DE102005007781A1

DE102005007781A1 - Verfahren und Anordnung zum schnellen Aufbau des Systemdrucks im Kühlmittelkreislauf von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102005007781A1
Application number: DE200510007781
Authority: DE
Inventors: Rainer Kalass; Jürgen Müller
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2005-02-19
Filing date: 2005-02-19
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2025-02-20
Also published as: DE102005007781B4

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Anordnung zum schnellen Aufbau des Systemdrucks im Kühlsystem einer Brennkraftmaschine. DOLLAR A Das Verfahren sieht vor, dass nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1 eine Verbindung 7, 7a zwischen der Druckseite eines von der Brennkraftmaschine 1 getriebenen Druckerzeugers 5, 16 und einem Druckanschluss 8a an einem Ausgleichsbehälter 8 des Kühlsystems geöffnet wird, so dass vom Druckerzeuger 5, 16 verdichtete Luft in den Ausgleichsbehälter 8 strömt. Die Verbindung 7, 7a bleibt so lange geöffnet, bis der im Ausgleichsbehälter 8 von einem Druckaufnehmer erfasste Systemdruck einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Ausgelöst durch das Erreichen des vorgegebenen Wertes wird die Verbindung 7, 7a zwischen der Druckseite des Druckerzeugers 5, 16 und dem Druckanschluss 8a am Ausgleichsbehälter 8 geschlossen.

Description

Gegenstand der Erfindung ist Verfahren zum schnellen Aufbau des Systemdruckes im Kühlmittelkreislauf von Brennkraftmaschinen gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Brennkraftmaschinen verfügen heute häufig über elektronische Steuersysteme, die über entsprechende Sensoren die unterschiedlichsten Betriebsparameter ermitteln. In Abhängigkeit von diesen Betriebsparametern erfolgt die Steuerung solcher Brennkraftmaschine mittels des Steuersystems leistungs-, verbrauchs-, abgas- und verschleißoptimiert. Zu den mit Hilfe von Sensoren abgefragten Betriebsparametern gehört neben vielen anderen zumeist auch der Systemdruck im Kühlmittelkreislauf. Verwendet wird die von einem Druckaufnehmer im Kühlmittelkreislauf ermittelte, dem Systemdruck proportionale Messgröße dazu, die Brennkraftmaschine mittels des Steuersystems so zu betreiben, dass erst bei vorliegen eines ausreichenden Systemdrucks im Kühlmittelkreislauf die volle Motorleistung abgerufen werden kann. Ist der Systemdruck kleiner, wird die Brennkraftmaschine von dem elektronischen Steuersystem gedrosselt. Mit dieser Vorgehensweise lässt sich verhindern, dass es während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine durch den zu geringen Systemdruck im Kühlmittelkreislauf zu einer verschleißerhöhenden partielle Überhitzung der an der motorischen Verbrennung beteiligten Teile der Brennkraftmaschine kommt, allerdings unter Inkaufnahme der angesprochenen Leistungsminderung. Nicht gelöst werden kann mit der erwähnten Leistungsbegrenzung das Problem, dass bei zu geringem Systemdruck im Kühlmittelkreislauf verstärkt Verschleiß durch Kavitation auftritt.

Zu Zweck der Erhöhung des Systemdrucks bei Brennkraftmaschinen ist es aus der DE 37 16 555 bekannt, an dem Ausgleichsbehälter einen Anschluss vorzusehen, durch den, nach dem öffnen und wieder schließen des Kühlmittelausgleichsbehälters bei bereits erwärmtem Kühlwasser, z. B. im Zuge einer Reparatur, mit Hilfe eines Reifenfüllgerätes bzw. einer Luftpumpe ein Überdruck eingebracht werden kann. Notwendig ist diese Maßnahme deshalb, weil die weitere Erwärmung des bereits warmen Kühlwassers bei wieder verschlossenem Kühlsystem zu keiner ausreichenden Volumenzunahme des Kühlmediums führt und deshalb zum Erreichen des gewünschten Systemdruckes nicht mehr ausreicht.

Ungeeignet ist diese Maßnahme allerdings dann, wenn nach Standzeiten der Brennkraftmaschine durch Mikroleckagen, die für sich gesehen keine Beeinträchtigung des Betriebes darstellen und bei den vielen Dichtstellen heute üblicher Brennkraftmaschinen z. B. für Nutz- und Wasserfahrzeuge unvermeidlich sind, der Systemdruck im Kühlmittelkreislauf bei u. U. noch warmem Kühlwasser teilweise oder vollständig auf Umgebungsdruck abgebaut ist. Nach dem erneuten Starten der Brennkraftmaschine läuft diese dann so lange mit gedrosselter Leistung, bzw. mit erhöhtem Verschleiß, bis der volle Systemdruck wieder zur Verfügung steht.

Aufgabe der erfindungsgemäßen Anordnung ist es, ein Verfahren anzugeben das es erlaubt, den Zeitraum, in welchem mangels ausreichendem Systemdruck im Kühlmittelkreislauf die Leistung der Brennkraftmaschine über die Motorsteuerung gedrosselt ist, so kurz wie möglich zu gestalten. Weiter gehört es zur Aufgabe ein Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Gelöst wird die Aufgabe was das Verfahren angeht, durch die Merkmale des Hauptanspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben. Hinsichtlich der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist die Lösung der Aufgabe im Anspruch 9 gekennzeichnet, vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung finden sich in den Ansprüchen 10 bis 16.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, bei einer Brennkraftmaschine, nach deren Start, den Systemdruck im Kühlmittelkreislaufs rasch so weit zu erhöhen, dass eine ausreichende Kühlung der Brennkraftmaschine auch bei Volllast gewährleistet ist. Dazu wird ein von der Brennkraftmaschine angetriebener Druckerzeuger, gesteuert über den Systemdruck im Kühlsystem mit dem Luftraum im Ausgleichsbehälter des Kühlsystems so lange verbunden, bis der gewünschte Systemdruck erreicht ist.

Es kann dabei vorgesehen sein, über ein Zeitglied die maximale Öffnungszeit der Verbindung zwischen dem Druckerzeuger und dem Ausgleichsbehälter in vorteilhafter Weise zu begrenzen, um unzulässige Betriebszustände der Brennkraftmaschine zu vermeiden, bzw. das vorliegen einer Störung im Kühlmittelkreislauf frühzeitig zu erkennen und an eine Bedienperson zu melden. Die durch das Zeitglied vorgegebene Zeitdauer ist dabei vorteilhaft etwas länger als die Zeitdauer, die notwendig ist um auch unter den ungünstigsten noch zulässigen Betriebsbedingungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren den gewünschten Systemdruck im Kühlsystem zu erreichen.

Weiter lässt es sich durch Vorsehen einer über ein Verzögerungsglied gesteuerten Verzögerungszeit erreichen, dass die Entnahme der Druckluft aus dem Druckbereich des Druckerzeugers vorteilhaft erst dann einsetzt, wenn sich dort ein ausreichender Druck aufgebaut hat.

Zur Entlastung des vom Drucklufterzeuger mit Druckluft versorgten Druckbereiches kann darüber hinaus in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass dann, wenn der Systemdruck beim Einschalten der Brennkraftmaschine noch ausreichend hoch ist, ein Öffnen der Verbindung zwischen Druckerzeuger und Ausgleichsbehälter unterdrückt wird.

Zur weiteren Sicherung gegen unzulässige Betriebszustände der Brennkraftmaschine bzw. zu deren Erkennen kann es darüber hinaus vorgesehen sein, während des Betriebes beim erstmaligen Erreichen des vorgegebenen Systemdruckes diesen Umstand durch speichern eines vorgegebenen Wertes zu kennzeichnen, so dass bei einem erneuten Abfall des Druckes ein nachfördern von Druckluft unterbleibt und der Druckabfall als unzulässiger Betriebszustand erkannt und einer Bedienperson signalisiert wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass im wesentlichen solche Komponenten, die ohnehin bereits an der Brennkraftmaschine vorhanden sind verwendet werden. So ist bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen der Verdichter des Laders als Druckerzeuger verwendbar, bei Nutzfahrzeugen kann der zur Erzeugung des Bremsdrucks benötigten Luftpresser dazu eingesetzt werden. Die Steuerung erfolgt vorteilhaft durch das bei modernen Brennkraftmaschinen ohnehin vorhandene Motorsteuersystem, lediglich die Verbindung zwischen dem Luftraum des Ausgleichsbehälters des Kühlmittelkreislaufs und dem Druckerzeuger über ein Rückschlagventil und ein über den Systemdruck des Kühlsystems gesteuertes Absperrventil sind zusätzlich erforderlich. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist damit einfach und kostengünstig in bestehende Motorenkonzepte integrierbar.

Ein weiterer Vorteil der Anordnung besteht darin, dass sie in Verbindung mit dem am Ausgleichsbehälter des Kühlmittelkreislaufs ohnehin vorhandenen Überdruckventil selbstregelnd ist, einerseits wird der bei Erwärmung des Kühlwassers gegebene Druckanstieg durch das Überdruckventil abgebaut, andererseits sorgt das vorgesehene vom Systemdruck gesteuerte Absperrventil dafür, dass nur so lange wie unbedingt nötig Druck aus dem Druckbereich des Druckerzeugers entnommen wird. Weiterhin wird durch das Absperrventil in Verbindung mit dem Rückschlagventil in allen Betriebszuständen sicher verhindert, dass feuchte Luft aus dem Kühlsystem bei entsprechendem Anstieg des Systemdruckes zum Druckerzeuger überströmt.

Als Rückschlagventil kommt vorteilhaft ein Flatterventil zum Einsatz, das bei nicht konstanten Druckverhältnissen, wie sie z.B. im Ladeluftrohr einer aufgeladenen Brennkraftmaschine vorliegen, nur bei Druckspitzen die Förderung von Ladeluft in den Luftraum des Ausgleichsbehälters zulässt.

Neben den vorstehend erwähnten Vorteilen ergeben sich weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung in Verbindung mit den Beispielen, die nachfolgend unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher beschrieben sind. Es zeigen:
1 Eine erste Anordnung zur Erzeugung des Systemdrucks mittels der Turbine eines Turboladers
2 Eine zweite Anordnung zur Erzeugung des Systemdrucks mittels eines Luftpressers
3 Ein Diagramm zu den Druckverhältnissen in der Anordnung
Die in 1 schematisch dargestellte Anordnung zeigt eine Brennkraftmaschinel, mit daran angeordnetem Abgassammelrohr 2. Das Abgassammelrohr 2 ist mit einem Turbolader 3 ver bunden, so dass das durch den Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine 1 freiwerdende Abgas über die Turbine 4 des Abgasturboladers 3 dessen Verdichter 5 antreibt. Der Verdichter 5 ist druckseitig mit dem Ladeluftrohr 6 der Brennkraftmaschine 1 verbunden und weist ebenfalls druckseitig eine weitere Verbindung 7 zu einem Druckanschluss 8a an einem Ausgleichsbehälter 8 eines Kühlsystems (nicht dargestellt) auf, das zur Kühlung der Brennkraftmaschine 1 dient. Im Ausgleichsbehälter 8 befindet sich ein Drucksensor 9, der mit einem Motorsteuersystem 10 verbunden ist. Über das Motorsteuersystem 10 werden in bekannter Weise die für den Motorbetrieb notwendigen Komponenten, wie Kraftstoffeinspritzung usw. gesteuert, diese Komponenten und Steuervorgänge sind jedoch für das Verständnis der erfindungsgemäßen Anordnung ohne Bedeutung, so dass sich eine detaillierte Beschreibung hierzu erübrigt. Weiter weist das Motorsteuersystem 10 ein Verzögerungsglied 10a, einen Speicher 10b und ein Zeitglied 10c auf.
In der Verbindung 7 zwischen der Druckseite des Verdichters 5 und dem Druckanschluss 8a am Ausgleichsbehälter 8 befindet sich ein Absperrventil 11 und Stromab zu diesem ein Rückschlagventil 12. Das Absperrventil 11 ist von einer Antriebseinrichtung 13 beaufschlagt, die ihrerseits von dem Motorsteuersystem 10 in Abhängigkeit von dem durch den Drucksensor 9 gelieferten Messsignal gesteuert wird.
Der Ausgleichsbehälter 8 weist einen Luftraum 14 auf, der über ein am Ausgleichsbehälter 8 angeordnetes Überdruckventil 8b mit der umgebenden Atmosphäre verbunden ist. Im Bereich dieses Luftraums 14 mündet auch der Druckanschluss 8a in den Ausgleichsbehälter B. Entsteht im Ausgleichsbehälter 8 durch die Erwärmung des Kühlmediums und die damit verbundene Volumenzunahme ein Überdruck, wird dieser über das Überdruckventil 8b abgebaut.
Bevor auf die Funktion der vorstehend beschriebenen Anordnung eingegangen wird, soll zunächst noch eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Anordnung in Verbindung mit 2 aufgezeigt werden. Auch bei diesem Beispiel wird von einer mittels Turbolader 3 aufgeladen Brennkraftmaschine 1 ausgegangen, das Erzeugen des Druckes, mit dem der Systemdrucks im Kühlsystem (nicht dargestellt) angehoben wird, erfolgt hier aber auf andere Weise als zu 1 beschrieben.
Insbesondere bei Nutzfahrzeugen wie Lastkraftwagen oder Bussen ist üblicherweise ein Druckluftsystem vorhanden, das u. a. zur Erzeugung der notwendigen Betätigungskräfte für die Druckluftbremsen Druckluft zur Verfügung stellt. Zur Erzeugung der Druckluft ist, wie in 2 gezeigt, ein von der Kurbelwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 1 über einen Nebentrieb 15 angetriebener Luftpresser 16 vorgesehen, dessen Druckausgang über einen Lufttrockner 17 mit integriertem Filter mit einem Druckluftvorratsbehälter 18 verbunden ist. Der Nebentrieb 15 ist im Beispiel als Riementrieb ausgeführt, kann aber selbstverständlich auch ein Kettentrieb oder ein Zahnradgetriebe sein. Bei dem Luftpresser 16 handelt es sich häufig um einen Kolbenverdichter, aber auch nach anderen Prinzipien arbeitende Verdichter sind denkbar.
An die Verbindungsleitung 19 zwischen dem Druckausgang des Luftpressers 16 und dem Eingang des Lufttrockners 17 ist über eine Leitung 7a eine Anordnung angeschlossen, die mit der in 1 beschriebenen mit den Bezugszeichen 8 bis 14 bezeichneten Anordnung in Aufbau identisch ist, es wird deshalb, um Wiederholungen zu vermeiden, auf die diesbezügliche Beschreibung zur 1 verwiesen.
Nachdem sich die vorstehend beschriebenen Anordnungen nur durch die Art der Drucklufterzeugung unterscheiden, erfolgt die Beschreibung der Funktion für beide Beispiele gemeinsam, dort wo Unterschiede gegeben sind, wird auf die einzelnen Beispiele Bezug genommen.
Zur Erläuterung der Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Anordnungen nach den 1 und 2 ist angenommen, dass die Brennkraftmaschine abgestellt und der Druck im Ausgleichsbehälter 8 auf den Umgebungsdruck abgesunken ist. Die Kühlmitteltemperatur ist für die Funktion der Anordnung ohne Bedeutung. Wird unter diesen Voraussetzungen die Brennkraftmaschine über das Motorsteuersystem 10 gestartet, stellt das Motorsteuersystem 10 mittels des an seinem Messeingang angeschlossenen, im Ausgleichsbehälter 8 angeordneten Drucksensors 9 fest, dass der Systemdruck im Kühlsystem unterhalb einer Schwelle liegt, bei deren Überschreiten erst die volle Motorleistung zulässig ist. Würde unter solchen Umständen, durch entsprechende Betätigung des für die Leistungsanforderung vorgesehenen Bedienelementes z. B. des Gaspedals bei Nutzfahrzeugen, die volle Motorleistung angefordert, käme es, wie eingangs beschrieben, durch entsprechende Steuermaßnahmen, z. B. durch Begrenzung der Kraftstoffzumessung, zu einer Leistungsbegrenzung durch das Motorsteuersystem 10.
Um die maximal zulässige Leistung schnell verfügbar zu machen, ist es notwendig, dem Druck im Ausgleichsbehälter 8 möglichst rasch auf einen Wert anzuheben, bei dem die maximale Leistung zulässig ist. Dazu ist, wie bereits ausgeführt, eine Verbindung 7, 7a von der Druckseite des Verdichters 5 des Turboladers 3 (Beispiel nach 1) bzw. vom Druckausgang des Luftpressers 16 (Beispiel nach 2) zu einem Luftraum 14 des Ausgleichsbehälters 8 vorgesehen. Bei Stillstand der Brennkraftmaschine 1 und im stationären Betrieb ist die Verbindung 7 durch ein an einen Schaltausgang des Motorsteuersystems 10 angeschaltetes elektrisch betätigbares Absperrventil 11 geschlossen. Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1 und dem Verstreichen einer mittels des Verzögerungsgliedes 10a in dem Motorsteuersystem 10 vorgebbaren Verzögerungszeit schaltet die Motorsteuereinheit 10 einen ersten Spannungspegel auf ihren Schaltausgang und öffnet damit durch Ansteuerung der Antriebseinrichtung 13 das Absperrventil 11. Die Verzögerungszeit dient dabei dazu, es zu ermöglichen, dass sich im Beispiel nach 1 auf der Druckseite des Verdichters 5, insbesondere im Ladeluftrohr 6 ein entsprechender Ladedruck aufbauen kann, während im Beispiel nach 2 der Aufbau eines entsprechenden Luftdrucks im Druckluftvorratsbehälter 18 erreicht werden soll. Alternativ zu der vorstehend angesprochenen Verzögerungszeit kann ein häufig im Ladeluftrohr 6 (Beispiel nach 1) bzw. im Druckluftvorratsbehälter 18 (Beispiel nach 2) vorgesehener Drucksensor 23, 24 (gestrichelt dargestellt) von dem Motorsteuersystem 10 auf das Erreichen eines vorgegebenen Druckpegels überwacht werden, bei dem das Öffnen des Absperrventils 11 zulässig ist. Wird das Absperrventil 11 geöffnet, strömt aus dem Druckbereich des Druckerzeugers 5, 16 verdichtete Luft gegen die Rückstellkraft des Rückschlagventils 12 in den Luftraum 14 des Ausgleichsbehälters B. Nachdem das Luftvolumen im Ausgleichsbehälter klein ist, baut sich, entsprechenden Ladedruck bzw. Luftdruck vorausgesetzt, im Ausgleichsbehälter 8 und damit im Kühlsystem insgesamt relativ schnelle ein Systemdruck auf, der oberhalb der vorstehend angesprochenen Schwelle liegt ab der die volle Motorleistung zulässig ist.
Wird das Überschreiten eines vorgegebenen Systemdrucks durch das den Drucksensor 9 über seinen Messeingang zyklisch abfragende Motorsteuersystem 10 festgestellt, steuert dieses durch aufschalten eines zweiten Spannungspegels auf seinen Schaltausgang das Absperrventil 11 über die Antriebseinrichtung 13 in seine Sperrstellung und koppelt damit den druckseitigen Ladeluftbereich (Beispiel nach 1) bzw. den Druckbereich des Druckluftsystems (Beispiel nach 2) wieder vom Druckeingang 8a des Ausgleichsbehälter 8 ab. Durch den nunmehr ausreichenden Systemdruck im Kühlsystem erfolgt keine Leistungsbegrenzung mehr, wenn die maximale Motorleistung angefordert wird.
Die durch die Erwärmung des Kühlmediums bedingte Volumenvergrößerung führt zu einem weiteren Druckanstieg, der durch das am Ausgleichsbehälter 8 vorhandene Überdruckventil 8b auf ein zulässiges Maß abgebaut wird.
Fällt während des stationären Betriebes der Brennkraftmaschine 1, also nach erfolgtem Druckaufbau und dem wieder Schließen des Absperrventils 11, der Systemdruck im Ausgleichsbehälter 8 unter die erwähnte Schwelle, so wird dies zwar vom Motorsteuersystem 10 mittels des zyklisch abgefragten Drucksensors 9 detektiert, das Absperrventil 11 bleibt aber geschlossen, weil ein derartiger Betriebszustand mit hoher Wahrscheinlichkeit auf einen Defekt am Kühlsystem zurückzuführen ist und keinesfalls durch einen „künstlichen" Druckaufbau im Kühlsystem verschleiert werden darf. Bewerkstelligt wird dies durch einen im Motorsteuersystem 10 angeordneten Speicher 10b, in welchem nach dem wieder Schließen des Absperrventils 11 ein vorgegebener Speicherwert abgelegt wird. Unterschreitet der Systemdruck die angesprochene Schwelle, prüft das Motorsteuersystem zunächst den Speicher 10b. Wird der vorgegebene Speicherwert gefunden, erfolgt einerseits kein Öffnen des Absperrventils 11, andererseits kann eine Signalisierung eines Druckabfalls im Kühlsystem durch das Motorsteuersystem 10 an eine Bedienperson dadurch erfolgen, dass das Motorsteuersystem einen dritten Spannungspegel, der dem ersten oder dem zweiten Spannungspegel an seinem Schaltausgang entsprechen kann, auf einen Alarmausgang (nicht dargestellt) schaltet. Eine mit dem Alarmausgang verbundene Signaleinrichtung (nicht dargestellt) gibt daraufhin ein akustisches und/oder optisches Signal ab.
Als weitere Sicherung vor unzulässigen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 ist das Motorsteuersystem so ausgebildet, dass das Überschreiten einer vorgebbaren Zeitdauer innerhalb der das Absperrventil 11 geöffnet ist, als schwerwiegende Betriebsstörung, die ebenfalls mit hoher Wahrscheinlichkeit auf einen Defekt am Kühlsystem hindeutet, erkannt wird. Hierzu ist ein Zeitglied 10c im Motorsteuersystem vorgesehen, das mit dem Öffnen das Absperrventils 11 gestartet wird und nach einer im Zeitglied 10c vorgegebenen Zeitdauer das Motorsteuersystem 10 veranlasst, durch aufschalten des zweiten Spannungspegels auf seinen Schaltausgang das Absperrventil 11, wenn dieses noch geöffnet ist, über die Antriebseinrichtung 13 zu Schließen. Auch in diesem Zusammenhang ist eine Alarmierung einer Bedienper son dadurch möglich, dass das Motorsteuersystem 10 mit dem Schließen des Absperrventils 11 wie vorstehend beschrieben, den dritten Spannungspegel, auf den Alarmausgang schaltet.
Die vorstehend beschriebenen Steuerungsabläufe sind bei heute üblichen Motorteuersystemen, die im Grunde Rechnersysteme sind, natürlich programmgesteuerte Abläufe, in solchen Systemen sind auch Verzögerungsglieder oder Zeitglieder nicht als separate Hardware-Komponenten, sondern als Zeitschleifen in Form von Unterprogramme realisiert.
Das Anschalten der einzelnen Komponenten an das Motorsteuersystem kann abweichend vom beschriebenen Beispiel auch über ein Bussystem (CAN-Bus, LIN-Bus) erfolgen, das an einem rechnerbasierten Motorsteuersystem betrieben wird. Die prinzipiellen Steuerungsabläufe ändern sich dadurch nicht.
Durch die vorstehend aufgezeigte Verfahrensweise wird nicht nur ein schneller Druckaufbau im Kühlsystem gewährleistet, es wird auch die Betriebssicherheit wesentlich erhöht, weil über das Fehlschlagen des Druckaufbaus im Kühlsystem ebenso wie über einen nach dem Druckaufbau wieder abfallenden Systemdruck schwerwiegende Defekte am Kühlsystem wesentlich früher als bisher erkannt werden können.
Die vorstehend beschriebenen Druckerzeuger, der Verdichter 5 des Turboladers 3 ebenso wie der Luftpresser 16, können je nach Bauart einen stark pulsierenden Druckpegel erzeugen, so dass entsprechende Vorkehrungen zu treffen sind, dass Druckluft zwar in den Ausgleichsbehälter 8 gelangen kann, von dort aber nicht zurück. Dazu ist in den Beispielen nach den 1 und 2 jeweils ein Rückschlagventil vorgesehen. Besonders geeignet für diesen Zweck sind sogenannte Flatterventile, die besonders sensibel auf Druckschwankungen auf beiden Seiten ihres Verschlussmechanismus reagieren. Die vorstehend angesprochenen Druckverhältnisse sind in 3 über der Zeit t schematisch dargestellt. Der vom Druckerzeuger erzeugte Ausgangsdruck 20 verläuft stark pulsieren, so dass ohne ein entsprechendes Flatterventil die Druckluft nicht zufriedenstellend in den Ausgleichsbehälter 8 gefördert werden könnte. Das Flatterventil bewirkt, dass der vom Druckerzeuger erzeugte Druck nur dann in den Ausgleichsbehälter 8 gelangt, wenn er den im Ausgleichsbehälter 8 herrschenden Systemdruck 21 des Kühlsystems zuzüglich der Rückstellkraft des Flatterventils überwindet. Mit steigendem Systemdruck werden also nur noch die Druckspitzen zum Druckaufbau im Ausgleichsbehälter 8 verwendet, wodurch im Falle des Beispiels nach 1 das Ladeluftsystem und im Falle des Beispiels nach 2 das Druckluftsystem sehr schnell wieder entlastet werden. Überschreitet der Systemdruck 21 die Druckschwelle 22, wird über das Absperrventil 11 die Verbindung 7, 7a geschlossen.
Für die Zeit, in der das Absperrventil 11 geöffnet ist, soll das Rückschlagventil bzw. Flatterventil möglichst wenig Rückstrom der zumeist sehr feuchten Luft aus dem Kühlsystem zulassen, weil dies im Falle des Beispieles nach 1 die Verbrennung beeinflussen könnte und im Beispiel nach 2 den Lufttrockner 17 zusätzlich belasten würde. Die Feuchtigkeit in der im Kühlsystem befindlichen Luft ist auch der Grund dafür, dass im Falle des Beispieles nach 2 der Anschluss der Leitung 7a vor dem Lufttrockner und nicht am Druckluftvorratsbehälter 18, wo die Druckverhältnisse günstiger wären, erfolgt, gleichwohl ist natürlich ein Anschluss der Leitung 7a am Druckluftvorratsbehälter 18 denkbar, wenn das erwähnte Rückströmen der feuchten Luft aus dem Kühlsystem unbeachtet bleiben kann.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungen lassen sich selbstverständlich mit dem Fachmann zugänglichem Fachwissen auf vielfältige Weise ausgestalten, ohne den grundlegenden erfinderischen Gedanken zu verlassen, so besteht z. B. die Möglichkeit, das Absperrventil als mechanisch über den Druck im Ausgleichsbehälter angetriebenes Absperrventil auszuführen. Den beschriebenen Ausführungsformen kommt somit nur Beispielcharakter zu.

Claims

Verfahren zum schnellen Aufbau des Systemdrucks im Kühlsystem einer Brennkraftmaschine, wobei – im Kühlsystem ein Ausgleichsbehälter (8) angeordnet ist, der wenigstens in einem Teil seines Volumens einen Luftraum (14) enthält, – der Luftraum (14) über ein Überdruckventil (8b) mit der den Ausgleichsbehälter (8) umgebenden Atmosphäre verbunden ist und – der Ausgleichsbehälter (8) im Bereich des Luftraums (14) einen Druckanschluss (8a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Starten der Brennkraftmaschine (1), eine Verbindung (7, 7a) zwischen der Druckseite eines von der Brennkraftmaschine (1) getriebenen Druckerzeugers (5, 16) und dem Druckanschluss (8a) geöffnet wird, so dass vom Druckerzeuger (5, 16) verdichtete Luft in den Ausgleichsbehälter (8) strömt, wobei die Verbindung (7, 7a) so lange geöffnet bleibt, bis der im Ausgleichsbehälter (8) von einem Druckaufnehmer (Drucksensor 9) erfasste Systemdruck einen vorgegebenen Wert erreicht hat und dass, ausgelöst durch das Erreichen des vorgegebenen Wertes, die Verbindung (7, 7a) zwischen der Druckseite des Druckerzeugers (5, 16) und dem Druckanschluss (8a) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Öffnen der Verbindung (7, 7a) zwischen der Druckseite des Druckerzeugers (5, 16) und dem Druckanschluss (8a) ein Zeitglied (10c) gestartet wird und dass nach Ablauf einer im Zeitglied (10c) vorgegebenen Zeitdauer die Verbindung (7, 7a) ausgelöst durch den Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer geschlossen wird, wenn sie zu diesem Zeitpunkt noch geöffnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeitdauer größer ist als die Zeitdauer innerhalb der bei ungünstigen aber noch zulässigen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine (1) der Systemdruck den vorgegebenen Wert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ausgelöst durch den Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer eine Alarmeinrichtung angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Starten der Brennkraftmaschine (1) ein Verzögerungsglied (10a) gestartet wird, welches das Öffnen der Verbindung (7, 7a) zwischen der Druckseite des Druckerzeugers (5, 16) und dem Druckanschluss (8a) um eine im Verzögerungsglied (10a) vorgegebene Zeitdauer verzögert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Starten der Brennkraftmaschine (1) das Öffnen der Verbindung (7, 7a) zwischen der Druckseite eines von der Brennkraftmaschine (1) getriebenen Druckerzeugers (5, 16) und dem Druckanschluss (8a) unterbleibt, wenn der von dem Druckaufnehmer (Drucksensor 9) erfasste Systemdruck oberhalb eines vorgegebenen Wert liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Schließen der Verbindung (7, 7a) zwischen der Druckseite des von der Brennkraftmaschine (1) getriebenen Druckerzeugers (5, 16) und dem Druckanschluss (8a) diese Verbindung (7, 7a) für die Dauer des Betriebs der Brenrrkraftmaschine (1) bis zu deren nächstem Abschalten gegen ein erneutes Öffnen gesichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung der Brennkraftmaschine (1) über ein Motorsteuersystem (10) erfolgt, das über einen Drucksensor (9) im Ausgleichsbehälter (8) mit einer dem Systemdruck proportionalen Messgröße beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen und Schließen der Verbindung (7, 7a) zwischen der Druckseite des von der Brennkraftmaschine (1) getriebenen Druckerzeugers (5, 16) und dem Druckanschluss (8a) gesteuert durch das Motorsteuersystem (10) erfolgt.
Anordnung zum schnellen Aufbau des Systemdrucks im Kühlsystem einer Brennkraftmaschine, wobei – im Kühlsystem ein Ausgleichsbehälter (8) angeordnet ist, der wenigstens in einem Teil seines Volumens einen Luftraum (14) enthält, – der Luftraum (14) über ein Überdruckventil (8b) mit der den Ausgleichsbehälter (8) umgebenden Atmosphäre verbunden ist und – der Ausgleichsbehälter (8) im Bereich des Luftraums (14) einen Druckanschluss (8a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanschluss (8a) über ein Rückschlagventil (12) und ein Absperrventil (11) mit der Druckseite eines von der Brennkraftmaschine (1) angetriebenen Druckerzeugers (5, 16) verbunden ist, wobei das Absperrventil (11) über den im Ausgleichsbehälter (8) herrschenden Systemdruck derart beaufschlagbar ist, dass es bei einem voreingestellten Systemdruck schließt und das Rückschlagventil (12) so angeordnet ist, dass es Luftströme vom Ausgleichsbehälter (8) zur Druckseite des Druckerzeugers (5,16) sperrt.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerzeuger der Verdichter (5) eines an einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) betriebenen Laders (3) ist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerzeuger ein in einem Nutzfahrzeug angeordneter von deren Brennkraftmaschine (1) angetriebener Luftpresser (16) zur Erzeugung der Druckluft für die Druckluftbremsen des Nutzfahrzeuges ist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – das Absperrventil (11) ein elektrisch betätigtes Ventil ist, dessen Betätigungsantrieb (13) eine elektrische Verbindung zu einem Schaltausgang des Motorsteuersystems (10) aufweist – das Motorsteuersystem (10) über einen Signaleingang mit dem Ausgangssignal eines Drucksensors (9) beaufschlagt ist, – der Drucksensor (9) dem im Ausgleichsbehälter (8) herrschenden Druck ausgesetzt ist, – das Motorsteuersystem (10) so ausgebildet ist, dass es nach dem Starten der Brennkraftmaschine (1) einen ersten Spannungspegel auf seinen Schaltausgang aufschaltet, bei dessen Anliegen der Betätigungsantrieb (13) das Absperrventil (11) öffnet, und bei Anliegen eines voreingestellten Signalwert an seinem mit dem Drucksensor (9) verbundenen Eingang einen vorgegebenen zweiten Spannungspegel auf seinem Schaltausgang aufschaltet, bei dessen Anliegen der Betätigungsantrieb (13) das Absperrventil schließt.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuersystem (10) ein Zeitglied (10c) enthält, das mit dem Aufschalten des ersten Spannungspegels auf den Schaltausgang gestartet wird und das nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer das Motorsteuersystem (10) veranlasst, den vorgegebenen zweiten Spannungspegel an den Schaltausgang zu legen.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuersystem (10) ein Verzögerungsglied (10a) enthält, das mit dem Starken der Brennkraftmaschine (1) gestartet wird und nach Ablauf einer voreingestellten Verzögerungszeit das Motorsteuersystem (10) veranlasst den ersten vorgegebenen Spannungspegel auf seinen Schaltausgang aufzuschalten.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass – das Motorsteuersystem (10) einen Speicher (10b) enthält, der beim Aufschalten des zweiten Spannungspegels auf den Schaltausgang einen vorgegebenen Wert speichert, – das Motorsteuersystem (10) bei Anliegen von Signalwerten an ihrem mit dem Drucksensor (9) verbundenen Signaleingang, die kleiner sind als der vorgegebenen Signalwert, den Speicher (10b) auf das Vorhandensein des vorgegebene Wertes überprüft, – das Motorsteuersystem (10) einen Alarmierungsausgang aufweist, an den eine Alarmierungseinrichtung angeschaltet ist, – das Motorsteuersystem (10) bei Auffinden des vorgegebenen Wertes eine dritten Spannungspegel, der gleich dem ersten oder dem zweiten Spannungspegel sein kann, auf den Alarmierungsausgang aufschaltet.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (12) ein Flatterventil ist.