EP1662112B1

EP1662112B1 - Cooling system for an internal combustion engine and method of cooling an internal combustion engine

Info

Publication number: EP1662112B1
Application number: EP20050025306
Authority: EP
Inventors: Robert Dipl.-Ing. Martens (FH); Leopold Dipl.-Ing. Meyerhofer (FH)
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2005-11-19
Publication date: 2007-03-21
Anticipated expiration: 2025-11-19
Also published as: DE502005000500D1; EP1662112A1; DE102004057580A1

Description

Technisches Gebiet:Technical area:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung einer Wärmekraftmaschine sowie eine Kühlanlage für eine Wärmekraftmaschine, insbesondere für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor, die einen mit einem Lüfterantrieb in Wirkverbindung stehendes Lüfterrad aufweist und die über wenigstens ein Messelement zur Erfassung zumindest eines Zustandswertes der Wärmekraftmaschine sowie über eine Lüftersteuerung verfügt, in der unter Zugrundelegung des zumindest einen Zustandswertes und von in der Lüftersteuerung hinterlegten wärmekraftmaschinenspezifischen und/oder umgebungsrelevanten Regelparametern und/oder Kennfeldern, ein Steuersignal generierbar ist, das über eine Datenstrecke an den Lüfterantrieb zur Beeinflussung einer Betriebsweise des Lüfterrades übertragbar ist.The invention relates to a method for cooling a heat engine as well as a cooling system for a heat engine, in particular for a motor vehicle internal combustion engine having a fan wheel operatively connected to a fan and having at least one measuring element for detecting at least one state value of the heat engine and a fan control, in which, based on the at least one state value and stored in the fan control heat engine specific and / or environmental control parameters and / or maps, a control signal is generated, which is transferable via a data link to the fan drive to influence an operation of the fan.

Stand der Technik:State of the art:

Zur Wärmeabfuhr bei Wärmekraftmaschinen, insbesondere bei Nutzfahrzeug- sowie Pkw-Motoren, werden neben leistungsfähigen Kühlern auch Lüfter und Lüfterantriebe benötigt, die die Kühlluft effizient bereitstellen. Eine bedarfsgerechte Regelung der Kühlluftströme unter Minimierung von Geräuschentwicklung und aufzunehmender Leistung bewirkt hierbei letztendlich auch eine Reduzierung des jeweiligen Brenn- bzw. Kraftstoffverbrauchs sowie eine Reduzierung der Umweltbelastung.For heat dissipation in heat engines, especially in commercial vehicle and passenger car engines, fans and fan drives are required in addition to efficient coolers, which provide the cooling air efficiently. A needs-based control of the cooling air flows while minimizing noise and loss of power ultimately causes a reduction in the respective fuel consumption or fuel consumption and a reduction in environmental impact.

Zur Kühlung von modernen Wärmekraftmaschinen und hier insbesondere bei Fahrzeugmotoren wird hauptsächlich die sogenannte Zwangsumlaufkühlung (Pumpenumlaufkühlung) eingesetzt. Bei dieser Kühlart wird die in der Wärmekraftmaschine entstehende Wärme mit Hilfe einer umlaufenden Flüssigkeit in einen Kühler, der als Luft-/Flüssigkeitswärmeübertrager ausgeführt ist, gefördert und dort mittels eines mit einem Ventilator bzw. Lüfter durch den Kühler geleiteten Luftstroms wieder abgekühlt. In diesem Zusammenhang hat der Lüfter die Aufgabe, den Kühler sowie den Motorraum mit einer ausreichenden Kühlluftmenge zu versorgen. Das für eine ausreichende Kühlung erforderliche Luftfördervolumen ist je nach Betriebszustand der Wärmekraftmaschine unterschiedlich. Daher werden in der Regel zuschaltbare Lüfter bzw. Ventilatoren verwendet, die mittels eines Lüfterantriebs angetrieben werden, sobald die Obergrenze der Betriebs- bzw. Kühlmitteltemperatur erreicht ist. Dies kann bei Kraftfahrzeugmotoren bspw. der Fall sein, sobald der Fahrtwind nicht mehr für die Kühlung ausreicht.For cooling of modern heat engines and in particular in vehicle engines mainly so-called forced circulation cooling (pump circulation cooling) is used. In this type of cooling, the heat generated in the heat engine with the aid of a circulating liquid in a cooler, which is designed as air / liquid heat exchanger, promoted and cooled there by means of a fan or fan through the radiator air flow again. In this context, the fan has the task to provide the radiator and the engine compartment with a sufficient amount of cooling air. The air delivery volume required for adequate cooling varies depending on the operating state of the heat engine. Therefore, switchable fans or fans are usually used, which are driven by a fan drive as soon as the upper limit of the operating or coolant temperature is reached. This may be the case with motor vehicle engines, for example, as soon as the airstream is no longer sufficient for cooling.

In Abhängigkeit der jeweiligen Betriebs- bzw. Kühlmitteltemperatur zuschaltbare Lüfterantriebe weisen üblicherweise zwischen Antriebswelle und Lüfternabe eine temperaturabhängig schaltende Kupplung auf. In Frage kommen hierbei vor allem Bimetall- oder Dehnstoffelementen betätigte Reibungskupplungen, über Thermoschalter geschaltete Elektromagnetkupplungen oder Visco® kupplungen. Hierbei zeichnen sich Visco® kupplungen dadurch aus, dass sich in der Lüfternabe ein Arbeits- und ein Vorratsraum befinden, die durch eine Zwischenscheibe getrennt sind, wobei sich im Arbeitsraum die mit der Antriebswelle fest verbundene Antriebsscheibe dreht und so eine Visco® flüssigkeit zur Kraftübertragung zwischen Antriebswelle und Lüfternabe in Bewegung versetzt.Depending on the respective operating or coolant temperature switchable fan drives usually have between the drive shaft and fan hub a temperature-dependent switching clutch. In this case, especially bimetallic or expansion elements actuated friction clutches, via thermal switches switched electromagnetic clutches or Visco® clutches come. Here, Visco® couplings are characterized by the fact that in the fan hub a working and a reservoir are located, which are separated by an intermediate disc, which rotates in the working space firmly connected to the drive shaft drive pulley and so a Visco® liquid for power transmission between Drive shaft and fan hub set in motion.

Eine weitere Möglichkeit, eine Lüfteranordnung in einer Wärmekraftmaschine anzutreiben besteht in der Verwendung von Hydrauliksystemen. Derartige hydrostatische Antrieben verfügen zum einen über zumindest eine hydraulische Pumpe, die von der Wärmekraftmaschine angetrieben wird, und zum anderen über einen hydraulischen Motor, der mit dem Lüfter verbunden ist. Problematisch ist allerdings die Regelung der hydrostatischen Lüfterantriebe.Another way to drive a fan assembly in a heat engine is to use hydraulic systems. Such hydrostatic drives have on the one hand at least one hydraulic pump, which is driven by the heat engine, and on the other hand via a hydraulic motor which is connected to the fan. However, the problem is the control of the hydrostatic fan drives.

Ferner ist aus der DE 197 28 814 A1 eine Kühlanlage für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der in einer Steuer- und Regeleinheit in Abhängigkeit von Betriebs- oder Umgebungsparametern Informationssignale gebildet und an eine Lüftersteuerung übertragen werden, wobei die Lüftersteuerung unter Zugrundelegung dieser Informationssignale die Lüfterleistung bestimmt. Somit erfolgt die Regelung der Kühlanlage in diesem Fall, indem die Steuerung des Thermostatventils lediglich Informationssignale über das eingestellte Regelniveau der Kühlmitteltemperatur generiert, während die Lüftersteuerung hierzu die benötigte Lüfterleistung bestimmt.Furthermore, DE 197 28 814 A1 discloses a cooling system for an internal combustion engine of a motor vehicle, in which information signals are formed in a control and regulation unit as a function of operating or environmental parameters and transmitted to a fan control, wherein the fan control on the basis of these information signals the Fan power determined. Thus, the control of the cooling system in this case takes place in that the control of the thermostatic valve only generates information signals about the set control level of the coolant temperature, while the fan controller determines the required fan power for this purpose.

Auch in Personenkraftwagen und Nutzfahrzeugen werden Lüfterantriebe verwendet, die elektrisch von einem Steuergerät angesteuert werden. Hierzu sind in der Steuerelektronik im Umfang eines Temperaturmanagements unter anderem auch Regelparameter bzw. Kennfelder hinterlegt, die auf den zu regelnden Lüfterantrieb abgestimmt sind.Also in passenger cars and commercial vehicles fan drives are used, which are electrically controlled by a control unit. For this purpose, in the control electronics in the scope of a temperature management, among other control parameters or maps deposited, which are tailored to the fan drive to be controlled.

Problematisch an den aus dem Stand der Technik bekannten Kühlsystemen ist allerdings, dass sowohl bei Kühlanlagen für stationäre Wärmekraftmaschinen als auch bei den im Fahrzeugbau, insbesondere in Nutzfahrzeugen oder leistungsstarken Pkw, eingesetzten Kühlsystemen oftmals in der Serienfertigung unterschiedliche Lüfterantriebssysteme mit einem Steuergerät kombiniert werden, so dass jeweils eine Umprogrammierung des Steuergeräts für den verwendeten Lüfterantrieb vorgenommen werden muss. Vor allem bei Wartungs- und Reparaturarbeiten, bei denen auch die Lüfterkupplung getauscht wird, kann bei den bekannten Systemen im Regelfall eine Umprogrammierung des Steuergerätes erforderlich werden.The problem with the known from the prior art cooling systems, however, that both in cooling systems for stationary heat engines and in the vehicle, especially in commercial vehicles or high-performance cars, cooling systems used often in series production different fan drive systems a control unit are combined, so that in each case a reprogramming of the control unit for the fan drive used must be made. Especially in maintenance and repair work, in which the fan clutch is replaced, in the known systems usually a reprogramming of the control unit will be required.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kühlung einer Wärmekraftmaschine sowie eine Kühlanlage für eine Wärmekraftmaschine, insbesondere für einen Fahrzeugverbrennungsmotor, anzugeben, bei der auf einfache Weise und ohne aufwendige Vorkehrungen in der Fertigung treffen zu müssen, unterschiedliche Lüfterantriebe mit einer Steuerung kombiniert werden können. Vor allem soll die erfindungsgemäße technische Lösung sicher stellen, dass keine zusätzliche Programmierung eines Steuergerätes bei der Fertigung bzw. Montage der Wärmekraftmaschine mit Kühlanlage erforderlich ist.Based on the known prior art, the present invention seeks to provide a method for cooling a heat engine and a cooling system for a heat engine, in particular for a vehicle internal combustion engine, in which to meet in a simple manner and without expensive precautions in the production different fan drives can be combined with a controller. Above all, the technical solution according to the invention should ensure that no additional programming of a control unit in the production or assembly of the heat engine with cooling system is required.

Die vorgenannte Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 10 sowie einer Kühlanlage, die die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung zu entnehmen.The above object is achieved by a method according to claim 10 and a cooling system having the features listed in claim 1. Advantageous embodiments are given in the dependent claims and the following description.

Die Erfindung basiert auf einer Kühlanlage für eine Wärmekraftmaschine, insbesondere für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor, die einen mit einem Lüfterantrieb in Wirkverbindung stehendes Lüfterrad aufweist und die über wenigstens ein Messelement zur Erfassung zumindest eines Zustandswertes der Wärmekraftmaschine sowie über eine Lüftersteuerung verfügt. Hierbei ist in der Lüftersteuerung unter Zugrundelegung des zumindest einen Zustandswertes und von wenigstens einem in der Lüftersteuerung hinterlegten wärmekraftmaschinenspezifischen und/oder umgebungsrelevanten Regelparameter und/oder Kennfeld, ein Steuersignal generierbar, das über eine Datenstrecke an den Lüfterantrieb zur Beeinflussung einer Betriebsweise des Lüfterrades übertragbar ist. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Kühlanlage dadurch aus, dass im Lüfterantrieb und/oder in einem Modul, das zum Datenaustausch mit dem Lüfterantrieb vorgesehen ist, ein den Lüfterantrieb spezifizierendes Erkennungssignal generierbar und an die Lüftersteuerung übertragbar ist, wobei in der Lüftersteuerung das Erkennungssignal auswertbar, unter Zugrundelegung des Erkennungssignals der Regelparameter und/oder das Kennfeld auswählbar sowie das Steuersignal generierbar ist.The invention is based on a cooling system for a heat engine, in particular for a motor vehicle internal combustion engine, which has a fan wheel operatively connected to a fan drive and which has at least one measuring element for detecting at least one state value of the heat engine and a fan control. In this case, a control signal can be generated in the fan controller on the basis of the at least one state value and at least one heat engine-specific and / or environment-relevant control parameter and / or characteristic field stored in the fan control, which can be transmitted via a data link to the fan drive for influencing an operating mode of the fan wheel. According to the invention, the cooling system is characterized in that in the fan drive and / or in a module which is provided for data exchange with the fan drive, a fan drive specifying detection signal can be generated and transmitted to the fan control, wherein in the fan control, the detection signal evaluable, based on the detection signal of the control parameters and / or the map selectable and the control signal can be generated.

Bei der erfindungsgemäßen technischen Lösung erfolgt die Erkennung des jeweiligen Lüfterantriebs automatisch beim Einschalten bzw. Anfahren der Wärmekraftmaschine. Hierzu wird ein für den verwendeten Lüfterantrieb typisches Signal von der Lüftersteuerung ausgewertet und die passenden Regelparameter bzw. Kennfelder ausgewählt, die der Ansteuerung des Lüfterantriebs zugrunde gelegt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Lüftersteuerung nicht um eine separate Komponente, sondern die Lüftersteuerung ist in eine zentrale Motor- oder Fahrzeugsteuerung, also in ein zentrales Steuergerät, intergriert.In the technical solution according to the invention, the detection of the respective fan drive is carried out automatically when switching on or starting the heat engine. For this purpose, a typical for the fan drive used signal is evaluated by the fan controller and the appropriate control parameters or maps selected, which are based on the control of the fan drive. Preferably, the fan control is not a separate component, but the fan control is in a central engine or vehicle control, ie in a central control unit, integrated.

In einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanlage ist der Lüfterantrieb derart ausgeführt, dass eine Drehmomentübertragung mittels eines Fluids in einer Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere in einer Visco® -Kupplung, erfolgt. Der Visco® -Antrieb zeichnet sich hierbei dadurch aus, dass es keine mechanische Verbindung zwischen Eingangs- und Ausgangswelle gibt. Vielmehr erfolgt bei diesem Antrieb die Leistungsübertragung über ein Fluid, insbesondere ein Silikon-Öl, mit dem die Visco® -Kupplung in Abhängigkeit der jeweiligen Auslegung befüllt ist.In a special embodiment of the cooling system according to the invention, the fan drive is embodied such that a torque transmission takes place by means of a fluid in a fluid friction clutch, in particular in a Visco® clutch. The Visco® drive is characterized by the fact that there is no mechanical connection between the input and output shaft. Rather, in this drive, the power transmission via a fluid, in particular a silicone oil, with which the Visco® coupling is filled depending on the particular design.

Eine weitere ganz spezielle Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlanlage sieht vor, dass der Lüfterantrieb als hydrostatischer Antrieb ausgeführt ist. Bei derartigen Antrieben werden hydraulische Pumpen eingesetzt, die von der Wärmekraftmaschine, wie etwa einem Verbrennungsmotor, angetrieben werden und eine Hydraulikflüssigkeit in einen hydraulischen Motor fördern, der mit dem Lüfter bzw. der Lüfternabe in Wirkverbindung steht.Another very special embodiment of the cooling system according to the invention provides that the fan drive is designed as a hydrostatic drive. In such drives hydraulic pumps are used, which are driven by the heat engine, such as an internal combustion engine, and promote a hydraulic fluid in a hydraulic motor, which is in operative connection with the fan or the fan hub.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform ist die Datenstrecke, über die das den Lüfterantrieb spezifizierende Erkennungssignal an die Lüftersteuerung übertragen wird, als zusätzliche Datenleitung ausgebildet. Vornehmlich eignen sich hierbei Datenleitungen, mit denen entweder elektrische oder optische Signale übertragbar sind. Selbstverständlich ist es in diesem Zusammenhang ebenfalls denkbar, die Datenstrecke in ein BUS-System zu integrieren oder die Datenstrecke als Funkdatenstrecke auszuführen.In a further particular embodiment, the data link, via which the detection signal specifying the fan drive is transmitted to the fan control, is designed as an additional data line. Primarily suitable here data lines with which either electrical or optical signals are transferable. Of course, it is also conceivable in this context to integrate the data link in a bus system or to execute the data link as a radio data link.

Um den Betriebszustand des Lüfters erfassen zu können, ist vorzugsweise ein Drehzahlsensor vorgesehen, mit dem die Drehzahl des Lüfterrades erfassbar ist. Aus der Anzahl der mit dem Sensor erfassten Impulse wird in der Lüftersteuerung die Drehzahl des Lüfterrades ermittelt. In einer ganz besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein spezielles Impulssignal auch als Erkennungssignal genutzt, wobei das spezielle Impulssignal einem bestimmten Lüfterantrieb zuzuordnen ist. Auf diese Weise erkennt die Lüftersteuerung, welcher Lüfterantrieb verwendet wird, so dass die Steuerung des Lüfters an den verwendeten Lüftertyp angepasst werden kann.In order to detect the operating state of the fan, a speed sensor is preferably provided, with which the speed of the fan wheel can be detected. From the number of pulses detected by the sensor, the speed of the fan wheel is determined in the fan control. In a very particular embodiment of the invention, a special pulse signal is also used as a detection signal, wherein the special pulse signal is assigned to a specific fan drive. In this way, the fan controller detects which one Fan drive is used so that the control of the fan can be adapted to the type of fan used.

In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Kühlanlage eignet sich hierbei besonders ein Hall-Sensor für die Verwendung als Drehzahlsensor.In connection with the cooling system according to the invention, a Hall sensor for use as a speed sensor is particularly suitable here.

Neben einer Kühlanlage bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Kühlung einer Wärmekraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors, bei dem

ein mit einem Lüfterantrieb in Wirkverbindung stehender Lüfter eine Luftströmung zur Kühlung eines Kühlmediums, das zumindest zeitweise Wärme der Wärmekraftmaschine abführt, erzeugt,
zumindest ein Zustandswert der Wärmekraftmaschine mit wenigstens einem Messelement erfasst und an eine Lüftersteuerung übertragen wird, und
in der Lüftersteuerung unter Zugrundelegung des Zustandswertes und wenigstens eines in der Lüftersteuerung hinterlegten wärmekraftmaschinenspezifischen und/oder umgebungsrelevanten Regelparameters und/oder Kennfeldes, ein Steuersignal generiert wird, das über eine Datenstrecke an den Lüfterantrieb zur Beeinflussung einer Betriebsweise des Lüfters übertragen wird,
und dass sich dadurch auszeichnet, dass im Lüfterantrieb und/oder in einem Modul, das zum Datenaustausch mit dem Lüfterantrieb vorgesehen ist, ein den Lüfterantrieb spezifizierendes Erkennungssignal hinterlegt oder erzeugt sowie an die Lüftersteuerung übertragen wird, und dass in der Lüftersteuerung das Erkennungssignal ausgewertet sowie unter Zugrundelegung des ausgewerteten Erkennungssignals der Regelparameter und/oder das Kennfeld ausgewählt und das Steuersignal generiert wird.

In addition to a cooling system, the invention also relates to a method for cooling a heat engine, in particular a motor vehicle internal combustion engine, in which

a fan operatively connected to a fan drive generates an air flow for cooling a cooling medium which at least temporarily dissipates heat from the heat engine,
at least one state value of the heat engine is detected with at least one measuring element and transmitted to a fan control, and
in the fan controller on the basis of the state value and at least one heat engine-specific and / or environment-relevant control parameter and / or characteristic field stored in the fan controller, a control signal is generated which is transmitted via a data link to the fan drive for influencing an operating mode of the fan,
and that it is characterized in that in the fan drive and / or in a module which is provided for data exchange with the fan drive, a fan drive specifying detection signal deposited or generated and transmitted to the fan control, and that evaluated in the fan control, the detection signal and under Based on the evaluated detection signal of the control parameters and / or the map selected and the control signal is generated.

Eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht hierbei vor, dass eine Drehzahl des Lüfters mit einer Drehzahlmesseinheit erfasst und die Drehzahlinformation als Imputssignal an die Lüftersteuerung übertragen wird. Darüber hinaus wird das Impulssignal vorzugsweise als das den Lüfterantrieb spezifizierende Erkennungssignal verwendet, das schließlich in der Lüftersteuerung ausgewertet wird, bzw. das der Auswahl eines die Betriebsweise des Lüfters beeinflussenden Regelparameters und/oder Kennfeldes zugrunde gelegt wird.A special embodiment of the method according to the invention provides that a speed of the fan is detected by a speed measuring unit and the speed information is transmitted as an input signal to the fan control. Moreover, the pulse signal is preferably used as the detection drive specifying the detection signal, which is finally evaluated in the fan control, or which is based on the selection of the operating mode of the fan influencing control parameter and / or map.

Bei der Auswertung des als Impulssignal ausgeführten Erkennungssignals wird vorzugsweise ein Impuls/Pausenverhältnis des Impulssignals in der Lüftersteuerung ausgewertet. Alternativ oder in Kombination mit der vorgenannten Auswertungsmöglichkeit ist es ferner denkbar eine Amplitude und/oder eine geometrische Form des Erkennungs bzw. Impulssignals zur Bestimmung des jeweils eingesetzten Lüfterantriebs in der Lüftersteuerung auszuwerten.In the evaluation of the detection signal executed as a pulse signal, a pulse / pause ratio of the pulse signal in the fan control is preferably evaluated. Alternatively or in combination with the aforementioned evaluation option, it is also conceivable to evaluate an amplitude and / or a geometric shape of the detection or pulse signal for determining the respectively used fan drive in the fan control.

Im Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.In the following the invention without further restriction of the general inventive concept will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the figures.

Es zeigen:

Fig. 1 Schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, der eine Zwangsumlaufkühlung mit einem Lüfter mit Flüssigkeitreibungskupplung aufweist
Fig. 2 Schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, der eine Zwangsumlaufkühlung mit einem elektrisch betriebenen Lüfter aufweist

Show it:

Fig. 1 Schematic representation of an internal combustion engine having a forced circulation cooling with a fan with fluid friction clutch
Fig. 2 Schematic representation of an internal combustion engine having a forced circulation cooling with an electrically operated fan

In der Figur 1 ist eine Zwangsumlaufkühlung zur Kühlung eines Nutzfahrzeugverbrennungsmotors 1, der mit Hilfe einer zentralen Motorsteuereinheit 7 betrieben wird, dargestellt. Bei einer derartigen Motorkühlung wird mit Hilfe einer Pumpe (nicht dargestellt) eine Kühlflüssigkeit umgewälzt, die sich im Motor 1 erwärmt und im Kühler 2 wieder auf die ursprüngliche Temperatur abgekühlt wird. Bei einer derartigen Kühlung wird sicher gestellt, dass die Überschusswärme zügig abgeleitet wird, so dass der Temperaturunterschied zwischen Kühlmittelein- 9 und Kühlmittelaustritt 10 am Motor 1 etwa 5 bis 10 K beträgt. Auf diese Weise werden Wärmespannungen im Motor 1 verhältnismäßig klein gehalten.FIG. 1 shows a forced circulation cooling system for cooling a commercial vehicle combustion engine 1, which is operated with the aid of a central engine control unit 7. In such an engine cooling, a coolant (not shown) is circulated by means of a pump, which is heated in the engine 1 and cooled in the cooler 2 back to the original temperature. In such a cooling ensures that the excess heat is dissipated quickly, so that the temperature difference between Kühlmittelein- 9 and 10 coolant outlet on the engine 1 is about 5 to 10 K. In this way, thermal stresses in the engine 1 are kept relatively small.

Die in Figur 1 dargestellte Kühlanlage verfügt einerseits über einen Kühler 2, der die Aufgabe hat, die von der Kühlflüssigkeit aufgenommene Wärme an die Umgebungsluft abzuführen, sowie andererseits über einen als Lüfterrad ausgebildeten Ventilator 3, der über die Lüfternabe 11, eine Flüssigkeitsreibungskupplung, über die der Lüfterantrieb 4 realisiert wird, und eine Antriebswelle 12 mit dem Motor 1 in Wirkverbindung steht. Durch den als Flüssigkeitreibungskupplung ausgebildeten Lüfterantrieb 4, der über die Lüftersteuerung 6 gesteuert wird, ist sicher gestellt, dass keine mechanische Verbindung zwischen der Antreibswelle 12 und der Lüfternabe 11 existiert. So erfolgt bei diesem Antrieb die Leistungsübertragung über ein Silikon-Öl, mit dem die Kupplung befüllt ist. Hierbei überträgt die Kupplung je nach zwischen Antriebswelle 12 und Lüfternabe 11 anliegender Drehzahldifferenz ein anderes Drehmoment, wodurch letztendlich auch die Drehzahl des Ventilators 3 beeinflussbar ist.The cooling system shown in Figure 1 has on the one hand via a radiator 2, which has the task to dissipate the heat absorbed by the cooling liquid to the ambient air, and on the other hand via a designed as a fan fan 3, via the fan hub 11, a fluid friction clutch on the the fan drive 4 is realized, and a drive shaft 12 is in operative connection with the motor 1. By designed as a fluid friction clutch fan drive 4, which is controlled by the fan control 6, it is ensured that no mechanical connection between the drive shaft 12 and the fan hub 11 exists. Thus, in this drive, the power transmission via a silicone oil, with which the clutch is filled. Here, the clutch transmits depending on the current between the drive shaft 12 and fan hub 11 speed difference Another torque, which ultimately the speed of the fan 3 can be influenced.

Zur Regelung des Lüfterantriebs 4 befinden sich bei dieser Anlagenvariante in der Lüfternabe 11 der Flüssigkeitsreibungskupplung, durch eine Zwischenscheibe 13 getrennt, ein Arbeits- 14 und ein Vorratsraum 15. In der Zwischenscheibe 13 ist ein Regelventil 18 vorgesehen, durch das zwischen den beiden vorgenannten Räumen eine hydraulische Verbindung herstellbar ist. Sobald der Motor 1 läuft, dreht sich im Arbeitsraum 14 eine mit der Antriebswelle 12 fest verbundene Antriebsscheibe 16. Bei kaltem Motor 1 ist die Ventilöffnung des Regelventils 18 verschlossen. Die sich drehende Antriebsscheibe 16 drückt die in der Kupplung befindliche Hydraulikflüssigkeit gegen einen als Staukörper 17 wirkenden Pumpenkörper, der die Flüssigkeit in den Vorratsraum 15 leitet. Da die Antriebsscheibe 16 in diesem Fall keine Verbindung zur Lüfternabe 11 hat, ist der Ventilator 3 ausgekuppelt. Bei zunehmender Erwärmung öffnet ein Regelelement die Ventilöffnung des Regelventils 18, so dass Hydraulikflüssigkeit vom Vorratsraum 15 in den Arbeitsraum 14 strömt. Im Arbeitsraum 14 sammelt sich die Hydraulikflüssigkeit in einem Spaltraum 19 zwischen Antriebsscheibe 16 und Lüfternabe 11, ein Drehmoment wird auf die Lüfternabe 11 übertragen und der Ventilator 3 in Bewegung versetzt.To control the fan drive 4 are in this system variant in the fan hub 11 of the fluid friction clutch, separated by an intermediate disc 13, a working 14 and a reservoir 15. In the intermediate disc 13, a control valve 18 is provided by the between the two aforementioned spaces hydraulic connection can be produced. As soon as the engine 1 is running, a drive pulley 16 firmly connected to the drive shaft 12 rotates in the working space 14. When the engine 1 is cold, the valve opening of the control valve 18 is closed. The rotating drive pulley 16 presses the hydraulic fluid in the clutch against a pump body acting as a bluff body 17 which directs the fluid into the reservoir 15. Since the drive pulley 16 in this case has no connection to the fan hub 11, the fan 3 is disengaged. With increasing heating, a control element opens the valve opening of the control valve 18, so that hydraulic fluid flows from the storage space 15 into the working space 14. In the working chamber 14, the hydraulic fluid collects in a gap 19 between the drive pulley 16 and fan hub 11, a torque is transmitted to the fan hub 11 and the fan 3 is set in motion.

Auf diese Weise ist es möglich, den Ventilator 3 durch den als Flüssigkeitsreibungskupplung ausgeführten Lüfterantrieb 4 stufenlos zuzuschalten.In this way, it is possible to connect the fan 3 steplessly by the fan drive 4 designed as a fluid friction clutch.

Sobald der Motor 1 gestartet wird, wird zunächst die Antriebswelle 12 und somit, wie vorbeschrieben auch die Lüfternabe 11 in Bewegung versetzt. An der Lüfternabe 11 ist ein als Hall-Sensor ausgebildeter Drehzahlsensor 5 vorgesehen, der zum einen die Drehzahl der Lüfternabe 11 erfasst und zum anderen ein den in diesem Fall als Flüssigkeitreibungskupplung 4 ausgebildeten Lüfterantrieb spezifizierendes, elektrisches Impulssignal an die Lüftersteuerung 6, die in die zentrale Motorsteuerung 7 integriert ist, überträgt. Die Übertragung des elektrischen Impulssignals erfolgt mittels einer Datenleitung 8.Once the engine 1 is started, first the drive shaft 12 and thus, as described above, the fan hub 11 is set in motion. At the fan hub 11 designed as a Hall sensor speed sensor 5 is provided, which detects the speed of the fan hub 11 on the one hand and the one in this case designed as a fluid friction clutch 4 fan drive, electrical impulse signal to the fan control 6, in the central Motor control 7 is integrated, transmits. The transmission of the electrical pulse signal takes place by means of a data line 8.

In der Lüftersteuerung 6 wird das Impuls/Pausenverhältnis des Impulssignals ausgewertet und somit zunächst die Art des für den vorliegenden Motortyp verwendeten Lüfterantriebs 4 bestimmt. Anhand des bestimmten Lüfterantriebs 4 werden nunmehr alle für eine effiziente Kühlung des Motors 1 erforderlichen Regelparameter sowie Kennfelder, die bereits in der Lüftersteuerung 6 hinterlegt sind, ausgewählt und so der Lüfter stets in einem optimalen Betriebspunkt betrieben.In the fan controller 6, the pulse / pause ratio of the pulse signal is evaluated and thus initially determined the type of fan drive 4 used for the present motor type. Based on the specific fan drive 4 now all required for efficient cooling of the engine 1 control parameters and maps that are already stored in the fan controller 6, selected and so the fan always operated at an optimal operating point.

In Figur 2 ist ebenfalls ein Lkw-Verbrennungsmotor 1, der mittels einer Zwangsumlaufkühlung gekühlt wird, dargestellt. In diesem Fall ist der Lüfterantrieb 4 als hydrostatischer Antrieb ausgeführt, der mit Hilfe der in die Motorsteuerung 7 integrierten Lüftersteuerung 6 angesteuert wird. Der Lüfterantrieb 4 verfügt hierbei über eine vom Motor 1 angetriebene Pumpeneinheit 4a, die einen mit der Lüfternabe 11 gekoppelten Hydraulikmotor 4b mit Hydrauliköl versorgt. In der Lüftersteuerung 6 sind wiederum Kennfelder hinterlegt, mit denen die Betriebsweise des Lüfterantriebs 4 beeinflussbar ist. Zur Beeinflussung der Betriebsweise des Lüfterantriebs 4 kann die Pumpeneinheit 4a als Bypassventil mit einer Konstantpumpe, als Verstellpumpe oder als ein aus mindestens zwei Konstantpumpen, die wahlweise zu- bzw. abschaltbar sind, bestehendes Pumpensystem ausgeführt sein. In diesem Zusammenhang zeigt die Figur 2 eine Pumpeneinheit 4a, die über eine Konstantpumpe 23 und ein Bypassventil 24 verfügt. Die Konstantpumpe 23 fördert hierbei während des Kühlbetriebs eine konstante Menge Hydrauliköl und durch eine entsprechende Einstellung des Bypassventils 24 ist der den Hydraulikmotor 4b antreibende Fluidstrom mengenmäßig variierbar. Zur Versorgung des hydraulisches Antriebs mit der nötigen Menge bzw. zur Aufnahme des in Abhängigkeit des Betriebszustandes nicht erforderlichen Hydrauliköls ist ein Vorratsbehälter 25 vorgesehen, der über eine Versorgungsleitung hydraulisch mit der Pumpeneinheit 4a verbunden ist.FIG. 2 likewise shows a truck internal combustion engine 1, which is cooled by means of forced circulation cooling. In this case, the fan drive 4 is designed as a hydrostatic drive, which is controlled by means of the fan controller 6 integrated in the motor control 7. The fan drive 4 in this case has a pump unit 4 a driven by the motor 1, which supplies a hydraulic motor 4 b coupled to the fan hub 11 with hydraulic oil. In the fan controller 6 turn maps are stored, with which the operation of the fan drive 4 can be influenced. In order to influence the mode of operation of the fan drive 4, the pump unit 4a can be designed as a bypass valve with a fixed displacement pump, as a variable displacement pump or as an existing pump system consisting of at least two constant displacement pumps which can be selectively switched on and off. In this connection, FIG. 2 shows a pump unit 4 a which has a constant-displacement pump 23 and a bypass valve 24. The constant-displacement pump 23 in this case conveys a constant amount of hydraulic oil during the cooling operation, and by a corresponding adjustment of the bypass valve 24, the fluid flow driving the hydraulic motor 4b can be varied in quantity. To supply the hydraulic drive with the necessary amount or for receiving the hydraulic oil not required in dependence on the operating state, a reservoir 25 is provided, which is hydraulically connected to the pump unit 4a via a supply line.

Bei kaltem Motor 1 fördert die Kühlmittelpumpe 20 das Kühlmittel die für die Kühlung des Motors 1 vorgesehenen Bereiche, insbesondere im den Kühlmantel um die Zylinder bzw. zum Zylinderkopf. Anschließend fließt das Kühlmedium über das noch geschlossene Thermostatventil 21 zurück zur Kühlmittelpumpe 20. Sobald die Wagenheizung 22 eingeschaltet ist, strömt zumindest ein Teil des Kühlmittels, je nach Stellung des Thermostatventils 21, über den für die Wagenheizung 22 vorgesehenen Wärmetauscher zurück zur Kühlmittelpumpe 20. Ist die Betriebstemperatur des Motors 1 erreicht, wird über das Thermostatventil 21 auch der Kühler 2 in den Kreislauf des Kühlmittels einbezogen.When the engine 1 is cold, the coolant pump 20 conveys the coolant, the areas provided for the cooling of the engine 1, in particular in the cooling jacket around the cylinder or to the cylinder head. Then, the cooling medium flows through the still closed thermostatic valve 21 back to the coolant pump 20. Once the car heater 22 is turned on, flows at least a portion of the coolant, depending on the position of the thermostatic valve 21, via the provided for the car heater 22 heat exchanger back to the coolant pump 20th Ist reaches the operating temperature of the engine 1, the radiator 2 is included in the cycle of the coolant via the thermostatic valve 21.

Sobald der Motor 1 gestartet wird, sendet der als hydrostatischer Antrieb ausgeführte Lüfterantrieb 4 ein elektrisches Erkennungssignal über die Datenleitung 8 an die Lüftersteuerung 6. Die Generierung eines Erkennungssignals erfolgt in diesem Fall direkt im bzw. am Hydraulikmotor 4b, der ein Modul aufweist, in dem ein bauartspezifisches, also den hydrostatischen Antrieb spezifiizierendes Signal erzeugt wird. In der Lüftersteuerung 6 wird die Signalamplitude des als Spannungssignal ausgeführten Erkennungssignals ausgewertet und anhand des jeweiligen Spannungsniveaus der für den vorliegenden Motortyp verwendete Lüfterantrieb 4 bestimmt. Unter Berücksichtigung des von der Lüftersteuerung 6 auf diese Weise detektierten Lüfterantriebs 4 werden spezielle, in der Lüftersteuerung 6 hinterlegte Kennfelder ausgewählt, die der Regelung des Lüfterantriebs 4 bzw. des Ventilators 3 während des Betriebs des Motors 1 zugrunde gelegt werden.As soon as the engine 1 is started, the fan drive 4 designed as a hydrostatic drive sends an electrical detection signal via the data line 8 to the fan control 6. The generation of a detection signal in this case takes place directly in or on the hydraulic motor 4b, which has a module in which a design-specific, so the hydrostatic drive specifying signal is generated. In the fan control 6, the signal amplitude of the detection signal executed as a voltage signal is evaluated and determined on the basis of the respective voltage level of the fan drive 4 used for the present motor type. Taking into account of the fan controller 6 on this Mode detected fan drive 4 are selected specific, stored in the fan controller 6 maps that are based on the control of the fan drive 4 and the fan 3 during operation of the engine 1.

Aufgrund des Vorsehens eines entsprechenden Erkennungssignals ist es somit möglich, mit einer Lüftersteuerung 6 unterschiedliche Lüfterantriebe 4 zu verwenden, ohne dass bei der Montage der Kühlanlage oder einem Austausch des Lüfterantriebs 4, insbesondere eines Austausches der in der Beschreibung der Figur 1 erläuterten Kupplung, zusätzliche Einstellungen oder Umprogrammierungen in der Lüftersteuerung vorgenommen werden müssen.Due to the provision of a corresponding detection signal, it is thus possible to use a fan control 6 different fan drives 4, without that during installation of the cooling system or replacement of the fan drive 4, in particular an exchange of explained in the description of Figure 1 clutch, additional settings or reprogramming in the fan control must be made.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Motorengine
22: Kühlercooler
33: Ventilatorfan
44: Lüfterantriebfan drive
4a4a: Pumpeneinheitpump unit
4b4b: Hydraulikmotorhydraulic motor
55: DrehzahlsensorSpeed sensor
66: Lüfterantriebfan drive
77: Motorsteuerungmotor control
88th: Datenleitungdata line
99: KühlmitteleintrittCoolant inlet
1010: KühlmittelaustrittCoolant outlet
1111: Lüfternabefan hub
1212: Antriebswelledrive shaft
1313: Zwischenscheibewasher
1414: Arbeitsraumworking space
1515: Vorratsraumpantry
1616: Antriebsscheibesheave
1717: Staukörperbaffle
1818: Regelventilcontrol valve
1919: Spaltraumgap
2020: KühlmittelpumpeCoolant pump
2121: Thermostatventilthermostatic valve
2222: Wagenheizungcar heater
2323: Konstantpumpefixed displacement pump
2424: Bypassventilbypass valve
2525: Vorratsbehälterreservoir

Claims

Cooling system for an internal combustion engine, particularly for a motor vehicle engine, which cooling system features a fan wheel in working connection with a fan drive and at least one measuring element for recording at least one status value of the internal combustion engine and a fan control unit in which a control signal can be generated on the basis of the at least one status value and at least one internal-combustion-engine-specific and/or vicinity-relevant control parameter and/or map, which are/is saved in the fan control unit, and can be transmitted to the fan drive via a data transmission system for influencing the operating mode of the fan wheel, characterised in that in the fan drive and/or in a module provided for exchanging data with said fan drive a recognition signal specifying the fan drive can be generated and transmitted to the fan control unit in which the recongnition signal can be evaluated and selected on the basis of the recognition signal of the control parameters and/or the map and the control signal can be generated.
Cooling system according to Claim 1, characterised in that the fan control unit is integrated in a central engine or vehicle control system.
Cooling system according to Claim 1 or 2, characterised in that the fan drive operation is performed in such a way that torque is transmitted via a fluid.
Cooling system according to one of the Claims 1 to 3, characterised in that the fan drive is a Visco® drive.
Cooling system according to Claim 1 or 2, characterised in that the fan drive is an electro-magnetic drive system.
Cooling system according to Claim 1 or 2, characterised in that the fan drive is an electric motor.
Cooling system according to Claim 1 or 2, characterised in that the fan drive is designed as a hydrostatic drive system.
Cooling system according to one of the Claims 1 to 7, characterised in that the data transmission system is designed as an additional data line.
Cooling system according to one of the Claims 1 to 7, characterised in that the data transmission system is designed as a wireless data transmission system.
Cooling system according to one of the Claims 1 to 9, characterised in that a speed sensor is provided for recording the speed of the fan wheel.
Cooling system according to Claim 10, characterised in that the speed sensor is a Hall sensor.
Cooling system according to Claim 10, characterised in that the speed sensor is a cylinder sensor.
Method for cooling an internal combustion engine, particularly a motor vehicle engine, in which
• a fan is in working connection with a fan drive and generates an air flow for cooling a cooling medium which at least temporarily conducts heat away from the internal combustion engine,

• at least one status value of the internal combustion engine is recorded by at least one measuring element and is transferred to a fan control unit, and

• a control signal is generated in the fan control unit on the basis of the status value and of at least one internal-combustion-engine-specific and/or vicinity-relevant control parameter and/or map, which are/is saved in the fan control unit, and is transmitted to the fan drive via a data transmission system for influencing the operating mode of the fan wheel,
characterised in that in the fan drive and/or in a module provided for exchanging data with said fan drive a recognition signal specifying the fan drive is saved or generated and transmitted to the fan control unit and that in said fan control unit the recongnition signal is evaluated and the control parameter and/or the map are selected on the basis of the evaluated recognition signal and the control signal is generated.
Method according to Claim 13, characterised in that the speed of the fan is recorded with a speed measuring device.
Method according to Claim 13 or 14, characterised in that a pulse signal is generated as recognition signal.
Method according to one of the Claims 13 to 15, characterised in that a pulse/pause ratio of the pulse signal is evaluated in the fan control unit.
Method according to one of the Claims 13 to 16, characterised in that an amplitude of the recognition signal is evaluated in the fan control unit.
Method according to one of the Claims 13 to 17, characterised in that a form of the recognition signal is evaluated in the fan control unit.