DE2806708C2

DE2806708C2 - Vorrichtung zur Temperaturregelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2806708C2
Application number: DE2806708A
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Le Plessis Robinson Corbel
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1977-02-16
Filing date: 1978-02-16
Publication date: 1985-01-31
Also published as: IT7809348A0; SE437179B; FR2381350B1; IT1103617B; GB1554695A; SE7801778L; DE2806708A1; FR2381350A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer Brennkraftmaschine, insbesondere wenn es sich um einen Motor eines Kraftfahrzeugs handelt, lassen sich mindestens vier verschiedene Betriebszustände feststellen:

der Startzustand, währenddessen die Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlkreislauf fortschreitend zunimmt, wobei sich das Fahrzeug selbst im Stand befinden kann;

ein Betriebszustand, welcher einer Fahrt in der Stadt mit geringer Geschwindigkeit bei normaler Umgebungstemperatur entspricht und welcher hinsichtlich des Kühlsystems einem Betriebszustand analog ist, der einer Fahrt mit großer Geschwindigkeit bei relativ hoher Umgebungstemperatur entspricht; ein Betriebszustand, welcher einer Fahrt mit großer Geschwindigkeit bei normaler Umgebungstemperatur entspricht;

ein Betriebszustand, in welchem der Motor mit voller Leistung bei hoher Umgebungstemperatur läuft (beim Fahren an einer Steigung oder beim Ziehen eines Anhängers oder Wohnwagens).

Dieser Vielzahl möglicher Betriebszuslände wird eine aus der DE-OS 26 29 662 bekannte Vorrichtung der eingangs genannten Art nur teilweise gerecht da das Kühlsystem lediglich zwei Zustände einnehmen kann. Aus der Zeitschrift ATZ (1967), Seite 438 ist es an sich bekannt, einen Kühlflüssigkeitskreis eines Motors mit HiI-fe eines temperaturgesteuerten Reglers durchsatzgere gelt auszuführen. Der Regelbereich dieser Anordnung ist beschränkt Aus der DE-AS 12 99 169 ist ein Lüfterrad bekannt, weiches über eine temperaturabhängig schaltende Reibungskupplung mit einem Lüfterantrieb

ίο verbunden ist Der Temperatursensor für die Reibungskupplung befindet sich im Abluftstrom hinter dem Wärmetauscher.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung eingangs genannter Art bereitzustellen, welche ei- ne feinfühligere, schnellere Temperaturregelung mit Berücksichtigung des Fahrlufteinflusses ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst. Die vom ersten Temperaturschalter im Abluftstrom hinter dem Wärmetauscher gemessene Temperatur ist ein Anhalt für die tatsächlich benötigte Kühlleistung des Kühlsystems unter Berücksichtigung des Fahrtwindes; so wird bei momentan hoher Kühlwassertemperatur und starkem Fahrtwind bzw. niedriger Außentemperatur der vom ersten Temperaturschalter gemessene Temperaturwert niedriger liegen als bei geringem Fahrtwind bzw. hoher Außentemperatur, was dem momentanen Kühlbedarf entspricht. Die zusätzliche Regelmöglichkeit des Kühl flüssigkeitskreises mit Hilfe des durchsatzregelnden temperaturgesteuerten Reglers läßt eine feinfühlige Temperaturregelung in einem weiten Bereich zu, so daß die eingangs angeführten vier Betriebszustände des Motors vom Kühlsystem gut beherrscht werden kön nen. Auch kann der Regelbereich des temperaturge steuerten Reglers derart auf die Schwellenwerte der beiden Temperaturschalter abgestimmt werden, daß das Gebläsesystem ausgeschaltet bleibt und die Temperaturregelung vom temperaturgesteuerten Regler über- nommen wird, wenn normale, günstige Fahrtbedingungen herrschen (z. B. normale Außentemperaturen und relativ rasche Fahrt des Fahrzeugs), Es wird so das Gebläsesystem geschont und der Gebläse-Energieverbrauch reduziert

Der im Anspruch 2 angegebene rehtiv niedrige Schwellenwert stellt zum einen sicher, daß im Bereich relativ niedriger Kühlmitteltemperaturen ausschließlich der temperaturgesteuerte Regler die Temperaturregelung des Kühlflüssigkeitskreises übernimmt; zum ande- ren ist sichergestellt, daß bei momentan erhöhtem Kühlbedarf, z. B. aufgrund einer Fahrtgeschwindigkeitsreduzierung mit dementsprechender Verringerung des Fahrtwindes, sogleich das Gebläsesystem mit mittlerer Leistung betrieben werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel anhand der Figur erläutert die eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Temperaturregelung zeigt. In der Figur ist bei M schematisch ein Teil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und bei R ein Wärmetauscher (Kühler) dargestellt, der mit dem Kühlkreislauf des Motors, der natürlich eine nicht dargestellte Kühlwasserpumpe aufweist, durch eine (das heiße Wärmeträgermedium oder Kühlwasser führende) heiße Leitung C und durch eine (das kalte Wärmeträgermedium oder Kühlwasser führende) kalte Leitung F verbunden ist. Das Gebläsesystem zur Kühlung des Wärmetauschers R weist in diesem Beispiel zwei Geblä-

seeinheiten Vi und Vj auf, die jeweils durch einen Gleichstrommotor Af| und Mj angetrieben sind, die ihrerseits durch die Batterie E des Kraftfahrzeuges gespeist werden sollen. Wie man in der Figur erkennt, sind diese Gebläseeinheiten Vj und V₂ auf der dem Motor M entgegengesetzten Seite des Wärmetauschers R angeordnet

Dies als gegeben vorausgesetzt, umfaßt die eigentliche Vorrichtung zur Temperaturregelung folgende Teile:

1. Eine erste Temperatursonde (Temperaturschalter BT), die in unmittelbarer Nähe des Kühlers R zwischen diesem und dem Motor R angeordnet ist, wobei der Thermokontakt geöffnet ist, solange er einer Temperatur von weniger als 55° C ausgesetzt ist, und sich schließt, wenn die Temperatur gleich oder größer als dieser erste Schwellenwert ist

Z Eine zweite Temperatursonde (Temperaturschalter HT), die in der Leitung C angeordnet ist und im wesentlichen analog zu dem Temperaturschalter BT funktioniert, wobei jedoch der Temperaturschwellenwert (zweiter festgesetzter Schwellenwert) für die zweite Temperatursonde auf 97° C festgesetzt ist

3. Ein Regler zur Regelung des Durchsatzes an Wärmeträgermedium in dem Kreis MCRF, das an einer dritten Stelle des Kühlsystems angeordnet ist, d. h. in der Leitung C direkt am Ausgang des Motors M. Es handelt sich beispielsweise um einen Thermostat TH, der dann, wenn seine Ansprechtemperatur unter einem bestimmten Schwellenwert (dritter festgesetzter Schwellenwert) liegt nur einen geringen Durchfluß (Leckfluß) in dem Kreislauf zuläßt und der die durch die Leistung der Kühlwasserpumpe bestimmte Nenndurchflußmenge fließen läßt, wenn der dritte Temperaturschwellenwert erreicht oder überschritten wird. Für dieses Organ ist der dritte Schwellenwert auf 84⁰C festgesetzt.

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Selbstverständlich stellen alle Temperaturschwellenwerte nur Beispiele dar. Es können auch andere Werte ausgewählt werden.

Schließlich umfaßt die Regelvorrichtung Relais R\, R2, Rs. welche Kontakt Ci, C₂ und Cj- Ct steuern, wobei die gemäß Figur hergestellten Schaltungsverbindungen so gewählt sind, daD:

a) keiner der Motoren Mt, M2 eingeschaltet ist, wenn die Temperaturschalter BT und HT offen sind (Q, C2, Ct, offen; Cs geschlossen);

b) die beiden Motoren M₁, M₂ in Reihe an d:e Batterie geschaltet sind und somit einen Betrieb des Gebläsesystems mit mittlerer Leistung bewirken, wenn der Temperaturschalter BT geschlossen und der Temperaturschalter HT geöffnet sind (C\ und C₃ geschlossen, C₂ und G geöffnet entsprechend dem in F i g. 1 dargestellten Zustand); und

c) die beiden Motoren parallel an die Batterie geschaltet sind und somit einen Betrieb des Gebläsesystems mit maximaler Leistung bewirken, wenn die Temperaturschalter BT und HT geschlossen sind (Ci. C₂. C» geschlossen; Csgeöffnet).

Die vorstehend beschriebene Anordnung arbeitet auf b5 folgende Weise:

Nach dem Anlassen des Motors M ist die Temperatur des Kühlwassers zunächst niedrig und steigt ausgehend von der Umgebungstemperatur fortschreitend an. Solange die Temperatur an der Stelle TH unterhalb von 84^CC liegt ist der Durchsatz an Wasser gering (Leckfluß) und der Thermokontakt BT bleibt offen, da der Durchfluß durch den Wärmetauscher R nicht ausreicht, um die bei ÄTgemessene und aliein durch Strahlung des Wärmetauschers R bewirkte Temperatur auf 55° C ansteigen zu lassen. Die beiden Gebläseeinheiten Vi and V2 bleiben daher abgeschaltet.

Man erspart daher während der Erwärmung des Motors Energie und diese Erwärmung erfolgt natürlich schneller, als bei Betrieb des Gebläsesystems.

Wenn die Temperatur bei TH 84° C erreicht, erreicht der Wasserdurchsatz im Wärmetauscher R seinen Nennwert, der durch die in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Motors arbeitende Kühlwasserpumpe bestimmt wird. Die vom Wärmetauscher abgegebene Strahlung ist nun ausreichend, um die Temperatur bei BT&ni und über 55° C ansteigen zu lassen. Dies bewirkt die Schließung des Temperaturschalters BT und das Einschalten der Gebläseeinheiten Vi, V2 mit mittlerer Leistung. Die Temperaturregelung erfolgt anschließend allein durch den Thermostaten TH, wodurch die Wassertemperatur arn Ausgang des Motors auf etwa 84° C stabilisiert wird, dies jedenfalls unter zwei Bedingungen, d. h. nur wer.n die natürliche Ventilation nicht ausreicht, um die durch den Temperaturschalter BT gemessene Temperatur unter 55° C abzusenken, und wenn der Motor des Fahrzeugs nicht nur mit maximaler Leistung betrieben wird.

Diese beiden Bedingungen können beispielsweise eintreten, wenn das Fahrzeug in der Stadt mit niedriger Geschwindigkeit bei normaler Umgebungstemperatur oder zwar mit großer Geschwindigkeit fährt, wobei jedoch die Umgebungstemperatur relativ hoch liegt (beispielsweise bei 30°C).

Wenn dagegen das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt bei normaler Außentemperatur und ohne daß der Motor seine maximale Leistung erzeugt, ist die natürliche Ventilation ausreichend, damit die den Wärmetauscher R durchströmende Luft aus diesem mit einer Temperatur unter 55°C austritt. Dies ermöglicht eine öffnung des Temperaturschalters BT und das Abschalten der beiden Gebläseeinheiten V\ und V₂.

Nun befindet man sich in einem idealen Betriebszustand, da die Gebläseeinheiten Vi und V₂ keine Leistung verbrauchen und die Regelung der Temperatur ausschließlich durch den Temperaturschalter TH erfolgt. Die Temperatur des Kühlwassers am Ausgang des Wärmetauschers R bleibt daher bei etwa 84⁰C.

Wenn schließlich der Motor des Fahrzeugs mit maximaler Leistung betrieben wird, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn das Fahrzeug bergauf fährt oder einen Wohnwagen zieht, und wenn dabei die Umgebungstemperatur relativ hoch ist, kann die Temperatur des Kühlwassers am Ausgang des Motors 97 ⁰C erreichen und überschreiten. Dies hält die Temperaturschalter FTund HT geschlossen und bewirkt einen Betrieb der Gebläseeinheiten Vi, V₂ mit voller Leistung (die Motoren M\ und M₂ sind parallel an die Batterie £angeschlossen).

Man sieht, daß in diesem Fall der Thermostat TH seine Regelfunktion verliert, die dann allein durch den Thei mokontakt HT wahrgenommen wird, wobei das gesamte Kühlsystem natürlich so berechnet ist, daß die Temperatur des Kühlwassers am Motorausgang niemals einen maximalen Sicherheitswert von beispielsweise 110⁰C überschreiten kann.

Man stellt also fest, daß nur beim Zusammentreffen

bestimmter besonders ungünstiger Umstände das Gebläsesystem mit voller Leistung betrieben wird und eine merkliche Energiemenge verbraucht. Darüber hinaus ermöglichst es die Erfindung, unter der Motorhaube eine sehr viel konstantere Temperatur zu erhalten. Das gleiche gilt für die Temperatur des Kühlwassers im Kühlkreislauf und man erhält darüber hinaus eine gleichmäßigere Arbeitsweise beim Abbremsen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung der Temperatur eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend einen den Motor mit einem Wärmetauscher verbindenden Kreislauf für ein Kühlmittel, dessen Umlauf durch eine Kühlwasserpumpe des Motors bewirkt wird, ein Gebläsesystem mit mindestens zwei Gebläseeinheiten für den Wärmetauscher, das in mindestens zwei von der Drehzahl des Motors unabhängigen Leistmigsbereichen betreibbar ist, einen ersten und einen zweiten Temperaturschalter (BT und HT) an einer ersten bzw. zweiten Meßstelle des Kühlsystems und einer Steuerschaltung für das Gebläsesysiem, die derart betätigbar ist, daß das Gebläsesystem mit einer mittleren Leistung betrieben wird, wenn der erste Temperaturschalter an der ersten Meßstelle eine Temperatur mißt, die einen ersten festgesetzten Schwellenwert erreicht oder übersteigt, und mit einer höheren, gegebenenfalls maximalen Leistung betrieben wird, wenn der zweite Temperaturschalter an der zweiten Meßstelle eine Temperatur mißt, die einen oberhalb des ersten Schwellenwerts liegenden zweiten festgesetzten Schwellenwert erreicht oder überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Temperaturschalter (BT) im Abluftstrom hinter dem Wärmetauscher (R) angeordnet ist, und daß die Regelvorrichtung auf einen durchsatzgeregelten Kühlflüssigkeitskreis mit temperaturgesteuertem Regler (HT) in der Kühlmittelleitung (C) vom Motor (M) zum Wärmetauscher ^angewendet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwellenwert ca. 55° C beträgt.