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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug oder Automobilsystem und ein Verfahren zur Steuerung von Kühlmittelleckverlusten mittels Kühlmittelstandsensoren. Die Offenbarung betrifft zudem ein Computerprogramm, mit dem ein derartiges Verfahren implementiert wird.
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STAND DER TECHNIK
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Wie bekannt, erzeugen Verbrennungsmotoren mechanische Leistung, indem sie Energie aus Wärmeströmen extrahieren. Motoren sind jedoch insofern ineffizient, als mehr Wärmeenergie in den Motor eingeführt wird als in Form mechanischer Leistung herauskommt; die Differenz ist Abwärme, die abgeführt werden muss. Verbrennungsmotoren entfernen Abwärme mit kühler Ansaugluft, heißen Abgasen und expliziter Motorkühlung. Kühlung ist auch deshalb vonnöten, weil hohe Temperaturen die Motormaterialien und die Schmiermittel beschädigen. Verbrennungsmotoren verbrennen Kraftstoff heißer als die Schmelztemperatur der Motormaterialien, und heiß genug, um die Schmiermittel in Brand zu setzen. Die Motorkühlung entfernt die Energie ausreichend schnell, um die Temperaturen so tief zu halten, dass der Motor überdauert.
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Die meisten Verbrennungsmotoren sind fluidgekühlt und benützen ein flüssiges Kühlmittel, das durch einen Wärmeaustauscher (Kühler) geführt wird, der mit Luft gekühlt wird. Flüssigkeitsgekühlte Motoren besitzen in der Regel eine Umlaufpumpe, die das Kühlmittel den Motorbauteilen zuführt. Die Kühlkreisläufe sind auch mit einem Thermostat ausgerüstet, der den Kreislauf vom Kühler zum Motor öffnet, wenn die Motortemperatur einen bestimmten Schwellwert erreicht, der das Einfließen frischen Kühlmittels vom Kühler erfordert, und einen Ventilator, der den Kühler kühlt, um die Kühlmitteltemperatur zu verringern, wenn diese einen bestimmten Temperaturschwellwert erreicht. Das Kühlmittel wird von einem Tank zugeführt, der sich in Fluidverbindung mit dem Motorkühlkreislauf befindet. Der Motorkühlkreislauf ist abgedichtet, und bei Normalbedingungen kommt es zu nur sehr kleinen Kühlmittelleckverlusten. Diese sind normalerweise auf Kühlmittelverdampfung zurückführbar. Im Kühlmitteltank ist ein Kühlmittelstandsensor vorgesehen, der dazu dient, solche kleinen Verluste festzustellen, um den Tank bei Bedarf nachzufüllen.
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Sobald es zu einem erheblichen Verlust aus dem Kühlkreislauf kommt, kann es in kurzer Zeit zu einer Überhitzung des Motors und einer Motorsperre kommen. Diese stellt eine der häufigsten Ursachen für Motoraustausche dar. In den aktuellen Strategien zum Überhitzungsschutz wird fehlendes Kühlmittel im Kühlkreislauf normalerweise nicht als Ursache für thermisch bedingte Motorprobleme in Erwägung gezogen. In der Tat ist der Kühlmittelstandsensor nicht zur Identifizierung eines erheblichen Verlusts geeignet; er kann nur zur Feststellung von Leckverlusten an sich verwendet werden, unabhängig von deren Ausmaß.
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Es besteht folglich Bedarf an einem Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs und an einem zugehörigen Kontrollverfahren, die die genannten Nachteile überwinden.
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Ein Ziel eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist die Bereitstellung einer neuen Kühlsystemarchitektur für ein Automobilsystem und eines Computerprogramms, das ein Verfahren zur Kontrolle von Kühlmittelleckverlusten auf sehr schnelle und wirksame Weise ermöglicht, um den Motor zu schützen.
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Diese Ziele werden mit einem Kühlsystem, einem Computerprodukt und einem Automobilsystem mit den in den unabhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmalen erreicht.
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Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Aspekte.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Ausführungsbeispiel der Offenbarung schafft ein Kühlsystem für ein Automobilsystem, das mit einem Verbrennungsmotor ausgerüstet ist, wobei das Kühlsystem einen Kühlmitteltank, der in Fluidverbindung mit einem Motorkühlkreislauf ist, einen ersten Kühlmittelstandsensor, der in einem oberen Tankabschnitt angeordnet ist, und einen zweiten Kühlmittelstandsensor umfasst, der in einem unteren Tankabschnitt angeordnet ist.
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Ein Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Anwesenheit eines zweiten Kühlmittelstandsensors die Möglichkeit schafft, mit hoher Präzision festzustellen, ob ein Kühlmittelleckverlust im Kühlkreislauf vernachlässigbar oder erheblich ist, also so bald wie möglich Gegenmaßnahmen verlangt.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite Kühlmittelstandsensor Punktstandsensoren.
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Ein Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass beide Kühlmittelstandsensoren nur anzeigen müssen, ob sich das Kühlmittel oberhalb oder unterhalb des Messpunktes befindet und deshalb einfache Punktstandsensoren sein können.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der vertikalen Abstand zwischen dem ersten und zweiten Punktstandsensor kleiner als 4 cm.
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Ein Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der erste und der zweite Kühlmittelstandsensor sehr nahe aneinander angeordnet sind, um die Verweilzeit zwischen dem Ereignis und der Feststellung von Leckverlusten möglichst zu begrenzen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Offenbarung wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das einen Computercode zur Ausführung eines Verfahrens zur Kontrolle von Kühlmittelleckverlusten für ein Kühlsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte ausführt:
- – Ablesen eines Kühlmittelstandes in einem Kühlmitteltank durch einen ersten Kühlmittelstandsensor,
- – Starten eines Zeitzählers, Speichern einer Kühlmitteltemperatur und Ablesen des Kühlmittelstands durch einen zweiten Kühlmittelstandsensor, wenn der erste Sensor festgestellt hat, dass der Kühlmittelstand unterhalb seines Messpunktes liegt,
- – Aktivieren eines Alarms und Starten eines Motorwiederherstellungsmodus, wenn der zweite Sensor festgestellt hat, dass der Kühlmittelstand unterhalb seines Messpunktes liegt.
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Ein Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Anwesenheit eines zweiten Kühlmittelstandsensors die Ausführung einer Strategie erlaubt, die geeignet ist, mit hoher Präzision festzustellen, ob ein Kühlmittelleckverlust im Kühlkreislauf erheblich ist und frühestmöglicher Gegenmaßnahmen bedarf.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der Motorwiederherstellungsmodus:
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- – Öffnen eines Thermostats, um das Einfließen frischen Kühlmittels von einem Kühler in den Motor sicherzustellen,
- – Aktivieren eines Ventilators mit maximaler Geschwindigkeit, um den Kühler abzukühlen,
- – Einschalten einer Kabinenheizung mit maximaler Leistung.
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Ein Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht in der Tatsache, dass der Motorwiederherstellungsmodus alle möglichen Gegenmaßnahmen zur Reduzierung einer Motorüberhitzung aktiviert, indem sowohl der Kühler so weit wie möglich gekühlt wie auch die maximale Hitzemenge vom Motorflügelrad in die Fahrzeugkabine übertragen wird.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel führt der Motorwiederherstellungsmodus eine Motor-Kraftstoffabschaltung durch, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit größer als null ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel führt der Motorwiederherstellungsmodus eine Motorabschaltung durch und hemmt einen Motorneustart, bis beide Kühlmittelstandsensoren die Anwesenheit von Kühlmittel im Kühlmitteltank feststellen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich null ist.
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Ein Vorteil dieser Ausführungsbeispiele besteht darin, dass die Motorwiederherstellungsstrategie in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit alle möglichen Maßnahmen durchführt, um das Fahrzeug anzuhalten, zunächst mit einer Kraftstoffabschaltung, wenn sich das Fahrzeug noch bewegt, so dass der Motor einen Leerlaufzustand einnimmt, und dann mit einer vollständigen Motorabschaltung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich null ist. Überdies wird eine anschließende Motoreinschaltung so lange gehemmt, bis Kühlmittel in den Kühlmitteltank nachgefüllt ist, so dass beide Pegelstandsensoren die Anwesenheit von Kühlmittel feststellen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Offenbarung schafft ein Automobilsystem, das einen Verbrennungsmotor und ein Kühlsystem gemäß einem der vorangehenden Kühlsystem-Ausführungsbeispiele umfasst.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Automobilsystem auch eine elektronische Steuerungseinheit, die dazu konfiguriert ist, das Computerprogramm gemäß einem der voranstehenden Computerprogramm-Ausführungsbeispiele auszuführen.
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Das Verfahren gemäß einem seiner Aspekte kann mit Hilfe eines Computerprogramms ausgeführt werden, das einen Programmcode zur Ausführung aller Schritte des oben beschriebenen Verfahrens umfasst, und in Form eines Computerprogrammprodukts, welches das Computerprogramm umfasst.
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Das Computerprogrammprodukt kann in ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor eingebettet sein, das eine elektronische Steuerungseinheit (ECU), einen der ECU zugeordneten Datenträger und das in einem Datenträger gespeicherte Computerprogramm umfasst, so dass das Steuergerät die Ausführungsbeispiele in derselben Weise wie das Verfahren definiert. In diesem Fall, wenn das Steuergerät das Computerprogramm ausführt, werden sämtliche Schritte des oben beschriebenen Verfahrens ausgeführt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele werden nun exemplarisch unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben:
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In 1 ist ein Automobilsystem dargestellt.
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2 ist eine Querschnittansicht eines Verbrennungsmotors, der zu dem Automobilsystem der 1 gehört.
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3 ist ein Schema eines Kühlsystems für ein Automobilsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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4 stellt ein Fließdiagramm eines Verfahrens zur Kontrolle von Kühlmittelleckverlusten für das Kühlsystem der 3 dar.
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5 ist ein detailliertes Fließdiagramm eines Wiedergewinnungsmodus des Verfahrens der 4.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Einige Ausführungsbeispiele können ein Automobilsystem 100 umfassen, wie in 1 und 2 dargestellt, das einen Verbrennungsmotor(ICE) 110 mit einem Motorblock 120 enthält, der wenigstens einen Zylinder 125 mit einem Kolben 140 begrenzt, der zur Rotation einer Kurbelwelle 145 angekoppelt ist. Ein Zylinderkopf 130 wirkt mit dem Kolben 140 zusammen, um eine Brennkammer 150 zu begrenzen.
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Ein (nicht dargestelltes) Kraftstoff/Luft-Gemisch wird in die Brennkammer 150 eingebracht und gezündet, woraus heiße, expandierende Gase resultieren, die eine Hin-und-her-Bewegung des Kolbens 140 auslösen. Der Kraftstoff wird von mindestens einer Kraftstoffeinspritzdüse 160 zugeführt, und die Luft durch mindestens eine Einlassöffnung 210. Der Kraftstoff wird mit Hochdruck in die Einspritzdüse 160 von einer Kraftstoffleitung 170 zugeführt, die in Fluidkommunikation mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 180 steht, welche den Druck des von einer Kraftstoffquelle 190 kommenden Kraftstoffs erhöht.
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Jeder der Zylinder 125 weist mindestens zwei Ventile 215 auf, die von einer Nockenwelle 135 betätigt werden, welche in Abstimmung mit der Kurbelwelle 145 rotiert. Die Ventile 215 lassen über die Öffnung 210 selektiv Luft in die Brennkammer 150 und lassen abwechselnd Abgase durch eine Öffnung 220 ausdringen. In einigen Beispielen kann ein Nockenwellenversteller 155 die Taktung zwischen der Nockenwelle 135 und der Kurbelwelle 145 selektiv variieren.
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Die Luft kann über einen Ansaugkrümmer 200 zu der/den Lufteinlassöffnung(en) 210 verteilt werden. Ein Lufteinlasskanal 205 kann dem Ansaugkrümmer 200 die Luft aus der Umgebung zuführen. In anderen Ausführungsbeispielen kann ein Drosselklappengehäuse 330 dazu vorgesehen sein, die Luftströmung in den Ansaugkrümmer 200 zu regeln. In noch anderen Ausführungsbeispielen kann ein Druckluftsystem, wie beispielsweise ein Turbolader 230, mit einem drehbar an einer Turbine 250 gekoppelten Kompressor 240, vorgesehen sein. Die Rotation des Kompressors 240 erhöht den Druck und die Temperatur der Luft im Kanal 205 und im Krümmer 200. Eine im Kanal 205 angeordnete Ladeluftkühlung 260 kann die Lufttemperatur reduzieren. Die Turbine 250 dreht sich infolge des Eintretens von Abgasen aus einem Abgaskrümmer 225, der die Abgase von den Abgasöffnungen 220 und über eine Reihe von Flügeln vor der Expansion durch die Turbine 250 leitet. Die Abgase verlassen die Turbine 250 und werden einer Abgasanlage 270 zugeführt. In diesem Beispiel ist eine Turbine mit fester Geometrie 250 mit einer Ladedruckregelklappe 290 dargestellt. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Turbolader 230 auch eine Turbine mit variabler Geometrie (VGT) sein, mit einem VGT-Stellglied, das dazu angeordnet ist, die Flügel zur Änderung der Strömung der Abgase durch die Turbine zu bewegen.
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Die Abgasanlage 270 kann ein Abgasrohr 275 mit einer oder mehreren Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 280 umfassen. Die Nachbehandlungsvorrichtungen können jede Vorrichtung sein, die dazu konfiguriert ist, die Zusammensetzung der Abgase zu ändern. Einige Beispiele für Nachbehandlungsvorrichtungen 280 umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, (Zwei- oder Dreiweg-)-Katalysatoren, Oxidationskatalysatoren oder NOx-Speicherkatalysatoren, Partikelfilter und SCR-Abgasreinigungssysteme. Andere Ausführungsbeispiele können ein Abgasrückführungssystem (EGR) 300 umfassen, das zwischen dem Abgaskrümmer 225 und dem Ansaugkrümmer 200 angekoppelt ist. Das EGR-System 300 kann einen EGR-Kühler 310 zur Senkung der Temperatur der Abgase im EGR-System 300 umfassen. Ein EGR-Ventil 320 steuert eine Abgasströmung im EGR-System 300.
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Das Automobilsystem 100 kann ferner eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 450 in Kommunikation mit einem oder mehreren Sensoren und/oder Vorrichtungen in Verbindung mit dem ICE 110 umfassen und mit einem Datenträger 40 ausgerüstet sein. Die ECU 450 kann Eingangssignale von unterschiedlichen Sensoren empfangen, die dazu konfiguriert sind, die Signale proportional zu verschiedenen physikalischen Parametern in Verbindung mit dem ICE 110 zu erzeugen. Die Sensoren umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, einen Luftmassen-, Druck-, Temperatursensor 340, einen Krümmerdruck- und Temperatursensor 350, einen Verbrennungsdrucksensor 360, Temperatur- und Pegelstandsensoren für Kühlmittel und Öl 380, einen Kraftstoffleitungsdrucksensor 400, einen Nockenpositionssensor 410, einen Kurbelpositionssensor 420, Abgasdruck- und Temperatursensoren 430, einen EGR-Temperatursensor 440 und einen Gaspedal-Positionssensor 445. Ferner kann die ECU 450 Ausgangssignale an unterschiedliche Steuervorrichtungen erzeugen, die dazu angeordnet sind, den Betrieb der ICE 110 zu steuern, einschließlich – ohne darauf beschränkt zu sein – der Kraftstoffeinspritzdüsen 160, des Drosselklappengehäuses 330, des EGR-Ventils 320, der Ladedruckregelklappe 290 und des Nockenverstellers 155. Gestrichelte Linien zeigen die Kommunikation zwischen der ECU 450 und den unterschiedlichen Sensoren und Vorrichtungen an, wobei einige aus Deutlichkeitsgründen weggelassen wurden.
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Die ECU 450 kann eine digitale Zentraleinheit (CPU) in Kommunikation mit einem Speichersystem und einem Schnittstellenbus umfassen. Die CPU ist dazu konfiguriert, Befehle auszuführen, die als Programm im Speichersystem gespeichert sind, und Signale an den Schnittstellenbus zu senden und von dort zu empfangen. Das Speichersystem kann unterschiedliche Speichertypen umfassen, einschließlich optischer Speicher, magnetischer Speicher, SSDs (Solid State Storage) und anderer nicht volatiler Speicher.
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Der Schnittstellenbus kann dazu konfiguriert sein, analoge und/oder digitale Signale an die unterschiedlichen Sensoren und Steuerungsvorrichtungen zu senden, von diesen zu empfangen und zu modulieren. Das Programm kann die hier offenbarten Methoden verkörpern und damit der CPU ermöglichen, die Schritte solcher Verfahren auszuführen und die ICE 110 zu Steuern.
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Das im Speichersystem abgelegte Programm wird von außen über ein Kabel oder drahtlos übertragen. Außerhalb des Automobilsystems 100 ist es normalerweise als Computerprogrammprodukt erkennbar, das in der Fachwelt auch als computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium bezeichnet wird und als Computerprogrammcode zu verstehen ist, der auf einem Träger abgelegt ist, wobei dieser Träger seiner Art nach transitorisch oder nicht-transitorisch ist, was zur Folge hat, dass das Computerprogrammprodukt als transitorisch oder nicht-transitorisch betrachtet werden kann.
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Ein Beispiel eines transitorischen Computerprogrammprodukts ist ein Signal, zum Beispiel ein elektromagnetisches Signal, etwa ein optisches Signal, das als transitorischer Träger für den Computerprogrammcode fungiert. Die Trägerschaft eines solchen Computerprogrammcodes lässt sich durch Modulation des Signals mittels einer herkömmlichen Modulationstechnik, wie beispielsweise QPSK für digitale Daten, erreichen, so dass binäre Daten, die den betreffenden Computerprogrammcode darstellen, dem transitorischen elektromagnetischen Signal eingeprägt sind. Solche Signale werden beispielsweise nutzbar gemacht, wenn Computerprogrammcode über eine WiFi-Verbindung drahtlos an einen Laptop übertragen wird.
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Im Falle eines nicht-transitorischen Computerprogrammprodukts ist der Computerprogrammcode in einem physischen Speichermedium verkörpert. Das Speichermedium ist dann der oben erwähnte nicht-transitorische Träger, so dass der Computerprogrammcode permanent oder nicht permanent abrufbar in oder auf diesem Speichermedium gespeichert ist. Das Speichermedium kann von einem herkömmlichen Typ sein, wie er in der Computertechnologie bekannt ist, beispielsweise ein Flash-Speicher, ein ASIC, eine CD oder dergleichen.
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Anstelle einer ECU 450 kann das Automobilsystem 100 auch einen anderen Prozessortyp zur Bereitstellung der elektronischen Logik enthalten, beispielsweise eine eingebettete Steuerung, einen Onboard-Computer oder ein Prozessormodul, das im Fahrzeug ausgeführt werden könnte.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine neue Kühlsystemarchitektur gemeinsam mit einer neuen Logik bereitgestellt, die dazu geeignet ist, die besten Wiederherstellungsmaßnahmen im Fall starker Leckverluste des Kühlmittel im Kühlkreislauf auszuführen.
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Es geht bei diesem Konzept um die Definition eines neuen Kühlsystems, dem ein zweiter Kühlmittelstandsensor an der Unterseite des Kühlmitteltanks hinzugefügt wird, um die Tatsache von Leckverlusten im Kühlkreislauf festzustellen. Der zweite Kühlmittelstandsensor wird aufgerufen, sobald der Haupt- oder erste Kühlmittelstandsensor „kein Kühlmittel vorhanden” meldet. Auf diese Weise lässt sich die Gewissheit der Messwerterfassung und die Gewissheit über die Abwesenheit von Kühlmittel im Kreislauf erzielen, das heißt, Fehldiagnosen werden vermieden.
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Diese Kühlsystemarchitektur ist besonders nützlich im Fall einer Motoranwendung mit einer traditionellen Wasserpumpe, also ohne eine schaltbare Wasserpumpe. Im letzteren Fall ist der Motorkühlkreislauf mit einem Temperatursensor ausgerüstet, der an einem Metallteil des Motors (beispielsweise am Zylinderkopf) angeordnet ist und der alternative Informationen über die Motortemperatur und das Risiko einer Motorüberhitzung bereitstellt.
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In 3 ist schematisch ein Kühlsystem 10 für ein Automobilsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Kühlsystem umfasst einen Kühlmitteltank 3 und einen Standard-Motorkühlkreislauf 20. Der Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors 110 empfängt das Kühlmittel vom Kühlmitteltank 3. Die Fluid-Kommunikation zwischen den Kühlmittelkreislauf des Motors und dem Tank wird über einen Kühlmittelzuführungsweg 4 und eine Rückleitung, einen Entgasungsweg 5, sichergestellt, der die Menge des Kühlmittels sammelt, das im Motor verdampft. Der Motorkühlkreislauf umfasst wenigstens einen Kühler 6, der das Kühlmittel kühlt, eine Kühlerpumpe 9, die das Kühlmittel den Motorkomponenten zuführt, einen Thermostat 8, der den Kreislauf vom Kühler 6 zum Motor 110 öffnet, wenn die Motortemperatur einen bestimmten Schwellenwert erreicht, der das Zufließen frischen Kühlmittels vom Kühler erfordert, und einen Ventilator 7, der den Kühler abkühlt, um die Kühlmitteltemperatur zu verringern, wenn die Kühlmitteltemperatur einen festgelegten Temperatur-Schwellwert erreicht.
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Das Kühlsystem 10 ist auch mit einem ersten Kühlmittelstandsensor 1 oder Haupt-Kühlmittelstandsensor (MCLS), der in einem oberen Tankabschnitt 3' angeordnet ist, und mit einem zweiten Kühlmittelstandsensor 2 oder Hilfs-Kühlmittelstandsensor (ACLS) ausgerüstet, der in einem unteren Tankabschnitt 3'' angeordnet ist.
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Wie bekannt, erfassen Pegelsensoren den Pegelstand von fließenden Substanzen, einschließlich Flüssigkeiten, Schlämmen, körnigen Materialien und Pulvern. Die Pegelstandmessung kann kontinuierlich oder punktuell erfolgen. Kontinuierliche Pegelstandsensoren messen den Pegelstand in einem festgelegten Bereich und bestimmen die exakte Menge einer Substanz an einem bestimmten Ort, während Punktstandsensoren nur anzeigen, ob eine Substanz oberhalb oder unterhalb des Messpunktes liegt. Letztere erfassen normalerweise Pegelstände, die übermäßig hoch oder tief sind. In unserem Fall sind sowohl der erste wie der zweite Pegelstandsensor Punkt-Pegelstandsensoren.
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Dank dieser zwei Sensoren stellt der Hauptsensor 1, wenn es (wie dies normalerweise der Fall ist) zu einem kleinen Kühlmittelleckverlust kommt, fest, wenn der Kühlmittelstand unter die Position des Sensors fällt. Der Kühlmittelstand bleibt (aufgrund des geringen Leckverlusts) deutlich über der Position des zweiten Sensors 2, und ein Alarm- und/oder Wiederherstellungsmodus wird nicht betätigt. In einem solchen Fall kann das Fahrzeug die Fahrt ohne Risiko einer Motorüberhitzung bis zu einer Werkstätte fortsetzen, wo das Kühlmittel nachgefüllt werden kann.
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Wenn es anderseits zu einem starken Leckverlust kommt, sinkt zuerst der Kühlmittelstand unter die Position des ersten Sensors 1, fällt aber bald danach auch unter die Position des zweiten Sensors 2. In diesem Fall kann das Fahrzeug die Fahrt nicht fortsetzen, und der Motor muss so bald wie möglich angehalten werden, um das Risiko einer Motorüberhitzung zu vermeiden. Deshalb aktiviert das kombinierte Signal der zwei Sensoren die Strategie und den Wiederherstellungsmodus gemäß nachstehender Beschreibung.
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Die Sensoren sind sehr nahe aneinander in vertikaler Richtung entlang der sogenannten Z-Achse in Maschinenkoordinaten angeordnet. Mit dieser Anordnung soll die Verweilzeit zwischen dem Beginn eines starken Leckverlusts und dessen Feststellung möglichst beschränkt werden. Der vertikale Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Pegelsensor ist vorzugsweise kleiner als 4 cm.
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In 4 ist ein Fließdiagramm eines Verfahrens zur Kontrolle von Kühlmittellecks für das Kühlsystem der 3 dargestellt. Gemäß einem solchen Verfahren wird der Kühlmittelstand im Tank 3 vom ersten Kühlmittelstandsensor 1 oder Hauptkühlmittelstandsensor (MCLS) ausgelesen S410. Der Sensor, bei dem es sich um einen Punktstandsensor handelt, überwacht nur, ob der Kühlmittelstand oberhalb oder unterhalb S420 der Position des Sensormesselements liegt. Ist der Pegelstand in Ordnung, d. h. oberhalb des Messelements, geschieht nichts. Liegt der Kühlmittelstand anderseits unterhalb des Messpunktes des ersten Sensors, können folgende Maßnahmen ergriffen werden: ein Zähler wird aktiviert, und die Kühlmitteltemperatur wird gespeichert S430; der Kühlmittelstand im Tank wird vom zweiten Kühlmittelstandsensor 2 oder vom Hilfs-Kühlmittelstandsensor (ACLS) abgelesen.
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Der zweite Sensor, bei dem es sich ebenfalls um einen Punktstandsensor handelt, überwacht nur, ob der Kühlmittelstand oberhalb oder unterhalb S450 der Position des Sensormesselements liegt. Ist der Pegelstand in Ordnung, das heißt oberhalb des Messelements, aktiviert das Verfahren keine Notfallmaßnahmen und kehrt zur Ablesung des Kühlmittelstands mittels des ersten Sensors zurück. Wenn der Kühlmittelstand anderseits unterhalb des Messpunktes des zweiten Sensors liegt, wird folgende Maßnahme ergriffen: ein Alarm wird aktiviert S460, wobei bevorzugt die Warnlampe (MIL) eingeschaltet wird, und eine Motorwiederherstellung wird gestartet S470.
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5 ist ein detailliertes Fließdiagramm eines Motorwiederherstellungsmodus gemäß dem Verfahren von 4. Bei jeder Aktivierung des Wiederherstellungsmodus werden die folgenden Maßnahmen ergriffen S510: der Thermostat 8 des Motorkühlkreislaufs 20 öffnet den Kreislauf vom Kühler 6 zum Motor 110, der den Zustrom von frischem Kühlmittel aus dem Kühler benötigt; der Ventilator 7 wird mit Höchstgeschwindigkeit in Betrieb gesetzt, um den Kühler 6 zu kühlen; eine Heizung für die Fahrzeugkabine wird mit maximaler Leistung eingeschaltet, um die maximale Wärmemenge vom Motorflügelrad in die Fahrzeugkabine zu übertragen. Dann wird die Fahrzeuggeschwindigkeit abgelesen S520, um zu prüfen S530, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit null beträgt oder ob das Fahrzeug noch immer fährt. Im letzteren Fall wird eine Motor-Kraftstoffabschaltung durchgeführt S540 (abhängig vom Zeitintervall, das nach Feststellung des Lecks vergangen ist, und von der Kühlmitteltemperatur), und der Motor wird im Leerlaufzustand gehalten S550. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit jedoch null beträgt, wird der Motor abgeschaltet S560, und ein Neustart wird so lange gehemmt S570, bis das Kühlsystem nachgefüllt ist, d. h. beide Kühlmittelstandsensoren 1, 2 stellen die Anwesenheit von Kühlmittel im Tank 3 fest.
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Diese neue Architektur des Kühlsystems und das zugehörige Verfahren ermöglichen die Feststellung einer Motorüberhitzungsbedingung mit hoher Präzision. Überdies kann eine sichere Wiederherstellungsstrategie in Gang gesetzt werden. Dank einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht somit die Möglichkeit, Kühlmittelleckverluste bei jedem Motorbetriebszustand zu erfassen und damit Motorschäden zu vermeiden und Garantiekosten zu senken.
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Während in der voranstehenden Zusammenfassung und detaillierten Beschreibung wenigstens ein exemplarisches Ausführungsbeispiel präsentiert wurde, ist zu beachten, dass eine große Zahl von Variationen besteht. Es ist zudem zu beachten, dass das exemplarische Ausführungsbeispiel oder die exemplarischen Ausführungsbeispiele nur Beispielcharakter haben und nicht geeignet sind, den Geltungsumfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration wie auch immer zu beschränken. Vielmehr geben die voranstehenden Zusammenfassung und die detaillierte Beschreibung einschlägig bewanderten Fachleuten eine praktische Anleitung zur Implementierung wenigstens eines exemplarischen Ausführungsbeispiels zur Hand, wobei zu beachten ist, dass verschiedene Änderungen an der Funktion und Anordnung der im exemplarischen Ausführungsbeispiel beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsumfang abzuweichen, wie er in den angehängten Ansprüchen und deren rechtsgültigen Äquivalenten festgelegt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erster/Haupt-Kühlmittelstandsensor (MCLS)
- 2
- Zweiter/Hilfs-Kühlmittelstandsensor (ACLS)
- 3
- Kühlmitteltank
- 3'
- Oberer Tankabschnitt
- 3''
- Unterer Tankabschnitt
- 4
- Kühlmittelzuführungsweg
- 5
- Entgasungsweg
- 6
- Kühler
- 7
- Ventilator
- 8
- Thermostat
- 9
- Kühlmittelpumpe
- 10
- Kühlsystem
- 20
- Motorkühlkreislauf
- 40
- Datenträger
- 100
- Automobilsystem
- 110
- Verbrennungsmotor
- 120
- Motorblock
- 125
- Zylinder
- 130
- Zylinderkopf
- 135
- Nockenwelle
- 140
- Kolben
- 145
- Kurbelwelle
- 150
- Brennkammer
- 155
- Nockenversteller
- 160
- Kraftstoffeinspritzdüse
- 165
- Kraftstoffeinspritzanlage
- 170
- Kraftstoffleitung
- 180
- Kraftstoffpumpe
- 190
- Kraftstoffquelle
- 200
- Ansaugkrümmer
- 205
- Lufteinlasskanal
- 210
- Einlassöffnung
- 215
- Ventile
- 220
- Öffnung
- 225
- Abgaskrümmer
- 230
- Turbolader
- 240
- Kompressor
- 245
- Turboladerwelle
- 250
- Turbine
- 260
- Ladeluftkühler
- 270
- Abgasanlage
- 275
- Abgasrohr
- 280
- Nachbehandlungsvorrichtung
- 290
- VGT
- 300
- Abgasrückführung
- 310
- EGR-Kühler
- 320
- EGR-Ventil
- 330
- Drosselklappengehäuse
- 340
- Luftmassen-, Druck-, Temperatur- und Feuchtigkeitssensor
- 350
- Krümmerdruck- und Temperatursensoren
- 360
- Verbrennungsdrucksensor
- 380
- Kühlmitteltemperatur- und Pegelstandsensoren
- 385
- Schmieröl-Temperatur- und Pegelstandsensor
- 390
- Metalltemperatursensor
- 400
- Digitaler Kraftstoffleitungs-Drucksensor
- 410
- Nockenpositionssensor
- 420
- Kurbelpositionssensor
- 430
- Abgasdruck- und Temperatursensoren
- 440
- EGR-Temperatursensor
- 445
- Gaspedalpositionssensor
- 446
- Gaspedal
- S410
- Schritt
- S420
- Schritt
- S430
- Schritt
- S440
- Schritt
- S450
- Schritt
- S460
- Schritt
- S470
- Schritt
- S510
- Schritt
- S520
- Schritt
- S530
- Schritt
- S540
- Schritt
- S550
- Schritt
- S560
- Schritt
- S570
- Schritt
