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Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kühlmittelpumpe. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Kühlmittelpumpe.
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Eine solche Kühlmittelpumpe zum Fördern eines zum Kühlen einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen, insbesondere flüssigen, Kühlmittels ist beispielsweise bereits der
DE 10 2004 057 401 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Kühlmittelpumpe ist dazu ausgebildet, das Kühlmittel während einer Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine zu fördern, welche während der Betriebsphase aktiviert ist und sich insbesondere in ihrem befeuerten Betrieb befindet. Die Kühlmittelpumpe ist außerdem dazu ausgebildet, das Kühlmittel während einer Nachkühlphase zu fördern, während welcher die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, mithin abgestellt ist oder stillsteht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühlmittelpumpe, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zu schaffen, sodass ein besonders energieeffizienter Betrieb realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kühlmittelpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Kühlmittelpumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders energieeffizienter Betrieb, insbesondere des Kraftfahrzeugs, realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kühlmittelpumpe eine Baueinheit, mithin ein Modul mit einer eigenen Elektronik ist, mittels welcher die Kühlmittelpumpe unabhängig von einem bezüglich der Kühlmittelpumpe externen Steuergerät des Kraftfahrzeugs in der Nachkühlphase betreibbar und zum Beenden der Nachkühlphase abschaltbar, das heißt deaktivierbar, ist. Dies bedeutet, dass die einfach auch als Pumpe bezeichnete Kühlmittelpumpe in der auch als Nachlaufphase bezeichneten Nachlaufkühlphase im Betrieb, mithin aktiviert, ist und dadurch das vorzugsweise flüssige Kühlmittel kühlt, wobei für den Betrieb der Kühlmittelpumpe in beziehungsweise während der Nachlaufkühlphase kein bezüglich der Kühlmittelpumpe externes, zusätzlich zu der Kühlmittelpumpe vorgesehenes Steuergerät des Kraftfahrzeugs erforderlich ist. Um die Nachlaufkühlphase zu beenden, beispielsweise nach Ablauf einer vorgegebenen oder vorgebbaren Zeitdauer, wird die Kühlmittelpumpe deaktiviert, wobei für dieses Deaktivieren der Kühlmittelpumpe ebenfalls kein bezüglich der Kühlmittelpumpe externes, zusätzliches Steuergerät erforderlich ist, sondern die Kühlmittelpumpe deaktiviert sich zum Beenden der Nachlaufkühlphase und somit insbesondere nach Ablauf der Zeitdauer sozusagen selbst. Dadurch, dass mittels der Kühlmittelpumpe während der Nachlaufkühlphase das Kühlmittel zu fördern ist oder gefördert wird, wobei während der Nachlaufkühlphase die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, mithin stillsteht, kann zumindest ein Teil der Verbrennungskraftmaschine wie beispielsweise ein Abgasturbolader und/oder ein Gehäuseelement der Verbrennungskraftmaschine mittels des Kühlmittels, welches mittels der Kühlmittelpumpe in der Nachlaufkühlphase gefördert wird, gekühlt werden, sodass eine übermäßige, thermische Belastung der Verbrennungskraftmaschine vermieden werden kann.
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Da nun die Elektronik der Kühlmittelpumpe die Kühlmittelpumpe während der Nachlaufkühlphase, während welcher die Verbrennungskraftmaschine und insbesondere eine Zündung der Verbrennungskraftmaschine deaktiviert sind, betreiben kann, und da die Elektronik der Kühlmittelpumpe selbst die Kühlmittelpumpe deaktivieren kann, um dadurch die Nachlaufkühlphase zu beenden, ist es zum Durchführen der Nachlaufkühlphase und zum Beenden der Nachlaufkühlphase nicht erforderlich, dass bezüglich der Kühlmittelpumpe externe, zusätzlich zur Kühlmittelpumpe vorgesehene Steuergeräte des Kraftfahrzeugs während der Nachlaufkühlphase aktiviert sind oder bleiben, sondern zumindest nahezu alle bezüglich der Kühlmittelpumpe externen Steuergeräte des Kraftfahrzeugs können zumindest während eines Teils der Nachlaufkühlphase deaktiviert sein und/oder können bei einem Deaktivieren der zunächst aktivierten Verbrennungskraftmaschine, insbesondere bei einem Deaktivieren der Zündung, abgeschaltet werden und somit während zumindest eines Teils der Nachlaufkühlphase deaktiviert bleiben, sodass ein besonders energieeffizienter Betrieb des Kraftfahrzeugs darstellbar ist. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Während der Nachlaufkühlphase wird eine Nachlaufkühlung durchgeführt, durch welche zumindest ein Teil der Verbrennungskraftmaschine gekühlt wird, obwohl die Verbrennungskraftmaschine stillsteht, mithin deaktiviert ist. Zur Realisierung der Nachlaufkühlung wird mittels der Kühlmittelpumpe das Kühlmittel gefördert, sodass mittels des mittels Kühlmittels, welches mittels der Kühlmittelpumpe gefördert wird, die Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise gekühlt werden kann. Während der Nachlaufkühlung, also bei stehender, auch als Verbrennungsmotor oder Motor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine und ausgeschalteter Zündung, kann im Verbrennungsmotor unter Umständen ein Kühlungsbedarf bestehen, vor allem im Bereich des besonders heißen Abgasturboladers und/oder an anderen Komponenten. Bei Motoren mit elektrischer Hauptwasserpumpe kann der jeweilige Motor die elektrische Hauptwasserpumpe die Nachlaufkühlung übernehmen, da eine elektrische Pumpe unabhängig von dem Verbrennungsmotor und somit insbesondere auch dann betrieben werden kann, wenn die Verbrennungskraftmaschine und insbesondere deren beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle stillstehen, mithin sich nicht drehen.
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Um die vorzugsweise als elektrische Pumpe ausgebildete Kühlmittelpumpe während der Nachlaufkühlphase zu betreiben, ist eine vorteilhaft kleine geringe elektrische Leistung von beispielsweise zirka 25 Watt erforderlich. Üblicherweise müssen jedoch zusätzlich zu der Kühlmittelpumpe vorgesehene, als elektronische Recheneinrichtungen ausgebildete Steuergeräte des Kraftfahrzeugs in der Nachlaufkühlphase ebenfalls aktiviert sein und bleiben, um herkömmlicherweise die Kühlmittelpumpe in der Nachlaufkühlphase betreiben und zum Beenden der Nachlaufkühlphase abschalten zu können. Somit müssen üblicherweise für die sehr geringe, benötigte elektrische Leistung der Kühlmittelpumpe mehrere Steuergeräte des gesamten Kraftfahrzeugs wach, mithin aktiviert sein oder bleiben, wobei diese zusätzlichen Steuergeräte ein Vielfaches der elektrischen Leistung der Kühlmittelpumpe benötigen. Beispielsweise benötigen die zusätzlichen Steuergeräte eine Leistung von zirka 100 Watt. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug einen Datenbus auf, über welchen die Kühlmittelpumpe und die zusätzlichen Steuergeräte insbesondere signalübertragungstechnisch miteinander verbunden sind, sodass beispielsweise die zusätzlichen Steuergeräte die Kühlmittelpumpe üblicherweise ansteuern und somit in der Nachlaufkühlphase betreiben können.
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Die Erfindung sieht nun vor, die Kühlmittelpumpe mit einer eigenen Intelligenz auszustatten, insbesondere durch die Elektronik, wobei es die Intelligenz beziehungsweise die Elektronik erlaubt, die zusätzlichen Steuergeräte des Kraftfahrzeugs beispielsweise bei Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine einschlafen, mithin in einen Ruhezustand übergehen zu lassen, sodass die zusätzlichen Steuergeräte zumindest während eines Teils der Nachlaufkühlphase deaktiviert beziehungsweise in dem Ruhezustand sein können. In der Nachlaufkühlphase wird die Kühlmittelpumpe mittels ihrer eigenen Elektronik betrieben und insbesondere während der Nachlaufkühlphase deaktiviert, wodurch beispielsweise ein Bordnetz, über welches beispielsweise die Steuergeräte miteinander und gegebenenfalls mit der Kühlmittelpumpe signal- und/oder energieübertragungstechnisch verbunden sind, im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen entlastet werden kann.
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Eine Dauer der Nachlaufkühlphase kann beispielsweise, insbesondere unmittelbar, nach Abschalten beziehungsweise Deaktivieren der Verbrennungskraftmaschine beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Parameter wie beispielsweise Umgebungstemperatur, Kühlmitteltemperatur, Integral der abgerufenen Motorleistung der letzten 10 bis 30 Minuten, Energiegehalt der Batterie, Integral der Motordrehzahl der letzten 10 bis 30 Minuten, maximale Motordrehzahl der letzten 30 Minuten etc. berechnet werden und an die Elektronik übergeben werden. Die Kühlmittelpumpe schaltet sich dann nach dieser berechneten, auch als Nachlauf-Zeit bezeichneten Zeit automatisch, das heißt selbstständig, ab. Hierdurch kann die Nachlaufkühlung ohne aktives, bezüglich der Pumpe externes Steuergerät des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Die bezüglich der Kühlmittelpumpe externen Steuergeräte des Kraftfahrzeugs können insbesondere bei oder nach Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine einschlafen und insbesondere während zumindest eines Teils der Nachlaufkühlphase eingeschlafen gehalten werden. Somit kann eine frühe Ruhe des Bordnetzes und/oder des Datenbusses realisiert und Energie gespart werden. Hierfür hat beispielsweise die Elektronik der Kühlmittelpumpe die Möglichkeit, eine Rückmeldung zum Datenbus, welcher auch als Bus-System bezeichnet wird, zu unterbrechen, aber trotzdem noch Energie über eine Stromversorgung zu beziehen.
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Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen ermöglicht die Erfindung eine deutliche Entlastung des Bordnetzes und/oder des Datenbusses durch eine frühe Deaktivierung der bezüglich der Kühlmittelpumpe externen, zusätzlichen Steuergeräte, also durch ein frühes Einsetzen einer sogenannten Bus-Ruhe. Dadurch kann im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen mit einem geringeren oder gleichen Energieeinsatz die Nachlaufkühlung länger durchgeführt werden, sodass eine verbesserte Kühlung von heißen Komponenten erzielt werden kann.
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Zur Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeter Kraftwagen, welcher eine erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
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Zur Erfindung gehört außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe, wobei Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen sind und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kühlmittelpumpe.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug 10, welches auch einfach als Fahrzeug bezeichnet wird. Das Kraftfahrzeug 10 weist eine Verbrennungskraftmaschine 12 auf, welche ein Zylindergehäuse 14 mit Zylindern 16 und wenigstens einen Abgasturbolader 18 aufweist. Der Abgasturbolader 18 ist von Abgas aus den Zylindern 16 antreibbar. Mittels des Abgasturboladers 18 kann Luft verdichtet werden, die den Zylindern 16 zugeführt wird. Mittels der Verbrennungskraftmaschine 12, welche auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnet wird, ist das Kraftfahrzeug 10 antreibbar. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst außerdem eine Kühleinrichtung 20, welche einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlmittelkreislauf 22 aufweist.
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Vorzugsweise ist das Kühlmittel ein flüssiges Kühlmittel. Beispielsweise umfasst das Kühlmittel zumindest Wasser, sodass das Kühlmittel auch als Kühlwasser bezeichnet wird. Die Kühleinrichtung 20 umfasst außerdem eine in dem Kühlmittelkreislauf 22 angeordnete Kühlmittelpumpe 24, welche auch als Pumpe bezeichnet wird. Vorzugsweise ist die Pumpe (Kühlmittelpumpe 24) eine elektrische Pumpe, welche sowohl dann betrieben und somit sowohl dann das Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 22 hindurch fördern kann, wenn die Verbrennungskraftmaschine 12 aktiviert ist, mithin sich in ihrem befeuerten Betrieb befindet, als auch dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine 12 und deren Zündung deaktiviert sind, mithin die Verbrennungskraftmaschine 12 stillsteht.
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Das Kraftfahrzeug 10 umfasst außerdem ein Bordnetz 26, welches beispielsweise einen Datenbus umfasst. Der Datenbus wird auch als Bus oder Bus-System bezeichnet. Über das Bordnetz 26 kann beispielsweise die Kühlmittelpumpe 24 elektrische Energie von einer in der Fig. nicht dargestellten Batterie des Kraftfahrzeugs 10 beziehen, wodurch die Pumpe betrieben und somit das Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 22 hindurch gefördert werden kann.
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Das Kraftfahrzeug 10 umfasst außerdem bezüglich der Kühlmittelpumpe 24 externe, zusätzlich zu der Kühlmittelpumpe 24 vorgesehene Steuergeräte 28. Die Steuergeräte 28 sind elektronische Recheneinrichtungen, die über das Bordnetz 26 beziehungsweise über den Datenbus beispielsweise signalübertragungstechnisch miteinander verbunden sind und dadurch beispielsweise über den Datenbus Informationen, das heißt Daten, untereinander austauschen können. Beispielsweise kann zumindest eines der Steuergeräte 28 die Kühlmittelpumpe 24 ansteuern, insbesondere über den Datenbus, und/oder wenigstens eines der Steuergeräte 28 kann, insbesondere über den Datenbus, von der Kühlmittelpumpe 24 bereitgestellte Daten empfangen.
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Die Kühlmittelpumpe 24 ist nun dazu ausgebildet, während einer Betriebsphase der Verbrennungskraftmaschine 12 das Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 22 hindurchzufördern, sodass beispielsweise die Kühlmittelpumpe 24 während der Betriebsphase aktiviert ist und somit das Kühlmittel aktiv durch den Kühlmittelkreislauf 22 hindurch fördert. In der Betriebsphase ist die Verbrennungskraftmaschine 12 aktiviert. Dies bedeutet, dass sich während der Betriebsphase die Verbrennungskraftmaschine 12 in ihrem befeuerten Betrieb befindet. Dadurch, dass beispielsweise die Kühlmittelpumpe 24 während der Betriebsphase das Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 22 hindurch fördert, wird die Verbrennungskraftmaschine 12 während der Betriebsphase mittels des mittels der Kühlmittelpumpe 24 geförderten Kühlmittels gekühlt.
Die Kühlmittelpumpe 24 ist nun auch dazu ausgebildet, während einer Nachlaufphase der Verbrennungskraftmaschine 12 das Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 22 hindurchzufördern, wobei die Verbrennungskraftmaschine 12 während der genannten, auch als Nachlaufkühlphase bezeichneten Nachlaufphase deaktiviert ist, mithin stillsteht. Hierunter ist zu verstehen, dass während der Nachlaufkühlphase keine Verbrennungsvorgänge in der Verbrennungskraftmaschine 12 ablaufen, und dass eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete und zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 10 vorgesehene Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine 12 stillsteht. Da die Kühlmittelpumpe 24 das Kühlmittel auch während der Nachlaufkühlphase durch den Kühlmittelkreislauf 22 hindurch fördert oder hindurch fördern kann, kann auch während der Nachlaufphase die Verbrennungskraftmaschine 12 mittels des mittels der Kühlmittelpumpe 24 geförderten Kühlmittels zumindest teilweise gekühlt werden.
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Um nun einen besonders energieeffizienten Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 realisieren zu können, ist die Kühlmittelpumpe 24 eine Baueinheit mit einer eigenen, in der Fig. besonders schematisch dargestellten Elektronik 30, mittels welcher die Kühlmittelpumpe 24 unabhängig von den, insbesondere allen, bezüglich der Kühlmittelpumpe 24 externen, zusätzlich zu der Kühlmittelpumpe 24 vorgesehenen Steuergeräten 28 des Kraftfahrzeugs 10 in der Nachlaufkühlphase betreibbar ist oder betrieben wird. Außerdem ist oder wird die Kühlmittelpumpe 24 mittels der eigenen Elektronik 30 unabhängig von den, insbesondere allen, bezüglich der Kühlmittelpumpe 24 externen Steuergeräten 28 des Kraftfahrzeugs 10 abschaltbar oder abgeschaltet, um dadurch die Nachlaufkühlphase zu beenden. Hierdurch ist es möglich, dass beispielsweise bei einer Deaktivierung der zunächst aktivierten Verbrennungskraftmaschine 12 die Steuergeräte 28 ebenfalls deaktiviert oder von einem Betriebsmodus in einen Ruhezustand überführt werden und somit zumindest während eines Teils der Nachlaufkühlphase deaktiviert bleiben beziehungsweise in dem Ruhezustand verbleiben. Die Pumpe kann sich sozusagen in der Nachlaufkühlphase selbst betreiben, und die Pumpe kann sich selbst deaktivieren, um die Nachlaufkühlphase zu beenden. Hierdurch können die Steuergeräte 28 deaktiviert bleiben während der Nachlaufkühlphase, wodurch Energie, insbesondere elektrische Energie, eingespart werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Verbrennungskraftmaschine
- 14
- Zylindergehäuse
- 16
- Zylinder
- 18
- Abgasturbolader
- 20
- Kühleinrichtung
- 22
- Kühlmittelkreislauf
- 24
- Kühlmittelpumpe
- 26
- Bordnetz
- 28
- Steuergerät
- 30
- Elektronik
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004057401 A1 [0002]
