt.
Verfahren zum Steuern einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe nach Anspruch 5, das ferner den Schritt des Bereitstellens eines Motorölerhitzers und eines Getriebeölerhitzers zum Aufnehmen von Kühlmittel aus dem zweiten besagten Abschnitt des besagten Kühlmittelsteuerventils beinhaltet.
Verfahren zum Steuern einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, worin der besagte elektrische Pumpenmotor bei oder oberhalb von 4000 U/min betrieben wird.
Verfahren zum Steuern einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, worin das besagte positive Korrektursignal und das besagte negative Korrektursignal auch am besagten Elektromotor der besagten Kühlmittelpumpe vorgesehen sein kann.