EP1308610B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Kühlsystems einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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EP1308610B1
EP1308610B1 EP02022812A EP02022812A EP1308610B1 EP 1308610 B1 EP1308610 B1 EP 1308610B1 EP 02022812 A EP02022812 A EP 02022812A EP 02022812 A EP02022812 A EP 02022812A EP 1308610 B1 EP1308610 B1 EP 1308610B1
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EP
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coolant pump
coolant
capacity
temperature
engine
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EP02022812A
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English (en)
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EP1308610A2 (de
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Ulrich Hess
Wolfram Enke
Georg Chekaiban
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Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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Publication of EP1308610A3 publication Critical patent/EP1308610A3/de
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    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling a cooling system of an internal combustion engine, hereinafter also referred to as an engine, according to the preamble of patent claim 1 and of patent claim 11.
  • Such a device and such a method is known for example from WO 99/01650 A.
  • it is decided in dependence on various parameters, in which order and at what time the control of various components of the cooling system, such.
  • a coolant pump As a coolant pump, a thermostat, a blind and a fan is switched on.
  • such a cooling system also includes a coolant pump which directs coolant through an internal combustion engine to cool it.
  • a coolant pump can be connected for example via a V-belt with the crankshaft of an internal combustion engine, so that it is driven with the engine.
  • DE 195 08 104 C2 furthermore discloses a method for regulating a cooling circuit of an internal combustion engine in which a distinction is made between a warm-up phase, an operating phase and a tail.
  • the warm-up and operation phase is determined with the engine running based on the coolant temperature at the engine outlet, which is compared with a coolant temperature limit for the warm-up phase. If the value is undershot, it is detected on the warm-up phase and on reaching or exceeding the value on the operating phase. In the warm-up phase, the engine is initially not cooled until it has reached a coolant start temperature.
  • a blower generated by an air flow is passed through a radiator module and the coolant flow generated by the coolant pump in response to a differential temperature setpoint of the coolant between engine inlet and outlet regulated.
  • a required for the control differential temperature actual value is determined by the heat flow from the engine into the coolant.
  • the heat flow is in turn calculated from the instantaneous coolant flow, the instantaneous engine load and the engine speed.
  • the speed of the coolant pump changes with the change in heat flow, so that short-term engine load and speed changes do not affect the operation of the coolant pump.
  • the so-called. Operating phase begins.
  • the control of the coolant pump and the blower takes place as a function of the differential temperature setpoint and a temperature setpoint of the coolant at the engine outlet.
  • the temperature setpoint is determined via a corresponding characteristic map for a given engine temperature.
  • the engine is further cooled when the coolant temperature exceeds a predetermined temperature limit.
  • the controlled variable used is the temperature or the difference between different temperatures in the cooling system. Such temperatures in the cooling circuit are sluggish and ultimately only effects of the engine or vehicle operating point.
  • EP 0 952 315 A1 discloses a control system for minimizing the consumption of electrical energy in a cooling system of an internal combustion engine. Based on the engine temperature detected by sensors, vehicle speed and ambient temperature, a control unit controls a fan and an electric pump for cooling the internal combustion engine. By means of the values detected by the sensors, an operating point is determined on the basis of a characteristic diagram in order to discharge a certain amount of heat energy from the engine, which indicates an optimum ratio of the sum of the energy supplied to the fan and the pump.
  • the control system has the disadvantage that several sensors are necessary to detect certain parameters of which depends on the engine is cooled. In addition to the costs associated with each sensor, there is also a risk of failure of the same. It is also true that with temperature measuring the accuracy of measurement can be reduced by external influences and so a control based on the temperature is limited.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for controlling a cooling system of an internal combustion engine, wherein a reliable cooling is made possible.
  • the invention is based on the basic idea of variably regulating the cooling system and the variably drivable coolant pump connected thereto as a function of an amount of fuel supplied to the engine.
  • the power of the coolant pump over a range between preferably zero to a maximum pump power (l / h) can be set either continuously or in a plurality of stages variable.
  • the amount of fuel supplied to the engine is related to the heating of the engine, the control of the coolant pump and thus the cooling of the engine can be carried out in advance and on the basis of the currently consumed fuel.
  • the function of the heat input of the engine into the coolant to fuel mass flow is largely similar for all combustion concepts.
  • the sum of the amount of fuel supplied since the ignition of the engine ⁇ m ' KS is compared with a so-called target fuel amount m Soll . If the setpoint is undershot, as is the case, for example, during the cold start of the engine, no cooling of the engine by the cooling system takes place initially, unless with a volume flow requested for other requirements in the cooling system, for example for a heater.
  • cooling takes place by switching on the coolant pump.
  • the power of the coolant pump is determined as a function of at least one of the following parameters, such as engine speed nMot, engine load, ambient temperature and / or an average over a predetermined time interval (eg 30 seconds) of the fuel quantity m ' KS .
  • the cooling system and the coolant pump are additionally regulated as a function of the coolant temperature.
  • the instantaneous temperature of the coolant T Mot is compared with a desired coolant temperature T Soll . If the setpoint T set point is exceeded, the motor is cooled by the cooling system, the power of the coolant pump being determined as described above as a function of the engine speed nMot, the engine load, the outside temperature and / or an average value of the fuel quantity m ' KS can.
  • This has the advantage that the operating point of the coolant pump can continue to be variably adjusted depending on certain parameters such as the outside temperature or the load. This operation is particularly advantageous during hot running and hot shutdown of the engine.
  • the cooling system and the coolant pump can be regulated as a function of the engine oil temperature.
  • the instantaneous engine oil temperature T Oil is compared with a target engine oil temperature T Soll .
  • T Soll target engine oil temperature
  • the cooling sets in as soon as the engine oil target temperature T Soll is exceeded.
  • the power of the coolant pump is determined as a function of the engine speed nMot, the engine load, the outside temperature and / or an average value of the fuel quantity m ' KS .
  • the control of the cooling system is preferably in addition depending on the connection or the heat input of such a device.
  • the power of the coolant pump is preferably determined as a function of a Zuschaltgrad example of the heater.
  • the power of the coolant pump is increased accordingly, so that they can pump a portion of the coolant to the heat exchanger of the heater. If no heating is switched on, the previously determined power of the coolant pump is maintained.
  • control system compares a first coolant temperature threshold with the current coolant temperature T Mot . If the threshold is exceeded, the coolant pump is operated at least within a predetermined time interval with a predetermined power, so that the engine is further cooled. This has the advantage that the engine is sufficiently cooled even in hot running or additional heating by the ambient temperature.
  • control loop is closed and again a calculation of the pump power based on the amount of fuel supplied to achieve a continuous cooling of the engine.
  • the coolant pump is not initially operated except with a volume flow requested for other needs in the cooling system for example for a heater. As a result, a dissipation of heat from the engine is prevented, thus achieving a rapid warm-up of the engine.
  • the cooling starts.
  • the power of the coolant pump is determined as a function of an average value of the fuel quantity in a specific time interval (for example 30 seconds), the engine speed and / or the engine load. Other parameters such as the operating parameters of the cooling system are also conceivable here.
  • the coolant pump can be operated when a volume flow for other needs in the cooling system is required, for example for a heater.
  • the regulation of the power of the coolant pump depending on the switched-on heating has priority over the control depending on whether the setpoint values for the fuel quantity or the coolant temperature are under or exceeded.
  • a heater is switched on and regulated depending on the performance of the coolant pump.
  • a further step it is determined whether the coolant exceeds a first, upper coolant temperature threshold (e.g., 115 ° C), for example, by hot idling. If this is the case, then, when the pumping power of the coolant pump is below a predetermined value sufficient for the cooling, the pumping power is increased to this predetermined value and further cooled in a predetermined time interval. If the threshold value is undershot, the power of the coolant pump remains unchanged.
  • a first, upper coolant temperature threshold e.g., 115 ° C
  • a next step it is determined whether the engine is still in operation. In this case, the loop closes, by recalculating the pump power based on the amount of fuel supplied to ensure continuous cooling of the engine.
  • a second, lower coolant temperature threshold e.g., 100 ° C
  • the coolant pump cools the engine at a predetermined power in a predetermined time interval of preferably 60-300 seconds. If the second coolant temperature threshold is exceeded, no further cooling takes place.
  • the absolute temperature level of the cooling system is still regulated by a thermostat.
  • a thermostat This can be designed as a conventional thermostat with a Dehnscherlement (heated as map thermostat or unheated) or as an electric actuator.
  • a coolant pump an electrically operated coolant pump is preferably used, which has its own drive.
  • a coolant is preferably used cooling water. All values for pump power, temperatures and time intervals given here are only examples.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Kühlsystems einer Verbrennungskraftmaschine, im Folgenden auch Motor genannt, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 11.
  • Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der WO 99/01650 A bekannt. Hierbei wird in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern entschieden, in welcher Reihenfolge und zu welcher Zeit die Regelung verschiedener Komponenten des Kühlsystems, wie z. B. eine Kühlmittelpumpe, ein Thermostat, eine Jalousie und ein Lüfter, zugeschaltet wird.
  • Ein solches Kühlsystem umfaßt also auch eine Kühlmittelpumpe, die Kühlmittel durch eine Verbrennungskraftmaschine leitet, um diese zu kühlen.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, daß eine Kühlmittelpumpe beispielsweise über einen Keilriemen mit der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine verbunden werden kann, so daß diese beim Motorlauf mit angetrieben wird.
  • Bezüglich des Standes der Technik ist des Weiteren aus der DE 195 08 104 C2 ein Verfahren bekannt zur Regelung eines Kühlkreislaufs eines Verbrennungskraftmotors bei der zwischen einer Warmlaufphase, einer Betriebsphase und einem Nachlauf unterschieden wird. Die Warmlauf- und Betriebsphase wird bei gestartetem Motor anhand der Kühlmitteltemperatur am Motoraustritt bestimmt, die mit einem Kühlmitteltemperaturgrenzwert für die Warmlaufphase verglichen wird. Bei der Unterschreitung des Wertes wird auf Warmlaufphase und bei Erreichen oder Überschreiten des Wertes auf Betriebsphase erkannt. In der Warmlaufphase wird der Motor zunächst nicht gekühlt solange er nicht eine Kühlmittelanfangstemperatur erreicht hat. Nach Erreichen dieser Anfangstemperatur wird jedoch ein von einem Gebläse erzeugter Luftstrom der durch ein Kühlermodul geleitet wird und der von der Kühlmittelpumpe erzeugte Kühlmittelstrom in Abhängigkeit von einem Differenztemperatur-Sollwert des Kühlmittels zwischen Motorein- und austritt geregelt. Ein für die Regelung notwendiger Differenztemperatur-Istwert wird über den Wärmestrom von dem Verbrennungsmotor in das Kühlmittel bestimmt. Der Wärmestrom wird wiederum aus dem momentanen Kühlmittelstrom, der momentanen Motorlast und der Motordrehzahl errechnet. Die Drehzahl der Kühlmittelpumpe ändert sich dabei mit der Änderung des Wärmestroms, so daß sich kurzfristige Motorlast- und Drehzahländerungen nicht auf den Betrieb der Kühlmittelpumpe auswirken. Sobald der Temperaturgrenzwert für die Warmlaufphase erreicht ist, beginnt die sog. Betriebsphase. Darin erfolgt die Regelung der Kühlmittelpumpe und des Gebläses in Abhängigkeit von dem Differenztemperatur-Sollwert und eines Temperatur-Sollwerts des Kühlmittels am Motoraustritt. Der Temperatur-Sollwert wird über ein entsprechendes Kennfeld für eine vorgegebene Motortemperatur ermittelt. In der Nachlaufphase in der der Motor ausgeschaltet ist, wird der Motor weitergekühlt, wenn die Kühlmitteltemperatur einen vorbestimmten Temperaturgrenzwert überschreitet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß als Regelgröße die Temperatur oder die Differenz verschiedener Temperaturen im Kühlsystem verwendet werden. Solche Temperaturen im Kühlkreislauf sind träge und letztlich nur Auswirkungen des Motor- bzw. Fahrzeugbetriebspunktes.
  • In der EP 0 952 315 A1 ist ein Regelungssystem zur Minimierung des Verbrauchs an elektrischer Energie in einem Kühlsystem eines Verbrennungsmotors offenbart. Basierend auf der durch Sensoren erfaßten Motortemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit und Umgebungstemperatur steuert eine Steuereinheit einen Ventilator und eine elektrische Pumpe zur Kühlung des Verbrennungsmotors. Mittels der von den Sensoren erfaßten Werte wird ein Betriebspunkt anhand eines Kennfeldes bestimmt, um einen bestimmten Betrag an Wärmeenergie aus dem Motor abzuführen, welcher ein optimales Verhältnis aus der Summe der dem Ventilator und der Pumpe zugeführten Energie angibt. Das Regelungssystem hat den Nachteil, daß mehrere Sensoren notwendig sind um bestimmte Parameter zu erfassen von denen abhängig der Motor gekühlt wird. Neben den Kosten die mit jedem einzelnen Sensor verbunden sind, besteht auch ein Ausfallrisiko desselben. Ebenso gilt, daß bei Temperaturmeßstellen die Meßgenauigkeit durch äußere Einflüssen vermindert werden kann und so eine Regelung auf Basis der Temperatur beschränkt ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Kühlsystems einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, wobei eine zuverlässige Kühlung ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen bzw. eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, das Kühlsystem und die damit verbundene variabel antreibbare Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von einer dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge variabel zu regeln. Mit der Erfindung kann die Leistung der Kühlmittelpumpe über einen Bereich zwischen vorzugsweise Null bis zu einer maximalen Pumpleistung (l/h) entweder kontinuierlich oder in einer Vielzahl von Stufen variabel eingestellt werden. Dadurch, daß die dem Verbrennungsmotor zugeführte Kraftstoffmenge mit der Erwärmung des Motors in Zusammenhang steht, kann die Regelung der Kühlmittelpumpe und damit die Kühlung des Motors vorausschauend erfolgen und zwar auf der Basis des aktuell verbrauchten Kraftstoffes. Die Funktion des Wärmeeintrags des Motors in das Kühlmittel zu Kraftstoffmassenstrom ist weitgehend für alle Verbrennungskonzepte ähnlich. Dies hat den Vorteil, daß das Kühlsystem bzw. die Kühlmittelpumpe nach Verursachergrößen geregelt werden kann und nicht allein wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch Temperaturen im Kühlkreislauf die träge sind und zudem nur Auswirkungen eines Motor- oder Fahrzeugbetriebspunktes sind. Ein weiterer Vorteil ist, daß eine Kühlregelung grundsätzlich ohne störanfällige Sensoren oder Temperaturmeßstellen möglich ist und diese Sensoren oder Temperaturmeßstellen gegebenenfalls nur bei folgenden Betriebsfällen gebraucht werden und zwar Warmlauf, Heißleerlauf oder Heißabstellen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
  • Gemäß der Erfindung wird die Summe der zugeführten Kraftstoffmenge seit der Zündung des Motors Σm'KS mit einer sogenannten Soll-Kraftstoffmenge mSoll verglichen. Ist der Sollwert unterschritten, wie dies beispielsweise beim Kaltstart des Motors der Fall ist, so erfolgt zunächst keine Kühlung des Motors durch das Kühlsystem, es sei denn mit einem auf andere Bedürfnisse im Kühlsystem angeforderten Volumenstrom beispielsweise für eine Heizung. Dies hat den Vorteil, daß die Warmlaufphase des Motors verkürzt und der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann, im Gegensatz zu Motoren bei denen die Kühlmittelpumpe mit der Kurbelwelle verbunden ist. Bei diesen Motoren wird die Kühlmittelpumpe mit dem Starten des Motors automatisch angetrieben, so daß der Motor gekühlt wird, bevor er warmgelaufen ist.
  • Überschreitet die Summe der zugeführten Kraftstoffmenge Σm'KS den vorgegebenen Sollwert mSoll, so erfolgt eine Kühlung durch Einschalten der Kühlmittelpumpe. Dabei wird die Leistung der Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von mindestens einem der folgenden Parameter bestimmt, wie Motordrehzahl nMot, Motorlast, Außentemperatur und/oder einem Mittelwert über ein vorbestimmtes Zeitintervall (z.B. 30 Sekunden) der Kraftstoffmenge m'KS. Durch eine zeitliche Mittelung der Kühlmittelpumpendrehzahl wird erreicht, daß Druckschwellbelastungen vermieden werden können, was zu einer geringeren Belastung des Kühlsystems und der Kühlmittelpumpe wie z.B. einer Wasserpumpe führt.
  • Vorzugsweise wird das Kühlsystem und die Kühlmittelpumpe zusätzlich in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur geregelt. Hierzu wird neben dem Vergleich der zugeführten Kraftstoffmenge die momentane Temperatur des Kühlmittels TMot mit einer Kühlmittel-Solltemperatur TSoll verglichen. Wird der Sollwert TSoll überschritten, so erfolgt eine Kühlung des Motors durch das Kühlsystem, wobei die Leistung der Kühlmittelpumpe wie oben bereits beschrieben in Abhängigkeit von der Motordrehzahl nMot, der Motorlast, der Außentemperatur und/oder einem Mittelwert der Kraftstoffmenge m'KS bestimmt werden kann. Dies hat den Vorteil, daß der Betriebspunkt der Kühlmittelpumpe weiterhin in Abhängigkeit bestimmter Parameter wie der Außentemperatur oder der Last variabel angepaßt werden kann. Dieser Betrieb ist insbesondere von Vorteil beim Heißleerlauf und Heißabstellen des Motors.
  • Zusätzlich oder alternativ kann das Kühlsystem und die Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von der Motoröltemperatur geregelt werden. Hierzu wird neben dem Vergleich der zugeführten Kraftstoffmenge, der Kühlmitteltemperatur, die momentane Motoröltemperatur TOil mit einer Motoröl-Solltemperatur TSoll verglichen. Wird der Sollwert TSoll unterschritten, so erfolgt keine Kühlung durch die Kühlmittelpumpe, es sei denn mit einem auf andere Bedürfnisse im Kühlsystem angeforderten Volumenstrom beispielsweise für eine Heizung. Des weiteren setzt die Kühlung ein, sobald die Motoröl-Solltemperatur TSoll überschritten ist. Die Leistung der Kühlmittelpumpe wird dabei in Abhängigkeit von der Motordrehzahl nMot, der Motorlast, der Außentemperatur und/oder einem Mittelwert der Kraftstoffmenge m'KS bestimmt.
  • Da neben der Kühlmittelpumpe auch das Betreiben von zusätzlichen Einrichtungen wie einer Klimaanlage, einer separaten Heizung oder einem Automatikgetriebe dem Motor Wärme entzieht und/oder zuführt, erfolgt die Regelung des Kühlsystems vorzugsweise zusätzlich in Abhängigkeit von dem Zuschalten oder dem Wärmeeintrag einer solchen Einrichtung. Hierbei wird vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Zuschaltgrad beispielsweise der Heizung die Leistung der Kühlmittelpumpe bestimmt. Ein Vorteil ist, daß die Pumpe entsprechend den Anforderungen der zusätzlichen Einrichtungen betrieben wird, auch wenn dies für die Kühlung des Motors nicht erforderlich wäre. Dies ist beispielsweise zur Versorgung der Heizung oder Kühlung des Automatikgetriebes z.B. im Leerlauf der Fall. Dadurch entfällt unter Umständen eine zusätzliche Wasserpumpe für die Heizung. Entsprechend dem Zuschaltgrad der Heizung, beispielsweise von annähernd 100%, wird die Leistung der Kühlmittelpumpe entsprechend erhöht, so daß diese einen Teil des Kühlmittels zu dem Wärmetauscher der Heizung pumpen kann. Ist keine Heizung zugeschaltet, so wird die zuvor bestimmte Leistung der Kühlmittelpumpe beibehalten.
  • Des weiteren wird von dem Regelungssystem ein erster Kühlmitteltemperatur-Schwellenwert mit der momentanen Kühlmitteltemperatur TMot verglichen. Wird der Schwellenwert überschritten, so wird die Kühlmittelpumpe mindestens innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls mit einer vorbestimmten Leistung betrieben, so daß der Motor weiter gekühlt wird. Dies hat den Vorteil, daß der Motor auch im Heißlauf oder bei zusätzlichem Aufheizen durch die Umgebungstemperatur ausreichend gekühlt wird.
  • Um bei einem Heißabstellen des Motors nach hoher Last eine zuverlässige Kühlung zu ermöglichen wird festgestellt, ob der Motor abgestellt ist. Übersteigt die Kühlmitteltemperatur dabei einen zweiten Kühlmitteltemperatur-Schwellenwert, so wird die Kühlmittelpumpe mit einer vorbestimmten Leistung innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls betrieben und der Motor gekühlt. Dies hat den Vorteil, daß der Motor weiter gekühlt wird und so Temperaturspitzen im Motor nach dem Abstellen des Motors nach hoher Last verhindert werden können. Die Dauer des Nachlaufs ist dabei abhängig von der Temperaturüberschreitung zum Sollwert, wobei eine definierte Dauer nicht überschritten werden darf (Entladung der Batterie). Bei Unterschreitung des zweiten Kühlmitteltemperatur-Schwellenwerts, erfolgt keine weitere Kühlung durch das Kühlsystem.
  • Wird festgestellt, daß der Motor im Betrieb ist, so wird der Regelkreis geschlossen und erneut eine Berechnung der Pumpenleistung anhand der zugeführten Kraftstoffmenge durchgeführt, um eine fortlaufende Kühlung des Motors zu erzielen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf folgende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
    • Figur 1 ein Ablaufdiagramm für ein bevorzugtes Regelverfahren gemäß der Erfindung.
  • Bei dem in Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen Regelverfahren wird zunächst bestimmt ob der Motor im Betrieb ist. In diesem Fall wird die Summe der Kraftstoffmenge seit der Zündung des Motors Σm'KS mit einem vorbestimmten Sollwert mSoll der Kraftstoffmenge verglichen. In einer weiteren Abfrage wird die momentane Temperatur des Kühlmittels TMot mit einer Solltemperatur TSoll des Kühlmittels verglichen.
  • Unterschreitet einer der Werte den entsprechenden Sollwert, d.h. ist die Summe des Kraftstoffs seit der Zündung des Motors noch nicht ausreichend, um den Motor auf Betriebstemperatur zu erwärmen oder hat der Motor noch nicht die notwendige Betriebstemperatur erreicht, so wird die Kühlmittelpumpe zunächst nicht betrieben, es sei denn mit einem auf andere Bedürfnisse im Kühlsystem angeforderten Volumenstrom beispielsweise für eine Heizung. Dadurch wird ein Abführen an Wärme aus dem Motor verhindert und so ein schnelles Warmlaufen des Motors erreicht. In dem Fall, in dem einer der Sollwerte überschritten wird, setzt die Kühlung ein. Hierzu wird die Leistung der Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von einem Mittelwert der Kraftstoffmenge in einem bestimmten Zeitintervall (z.B. 30 Sekunden), der Motordrehzahl und/oder der Motorlast bestimmt. Andere Parameter wie die Betriebsparameter des Kühlsystems sind hierbei auch denkbar.
  • Wie oben bereits genannt, kann die Kühlmittelpumpe betrieben werden, wenn ein Volumenstrom für andere Bedürfnisse im Kühlsystems angefordert wird beispielsweise für eine Heizung. Die Regelung der Leistung der Kühlmittelpumpe abhängig von der zugeschalteten Heizung hat dabei Vorrang vor der Regelung abhängig davon ob die Sollwerte für die Kraftstoffmenge bzw. die Kühlmitteltemperatur unter- oder überschritten werden.
  • Hierzu wird in einem weiteren Schritt bestimmt, ob eine Heizung zugeschaltet ist und abhängig davon die Leistung der Kühlmittelpumpe geregelt. Bei einer zugeschalteten Heizung entzieht diese dem Motor Wärme, in dem mindestens ein Teil des erwärmten Kühlmittels zu der Heizung gepumpt wird und dort über einen Wärmetauscher an den Fahrzeuginnenraum abgeführt wird. Abhängig von dem Zuschaltgrad der Heizung wird die Leistung der Kühlmittelpumpe entsprechend geregelt. Ist die Heizung zu annähernd 100% zugeschaltet, so wird die Pumpleistung entsprechend erhöht auf einen Wert von beispielsweise V'Pumpe = 2200l/h. Ist die Heizung lediglich zu 40% zugeschaltet, so ist die Pumleistung der Kühlmittelpumpe entsprechend geringer und beträgt beispielsweise V'Pumpe = 1500 l/h. Für den Fall, daß die Heizung nicht zugeschaltet ist, bleibt die zuvor ermittelte Pumpleistung der- Kühlmittelpumpe unverändert beibehalten. Diese Ausführungsform der Erfindung hat insbesondere den Vorteil, daß unter Umständen keine separate Pumpe für den Heizkreislauf erforderlich ist. Neben der Heizung können zusätzlich oder alternativ andere Elemente, die wenn sie eingeschaltet bzw. zugeschaltet werden, einem Motor Wärme entziehen und/oder zuführen zur Regelung der Kühlmittelpumpe herangezogen werden. Dies kann dabei in vergleichbarer Weise wie bei der Heizung über den Zuschaltgrad oder den Wärmeeintrag (Verlust) erfolgen.
  • In einem weiteren Schritt wird bestimmt, ob das Kühlmittel einen ersten, oberen Kühlmitteltemperatur-Schwellenwert (z.B. 115°C) übersteigt, beispielsweise durch Heißleerlauf. Ist dies der Fall so wird, wenn die Pumpleistung der Kühlmittelpumpe unterhalb eines vorbestimmten für die Kühlung ausreichenden Werts liegt, die Pumpleistung auf diesen vorbestimmten Wert erhöht und in einem vorbestimmten Zeitintervall weiter gekühlt. Ist der Schwellenwert unterschritten, so bleibt die Leistung der Kühlmittelpumpe unverändert.
  • In einem nächsten Schritt wird bestimmt, ob der Motor weiterhin im Betrieb ist. In diesem Falle schließt sich der Regelkreis, durch eine erneute Berechnung der Pumpleistung anhand der zugeführten Kraftstoffmenge, um eine fortlaufende Kühlung des Motors zu gewährleisten.
  • Ist der Motor abgestellt so wird überwacht, ob ein zweiter, unterer Kühlmitteltemperatur-Schwellenwert (z.B. 100°C) von dem Kühlmittel überschritten wird, um bei einem Abstellen des Motors nach hoher Last (Heißabstellen) eine zuverlässige Kühlung zu gewährleisten. In diesem Fall kühlt die Kühlmittelpumpe den Motor mit einer vorbestimmten Leistung in einem vorgegebenen Zeitintervall von vorzugsweise 60-300 Sekunden. Wird der zweite Kühlmitteltemperatur-Schwellenwert unterschritten so erfolgt keine weitere Kühlung.
  • Durch die Berücksichtigung von Sonderfällen wie beispielsweise dem Heißabstellen, einem Kaltstart ohne oder mit Heizung sowie dem Heißleerlauf wird darauf abgezielt, den Anforderungen der Heizung und der Bauteiltemperaturen gerecht zu werden, sowie durch eine Unterdrückung der Zwangskonvektion den Wärmeübergang minimal zu halten und damit eine schnellere Bauteilerwärmung zu erhalten. Das absolute Temperaturniveau des Kühlsystems wird weiterhin von einem Thermostat eingeregelt. Dieser kann als herkömmlicher Thermostat mit einem Dehnstoffelement (beheizbar als Kennfeldthermostat oder unbeheizbar) oder auch als elektrisches Stellglied ausgeführt sein. Als Kühlmittelpumpe wird vorzugsweise eine elektrisch betriebene Kühlmittelpumpe verwendet, die über einen eigenen Antrieb verfügt. Als Kühlmittel wird vorzugsweise Kühlwasser verwendet. Sämtliche hier genannten Werte für die Pumpleistung, Temperaturen und Zeitintervalle sind lediglich beispielhafte Angaben.

Claims (20)

  1. Verfahren zur Regelung eines Kühlsystems einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Leistung einer Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von einer der Verbrennungskraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Soll-Kraftstoffmenge mSoll vorgegeben wird, die mit der Summe der Kraftstoffmenge seit der Zündung der Verbrennungskraftmaschine Σm'KS verglichen wird und wobei keine Kühlung durch die Kühlmittelpumpe erfolgt, wenn der Sollwert mSoll unterschritten wird und wobei die Kühlmittelpumpe mit einer einstellbaren Leistung betrieben wird, wenn der Sollwert überschritten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels TMot geregelt wird, wobei eine Solltemperatur der Kühlmittels TSoll vorgegeben wird, die mit der Temperatur des Kühlmittels TMot verglichen wird und wobei keine Kühlung durch die Kühlmittelpumpe erfolgt, wenn der Sollwert TSoll unterschritten wird und wobei die Kühlmittelpumpe mit einer einstellbaren Leistung betrieben wird, wenn der Sollwert überschritten wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur des Motoröls TOil geregelt wird, wobei eine Motoröl-Solltemperatur vorgegeben wird, die mit der Temperatur des Motoröls TOil verglichen wird und wobei keine Kühlung durch die Kühlmittelpumpe erfolgt, wenn der Sollwert unterschritten wird und wobei die Kühlmittelpumpe mit einer einstellbaren Leistung betrieben wird, wenn der Sollwert überschritten wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Leistung der Kühlmittelpumpe von mindestens einem der Parameter wie dem Mittelwert der Kraftstoffmenge m'KS über ein vorbestimmtes Zeitintervall, der Motordrehzahl, der Motorlast und/oder der Außentemperatur bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von der Zuschaltung einer zusätzlichen Einrichtung geregelt wird, die der Verbrennungskraftmaschine Wärme entziehen und/oder zuführen kann, wobei diese Regelung der Leistung der Kühlmittelpumpe Vorrang hat.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung eine Heizung und/oder Klimaanlage und/oder ein Automatikgetriebe ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von dem Zuschaltgrad der Heizung die Leistung der Kühlmittelpumpe einstellbar ist, wobei vorzugsweise bei 100% Zuschaltgrad die Leistung mindestens 2200 l/h beträgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von dem Wärmeeintrag des Automatikgetriebes die Leistung der Kühlmittelpumpe einstellbar ist, wobei die Pumpenleistung zur für die Kühlung der Verbrennungskraftmaschine erforderlichen Pumpenleistung addiert wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenn die Kühlmitteltemperatur einen ersten Kühlmitteltemperatur-Schwellenwert von beispielsweise 115°C übersteigt, die Kühlmittelpumpe mindestens innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls mit einer vorbestimmten Leistung von vorzugsweise etwa 2000 l/h betrieben wird.
  10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der Motor abgestellt ist und die Kühlmitteltemperatur einen zweiten Kühlmitteltemperatur-Schwellenwert von beispielsweise 100°C übersteigt, wird die Kühlmittelpumpe mit einer vorbestimmten Leistung von vorzugsweise etwa 1500 l/h innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls betrieben.
  11. Vorrichtung zur Regelung eines Kühlsystems einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Regeleinrichtung zur Regelung der Leistung einer Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von einer der Verbrennungskraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Kühlmittelpumpe so regelt, daß keine Kühlung erfolgt wenn eine Summe der Kraftstoffmenge seit der Zündung der Verbrennungskraftmaschine Σm'KS eine vorgegebenen Soll-Kraftstoffmenge mSoll unterschreitet und die Kühlmittelpumpe mit einer einstellbaren Leistung betreibt, wenn der Sollwert überschritten ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Kühlmittelpumpe so regelt, daß keine Kühlung erfolgt wenn die Temperatur des Kühlmittels TMot eine vorgegebenen Solltemperatur des Kühlmittels TSoll unterschreitet und die Kühlmittelpumpe mit einer einstellbaren Leistung betreibt, wenn der Sollwert überschritten ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Kühlmittelpumpe so regelt, daß keine Kühlung erfolgt wenn die Temperatur des Motoröls TOil eine vorgegebenen Motoröl-Solltemperatur unterschreitet und die Kühlmittelpumpe mit einer einstellbaren Leistung betreibt, wenn der Sollwert überschritten ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Leistung der Kühlmittelpumpe von mindestens einem der Parameter wie dem Mittelwert der Kraftstoffmenge m'KS über ein vorbestimmtes Zeitintervall, der Motordrehzahl, der Motorlast und/oder der Außentemperatur abhängig ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Leistung der Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von der Zuschaltung einer zusätzlichen Einrichtung regelt, die der Verbrennungskraftmaschine Wärme entziehen und/oder zuführen kann, wobei diese Regelung der Leistung der Kühlmittelpumpe vorrangig von der Regeleinrichtung durchgeführt wird.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung eine Heizung und/oder Klimaanlage und/oder ein Automatikgetriebe ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Leistung der Kühlmittelpumpe abhängig von dem Zuschaltgrad und/oder dem Wärmeeintrag der Einrichtung regelt.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Leistung der Kühlmittelpumpe für ein bestimmtes Zeitintervall einschaltbar regelt abhängig von dem Zuschaltgrad der Einrichtung.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Kühlmittelpumpe mindestens innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls mit einer vorbestimmten Leistung betreibt, wenn die Kühlmitteltemperatur einen ersten Kühlmitteltemperatur-Schwellenwert übersteigt.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Kühlmittelpumpe mit einer vorbestimmten Leistung innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls betreibt, wenn der Motor abgestellt ist und die Kühlmitteltemperatur einen zweiten Kühlmitteltemperatur-Schwellenwert übersteigt.
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