DE10320746A1 - Extended fan overrun - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lüfternachlaufsteuerung, die zur Berechnung der benötigten Lüfternachlaufzeit den Energieeintrag in den Verbrennungsmotor berücksichtigt. Aus dem Integralwert des Energieeintrags in den Verbrennungsmotor, bevor der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wurde, und den aktuellen Betriebsdaten und Umgebungsdaten des Verbrennungsmotors, DOLLAR A kann bei bekannten Lüfterkennlinien die erforderliche Lüfternachlaufzeit berechnet werden. Durch Vergleich des Energieeintrags in den Verbrennungsmotor mit der Kühlleistung des Kühlsystems über einen bestimmten Zeitraum, bevor der Motor ausgeschaltet wurde, kann auch prognostiziert werden, ob ein Lüfternachlauf notwendig sein wird oder nicht. Ein Nachheizen wird dabei immer dann zu besorgen sein, wenn vor dem Ausschalten des Motors der Energieeintrag in den Motor deutlich über der Kühlleistung des Systems gelegen hat. Im umgekehrten Fall wird man auf einen Lüfternachlauf unter Umständen verzichten können, beziehungsweise wird man die Lüfternachlaufzeit deutlich kürzer wählen können als bei vorbekannten Systemen.The invention relates to a Lüftternachlaufsteuerung, which takes into account the energy input into the internal combustion engine to calculate the required Lüfternachlaufzeit. From the integral value of the energy input into the internal combustion engine, before the internal combustion engine has been switched off, and the current operating data and environmental data of the internal combustion engine, DOLLAR A, the required fan trailing time can be calculated for known fan characteristics. By comparing the energy input into the internal combustion engine with the cooling capacity of the cooling system over a certain period of time before the engine has been switched off, it can also be predicted whether a fan overrun will be necessary or not. A re-heating will always have to be provided if, prior to switching off the engine, the energy input to the engine has been well above the cooling capacity of the system. In the opposite case, you will be able to do without a fan after-run under certain circumstances, or you will be able to choose the Lüfternachlaufzeit significantly shorter than in prior art systems.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Lüftermotors. Der Lüftermotor wird vorzugsweise in Kühlsystemen für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Um die Lüfternachlaufzeit nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors optimal bestimmen zu können, wird der Energieeintrag in den Verbrennungsmotor festgehalten. Aus dem Energieeintrag kurz bevor der Verbrennungsmotor abgestellt wurde und aus der spezifischen Lüfterkennlinie wird die Lüfternachlaufzeit berechnet, die erforderlich ist, um eine nachträgliche Überhitzung des Verbrennungsmotors zu vermeiden.The The invention relates to a method and a device for driving a fan motor. The fan motor is preferably used in cooling systems for motor vehicles used. After the fan after-run time to be able to determine the shutdown of the engine optimally is the energy input is recorded in the internal combustion engine. From the Energy input just before the engine was turned off and from the specific fan characteristic will be the fan runtime calculated, which is necessary to a subsequent overheating of the internal combustion engine to avoid.
Nachlaufsteuerungen für Lüftermotoren in Kraftfahrzeugen sind seit längerem bekannt. Die bisher bekannt gewordenen Nachlaufsteuerungen arbeiten entweder temperatur- oder zeitabhängig. Bei temperaturabhängigen Nachlaufsteuerungen wird mit einem Temperatursensor die Kühlmitteltemperatur überwacht und bei Überschreiten eines kritischen Temperaturwertes wird die Nachlaufsteuerung des Lüftermotors aktiviert und der Kühlkreislauf mit einer elektrischen Kühlmittelpumpe in Gang gesetzt. Zeitabhängige Nachlaufsteuerungen arbeiten mit Zeitgliedern. Das Zeitglied bestimmt hierbei die Länge des Lüfternachlaufs.trailing controls for fan motors in motor vehicles have been around for a long time known. The previously known follow-up controls work either temperature or time dependent. For temperature-dependent follow-up controls the coolant temperature is monitored with a temperature sensor and when crossing a critical temperature value is the tracking control of the fan motor activated and the cooling circuit with an electric coolant pump set in motion. time-dependent Follow-up controls work with timers. The timer determines here the length of the Fan run.
Einen Überblick über den
zuvor angesprochenen Stand der Technik ist in der deutschen Patentschrift
Bekannte Nachlaufsteuerungen für Lüftermotoren haben den Nachteil, dass sie unabhängig vom tatsächlichen Belastungszustand und damit auch unabhängig von einer möglichen Überhitzung des Motors einsetzen. Sie setzen daher auch dann ein, wenn eine Überhitzung des Motors überhaupt nicht gegeben ist. Zeitabhängige Lüfternachlaufsteuerungen müssen immer einsetzen und temperaturabhängige Lüfternachlaufsteuerungen können zum Beispiel nur deshalb einsetzen, weil eine hohe Umgebungstemperatur eine hohe Kühlmitteltemperatur bewirkt.Known Follow-up controls for fan motors have the disadvantage of being independent of the actual one Load condition and thus also independent of a possible overheating of the Engage the engine. They therefore also set in when overheating the engine at all given is. time-dependent Fan run controls have to always use and temperature-dependent fan follow-up controls can for Use this example only because of a high ambient temperature a high coolant temperature causes.
Im umgekehrten Fall, wenn zum Beispiel unmittelbar vor abstellen des Verbrennungsmotors der Motor im Vollastbereich gefahren wurde, kann es mehrere Minuten dauern, bis sich die Überhitzung des Motors in einem Temperaturanstieg am Temperatursensor des Lüfternachlaufs bemerkbar macht. Diese Zeitverzögerung bis zum Einsetzen der Lüfternachlaufsteuerung kann für temperaturempfindliche mikroelektronische Bauteile im Kraftfahrzeug bereits zu spät sein.in the reverse case, if, for example, immediately before canceling the Internal combustion engine, the engine was driven in the full load range, can It takes several minutes for the engine to overheat Temperature increase at the temperature sensor of the fan overrun noticeable. This Time Delay until the onset of the fan tracking control can for temperature-sensitive microelectronic components in the motor vehicle already too late his.
Erfindungsgemäße Aufgabe war es daher, eine Lüfternachlaufsteuerung zu entwickeln, die überflüssige Lüfternachlauf zeiten vermeidet und andererseits die Gefahr eines verzögerten Temperaturanstiegs erkennt und durch rechtzeitige Gegenmaßnahmen den Temperaturanstieg unterbindet.Task according to the invention It was therefore a fan tracking control to develop superfluous fan overclock times avoids and recognizes the other hand, the risk of a delayed increase in temperature and through timely countermeasures prevents the temperature increase.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in den Ausführungsbeispielen enthalten.The Task is solved with a method and a device according to the independent claims. Further preferred embodiments of Invention are in the subclaims and in the embodiments contain.
Die Lösung gelingt hauptsächlich mit einer Lüfternachlaufsteuerung, die zur Berechnung der benötigten Lüfternachlaufzeit den Energieeintrag in den Verbrennungsmotor berücksichtigt. Aus dem Integralwert des Energieeintrags in den Verbrennungsmotor, bevor der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wurde, und den aktuellen Betriebsdaten und Umgebungsdaten des Verbrennungsmotors kann bei bekannter Lüfterkennlinien die erforderliche Lüfternachlaufzeit berechnet werden. Durch Vergleich des Energieeintrags in den Verbrennungsmotor mit der Kühlleistung des Kühlsystems über einen bestimmten Zeitraum, bevor der Motor ausgeschaltet wurde, kann auch prognostiziert werden, ob ein Lüfternachlauf notwendig sein wird oder nicht. Ein Nachheizen wird dabei immer dann zu besorgen sein, wenn vor dem Ausschalten des Motors der Energieeintrag in den Motor deutlich über der aktuell angelegten Kühlleistung des Systems gelegen hat. Im umgekehrten Fall wird man auf einen Lüfternachlauf unter Umständen verzichten können, beziehungsweise wird man die Lüfternachlaufzeit deutlich kürzer wählen können als bei vorbekannten Systemen.The solution succeeds mainly with a fan following control, to calculate the needed Fan run time considered the energy input into the internal combustion engine. From the integral value the energy input into the internal combustion engine before the internal combustion engine has been switched off, and the current operating data and environmental data the internal combustion engine can with known fan characteristics the required Fan run time be calculated. By comparing the energy input in the internal combustion engine with the cooling power of the cooling system via a certain period before the engine was turned off, too be predicted whether a fan wake will be necessary or not. A re-heating is always there then be procured, if before the engine is turned off the energy input in the engine clearly over the currently applied cooling capacity of the system. In the opposite case one becomes on one fan run in certain circumstances can do without, or you will the fan follow-up time much shorter choose can as in prior art systems.
Mit
der Erfindung werden hauptsächlich
die folgenden Vorteile erzielt:
Die Erfindung erlaubt die Lüfternachlaufzeit
optimal an den Belastungszustand des Motors unmittelbar vor seinem
Ausschalten anzugleichen. Damit werden überflüssige Lüfternachlaufzeiten vermieden
und es können
zu besorgende Nachheizeffekte, die sich aufgrund der thermischen
Trägheit
des Kühlsystems erst
mit einer Zeitverzögerung
bemerkbar machen würden,
rechtzeitig vorhergesagt werden und Überhitzung kann rechtzeitig
durch verstärkte
Kühlleistungen
entgegen gewirkt werden.With the invention mainly the following advantages are achieved:
The invention allows the Lüfternachlaufzeit optimally adapted to the load condition of the engine immediately before switching off. Thus, superfluous fan follow-up times are avoided and it is possible to predict the afterheating effects to be attended, which would only become noticeable due to the thermal inertia of the cooling system with a time delay, and overheating can be counteracted in good time by increased cooling capacities.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird der Energieeintrag in den Verbrennungsmotor aus dem Luftmassenstrom als Maß für den Füllungsgrad der Verbrennungszylinder und der Drehzahl des Verbrennungsmotors bestimmt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die notwendigen Messwerte für den Füllungsgrad und die Drehzahl des Verbrennungsmotors von etablierten Motorsteuergeräten abgenommen werden können. Bekannte Motorsteuergeräte, die den Füllungsgrad und die Drehzahl der Verbrennungszylinder und des Verbrennungsmotors ermitteln, sind zum Beispiel die elektronischen Motorsteuergeräte von der Firma Bosch. Diese Systeme werden unter der Bezeichnung Motronic angeboten und eingesetzt. Beschrieben sind diese Systeme zum Beispiel in „Kraftfahrttechnisches Taschenbuch"/Bosch – 23. Aktualisierte Auflage – Braunschweig: Viehweg, 1999, Seiten 498–507. Weitere alternative Betriebsdaten zur Berechnung des Energieeintrages sind das induzierte Drehmoment, die induzierte Leistung oder insbesondere für Dieselmotoren die induzierte Kraftstoff-Einspritzmenge. Diese alternativen Betriebsdaten werden von Motorsteuergeräten ebenfalls zur Verfügung gestellt.In an advantageous embodiment of the invention, the energy input into the combustion engine determined from the air mass flow as a measure of the degree of filling of the combustion cylinder and the speed of the internal combustion engine. This embodiment has the advantage that the necessary measured values for the degree of filling and the rotational speed of the internal combustion engine can be taken from established engine control units. Known engine control units, which determine the degree of filling and the speed of the combustion cylinder and the internal combustion engine are, for example, the electronic engine control units from Bosch. These systems are offered and used under the name Motronic. These systems are described, for example, in "Kraftfahrisches Taschenbuch" / Bosch - 23. Updated Edition - Braunschweig: Viehweg, 1999, pages 498-507 Further alternative operating data for calculating the energy input are the induced torque, the induced power or, in particular, for diesel engines This alternative operating data is also provided by engine control units.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird in Fahrversuchen mit einem Erprobungsträger aus den Signalen der Motorsteuerung ein motorspezifisches Luftmasse-Drehzahlabhängiges Temperaturkennfeld ermittelt. Dieses Ausführungsbeispiel hat in der praktischen Anwendung den Vorteil, dass man im Bereich der Serienfahrzeuge lediglich einmal mit einem repräsentativen Erprobungsträger dieses motorspezifische Luftmasse-Drehzahlsabhängige Temperaturkennfeld ermitteln muss und dieses motorspezifische Luftmasse-Drehzahlsabhängige Temperaturkennfeld dann in allen weiteren Serienfahrzeugen gleichen Typs und gleicher Ausstattung wie der Erprobungsträger übernommen werden kann Das motorspezifische Luftmasse-Drehzahlsabhängige Temperaturkennfeld kann dann in jedem einzelnen Serienfahrzeug für die Bestimmung der Lüfternachlaufzeit herangezogen werden.In a further advantageous embodiment of the invention is in Driving tests with a test vehicle from the signals of the engine control a motor-specific air mass-speed-dependent temperature map determined. This embodiment has in practice the advantage that you in the field the series vehicles only once with a representative test vehicle Determine this engine-specific air mass-speed-dependent temperature map must and this engine specific air mass-speed-dependent temperature map then in all other production vehicles of the same type and the same Equipment taken as the test carrier The engine-specific air mass-speed-dependent temperature characteristic can be then in each individual series vehicle for determining the Lüfternachlaufzeit be used.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Dauer der Lüfternachlaufzeit durch zeitliche Integration derjenigen Energieeinträge in die Verbrennungsmaschine berechnet, die im Luftmasse-Drehzahlsabhängigen Temperaturkennfeld oberhalb eines kritischen Referenzwertes liegen. Durch die zeitliche Integration können kurzfristige Belastungen, die keinen wesentlichen Effekt auf ein zu besorgendes Nachheizen haben, herausgemittelt werden. Durch die Einführung eines ebenfalls experimentell zu bestimmenden kritischen Referenzwertes können diejenigen Belastungszustände der Verbrennungsmaschine, die keinen Lüfternachlauf erfordern, aus der Berechnung der Lüfternachlaufzeit herausgenommen werden.In a further advantageous embodiment of the invention is the Duration of fan runtime through temporal integration of those energy entries in the internal combustion engine calculated in the air mass speed-dependent temperature map above of a critical reference value. By the temporal integration can short-term charges that have no material effect on have residual heating, be averaged out. By the introduction of a critical reference value also to be determined experimentally can be those load conditions of the internal combustion engine, which do not require Lüftternachlauf out the calculation of the fan trailing time be taken out.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung erfolgt die zeitliche Integration der Energieeinträge jeweils über ein vorbestimmtes Zeitintervall. Das Integrationsergebnis wird hierbei intervallweise abgespeichert. Die Anzahl der Integrationsintervalle, die festgehalten werden, ist hierbei begrenzt. Zum Beispiel werden für jeweils die letzten fünf Minuten fünf Integrationsintervalle von jeweils einer Minute Länge festgehalten und abgespeichert. Dauert der Betrieb der Verbrennungsmaschine länger, werden die abgespeicherten intervallspezifischen Integrationsergebnisse zyklisch überschrieben. Damit wird jeweils der Belastungszustand in den letzten fünf Minuten, bevor der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wurde, festgehalten. Dies erspart eine allzu umfängliche Datenhaltung, die für die Berechnung des Lüfternachlaufs nicht notwendig ist.In a further advantageous embodiment of the invention takes place the temporal integration of the energy inputs in each case over a predetermined time interval. The integration result is stored here at intervals. The number of integration intervals that are recorded is limited in this case. For example, for the last five minutes each five integration intervals each one minute in length recorded and stored. The operation of the internal combustion engine takes longer, become the stored interval-specific integration results overwritten cyclically. This is the load state in the last five minutes, before the internal combustion engine was switched off. This spares a too extensive Data retention for the calculation of the fan overrun is not necessary.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung beinhaltet das Luftmasse-Drehzahlsabhängige Temperaturkennfeld eine Kennlinienschar mehrerer temperaturkritischer Bauteile im Fahrzeug. Damit kann der Lüfternachlauf nicht nur auf ein temperaturkritisches Bauteil bezogen werden, sondern es können auch in die Berechnung der Lüfternachlaufzeit die Temperaturen mehrerer kritischer Bauteile einfließen. Dies hat den Vorteil, dass zum Beispiel lokale Ungleichmäßigkeiten in der Aufheizung im Motorraum eines Kraftfahrzeugs bei der Berechnung der Lüfternachlaufzeit berücksichtigt werden können. Temperaturkritische Bauelemente, die sich zum Beispiel in einer Wärmesenke befinden, die sich bei kurzfristiger Aufheizung des Motors nicht erwärmt, können bei der Berechnung der Lüfternachlaufzeit unberücksichtig bleiben.In a further advantageous embodiment of the invention includes the air mass speed dependent Temperature map a family of characteristics of several temperature-critical Components in the vehicle. Thus, the fan following can not only on a temperature-critical component, but it can also in the calculation of the fan trailing time the temperatures of several critical components flow. This has the advantage that, for example, local irregularities in the heating in the engine compartment of a motor vehicle in the calculation the fan runtime considered can be. Critical temperature Components that are, for example, in a heat sink, the not heated at short-term heating of the engine, can at the calculation of the fan lag time is disregarded stay.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.embodiments The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Je
nach Stellung der Ventile im Drei-Wege-Thermostat
Das
Temperaturniveau des Kühlmittels
im Verbrennungsmotor wird hierbei von dem Steuergerät
Mit einem vorbeschriebenen sensorgesteuerten Kühlsystem für Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen können im Fahrbetrieb befriedigende Leistungen erzielt werden. Nach Abschalten des Verbrennungsmotors können für temperaturempfindliche Bauteile im Motorraum eines Kraftfahrzeugs dann kritische Situationen entstehen, wenn die im Verbrennungsmotor gespeicherte Wärme durch einen Stillstand des Kühlmittels nicht mehr abgeführt werden würde. Man hat deshalb bereits in der Vergangenheit Kühlernachlaufsysteme vorgesehen. Diese Kühlernachlaufsysteme arbeiteten, wie eingangs beschrieben, zeitabhängig oder temperaturabhängig. Bei rein zeitabhängig arbeitenden Systemen musste deshalb in der Vergangenheit immer ein Lüfternachlauf vorgesehen werden, der in der Regel viel zu lange war. Aber auch temperaturabhängige Systeme hatten den Nachteil, dass die Temperatursensoren, die üblicherweise das Temperaturprofil des Kühlmittels messen, das Aufheizen des Verbrennungsmotors erst mit einem erheblichen Zeitverzug feststellen konnten. Der Zeitverzug resultiert hierbei aus der Wärmeträgheit des Systems. Der Effekt eines zeitverzögerten Nachheizens nach Ausschalten des Verbrennungsmotors ist hierbei besonders groß, wenn zum Beispiel der Verbrennungsmotor über längere Zeit im Teillastbereich gefahren wurde und erst in den letzten Minuten vor Abstellen des Motors der Motor auf Vollast hochgefahren wurde. Bei diesem Szenario arbeitet ein temperaturgesteuertes Kühlsystem noch im Teillastbereich, während der Motor kurz vor dem Abschalten voll befeuert wurde. In dem Motor ist dann eine große Wärmemenge enthalten, die noch abgeführt werden muss. Da ein temperaturgesteuertes Nachlaufsystem auch dieses zuvor beschriebene Szenario beherrschen muss, musste man, um lokale Überhitzungen im Verbrennungsmotor zu unterbinden, die Temperaturschwelle für den Anlauf der Nachlaufsteuerung sehr niedrig legen. Man hatte keine Möglichkeit einer Prognose, wie viel Energie noch abzuführen sein würde und musste deshalb bei einem detektierten Anstieg der Kühlmitteltemperatur immer vom schlimmsten Fall ausgehen. Das heißt auch, dass in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle die temperaturgesteuerte Nachlaufsteuerung zu oft und zu lange anspringt. An diesem Punkt setzt die Erfindung an.With an above-described sensor-controlled cooling system for internal combustion engines in motor vehicles can Satisfactory performance can be achieved while driving. After switching off of the internal combustion engine can for temperature sensitive Components in the engine compartment of a motor vehicle then critical situations arise when stored in the engine heat through a standstill of the coolant no longer be dissipated would. It has therefore been provided in the past radiator tracking systems. This Cooler up systems worked, as described above, time-dependent or temperature-dependent. at purely time-dependent Therefore working systems always had to be in the past fan run which was usually far too long. But also temperature-dependent Systems had the disadvantage that the temperature sensors, which are usually the temperature profile of the coolant measure, the heating of the internal combustion engine only with a considerable Could determine time delay. The time delay results here from the thermal inertia of the System. The effect of a delayed post-heating after switching off of the internal combustion engine is particularly large, if, for example, the internal combustion engine over a long time was driven in the partial load range and only in the last minutes before stopping the engine, the engine was raised to full load. In this scenario, a temperature-controlled cooling system works still in the partial load range, while the engine was fully fired just before switching off. In the engine is a big one then heat included, which still dissipated must become. As a temperature-controlled tracking system also this previously described scenario, you had to go to local overheating in the internal combustion engine to prevent, the temperature threshold for the start keep the tracking control very low. There was no way Forecasting how much energy would still be dissipated and therefore had to a detected increase in the coolant temperature always go out of the worst case. That also means that in the vast majority of the cases the temperature-controlled tracking control starts too often and too long. At this point, the invention begins.
Erfindungsgemäß wird deshalb
mit dem Steuergerät
Mit
all diesen Daten kann in einem Prozessrechner des Steuergerätes
Auf
das Berechnungsschema wird in
Vorzugsweise
wählt man
jedoch für
die Bestimmung des Lüfternachlaufs
nicht die Energie als zu bilanzierende extensive Größe, sondern
die voraussichtliche Temperatur des Motors als zu bestimmende intensive
Größe. Ein
Berechnungsmodell, das auf die Temperatur des Verbrennungsmotors
abzielt, lässt
sich in der Praxis leichter durch Messfahrten überprüfen und verbessern. Temperaturintensive Größen lassen
sich ebenfalls durch Messfahrten auch leichter motorspezifisch adaptieren.
Ein Berechnungsverfahren, das auf die Temperatur des Verbrennungsmotors
abzielt, lässt
sich damit auf verschiedene Motorvarianten adaptieren. Die Adaption erfolgt
hierbei mit softwaremäßig realisierten
Programmmodulen
Das um die Umgebungsbedingungen korrigierte Temperaturprofil
wird mit einem zeitlichen Integrationsglied
The corrected for the environmental conditions temperature profile is with a temporal integration element
Die
tabellarisch festgehaltenen Temperaturen in Abhängigkeit der beiden Führungsgrößen dienen
den Programmmodulen
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