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Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem ein differenzdruckgesteuertes Ventil aufweisenden Ausgleichsbehälter für ein Kühlmittel, wobei das Ventil zum Öffnen bei Erreichen eines festgelegten Differenzdrucks zwischen einem im Ausgleichsbehälter herrschenden Druck und einem Umgebungsdruck ausgebildet ist und einem Steuergerät, das zum Abschalten einer Klimaanlage und zum Ausgeben eines Warnsignals beim Erreichen einer festgelegten Temperatur des Kühlmittels ausgebildet ist.
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Aus der
DE 102 07 343 A1 ist eine Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage bekannt. Diese Kühlvorrichtung umfasst einen Ausgleichsbehälter. Dort ist angegeben, dass die Klimaanlage in bestimmten Betriebssituationen abgeschaltet werden kann, um eine Überlastung zu vermeiden.
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Ein Ausgleichsbehälter für einen Kühlmittelkreislauf ist aus der
DE 10 2010 033 715 A1 bekannt. Der Ausgleichsbehälter weist einen Deckel auf, der ein Differenzdruck gesteuertes Ventil aufweist.
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Kühlsysteme für Brennkraftmaschinen umfassen üblicherweise einen Ausgleichsbehälter, der sicherstellt, dass ein zulässiger Druck im Kühlsystem nicht überschritten wird. Der Ausgleichsbehälter umfasst ein differenzdruckgesteuertes Ventil, das zumeist in einem Deckel angeordnet ist, durch das beim Erreichen des festgelegten Differenzdrucks Luft ausgeschoben wird.
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Beim Betrieb der Brennkraftmaschine dehnt sich das Kühlmittel durch die Erwärmung aus. In dem Ausgleichsbehälter ist ein als Luftpolster dienender Hohlraum vorgesehen, während der Systemdruck des Kühlsystems aufgebaut wird. Mit steigender Temperatur des Kühlmittels steigt der Druck des Kühlmittels an. Das im Deckel des Ausgleichsbehälters angeordnete differenzdruckgesteuerte Ventil öffnet, wenn der Differenzdruck zwischen dem Außendruck und dem Systemdruck im Kühlsystem einen bestimmten Wert erreicht hat. In diesem Zustand wird über das geöffnete Ventil ein weiterer Druckanstieg verhindert.
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Da das Volumen des Luftpolsters im Ausgleichsbehälter allerdings begrenzt ist, wird bei einer weiteren Temperaturerhöhung kontrolliert Kühlmittel ausgeschoben. Dadurch soll verhindert werden, dass Bauteile des Kühlsystems oder der Brennkraftmaschine zu stark erwärmt werden. Da sich der Kühlmittelvorrat auf diese Weise verringert, muss er anschließend wieder aufgefüllt werden. Daher wird angestrebt, diesen Betriebszustand möglichst zu vermeiden. Einerseits wird durch ein Steuergerät beim Erreichen einer festgelegten Temperatur des Kühlmittels eine gegebenenfalls vorhandene Klimaanlage abgeschaltet, wodurch die thermische Belastung des Kühlsystems gesenkt wird. Alternativ oder zusätzlich wird beim Erreichen einer festgelegten Temperatur des Kühlmittels ein Warnsignal ausgegeben, zum Beispiel durch Aktivieren einer Warnleuchte, wodurch dem Benutzer signalisiert wird, dass das Kühlsystem im Grenzbereich betrieben wird.
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Die festgelegte Temperatur, bei der die Klimaanlage abgeschaltet wird bzw. das Warnsignal ausgegeben wird, wird üblicherweise konservativ festgelegt, so dass bei allen normalerweise auftretenden Umgebungsbedingungen eine thermische Überlastung des Kühlsystems und der von dem Kühlmittel durchflossenen Bauteile vermieden wird. Diese Festlegung weist allerdings den Nachteil auf, dass in bestimmten Betriebszuständen nicht das gesamte Kühlpotential genutzt wird, da bereits vorher ein Abschalten der Klimaanlage bzw. die Ausgabe des Warnsignals erfolgt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem anzugeben, durch das das vorhandene Kühlpotential besser genutzt werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kühlsystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Temperatur des Kühlmittels, bei der die Klimaanlage abgeschaltet wird und/oder ein Warnsignal ausgegeben wird, in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks festgelegt ist.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das Ventil bei einem festgelegten Differenzdruck zwischen dem im Kühlsystem vorhandenen Systemdruck des Kühlmittels und dem Umgebungsdruck öffnet. Der Umgebungsdruck ist allerdings stark von der Höhe, in der sich das Fahrzeug befindet, abhängig. Kritisch ist dabei der Fall, wenn sich das Fahrzeug zum Beispiel im Hochgebirge befindet. In dieser Situation ist der Umgebungsdruck wesentlich geringer im Vergleich zu einer Fahrt auf Meereshöhe. Da der Differenzdruck, bei dem das Ventil öffnet, durch konstruktive und geometrische Parameter des Ventils festgelegt wird, verringert sich bei einem reduzierten Umgebungsdruck, zum Beispiel im Hochgebirge, auch der maximal zulässige Systemdruck im Kühlsystem. Da dieser Druck direkt mit der zulässigen Kühlmitteltemperatur korreliert, reduziert sich die zulässige Kühlmitteltemperatur bei geringem Umgebungsdruck, zum Beispiel im Hochgebirge. Dementsprechend sind herkömmliche Kühlsysteme so ausgelegt, dass auch bei einer Fahrt bei niedrigem Umgebungsdruck eine festgelegte Temperatur, für die das Kühlsystem ausgelegt ist, nicht überschritten wird. Das bedeutet jedoch andererseits, dass das Kühlsystem eines Fahrzeugs, das sich zum Beispiel auf Meeresniveau befindet, nicht vollständig ausgenutzt wird. Insbesondere erfolgt das Abschalten einer Klimaanlage und/oder das Ausgeben eines Warnsignals bei einer für den herrschenden Umgebungsdruck zu niedrigen Temperatur.
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Erfindungsgemäß ist hingegen vorgesehen, dass die Temperatur des Kühlmittels, bei der die Klimaanlage abgeschaltet wird und/oder ein Warnsignal ausgegeben wird, in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks festgelegt ist. Das bedeutet, dass ein funktionaler Zusammenhang zwischen Umgebungsdruck und der Temperatur, bei der die Warnung oder Abschaltung erfolgt, hergestellt werden kann. Jedem Umgebungsdruck kann auf diese Weise eine entsprechende Temperatur zugeordnet werden. Erfindungsgemäß erfolgt das Abschalten der Klimaanlage bei einem Fahrzeug, das sich im Flachland bewegt, erst bei einer höheren Temperatur, so dass das Kühlpotential des Kühlsystems besser ausgenutzt werden kann. Andererseits ist auch für den kritischen Fall einer Fahrt im Hochgebirge gewährleistet, dass das Abschalten der Klimaanlage oder das Ausgeben eines Warnsignals rechtzeitig erfolgt, das heißt, bevor eine thermische Überlastung von Komponenten des Kühlsystems auftritt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem wird es besonders bevorzugt, dass in dem Steuergerät ein Kennfeld hinterlegt ist, in dem bei einem bestimmten Umgebungsdruck eine Temperatur zum Abschalten der Klimaanlage und/oder in eine Temperatur zum Ausgeben des Warnsignals zugeordnet ist. Das Kennfeld hat somit die Funktion einer Tabelle, wobei einem bestimmten Umgebungsdruck jeweils eine Temperatur als Warnschwelle oder Abwurfschwelle zugeordnet ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem ist die Temperatur zum Abschalten der Klimaanlage niedriger als die dem Warnsignal zugeordnete Temperatur. Auf diese Weise genügt in bestimmten Situationen das Abschalten der Klimaanlage, bevor ein Warnsignal an den Fahrer ausgegeben wird. Durch das Abschalten der Klimaanlage wird das Kühlsystem entlastet, so dass die Temperatur des Kühlmittels sinkt, wodurch kritische Betriebszustände vermieden werden.
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Die Implementierung des erfindungsgemäßen Kühlsystems kann weiter vereinfacht werden, wenn der Umgebungsdruck mittels eines Drucksensors erfasst wird und/oder in dem Steuergerät gespeichert ist. Sofern ein Drucksensor für andere Zwecke, zum Beispiel für die Motorsteuerung, bereits vorhanden ist, kann auf den von dem Drucksensor erfassten Wert des Umgebungsdrucks zurückgegriffen werden. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass das Steuergerät einen eigenen Drucksensor zum Erfassen des Umgebungsdrucks aufweist. Im Hinblick auf den damit verursachten Bauaufwand wird es jedoch bevorzugt, auf einen ohnehin vorhandenen Drucksensor für den Umgebungsdruck zurückzugreifen.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem Kühlsystem. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist ein Kühlsystem der beschriebenen Art auf.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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1: ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem; und
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2: ein im Steuergerät hinterlegtes Kennfeld.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 ist eine schematische Darstellung und zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Kühlsystem. Das in 1 gezeigte Kraftfahrzeug 1 umfasst eine lediglich schematisch dargestellte Brennkraftmaschine 2 mit einem Kühlsystem 3. Das Kühlsystem 3 ist allerdings nur schematisch dargestellt, sofern es für die Erläuterung der Erfindung erforderlich ist. Das Kühlsystem 3 umfasst in herkömmlicher Weise weitere Komponenten wie eine Wasserpumpe, einen Kühler, ein oder mehrere Ventile zum Schließen oder Freigeben von Kühlkanälen sowie einen oder mehrere Wärmetauscher.
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In dem Kühlsystem 3 befindet sich ein Kühlmittel. Ein Ausgleichsbehälter 4 ist über eine Verbindungsleitung 5 hydraulisch an das Kühlsystem 3 angeschlossen. In 1 erkennt man, dass der Ausgleichsbehälter 4 einen Abfluss 5 und eine Zuleitung 6 aufweist, über die der Ausgleichsbehälter 4 an das Kühlsystem 3 angeschlossen ist. Bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine, das heißt bei kaltem Kühlmittel, befindet sich im oberen Teil des Ausgleichsbehälters 4 ein Luftpolster 7. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 2 wird das Kühlmittel in dem Kühlsystem 3 erwärmt, wodurch es sich ausdehnt. Dadurch verringert sich das Volumen des Luftpolsters 7 in dem Ausgleichsbehälter 4.
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Der Ausgleichsbehälter 4 weist einen Deckel 8 auf, der mit einem Federelement 9 versehen ist, wodurch ein differenzdruckgesteuertes Ventil gebildet wird. Wenn ein bestimmter Druck in dem Kühlsystem 3 erreicht ist, wird das Federelement 9 soweit komprimiert, dass komprimierte Luft zwischen dem Deckel 8 und dem Gehäuse des Ausgleichsbehälters 4 oder durch eine in dem Deckel 8 vorgesehene Öffnung nach außen entweichen kann. Dadurch wird eine weitere Erhöhung des Drucks im Kühlsystem verhindert.
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Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Steuergerät 10, das zum Abschalten einer lediglich schematisch dargestellten Klimaanlage 11, die in das Kühlsystem 3 integriert ist, ausgebildet ist. Das Steuergerät 10 greift auf gespeicherte Daten des Umgebungsdrucks zu, die von einem Drucksensor erfasst worden sind. In dem Steuergerät 10 ist ein Kennfeld hinterlegt, so dass jedem Wert des Umgebungsdrucks ein druckabhängiger Temperaturwert zugeordnet ist, bei dem die Klimaanlage 11 abgeschaltet wird.
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2 zeigt beispielhaft ein Kennfeld bei dem einem Druckwert ein entsprechender Temperaturwert zugeordnet ist. Die Druckwerte sind beispielhaft von 1000 mbar (hPa) bis 700 mbar angegeben. Benötigte Zwischenwerte können interpoliert werden. Zusätzlich ist die entsprechende Höhe über dem Meeresspiegel angegeben. Auf der senkrechten Achse ist die Temperatur qualitativ angegeben. Die durch „x” gekennzeichneten Werte geben die umgebungsdruckabhängige Abbruchschwelle zum Abschalten der Klimaanlage 11 an. Die durch „0” gekennzeichneten Druckwerte geben die Abbruchschwelle zum Ausgeben des Warnsignals „Heißleuchte” an. Anhand des in 2 dargestellten Kennfelds ist ersichtlich, dass der druckabhängige Temperaturgrenzwert mit sinkendem Luftdruck abnimmt. Andererseits kann bei hohem Luftdruck, das heißt, wenn sich das Fahrzeug zum Beispiel auf Meereshöhe befindet, eine höhere Temperatur im Kühlsystem zugelassen werden, bis die Klimaanlage 11 durch das Steuergerät 10 abgeschaltet wird oder das Warnsignal ausgegeben wird.
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Das Kühlsystem 3 weist den Vorteil auf, dass in jedem Betriebszustand der momentan herrschende Umgebungsdruck berücksichtigt wird, so dass ein Warnsignal nur dann ausgegeben wird, wenn es tatsächlich notwendig ist. Bis dahin kann die maximal mögliche Kühlleistung abgerufen werden, wodurch das vorhandene Kühlpotential vollständig ausgenutzt werden kann.
