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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Systemdrucks in einem Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Um in beispielsweise zur Motorkühlung oder auch zur Kühlung von Retardern eingesetzten Kühlmittelkreisläufen von Brennkraftmaschinen die Bildung von Dampfblasen bzw. Kavitation im flüssigen Kühlmedium zu vermeiden, werden diese Kühlmittelkreisläufe in der Regel unter Überdruck betrieben. Bei üblichen Systemen stellt sich dabei der Überdruck nach dem Start der Brennkraftmaschine langsam von selbst ein, da dass flüssige Kühlmedium sich erwärmt und so durch seine Ausdehnung den Druck im geschlossenen Kühlmittelsystem erhöht. Um bei verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine dabei jeweils den notwendigen Druck aufrecht zu erhalten werden komplexe, mehrkammerige Ausgleichsbehälter benötigt, welche sowohl konstruktiv aufwendig sind, als auch nachteilig hohen Bauraumbedarf aufweisen.
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Die
DE 10 2009 018 012 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern des Systemdrucks in einem Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine, bei welchem mittels eines Drucksensors ein Druck im Kühlmittelkreislauf gemessen wird und bei Abweichung von einem Solldruck durch Zuführen oder Abführen von Druckluft in einen Gasraum des Ausgleichsbehälters der Solldruck im Kühlmittelkreislauf eingestellt wird, wobei eine Kühlmitteltemperatur im Kühlmittelkreislauf ermittelt wird und der Solldruck mittels eines Druck-Temperatur-Kennfeldes ermittelt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Steuern des Systemdrucks in einem Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine anzugeben.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beim Verfahren zum Steuern des Systemdrucks in einem Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine, wobei durch geregeltes Zuführen oder Abführen eines gasförmigen Mediums, insbesondere von Druckluft, in einen Gasraum eines Ausgleichsbehälters mittels eines Druckregelventils der Solldruck im Kühlmittelkreislauf anhand eines Druck-Temperatur-Kennfeldes eingestellt wird, wird erfindungsgemäß anhand des aktuell eingestellten oder einzustellenden Systemdrucks eine Dichtheit des Kühlmittelkreislaufs überprüft. Dadurch kann im Betrieb der Brennkraftmaschine frühzeitig ein Leck im Kühlmittelkreislauf detektiert und ein Nutzer vor selbigem gewarnt werden. Somit können durch den undichten Kühlmittelkreislauf bedingte Schäden vermieden werden.
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Insbesondere kann eine derartige Ansteuerung der Brennkraftmaschine erfolgen, dass eine verringerte Motorleistung abgebbar ist, so dass eine Überhitzung des Kühlmittelkreislaufs und/oder der Brennkraftmaschine bei starker Undichtigkeit vermieden ist.
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Vorteilhafterweise ist eine standardisierte Diagnose des Kühlmittelkreislaufs der Brennkraftmaschine ermöglicht, d. h. es sind keine zusätzlichen fahrzeugexternen Vorrichtungen notwendig, um die Dichtheit des Kühlmittelkreislaufs mit einem vorgebbaren Solldruck zu überprüfen. Weiterhin ist eine Beaufschlagung des Kühlmittelkreislaufs mit unterschiedlichen Prüfdrücken, beispielweise bedingt durch unterschiedliche Arbeiter, vermieden. Insbesondere wird die Dichtheitsprüfung standardisiert an jedem Fahrzeug gleich und unabhängig von den verwendeten Prüfvorrichtungen und/oder dem Prüfer durchgeführt.
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Besonders vorteilhafterweise ist eine Diagnose, d. h. eine Dichtheitsprüfung, des Kühlmittelkreislaufs mit fahrzeuginternen Mitteln möglich, so dass beispielweise ein Fehlerspeicher des Steuergeräts des Kühlmittelkreislaufs nach erfolgreich durchgeführter Diagnose und somit wieder hergestellter Dichtheit des Kühlmittelkreislaufs löschbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind alle Komponenten zur Diagnose des Kühlmittelkreislaufs bereits in einem Fahrzeug vorhanden, so dass bei der Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein Mehraufwand entsteht und nur erweiterte Funktionen in der Steuereinheit programmiert werden müssen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist mittels der Hinterlegung des ermittelten Ergebnisses der Dichtheitsprüfung des Kühlmittelkreislaufs in der Steuereinheit oder einem dieser zugeordneten Fehlerspeicher eine fahrzeuginterne Dokumentationsmöglichkeit der Dichtheitsprüfung ermöglicht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Kühlmittelkreislaufs für eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Kühlmittelkreislaufs 1 für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei ist die Brennkraftmaschine als herkömmlicher Verbrennungsmotor nach dem Diesel- oder Ottomotorprinzip ausgebildet.
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1 zeigt einen Ausgleichsbehälter 2 für einen abschnittsweise dargestellten Kühlmittelkreislauf 1 der Brennkraftmaschine. Im Ausgleichsbehälter 2 ist herkömmliches flüssiges Kühlmedium KM angeordnet, oberhalb dessen sich ein Gasraum 3 befindet. Über einen Nachfüllstutzen 4 kann zusätzliches Kühlmedium KM in den Ausgleichsbehälter 2 eingefüllt werden. Der Nachfüllstutzen 4 wird bevorzugt mit einem herkömmlichen Verschlussdeckel, in welchem ein Überdruckventil angeordnet sein kann, verschlossen.
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Mittels eines Drucksensors 5 wird ein Innendruck im Gasraum 3 gemessen. Dieser Innendruck ist repräsentativ für den Systemdruck S im gesamten Kühlmittelsystem.
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Der Ausgleichsbehälter 2 ist mittels zumindest einer Verbindungsleitung 6 mit dem übrigen Kühlmittelkreislauf 1 der Brennkraftmaschine gekoppelt. In dieser Verbindungsleitung 6 ist ein Temperatursensor 7 angeordnet, welcher eine Kühlmitteltemperatur T erfasst. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann der Temperatursensor 7 an einer anderen Position im Kühlmittelkreislauf 1 angeordnet sein.
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Um den Systemdruck S im Kühlmittelkreislauf 1 während des Betriebs der Brennkraftmaschine auf den jeweiligen Optimalwert einzustellen, wird zusätzlich die Kühlmitteltemperatur T bestimmt. Aus einem nicht dargestellten Druck-Temperatur-Kennfeld, welches in einer Steuereinheit 12 hinterlegt ist, ward der gemessenen Kühlmitteltemperatur T ein jeweiliger Solldruck SD zuordnet, welcher gerade hoch genug ist, dass es zu keiner Kavitation bzw. Dampfblasenbildung im Kühlmittel KM kommt.
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Der so ermittelte Solldruck SD wird in der Folge im Gasraum 3 des Ausgleichsbehälters 2 eingestellt. Hierzu weist der Ausgleichsbehälter 2 einen Zufuhrstutzen 8 zum Zuführen eines gasförmigen Mediums, insbesondere von Druckluft, auf. Die Druckluft wird bevorzugt von einem herkömmlichen Druckerzeuger 9 bereitgestellt und kann in einem herkömmlichen Vorratsbehälter 10 vorgehalten werden.
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Über ein von der Steuereinheit 12 angesteuertes Druckregelventil 11 wird solange Druckluft in den Gasraum 3 eingebracht bzw. aus diesem abgeführt, bis der aus dem Druck-Temperatur-Kennfeld ermittelte Solldruck SD erreicht ist.
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Die Ermittlung des jeweils optimalen Solldrucks SD für das Kühlmedium KM aus dem Druck-Temperatur-Kennfeld erfolgt dabei kontinuierlich während des gesamten Betriebes der Brennkraftmaschine. Zu jeder Kühlmitteltemperatur T, wird somit lediglich genau der Druck im Kühlmittelkreislauf 1 eingestellt, welcher notwenig ist, um Dampfblasenbildung und Kavitation zu vermeiden. Eine Überbelastung von Komponenten des Kühlmittelkreislaufs 1, welche auftreten würde, wenn der Systemdruck S im Kühlmittelkreislauf 1 ständig auf dem Maximaldruck gehalten würde, wird somit vorteilhaft vermieden.
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Im Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand des aktuell eingestellten oder einzustellenden Systemdrucks S wird eine Dichtheit des Kühlmittelkreislaufs 1 überprüft.
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In einer ersten Ausführungsform wird dazu während des Betriebs der Brennkraftmaschine die Dichtheit des Kühlmittelkreislaufs 1 anhand einer Regelhäufigkeit des Druckregelventils 11 in einem vorgebbaren Zeitraum ermittelt. Dazu ist in bevorzugter Weise ein diesbezüglicher Steuer- und/oder Regelalgorithmus als Programmablauf in der Steuereinheit 12 integriert oder hinterlegt.
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Als vorgebbarer Zeitraum wird dabei vorzugsweise ein Zeitraum bestimmt, in welchem der Solldruck SD gemäß dem Druck-Temperatur-Kennfeld unverändert ist. Sind zum Aufrechterhalten des unveränderten Solldrucks SD gemäß dem Druck-Temperatur-Kennfeld beispielsweise häufige Regelvorgänge des Druckregelventils 11 notwendig, welche beispielweise oberhalb eines vorgebbaren Schwellwertes liegen, deutet dies auf einen Druckverlust des Kühlmittelkreislaufs 1 hin. Dieser Druckverlust des Kühlmittelkreislaufs 1 lässt auf eine zumindest abschnittsweise Undichtigkeit des Kühlmittelkreislaufs 1 und einen daraus resultierenden Verlust des Kühlmediums KM schließen. Eine derart ermittelte Undichtigkeit des Kühlmittelkreislaufs 1 ist mittels herkömmlicher visueller und/oder akustisches Ausgabemittel 13 einem Nutzer der Brennkraftmaschine mitteilbar. Das Ausgabemittel 13 kann beispielweise als Warnton, Warnsignal, Warnlampe und/oder Warnhinweis auf einem Kombinationsanzeigeinstrument ausgebildet sein.
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In einer zweiten Ausführungsform wird während des Stillstands der Brennkraftmaschine der Kühlmittelkreislauf 1 einmalig mit einem vorgebbaren Systemdruck S von beispielweise 1000 mbar beaufschlagt. Dazu ist in bevorzugter Weise ein diesbezüglicher Steuer- und/oder Regelalgorithmus als Programmablauf in der Steuereinheit 12 integriert oder hinterlegt und als Diagnosefunktion ausgebildet, welche beispielsweise mittels eines Kombinationsanzeigeinstrumentes aktiviert werden kann. Anschließend wird mittels der Steuereinheit 12 ermittelt, ob der vorgebbare Systemdruck S im Kühlmittelkreislauf 1 während eines vorgebbaren Zeitraums konstant bleibt. Wird der aufgebrachte Systemdruck S ohne Druckverlust während des vorgebbaren Zeitraums von beispielweise 15 Minuten gehalten, kann eine Undichtigkeit des Kühlmittelkreislaufs 1 ausgeschlossen werden.
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Im Falle eines Druckverlustes und einer derart ermittelten Undichtigkeit wird diese mittels des Ausgabemittels 13 einem Nutzer der Brennkraftmaschine oder auch einem Servicepersonal der Werkstatt mitgeteilt.
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Diese Funktion ermöglicht es insbesondere bei Werkstattaufenthalten und einer dortigen Wartung und/oder Instandsetzung des Kühlmittelkreislaufs 1 eine abschließende Dichtigkeitsprüfung mit einfachen Mitteln vorzunehmen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann ein ermitteltes Ergebnis der Dichtheitsprüfung des Kühlmittelkreislaufs 1 in der Steuereinheit 12 oder einem dieser zugeordnetem Fehlerspeicher 14 hinterlegt werden. Dadurch ist eine fahrzeuginterne Dokumentationsmöglichkeit der Dichtheitsprüfung ermöglicht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind alle Komponenten zur Diagnose des Kühlmittelkreislaufs 1 bereits in einem Fahrzeug vorhanden, so dass bei der Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein Mehraufwand entsteht und nur erweiterte Funktionen in der Steuereinheit 12 programmiert werden müssen.
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Besonders vorteilhafterweise ist eine Diagnose, d. h. eine Dichtheitsprüfung, des Kühlmittelkreislaufs 1 mit fahrzeuginternen Mitteln möglich, so dass beispielweise ein Fehlerspeicher 14 des Steuergeräts 12 des Kühlmittelkreislaufs 1 nach erfolgreich durchgeführter Diagnose und somit wieder hergestellter Dichtheit des Kühlmittelkreislaufs 1 löschbar ist.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann der Drucksensor 5 auch an einer Position zwischen dem Zufuhrstutzen 8 und dem Druckregelventil 11, insbesondere an einer Druckleitung dazwischen, angeordnet sein, welches durch den Zufuhrstutzen 8 mit dem Gasraum 3 des Ausgleichsbehälters 2 in Kontakt steht. Durch eine Anordnung des Drucksensors 5 am Druckregelventil 11 kann eine Vorrichtung zur Nachreglung des Druckes des Kühlmittelkreislaufes 1 als bauliche Einheit ausgeführt sein, die zugleich den Drucksensor 5 enthält und so mit der Steuereinheit 12 eigenständig in verschiedene Kraftfahrzeuge einbaubar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlmittelkreislauf
- 2
- Ausgleichsbehälter
- 3
- Gasraum
- 4
- Nachfüllstutzen
- 5
- Drucksensor
- 6
- Verbindungsleitung
- 7
- Temperatursensor
- 8
- Zufuhrstutzen
- 9
- Druckerzeuger
- 10
- Vorratsbehälter
- 11
- Druckregelventil
- 12
- Steuereinheit
- 13
- Ausgabemittel
- 14
- Fehlerspeicher
- KM
- Kühlmedium
- S
- Systemdruck
- SD
- Solldruck
- T
- Kühlmitteltemperatur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009018012 A1 [0003]
