DE3613023C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Kühlsystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wobei ein flüssiges Kühlmittel zum Sieden gebracht wird und der Dampf als Transportmittel benutzt wird, um die Wärme abzuführen. Die Erfindung betrifft ferner ein Steuerungsverfahren zum Kühlen eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruches 22.

In gegenwärtig verwendeten, wassergekühlten Verbrennungsmotoren, wie sie z. B. in Fig. 1 gezeigt sind, wird das (flüssige) Kühlmittel des Motors zwangsweise über eine Kühlmittelleitung durch eine Wasserpumpe umgewälzt, wobei die Kühlmittelleitung auch den Kühlmantel des Motors und einen luftgekühlten Kühler umfaßt. Derartige Kühlsysteme haben den Nachteil, daß ein großes Wasservolumen zwischen dem Kühler und dem Kühlmantel des Motors umgewälzt werden muß, um die erforderliche Wärmeabführung zu erreichen. Außerdem ist infolge der großen, beteiligten Wassermenge die Aufwärmcharakteristik des Motors schlecht und in nachteiliger Weise verzögert. Wenn z. B. der Temperaturunterschied zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen des Kühlmantels 4° beträgt, beträgt die unter solchen Bedingungen durch 1 kg Wasser abgeführte Wärmemenge 4 Kcal. Entsprechend ist bei einem Motor mit 1800 ccm Hubraum bei vollgedrosselter Betätigung erforderlich, durch die Kühleinrichtung ungefähr 4000 Kcal. pro Stunde abzuführen. Um diese Leistung zu erreichen, muß durch die Wasserpumpe eine Durchflußrate von 167 l/Min. (d. h. 4000-60 × 1/4) erreicht werden. Dies bedeutet natürlich in nachteiliger Weise einen beträchtlichen Leistungsverbrauch.

Außerdem nimmt die große Kühlmittelmenge, die in derartigen Kühleinrichtungen verwendet wird, die Möglichkeit einer schnellen Änderung der Temperatur des Kühlmittels, z. B. in einer solchen Weise, daß die augenblickliche Kühlmitteltemperatur den momentan herrschenden Betriebsbedingungen des Motors, wie z. B. der Last und der Motordrehzahl angepaßt werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, wie sie in der japanischen Patentanmeldung 57-57 608 entnommen werden kann. Mit dieser Anordnung ist versucht worden, das flüssige Kühlmittel zu verdampfen und es in gasförmiger Form als Transportmittel zur Wärmeabführung von dem Motor zu benutzen. In dieser Anordnung sind der Kühler 1 und der Kühlmantel 2 in ständiger und freier Verbindung über Leitungen 3, 4, wodurch das Kühlmittel, das im Kühler 1 kondensiert, nach und nach unter dem Einfluß der Schwerkraft zum Kühlmantel 2 zurückgeführt wird.

Während es mit dieser Anordnung gelingt, den mit hoher Leistungsaufnahme verbundenen Einsatz einer Zirkulationspumpe für das Kühlmittel zu vermeiden, hat diese Anordnung den Nachteil, daß der Kühler, abhängig von seiner Lage in bezug auf den Motor, dazu neigt, zumindest teilweise mit flüssigem Kühlmittel gefüllt zu sein.

Dies vermindert wesentlich die Oberfläche, die dem gasförmigen Kühlmittel (z. B. Dampf) zur Verfügung steht, um seine latente Verdampfungswärme abzugeben und entsprechend zu kondensieren, so daß mit dieser Kühleinrichtung keine merkliche Verbesserung der Kühleffektivität erreicht worden ist.

Außerdem wird in diesem Kühlsystem ein gasdurchlässiger Wasserscheidefilter 5, wie gezeigt, angeordnet, um zur Aufrechterhaltung des Atmosphärendruckes innerhalb des Kühlmantels und des Kühlers den Eintritt und den Austritt von Luft in das Kühlsystem zu gestatten. Dieser Filter ermöglicht es jedoch dem gasförmigen Kühlmittel leicht, aus dem System zu entweichen, so daß die Notwendigkeit entsteht, durch Nachfüllen von Kühlmittel das entsprechende Kühlmittelniveau zu gewährleisten.

Ein weiteres Problem bei einer derartigen Anordnung besteht darin, daß ein Teil der beim Kühlen des Motors in das Kühlsystem angesaugten Luft dazu neigt, im Kühlwasser in Lösung zu gehen, wodurch während des Starts des Motors die gelöste Luft dazu neigt, sich wieder aus dem Kühlwasser unter Bildung kleiner Luftblasen im Kühler zu lösen, die sich an den Innenwänden des Kühlers festsetzen und eine Isolationsschicht bilden. Die ungelöste Luft neigt auch dazu, sich im oberen Teil des Kühlers zu sammeln und die konfektionsartige Zirkulation des Dampfes vom Zylinderblock zum Kühler zu stören. Dies vermindert selbstverständlich weiter die Leistungsfähigkeit der Einrichtung. Bei dem vorbeschriebenen System ist es außerdem nicht möglich, die Kühlmitteltemperatur mit der Belastung zu variieren, da der Innendruck des Kühlsystems konstant bei Atmosphärendruck gehalten wird.

In der Europäischen Patentanmeldung 59 423, veröffentlicht am 8. September 1982, ist eine weitere Anordnung gezeigt, in der ein flüssiges Kühlmittel nicht zwangsweise durch den Kühlmantel des Motors umgewälzt wird, sondern Wärme bis zum Siedepunkt aufnimmt. Das so erzeugte gasförmige Kühlmittel wird adiabatisch in einem Kompressor komprimiert, um die Temperatur und den Druck des Kühlmittels zu steigern, das anschließend in einen Wärmetauscher (Kühler) geführt wird. Nach der Kondensation wird das Kühlmittel zeitweilig in einem Reservoir gesammelt und über ein Strömungssteuerventil in den Kühlmantel zurückgeführt.

Diese Anordnung leidet unter dem Nachteil, daß, wenn der Motor gestoppt wird und abkühlt, der Kühlmitteldampf kondensiert und in dem System einen Unterdruck entstehen läßt, der zur Neigung des Systems führt, Außenluft nach innen anzusaugen. Dabei besteht die Neigung, daß die Luft zusammen mit dem gasförmigen Kühlmittel durch den Kompressor in den Kühler gedrängt wird. Infolge des Unterschiedes im spezifischen Gewicht neigt die Luft dazu, in der heißen Umgebung nach oben zu steigen, während das kondensierte Kühlmittel sich nach unten bewegt. Infolge ihrer Neigung nach oben zu steigen, bildet die Luft Lufttaschen, die eine Art von "Embolie" innerhalb des Radiators erzeugen und seine Wärmeaustauschfähigkeit nachteilig beeinflussen. Bei einer solchen Anordnung macht der Einsatz des Kompressors die Steuerung des innerhalb des Kühlmittelkreislaufes herrschenden Druckes zum Zwecke einer Variation des Siedepunktes des Kühlmittels im Zusammenhang mit der Belastung und/oder der Motorgeschwindigkeit schwierig.

Die US-PS 43 67 699, insbesondere Fig. 3, zeigt eine Motoreinrichtung, in der das Kühlmittel verdampft wird und der Dampf verwendet wird, um die Wärme von dem Motor abzuführen. Diese Anordnung sieht einen Trennbehälter 6 vor, in dem gasförmiges und flüssiges Kühlmittel anfänglich getrennt sind. Das flüssige Kühlmittel wird unter dem Einfluß der Schwerkraft zum Zylinderblock 7 zurückgeführt, während das verhältnismäßig trockene, gasförmige Kühlmittel (z. B. Dampf) in einem lüftergekühlten Kühler 8 kondensiert wird.

Die Temperatur des Kühlers wird durch selektive Betätigung des Lüfterrades 9 gesteuert, das die Kondensationsrate in dem Kühler ausreichend hochhält, um eine Flüssigkeitsdichtung im Bodenbereich der Vorrichtung zu gewährleisten. Das über die vorerwähnte Flüssigkeitsdichtung aus dem Kühler abgeführte Kondensat ist in einem kleinen, reservoirartigen Behälter 10 gesammelt und wird nach oben über eine kleine, ständig betriebene Pumpe 11 in den Trennbehälter 6 zurückgepumpt.

Infolge der Art der Anordnung gestattet es diese, die anfänglich nicht kondensierbaren Bestandteile aus dem System herauszudrängen und auf diese Weise Luft anfänglich in bestimmtem Maße aus dem Kühlsystem abzuführen. Allerdings hat diese Anordnung den Nachteil, daß sie unter einem beträchtlichen Kühlmittelverlust leidet, wenn es auf verhältnismäßig hohem Höhenniveau betrieben wird. Wenn sich außerdem der Motor einmal abkühlt, wird die Luft verhältnismäßig frei wieder in das System zurückgeführt. Die Anordnung des ausladenden Trennbehälters 6 macht die Auslegung des Motors ebenfalls schwierig.

Die Kondensationsrate im Kühler wird außerdem durch einen Temperatursensor gesteuert, der für sich auf oder in dem Kühler derart angeordnet ist, daß er den Druck und die Temperatur innerhalb der Kühleinrichtung im wesentlichen konstant hält. Entsprechend ist eine Temperaturänderung in Abhängigkeit von der Belastung nicht möglich.

Aus der japanischen Patentanmeldung Sho. 56-32 026 (siehe Fig. 4) ist eine Anordnung bekannt, in der der den Zylinderkopf und die Zylinderwandung bildende Aufbau mit einer porösen Keramikschicht 12 bedeckt ist und in der das Kühlmittel in den Zylinderblock aus duschenartigen Anordnungen 13 gesprüht wird, die über den Zylinderköpfen 14 angeordnet sind. Das Innere des Kühlmantels innerhalb des Motors ist im wesentlichen mit einem gasförmigen Kühlmittel während des Betriebes des Motors gefüllt, bei dem flüssiges Kühlmittel auf die Keramiklagen 12 gesprüht wird.

Diese Anordnung hat sich jedoch insofern als unbefriedigend erwiesen, als beim Sieden des flüssigen Kühlmittels, das von den Keramiklagen aufgesaugt wird, der so produzierte Dampf, der in den Kühlmantel hineinentweicht, das Eindringen frischen, flüssigen Kühlmittels in die Keramiklagen verhindert und zu einer Situation führt, in der eine schnelle Überhitzung und thermische Beschädigung der Keramiklagen 12 und/oder des Motors zu beobachten ist. Außerdem ist diese Anordnung von der Art des geschlossenen Kreislaufes, die mit den Nachteilen von Lufteinschlüssen und der Blockade des Kühlers, ähnlich derjenigen Anordnung behaftet ist, die mit einem Kompressor ausgerüstet ist, wie dies oben beschrieben wurde.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung, die in der US-PS 45 49 505 gezeigt ist. Der Inhalt dieser Anmeldung wird hierdurch mit zum Gegenstand dieser Beschreibung gemacht und bildet einen Bestandteil derselben.

Zur Erleichterung des Verständnisses werden in Fig. 7 die gleichen Bezugszeichen verwendet, wie das in dem vorerwähnten Patent der Fall ist.

Während mit dieser Anordnung die bisher beim Stand der Technik aufgetretenen Nachteil überwunden werden, weist sie ihrerseits die Schwierigkeit auf, daß unter bestimmten Bedingungen der Anstieg im Wärmetauscher, der durch die Betätigung des Kühllüfters ausgelöst wird, sehr klein ist, unabhängig davon, wie stark der Kühllüfter angetrieben ist. Diese bestimmten Bedingungen bestehen dann, wenn der Kühler weitgehend mit flüssigem Kühlmittel angefüllt ist, z. B. unmittelbar nach einem Start des kalten Motors, wenn der Kühlkreislauf der Kühleinrichtung üblicherweise vollständig mit flüssigem Kühlmittel angefüllt ist. Eine solche Bedingung besteht auch in sehr kaltem Klima, in denen die Größe der für den Wärmeaustausch zur Verfügung stehenden Oberfläche im Vergleich zur Betätigung in wärmeren Umgebungen verringert ist. Da unter solchen Bedingungen die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung den Kühllüfter auf gleichem Niveau antreibt, unabhängig von der Kühlflüssigkeitsmenge im Kühler und unabhängig von der Differenz zwischen der gewünschten und der tatsächlichen Temperatur, wird elektrische Energie unnötig verbraucht und ein unnötig hoher Geräuschpegel tritt in bezug auf die Kühllüfterbetätigung auf, ohne daß eine entsprechende Erhöhung der Wärmeaustauschleistung erreicht würde.

Ein Kühlsystem vom Typ der Verdampfungskühlung ist aus der DE-OS 34 30 397 bekannt, das eine lastabhängige Motorkühlung bewirkt, jedoch keine Möglichkeiten vorsieht, einen Kühllüfter in Abhängigkeit von seinem Einfluß auf den Wärmeaustausch zwischen Kühler und Kühlmitteldampf auf jeweils verschiedenen Energieniveaus anzusteuern, um sowohl einerseits einen unnötigen Antrieb des Kühllüfters zu vermeiden als auch andererseits das Geräuschniveau gering zu halten.

Ein Kühlsystem und ein Steuerungsverfahren der eingangs genannten Art wurden bereits durch die DE-OS 35 34 543 vorgeschlagen. Hierbei wird die Temperatur eines Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Motors gesteuert, mit Hilfe eines Verdampfungs-Kühlsystems, wobei Druck und Siedepunkt des Kühlmittels in Abhängigkeit von diesen Betriebsparametern, insbesondere der Motorlast, gesteuert werden. Die Temperatur, bei welcher das Kühlmittel in diesem Verdampfungs-Kühlsystem siedet, wird durch Steuerung der Kondensationsrate des Kühlmitteldampfes im Kühler des Motors unter Berücksichtigung des Systeminnendruckes gesteuert, wobei flüssiges Kühlmittel in das Kühlsystem eingeleitet oder aus diesem entfernt wird, bzw. die Kondensation des Kühlmitteldampfes im Kühler durch Veränderung des den Kühler überstreichenden Kühlluftstromes beeinflußt wird. Hierzu kann die Kühlung wahlweise durch ein Kühlluftgebläse unterstützt werden.

Bei dieser Anordnung kann das Kühlluftgebläse entweder zur Unterstützung der Kondensation und Abkühlung des Kühlmittels im Kühler eingeschaltet werden oder es bleibt entsprechend der gerade sensorisch ermittelten Steuerungswerte ausgeschaltet, falls sein Betrieb nicht erforderlich ist. Jedenfalls wird das Kühlluftgebläse nur jeweils auf einem bestimmten Energieniveau betrieben und wird überdies lediglich in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels angesteuert.

Dies führt jedoch dazu, daß auch dann, wenn der Kühler teilweise mit flüssigem Kühlmittel gefüllt ist und nur eine verhältnismäßig geringe Wärmeaustauschfläche des Kühlers zum Wärmeaustausch mit dem Kühlmitteldampf zur Verfügung steht, das Kühlluftgebläse mit seiner Nennleistung betrieben wird, obwohl die Wärmeabführung aus dem Kühlmitteldampf, bedingt durch die nur sehr begrenzt zur Verfügung stehenden Wärmeaustauschflächen im Kühler, hierdurch praktisch nicht wesentlich verbessert werden kann, so daß ein im wesentlichen unnötiger Energieverbrauch, sowie ein verhältnismäßig hoher Geräuschpegel bei der Lüfterbetätigung die Folgen sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Betätigung einer eine Zwangskühlung des Kühlers bewirkenden Einrichtung in Abhängigkeit von der momentanen Wärmeaustauschleistung des Kühlers des Kühlsystems erfolgt.

Der Erfindung liegt überdies die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungsverfahren für die Kühlung eines Verbrennungsmotors anzugeben, das es gestattet, eine Einrichtung zur Zwangskühlung des Kühlers in Abhängigkeit von einem tatsächlich wirksam werdenden Kühlluftbedarf zu steuern.

Die vorgenannten Aufgaben werden erfindungsgemäß entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 22 gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Kühlsystem bzw. das gewählte Steuerungsverfahren ist es erstmals möglich, einen Kühllüfter in Abhängigkeit von seiner tatsächlichen Effizienz, d. h. seinen Einfluß auf den Wärmeaustausch zwischen Kühler und Kühlmitteldampf auf jeweils verschiedenem Energieniveau anzusteuern, wobei für den Fall, daß nur eine verhältnismäßig geringe Austauschfläche im Kühler zur Verfügung steht, d. h. der Kühler nicht unbeträchtlich mit flüssigem Kühlmittel gefüllt ist, der Kühllüfter auf niedrigem, energiesparenden und geräuschminderndem Leistungsniveau betrieben wird, während ein Betrieb desselben bei voller Effizienz, d. h. bei hohem Wärmeaustauschvermögen des Kühlers (Kühler weitgehend frei von flüssigem Kühlmittel) auf einem höheren Energieniveau erfolgt und hierbei der Lüfter praktisch Nennleistung aufnimmt.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird somit durch ein Kühlsystem gelöst, indem das Kühlflüssigkeitsniveau innerhalb des Kühlers angezeigt und bei dem dann, wenn diese Anzeige einen Wert oberhalb eines bestimmten Kühlflüssigkeitsniveaus ergibt, die Spannung, mit der der Kühllüfter angetrieben wird, von einem normalen, hohen Wert auf einen niedrigeren Wert reduziert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem wird der Betrieb des Kühllüfters, der die Größe des Wärmeaustausches zwischen dem Kühler und der Umgebungsatmosphäre beeinflußt, im Zusammenhang mit dem Betrag der Kühlflüssigkeitsmenge, die sich innerhalb des Kühlers befindet und/oder den augenblicklichen Erfordernissen des Wärmeaustauschers gesteuert.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Anordnung der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 bis 4 Anordnungen des Standes der Technik, die in den einleitenden Abschnitten der vorliegenden Beschreibung erläutert wurden,

Fig. 5 ein Diagramm der Motorbelastung über Motordrehzahl, in dem verschiedene Belastungszonen, die beim Betrieb von Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren auftreten, verdeutlicht sind,

Fig. 6 ein Diagramm Druck über Temperatur, das die Änderung des Siedepunktes des Kühlmittels in einem geschlossenen Kühlmittelkreislauf der Verdampferbauart zeigt,

Fig. 7 ein schematisches Schaubild einer Anordnung, die in den einleitenden Abschnitten der vorliegenden Beschreibung in Zusammenhang mit der US-PS 45 49 505 erläutert wurde,

Fig. 8 einen Motor mit Kühleinrichtung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 9 bis 22 Flußdiagramme, die das Steuerungsverfahren für das Kühlsystem nach Fig. 8 verdeutlichen.

Vor einer detaillierten Beschreibung des Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung erscheint es zweckmäßig, einige der grundlegenden Merkmale von Kühleinrichtungen derjenigen Art zu erläutern, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht.

Fig. 5 zeigt graphisch die Abhängigkeiten von Motordrehmoment und Motordrehzahl und verdeutlicht die verschiedenen Belastungszonen, die beim Betrieb eines Kraftfahrzeugmotors auftreten. In diesem Diagramm bezeichnet die Kurve F die Drehmomentcharakteristik bei Vollast die Linie L bezeichnet den auftretenden Widerstand des Fahrzeuges bei Fahrt entlang einer ebenen Fläche und die Zonen A, B und C bezeichnen jeweils den Niedriglast-/ Niedrigdrehzahl-Betrieb, wie er z. B. bei einer Betriebsweise auftritt, die als "Stadtbetrieb" bezeichnet wird, einen Niedrigdrehzahl-/Hochlast-Motorbetrieb, wie z. B. bei Bergfahrten, Abschleppbetrieb o. ä., und einen Hochdrehzahl- Betriebsbereich, wie er während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit auftritt.

Eine geeignete Kühlmitteltemperatur für die Zone A liegt ungefähr bei 100 bis 110°C, für Zone B bei 80 bis 90°C und für Zone C bei 90 bis 100°C. Die hohe Temperatur während des "Stadtbetriebes" unterstützt eine verbesserte thermische Effektivität des Betriebes. Andererseits sichern die niedrigeren Temperaturen in den Zonen B und C, daß in ausreichendem Maße Wärme vom Motor und den zugehörigen Teilen abgeführt wird, um ein Klopfen des Motors und/oder eine thermische Beschädigung zu vermeiden.

Um die Motortemperatur zu steuern, wird in der vorliegenden Erfindung der Vorteil ausgenutzt, daß in einem Kühlsystem, in dem das Kühlmittel siedet und Dampf als Transportmittel zum Wärmeaustausch benutzt wird, die Menge des tatsächlich zwischen dem Kühlmantel und dem Kühler umzuwälzenden Kühlmittels sehr klein ist, die Wärmemenge, die pro Kühlmittel-Volumeneinheit vom Motor abgeführt wird, sehr hoch ist und während des Siedens der im Kühlmantel herrschende Druck ansteigt mit der Folge, daß der Siedepunkt des Kühlmittels ansteigt, wenn ein geschlossener Kühlkreislauf verwendet wird. Somit ist es während des "Stadtbetriebes" möglich, dadurch, daß die Kondensationsrate innerhalb des Kühlers vermindert wird, indem nur eine begrenzte Kühlluftmenge über den Radiator geblasen wird, zu veranlassen, daß der Druck innerhalb des Kühlsystems auf einen Wert oberhalb des Atmosphärendruckes ansteigt und somit eine Situation herbeiführt, in der das Kühlmittel des Motors bei einer Temperatur über 100°C, z. B. bei 110°C siedet.

Zusätzlich zu der Steuerung, die durch die Luftbeblasung bzw. -zirkulation gewährleistet wird, ist die vorliegende Erfindung so bestimmt, daß direkt Kühlmittel in die Kühleinrichtung hinein und aus dieser herausgepumpt wird, um die tatsächliche Kühlmittelmenge im Kühlkreislauf in einer Weise zu ändern, die den im Kühlkreislauf herrschenden Druck modifiziert. Die Kombination der zwei Steuerprinzipien ermöglicht es, die Temperatur, bei der das Kühlmittel siedet, schnell zu erreichen und nahe bei einem Wert zu halten, der als den gerade herrschenden Betriebsbedingungen angemessen angesehen wird. Andererseits ist es dann, wenn z. B. während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit ein niedrigerer Siedepunkt des Kühlmittels äußerst erwünscht ist, auch möglich, durch Erhöhung des über den Kühler geführten Kühlluftstromes die Kondensationsrate innerhalb des Kühlers auf ein Niveau zu erhöhen, das den innerhalb der Kühleinrichtung herrschenden Druck verringert und auf einen Wert unterhalb des Atmosphärendruckes absenkt, um eine Situation herbeizuführen, in der das Kühlmittel bereits bei Temperaturen im Bereich von 80 bis 100°C siedet. Zusätzlich dazu ermöglicht es die vorliegende Erfindung, auch Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf in einer Weise abzuführen, die den Druck im Kühlsystem vermindert und die durch den Kühllüfter gewährleistete Steuerung in einer Weise ergänzt, die es gestattet, die Siedetemperatur des Kühlmittels schnell zu erreichen und auf einem Niveau zu halten, das den neuen Betriebsbedingungen am besten angepaßt ist.

Wenn jedoch der Druck im Kühlkreislauf auf ein übermäßig niedriges Niveau abfällt, wird die Neigung sehr groß, Luft von außen in das Innere des Kühlkreislaufes aufzunehmen und es ist unter diesen Umständen wünschenswert, das Maß des möglichen Unterdruckes in dem Kühlkreislauf zu begrenzen. In der vorliegenden Erfindung wird dies durch Einführung von Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf gesteuert, während gleichzeitig der Kühlmittelkreislauf in einem im wesentlichen hermetisch abgedichteten Zustand verbleibt und auf diese Weise der Systemdruck auf ein angemessenes Niveau angehoben wird.

Jede der Zonen wird nun im einzelnen erläutert. Es wird darauf hingewiesen, daß die beigefügten Zeichnungen, auf die sich die Erläuterung bezieht, auf einen Kolbenverbrennungsmotor mit 1800 ccm Hubraum Bezug nehmen.

Zone A

In dieser Zone, die durch niedrige Drehzahl und niedriges Drehmoment charakterisiert ist, und in der die Drehmomentforderungen nicht hoch sind, wird besondere Aufmerksamkeit auf eine hohe Kraftstoffrentabilität verwendet. Demzufolge wird hier die untere Grenze des Temperaturbereiches von 100 bis 110°C unter Berücksichtigung des Umstandes ausgewählt, daß oberhalb 100°C die Kraftstoffverbrauchskurve des Motors abflacht und im wesentlichen konstant wird. Andererseits wird die Obergrenze dieses Bereiches im Hinblick auf den Umstand ausgewählt, daß bei der unvermeidlich niedrigen Geschwindigkeit während dieser Betriebsweise des Fahrzeuges bei einem Anstieg der Kühlmitteltemperatur über etwa 110°C nur eine sehr geringe natürliche Luftzirkulation innerhalb des Motorraumes auftritt und die Temperatur innerhalb des Motorraumes dazu neigt, so anzusteigen, daß sie nachteilige Auswirkungen auf verschiedene temperaturempfindliche Elemente, wie z. B. Zahnriemen der Ventilsteuerungsvorrichtung, elastomere Kraftstoffschläuche und dergl. hat. Da keine signifikanten Verbesserungen der Kraftstoffverbrauchskennwerte durch Steuerung der Kühlmitteltemperatur in Bereiche oberhalb von 110°C erreicht werden, wird dementsprechend die Obergrenze in Zone A bei diesem Wert gehalten.

Es wurde gefunden, daß die Drehmoment-Erzeugungskennlinien bei Temperaturen oberhalb 100°C zu einem leichten Abfall neigen. Entsprechend wird es zur Minimierung eines Drehmomentenverlustes als vorteilhaft angesehen, die obere Drehmomentgrenze in Zone A in einem Bereich von 7 bis 10 kpm anzusetzen.

Die Obergrenze in bezug auf die Motordrehzahl wird in dieser Zone im Hinblick auf den Umstand festgelegt, daß oberhalb von Motordrehzahlen von 2400 bis 3600 U/min ein leichter Anstieg in den Kraftstoff-Verbrauchskennlinien nachgewiesen werden kann. Da in dieser Zone eine gute Kraftstoffökonomie den Vorrang vor einer maximalen Drehmomenterzeugung hat, wird die Grenze zwischen den Niedrig- und Hochgeschwindigkeitsbereichen des Motors mitten durch den vorerwähnten Drehzahlbereich hindurch gezogen. Es muß natürlich berücksichtigt werden, daß es eine große Vielzahl von unterschiedlichen Motortypen gibt, z. B. Dieselmotoren für Lkw's und Fahrzeuge im industriellen Bereich, Niedriglastmotoren für Fahrzeuge, die im Stadtverkehr besonders wirtschaftlich sind usw., so daß die vorerwähnten Bereiche nicht genauer abgegrenzt werden können, ohne den speziellen Motortyp und seine Anwendung zu berücksichtigen, im Grundsatz gelten die obigen Aussagen jedoch für alle Motortypen.

Zone B

In diesem Bereich, der durch hohes Drehmoment und niedrige Motordrehzahl gekennzeichnet ist, ist das Drehmoment besonders wichtig. Um ein Motorklopfen zu vermeiden, die Aufladung des Motors zu verbessern, den Restgasanteil in den Verbrennungsräumen des Motors zu reduzieren und ein möglichst hohes Drehmoment zu erzeugen, wird in dieser Zone ein Temperaturbereich von 80 bis 90°C gewählt. Damit ist eine beträchtliche Verbesserung der Drehmomentcharakteristik möglich. Indem die obere Motordrehzahl in diesem Bereich so gewählt wird, daß sie in den Bereich von 2400 bis 3600 U/min fällt, ist es möglich, die Drehmomenterzeugung im Vergleich zu dem Fall zu verbessern, indem die Kühlmitteltemperatur bei 100°C gehalten wird, während gleichzeitig die Kraftstoffverbrauchskennwerte verbessert werden.

Die untere Temperatur in dieser Zone wird unter Berücksichtigung des Umstandes ausgewählt, daß ein Frostschutzmittel mit dem Kühlmittel vermischt wird. Bei einer Temperatur von 80°C vermindert sich der innerhalb des Kühlkreislaufes herrschende Druck auf ungefähr 630 mmHg. Bei einem solchen Druck wird die Neigung der umgebenden Atmosphärenluft durch Dichtungsmanschetten und Motordichtungen, in das System einzudringen, besonders groß. Um die Notwendigkeit des Einsatzes teuerer Teile zum Zwecke der Aufrechterhaltung des relativ hohen Unterdruckes (z. B. um eine Beschädigung des Radiators oder der verbindenden Kühlmittelleitungen zu vermeiden) auszuschließen und gleichzeitig das Eindringen von Luft zu vermeiden, wird die oben erwähnte Untergrenze ausgewählt.

Zone C

Da sich in dieser Zone (Hochdrehzahlbereich) die Atmungseigenschaften des Motors von selbst verbessern, ist es nicht notwendig, die Kühlmitteltemperatur zu diesem Zweck so niedrig wie in Zone B zu halten. Da jedoch die erzeugte Wärmemenge pro Zeiteinheit höher ist als während des Betriebes mit niedrigeren Drehzahlen, neigt das Kühlmittel dazu, stürmischer zu sieden. Im Ergebnis dessen neigt eine erhöhte Menge Kühlflüssigkeit dazu, aus dem Kühlmantel herausgeschleudert zu werden und den Weg in den Kühler zu finden.

Solange die Kühlflüssigkeitsmenge, die den Kühler erreicht, ungefähr 3 l/Min nicht übersteigt, besteht nur eine geringe oder keine nachteilige Wirkung auf den Wärmeaustausch innerhalb des Kühlers. Ist diese Menge jedoch größer, ist ein merklicher Verlust an Wärmeaustauschkapazität des Kühlers zu beobachten. Versuche haben gezeigt, daß durch Steuerung des Siedepunktes des Kühlmittels in den Bereich von 90°C bei Fahrt mit hoher Geschwindigkeit die Kühlflüssigkeitsmenge unterhalb des kritischen Wertes gehalten werden kann und somit das System keinem besonders nachteiligen Verlust an Wärmeabführfähigkeit zu einem Zeitpunkt unterliegt, in der eine Maximierung des Wärmeabführvermögens von allergrößter Wichtigkeit ist, um eine Überhitzung des Motors zu vermeiden.

Es ist weiter festgestellt worden, daß dann, wenn es gestattet wird, daß die Kühlmitteltemperatur über 100°C steigt, die Temperatur der Motorschmierstoffe dazu neigt, über 130°C anzusteigen und die Schmierstoffe einem unnötig schnellen Qualitätsverlust unterliegen. Diese Neigung ist insbesondere dann zu beobachten, wenn die Umgebungstemperatur über 35°C ansteigt. Es ist deutlich, daß dann, wenn das Motoröl anfängt sich unter hohen Temperaturen zu zersetzen, die wärmeempfindlichen Lagermetalle und dergleichen Teile des Motors ebenso beschädigt werden.

Vom Standpunkt des Motorschutzes wird daher die Kühlmitteltemperatur in einen Bereich von 90 bis 100°C gesteuert, nachdem die Motordrehzahl einmal einen Wert überschritten hat, der den Hochdrehzahlbereich vom Niedrigdrehzahlbereich des Motors trennt.

Ausführungsbeispiel

Fig. 8 zeigt eine Motoreinrichtung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dieser Anordnung umfaßt ein Verbrennungsmotor 200 einen Zylinderblock 204, auf dem ein Zylinderkopf 206 lösbar befestigt ist. Der Zylinderkopf und Zylinderblock sind mit geeigneten Hohlräumen versehen, die einen Kühlmantel 208 begrenzen, der den Zentralteil des Motors, der einem hohen Wärmefluß und einer hohen Wärmebelastung ausgesetzt ist (z. B. die Verbrennungskammern, die Abgasventile, Leitungen usw.) umgeben. Ein Kühler 216 ist mit einer in dem Zylinderkopf 206 ausgebildeten Dampfauslaßöffnung 210 über ein Dampfverteilerrohrstück 212 und eine Dampfleitung 214 kommunizierend verbunden. Nahe dem Kühler 216 ist ein wahlweise betreibbarer, elektrisch angetriebener Lüfter 218 vorgesehen, der angeordnet ist, um Kühlluft über die Wärmeaustauschfläche des Kühlers 216 zu führen, wenn der Lüfter angetrieben ist. Der Lüfter 218 ist so angeordnet, daß er mit unterschiedlicher Energieeinspeisung betreibbar ist.

Ein kleiner Sammelraum 220, nachfolgend als unterer Tank bezeichnet, ist im Bodenbereich des Kühlers 216 vorgesehen und angeordnet, um das in dem Kühler 216 erzeugte Kondensat aufzunehmen. Eine Rückführleitung 222 für das Kühlmittel führt von dem unteren Tank 220 zu einer Kühlmitteleinlaßöffnung 221, die im Zylinderkopf 206 ausgebildet ist. In dieser Leitung 222 ist eine elektrisch angetriebene Pumpe 224 mit geringer Leistung an einer Stelle angeordnet, die dem Kühler 216 verhältnismäßig nahe ist. Ein Kühlmittelsammelbehälter 226 ist angeordnet, um über eine Zuführungs-/Entnahmeleitung 228, in der ein elektromagnetisches Strömungsmengensteuerventil 230 angeordnet ist, mit dem unteren Tank 220 verbunden zu sein. Das Steuerventil 230 ist so ausgelegt, daß es geschlossen ist, wenn es angeregt wird. Der Kühlmittelsammelbehälter 226 ist durch einen Deckel 232 abgeschlossen, in dem eine Luftauslaßöffnung 234 ausgebildet ist. Dies gestattet es, das Innere des Kühlmittelsammelbehälters 226 stets konstant auf Atmosphärendruck zu halten.

Das Dampfverteilerrohrstück 212 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Spülöffnung (kein Bezugszeichen) versehen, die über eine Überströmleitung 246 mit dem Kühlmittelsammelbehälter 226 kommunizierend verbunden ist.

Ein normalerweise geschlossenes Auf-/Zu-Elektromagnetventil 248 ist in der Überströmleitung 246 angeordnet und nur dann geöffnet, wenn es angeregt wird. Mit dem Dampfverteilerrohrstück 212 ist auch eine Schalteranordnung 250 kommunizierend verbunden, die auf eine Druckdifferenz empfindliche Membranbetätigung anspricht und von einem Zustand (offen) in den anderen Zustand (geschlossen) gesteuert wird, wenn der in dem Kühlkreislauf herrschende Druck um einen bestimmten Betrag auf einen Wert unterhalb des Atmosphärendrucks abfällt. Der Kühlkreislauf wird in diesem Fall durch den Kühlmantel 208, das Dampfverteilerrohrstück 212, die Dampfleitung 214, den Kühler 216 und die Rückführleitung 222 repräsentiert. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Drucksensor 250, wie die Schalteranordnung nachfolgend zur Vereinfachung genannt wird, so ausgelegt, daß er schaltet, wenn der Druck in dem Kühlkreislauf einen Grenzwert im Bereich von -30 bis -50 mmHg erreicht.

Um das Niveau der Kühlflüssigkeit im Kühlmantel 208 zu steuern, ist, wie gezeigt, ein Niveausensor 252 vorgesehen. Es ist festzustellen, daß dieser Niveausensor 252 mit einem Niveau (H 1) angeordnet ist, das höher ist als jenes der Verbrennungsräume, der Abgasöffnungen und Steuerventile (d. h. des Zentralelements, das einem hohen Wärmefluß ausgesetzt ist), um diese Teile sicher im flüssigen Kühlmittel eingetaucht zu halten und auf diese Weise Klopferscheinungen u. dgl. des Motors abzuschwächen, die sich infolge der Bildung von begrenzten Trockenstellen und nachfolgenden Gebieten von abnormal hohen Temperaturen, sogenannten "heißen Stellen" ausbilden.

Unterhalb des Niveausensors 252 ist ein Temperatursensor 254 angeordnet, so daß dieser in die Kühlflüssigkeit eingetaucht ist. Der Ausgang des Niveausensors 252 und des Temperatursensors 254 sind zu einem Steuerschaltkreis oder Modulator 256 geführt, der auf geeignete Weise mit einer nicht gezeigten EMK verbunden ist. Es wird darauf hingewiesen, daß es möglich ist, anstelle eines Temperatursensors einen Drucksensor einzusetzen. Drucksensoren neigen jedoch dazu, teuer zu sein und sind empfindlich gegenüber momentanen Druckschwankungen, die im Kühlmantel auftreten. Durch Eintauchen des Temperatursensors 254 in die Kühlflüssigkeit ist es möglich, eine stabile und zuverlässige Temperaturanzeige zu erhalten.

Der Steuerschaltkreis 256 besitzt einen weiteren Eingang, der Signale von dem Verteiler 258 des Motors (oder einer vergleichbaren Vorrichtung) aufnimmt, der ein Signal abgibt, das die Motordrehzahl repräsentiert und besitzt einen Eingang, der ein Signal von einer belastungsabhängigen Vorrichtung 260, wie z. B. einem Sensor für den Öffnungsgrad der Drosselklappe, aufnimmt. Es wird darauf hingewiesen, daß alternativ zur Anzeige einer Drosselklappenstellung das Ausgangssignal eines Luftströmungsmessers, eines Ansaugunterdrucksensors oder die Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzung als Steuersignal verwendet werden können, um die Belastung des Motors anzuzeigen. Im Falle, daß ein Motor mit Kraftstoffeinspritzung vorliegt, ist es auch möglich, die Frequenz des Kraftstoffeinspritzsignals als Indikationssignal der Motordrehzahl ebenso wie die Impulsbreite als Anzeige der Motorbelastung zu verwenden.

Ein zweiter Niveausensor 262 ist im unteren Tank 220 auf einem Niveau H 2 angeordnet. Dieser Niveausensor 262 wird verwendet, um das Kühlflüssigkeitsniveau zu indizieren, bei dem der Lüfter 218 angeregt wird. Zusätzliche Funktionen dieses Sensors werden nachfolgend deutlich, wenn die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels der Erfindung im Zusammenhang mit den Flußdiagrammen nach Fig. 9 bis 22 erläutert wird. Von einem Sicherheitsstandpunkt aus ist es vorteilhaft, die Niveausensoren 252 und 262 so auszulegen, daß sie einen EIN-Zustand annehmen, wenn das tatsächliche Flüssigkeitsniveau jeweils über den Niveaus H 1 und H 2 liegt. Sollte diese Anordnung jemals versagen, neigt das System auf jeden Fall eher dazu, einen Überfüllungszustand anzunehmen, als daß der umgekehrte Fall einträte, wobei diese Tendenz aus dem im übrigen ständigen AUS-Zustand resultiert.

Von einem Abschnitt des Kühlmantels 208, der im Zylinderblock 204 ausgebildet ist, führt eine Heizmittelzuführungsleitung 272 zu einem Heizkern 270, der im Fahrgastraum des mit dem Motor 200 versehenen Fahrzeugs (kein Bezugszeichen) angeordnet ist. Eine Heizmittelrückführungsleitung 274 führt von dem Heizkern 270 zu einem Abschnitt des Kühlmantels 208, der im Zylinderkopf 206 ausgebildet ist. In diesem Leitungszug ist eine Umwälzpumpe 276 für das Kühlmittel angeordnet, um das Kühlmittel durch den Heizkreislauf, gebildet aus der Heizmittelzuführungsleitung 272, dem Heizkern 270 und der Heizmittelrückführungsleitung 274 zu treiben, wenn die Umwälzpumpe 276 in Betrieb genommen wird. Zwischen der Umwälzpumpe 276 und dem Heizkern 270, d. h. stromauf der Umwälzpumpe 276 ist ein Dreiwegeventil 278 angeordnet. Von dem Dreiwegeventil 248 führt eine Kühlmittelansaugleitung 280 zu dem Kühlmittelsammelbehälter 226. Das Dreiwegeventil 278 ist so ausgelegt, daß es einen ersten Zustand annimmt, in dem eine Fluidverbindung zwischen dem Heizkern 270 und der Umwälzpumpe 276 hergestellt (Strömungsweg B), sowie einen zweiten Zustand annimmt, in dem diese Verbindung unterbrochen wird und eine Fluidverbindung zwischen dem Kühlmittelsammelbehälter 226 und der Umwälzpumpe 276 etabliert wird (Strömungsweg A).

Wenn sich das Dreiwegeventil 278 im zweiten Zustand befindet und die Umwälzpumpe 276 angeregt wird, wird Kühlmittel aus dem Kühlmittelsammelbehälter 226 angesaugt und in den Kühlmantel 208 gepumpt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß in diesem Ausführungsbeispiel der Heizkreislauf so ausgeführt ist, daß die Heizmittelzuführungsleitung 272 mit dem Abschnitt des Kühlmantels 208 kommunizierend verbunden ist, der im Zylinderblock 204 ausgebildet ist und die Heizmittelrückführungsleitung 274 mit demjenigen Abschnitt des Kühlmantels 208 kommunizierend verbunden ist, der im Zylinderkopf 206 ausgebildet ist. Wenn unter einer solchen Anordnung der Heizkreilauf verwendet wird, um den Fahrgastraum C zu erwärmen, ist das Kühlmittel, das in den Kühlmantel 208 zurückgeführt wird, verhältnismäßig kühl, da es einen wesentlichen Teil seines Wärmeinhalts im Fahrgastraum C abgegeben hat, so daß es dazu neigt, die während des aktiven Siedens des Kühlmittels im und rund um den Zylinderkopf und der zugehörigen, einem hohen Wärmefluß unterworfenen Teilen auftretenden Stoßerscheinungen des Siedeverzugs und des Aufschäumens zu unterdrücken. Wenn das Dreiwegeventil 278 so eingestellt wird, daß es die Zuführung von Kühlmittel aus dem Kühlmittelsammelbehälter 226 in den Kühlmantel 208 gestattet, hat die verhältnismäßig niedrige Temperatur dieser Kühlflüssigkeit sogar noch einen stärkeren beruhigenden Effekt und trägt dazu bei, die Bildung von kühlmittelfreien Stellen im Kühlmantel zu vermeiden.

Die Steuer- und Leitungseinrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel, die den Kühlkreislauf und den Heizkreislauf miteinander verbindet, enthält außerdem ein weiteres Dreiwegeventil 290. Wie gezeigt, ist dieses Dreiwegeventil 290 in der Rückführleitung 222 des Kühlmittels an einer Stelle zwischen der Pumpe 224 für die Rückführung des Kühlmittels und dem Kühlmantel 208 angeordnet. Das Dreiwegeventil 290 ist so ausgelegt, daß es in einem ersten Zustand eine Fluidverbindung zwischen der Pumpe 224 und dem Kühlmittelsammelbehälter 226 über eine Abführungsleitung 292 herstellt (d. h. einen Strömungsweg A ausbildet), während es in einem zweiten Zustand diese Verbindung unterbrochen ist und eine "normale" Verbindung zwischen der Pumpe 24 für die Rückführung des Kühlmittels und dem Kühlmittelmantel 208 etabliert wird (Strömungsweg B).

Dieses Ausführungsbeispiel verdeutlicht außerdem, was in diesem Fall unter einer "Mischleitung" 294 verstanden werden soll, die unmittelbar stromab von der Umwälzpumpe 276 zu dem Dampfverteilerrohrstück 212 führt. Hierdurch wird dann, wenn die Umwälzpumpe 276 angeregt wird, ein Teil der von ihr ausgegebenen Flüssigkeitsmenge über die Mischleitung 294 zu dem Dampfverteilerrohrstück 212 und nachfolgend entlang der Dampfleitung 214 zusammen mit dem Kühlmitteldampf zum Kühler 216 geführt.

Die Menge des Kühlmittels, das durch die Mischleitung 294 geführt werden kann, ist z. B. durch Blendenöffnungen od. dgl. in der Heizmittelrückführungsleitung 274 und der Mischleitung 294, falls erforderlich, auf eine Menge begrenzt, die die Gleichmäßigkeit der Durchmischung mit einem Frostschutzmittel im gesamten Kühlkreislauf fördert, ohne die Befeuchtung im Inneren des Kühlers 216 nachteilig zu beeinflussen.

Der Grund für die Anordnung ist derjenige, daß die Neigung besteht, daß die Konzentration des Frostschutzmittels im Kühlmantel 208 ansteigt, wenn der destillationsartige Zyklus "Sieden-Verdampfen-Kondensieren" fortschreitet, wobei das Kondensat am Boden des Kühlers 216 und im unteren Tank 220 nur noch eine niedrige Frostschutzmittelkonzentration aufweist. Diese ungleichmäßige Verteilung des Frostschutzmittels vergrößert die Gefahr des Einfrierens des Kühlmittels im Kühler 216 und den zugehörigen Leitungen, die die am meisten kälteempfindlichen Teile des Kühlmittelsystems sind.

Ein Temperatursensor 296 ist in der Auslaßöffnung des Heizkerns 270 angeordnet, um eine angemessene Steuerung der Umwälzpumpe 276 des Heizkreislaufs zu erleichtern. Durch diese Anordnung wird die Umwälzpumpe 276 mit großer Leistung angetrieben, wenn die Kühlmitteltemperatur niedrig ist, um sicherzustellen, daß von dem Heizkern 270 eine maximale Wärmemenge abgegeben wird. Durch Absenkung der Antriebsleistung der Umwälzpumpe 276 mit ansteigender Temperatur werden Schwankungen in der Heizung des Fahrgastraums während einer Unterbrechung des Kühlmittelstroms durch den Heizkern 270 infolge einer Einrichtung des Strömungswegs A durch das Dreiwegeventil 278 und infolge einer Änderung der Kühlmitteltemperatur selbst vermindert.

Es wird auch darauf hingewiesen, daß das Dampfverteilerrohrstück 212 in diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet ist, daß es eine Prallwand (kein Bezugszeichen) aufweist, die sich in dem Dampfverteilerrohrstück 212 nach oben erstreckt, um die die in die Dampfleitung 214 infolge des Siedeschäumens übertretende Menge flüssigen Kühlmittels zu begrenzen.

Überblick über die Arbeitsweise der Einrichtung

Vor ihrem Gebrauch wird der Kühlkreislauf bis zum Rand mit Kühlmittel (z. B. Wasser oder einer Mischung aus Wasser und einem Frostschutzmittel od. dgl.) gefüllt und der Deckel 242 aufgesetzt, um das System abzudichten. Eine geeignete Menge zusätzlichen Kühlmittels wird auch in den Kühlmittelsammelbehälter 226 eingefüllt. Zu diesem Zeitpunkt sollte das elektromagnetische Strömungsmengensteuerventil 230 kurzzeitig betätigt werden, so daß dieses seinen geschlossenen Zustand annimmt. Alternativ und/oder in Kombination hierzu ist es möglich, Kühlmittel in den Kühlmittelsammelbehälter 226 einzufüllen und manuell das Dreiwegeventil 278 so zu betätigen, daß sich der Strömungsweg A ausbildet, während gleichzeitig die Pumpe 224 angetrieben wird, um Kühlmittel aus dem Kühlmittelsammelbehälter 226 über die Kühlmittelansaugleitung 280 anzusaugen und es in den unteren Tank 220 zu pumpen, bis das Kühlmittel sichtbar aus der offenen Steigleitung 240 überströmt. Durch Befestigung des Deckels 242 zu diesem Zeitpunkt kann die Kühleinrichtung in einem vollständig gefüllten Zustand abdichtend verschlossen werden.

Um das Füllen und die nachfolgende Bedienung der Kühleinrichtung zu erleichtern, kann ein handbetätigter Schalter angeordnet sein, um die vorgenannten Handgriffe unter der Motorhaube ausführen zu können, ohne daß dabei tatsächlich der Motor angelassen werden muß.

Wenn der Motor gestartet ist, kann die Verbrennungswärme der Verbrennungskammern nicht sofort über den Kühler 216 zur Umgebungsatmosphäre abgeführt werden, da der Kühlmantel 208 vollständig mit noch unbewegtem Kühlmittel gefüllt ist, so daß sich das Kühlmittel rapide aufheizt und die Verdampfung des Kühlmittels beginnt.

Zu diesem Zeitpunkt verbleibt das Störmungsmengensteuerventil 230 im nicht angeregten, offenen Zustand, wodurch der Druck des Kühlmitteldampfes beginnt, flüssiges Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf, d. h. aus dem Kühlmantel 208, dem Dampfverteilerrohrstück 212, der Dampfleitung 214, dem Kühler 216, dem unteren Tank 220 und der Rückführleitung 222 herauszudrängen.

Während dieses "Kühlmittelverdrängungsablaufs" können zwei Zustände eintreten, d. h. es ist möglich, daß das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmantel 208 auf das Niveau H 1 absinkt bevor das Niveau im Kühler 216 das Kühlflüssigkeitsniveau H 2 erreicht, oder umgekehrt, d. h. daß der Kühler 216 bis auf das Kühlflüssigkeitsniveau H 2 entleert wird, bevor eine größere Kühlflüssigkeitsmenge aus dem Kühlmantel 208 abgeführt ist. Im Falle, daß das Letztere eintritt, d. h. daß der Kühlflüssigkeitsspiegel im Kühler 216 auf das Niveau H 2 absinkt, bevor das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmantel 208 den Flüssigkeitsspiegel H 1 erreicht, wird das Strömungsmengensteuerventil 230 zeitweilig geschlossen, so daß ein größerer Kühlflüssigkeitsüberschuß aus dem Kühlmantel 208 zu dem Kühler 216 überfließen kann, bevor das Strömungsmengensteuerventil wieder geöffnet wird. Wenn andererseits der Kühlflüssigkeitsspiegel H 1 zuerst erreicht wird, führt der Niveausensor 252 zu einer Anregung der Pumpe 224 und Kühlflüssigkeit wird aus dem unteren Tank 220 in den Kühlmantel 208 gepumpt, während es gleichzeitig auch über die Leitung 228 in den Kühlmittelsammelbehälter 226 abgeführt wird.

Die Belastung und andere Betriebsparameter des Motors, d. h. die Ausgangssignale der Sensoren 258 und 260 werden bewertet und es wird eine Zieltemperatur festgelegt, bei der das Kühlmittel sieden soll. Wenn die gewünschte Temperatur erreicht wird, bevor die Kühlmittelmenge im Kühlkreislauf auf ihr minimal zulässiges Niveau reduziert wurde, bei dem das Kühlmittel im Kühlmantel 208 und im Kühler 216 jeweils das Niveau H 1 und H 2 einnimmt, ist es möglich, das Strömungsmengensteuerventil 230 anzuregen, so daß es einen geschlossenen Zustand annimmt und den gesamten Kühlkreislauf hermetisch abschließt. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß während der Absenkung des Kühlflüssigkeitsspiegels im Kühlkreislauf auf das minimale Niveau, bei dem die Kühlflüssigkeitsniveaus im Kühlmantel 208 und im unteren Tank 220 jeweils das Niveau H 1 und H 2 annehmen, die Verdrängung von Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreis begrenzt oder abgesperrt ist, um eine unzulässige Verringerung der Kühlmittelmenge im Kühlmantel 208 zu vermeiden.

Wenn die Temperatur, bei dem das Kühlmittel siedet, denjenigen Wert überschreitet, der als Optimum entsprechend dem Augenblickszustand der Betriebsbedingungen des Motors festgesetzt ist, kann der Lüfter 218 angetrieben werden. Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann der Lüfter 218 mit unterschiedlicher Energieeinspeisung betrieben werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Lüfter 218 mit hoher Leistung und mit niedriger Leistung arbeiten. Im Falle, daß das Kühlflüssigkeitsniveau im unteren Tank 220 oberhalb des Niveaus H 2 liegt, wird normalerweise das untere Antriebsniveau für den Lüfter 218 gewählt, um einen unnötig hohen Energieeinsatz ebenso zu vermeiden, wie unnötig hohe Lüftergeräusche.

Wenn die Lüfterbetätigung nicht ausreicht, um den Siedepunkt in der gewünschten Weise zu steuern, ist es im Falle, daß das Niveau der Kühlflüssigkeit im Kühler 216 noch oberhalb des Niveaus H 2 und der Druck innerhalb des Kühlkreislaufes nicht im Unterdruckbereich ist, kurzzeitig das Strömungsmengensteuerventil 230 zu öffnen und einen Teil der Kühlflüssigkeit unter dem Einfluß des Innendruckes im Kühlkreislauf nach außen in den Kühlmittelsammelbehälter 226 zu verlagern. Dies vermindert das Kühlflüssigkeitsvolumen im Kühlkreislauf und führt dazu, daß im Kühler 216 eine größere Kühlfläche zur Verfügung steht, um die latente Verdampfungswärme des Kühlmitteldampfes abzuführen. Alternativ ist es auch möglich, das Dreiwegeventil 290 so zu schalten, daß der Strömungsweg A etabliert wird und unter Anregung der Pumpe 224 Kühlflüssigkeit direkt aus dem Kühlkreislauf abzuführen. Wenn jedoch die Pumpe 224 Luft zieht, d. h. wenn das Kühlmittel in den Pumpenkammern in einem Maße verdampft, der keinen erheblichen Strömungsdurchgang durch die Pumpe zuläßt, erweist sich diese Maßnahme üblicherweise als nicht sehr wirksam und es wird vorzugsweise auf die vorbeschriebene Methode zurückgegriffen.

Sollten andererseits die Umgebungsbedingungen, z. B. sehr kaltes Wetter, lange Bergabfahrten usw. eine Situation herbeiführen, in denen die Kondensationsrate im Kühler 216 übermäßig groß wird und den Druck reduziert sowie den Siedepunkt des Kühlmittels unterhalb desjenigen Punktes absenkt, der erforderlich ist, oder wenn die Beendigung des Lüfterbetriebes sich als unzureichend erweist, um die Kondensationsrate auf ein angemessenes Niveau einzustellen, ist es möglich, kurzzeitig das Strömungsmengensteuerventil 230 zu öffnen und infolge des im System herrschenden Unterdruckes Kühlmittel aus dem Kühlmittelsammelbehälter 226 anzusaugen, so daß die Kühlflüssigkeitsmenge im unteren Tank 220 ansteigt, der Druck innerhalb der Kühleinrichtung in Richtung des Atmosphärendruckes ansteigt und die trockene, dem Wärmeaustausch zur Verfügung stehende Fläche des Kühlers 216 reduziert wird.

Im Falle, daß die Pumpe 224 zur Rückführung von Kühlmittel während des Motorlaufes in übermäßig langen Zeitabschnitten in Betrieb ist, z. B. über 10 Sekunden, ist es möglich, daß das Kühlmittel und die Kühleinrichtung in einem Maße erwärmt wird, daß die Pumpe 224 zum Teil Luft saugt und der notwendige Flüssigkeitsspiegel H 1 der Kühlflüssigkeit im Kühlmantel 208 nicht hinreichend gehalten wird. Nach der vorliegenden Erfindung ist es unter solchen Umständen möglich, daß Dreiwegeventil 278 anzusteuern, um einen Strömungsweg B einzurichten und die Umwälzpumpe 276 in einer Weise anzutreiben, daß sie frische Kühlflüssigkeit in den Kühlmantel 208 pumpt, und zwar so lange, bis der Niveausensor 252 anzeigt, daß das Kühlflüssigkeitsniveau im erforderlichen Umfang wieder hergestellt ist. Die auf diese Weise vorgenommene Einführung von Kühlmittel mit verhältnismäßig niedriger Temperatur unterdrückt weitgehend jede Neigung von Hohlraumbildungen innerhalb des Kühlflüssigkeitsvolumens im Kühlmantel 208, d. h. der ständigen Ausbildung von örtlichen Dampftaschen. Da jedoch diese Betriebsweise die Kühlflüssigkeitsmenge innerhalb des Kühlkreislaufes erhöht, besteht die Neigung, daß der Innendruck und somit der Siedepunkt des Kühlmittels ansteigt. Dieses Phänomen wird benutzt, um einen leichten Überdruck im Kühlkreislauf zu erzeugen und dann kurzzeitig das Strömungsmengensteuerventil 230 zu öffnen. Dies gestattet die Entnahme von Kühlmittel wieder heraus aus dem Kühlkreislauf in den Kühlmittelsammelbehälter 226 unter dem Einfluß der zwischen dem Kühlkreislauf und dem Kühlmittelsammelbehälter 226 herrschenden Druckdifferenz.

Wie bereits oben erwähnt, ist es möglich, das Kühllüfterrad 218 mit unterschiedlicher Leistung zu betreiben.

Somit ist es möglich, den Kühllüfter 218 auf einem geeigneten Energieniveau anzutreiben, um somit eine Kühlungsrate einzustellen, die zu einem Unterdruck im Kühlkreislauf führt. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Strömungsmengensteuerventil 230 kurzzeitig geöffnet wird, ist es auf diese Weise möglich, kaltes Kühlmittel aus dem Kühlmittelsammelbehälter 226 in den unteren Tank 220 anzusaugen. Wie bereits früher beschrieben, vermindert dies den Unterdruck und den trockenen Bereich der Wärmeaustauschoberfläche des Kühlers. Außerdem vermindert es die Temperatur des Kühlmittels im unteren Tank 220 in einer Weise, die die Tendenz der Kühlmittelrückführungspumpe 224 zum Teil leerzusaugen, vermindert. Eine anschließende Abführung von Kühlmittel unter dem Einfluß eines leichten Überdruckes, gestattet eine erneute Einstellung der Kühlflüssigkeitsmenge in den Kühlkreislauf.

Der vorbeschriebene Zyklus, der aus Einpumpen-Abführen- Ansaugen-Abführen besteht, gestattet es, die in dem Kühlkreislauf enthaltene Wärmemenge, die teilweise auf das Kühlmittel in dem Kühlmittelsammelbehälter 226 übertragen wird, zu reduzieren.

Wenn eine Zeitlang die Notwendigkeit auftritt, die Umwälzpumpe 276 anstelle der Kühlmittelrückführungspumpe 224 zu verwenden, ist es möglich, ein Warnsignal auszugeben, daß eine von Hohlraumbildungen abweichende Fehlfunktion der Kühleinrichtung aufgetreten ist und daß die Kühlmittelrückführungspumpe 224 wahrscheinlich infolge mechanischer Ursachen od. dgl. nicht funktioniert.

Wenn der Motor gestoppt wird, ist es vorteilhaft, den Kühlkreislauf in geschlossenem Zustand zu halten, bis ein Sieden des Kühlmittels infolge der aufgespeicherten Motorwärme und der zugehörigen Anlagen aufhört und ein Kühlmittelverlust infolge einer starken Verlagerung von Kühlmittel aus dem Kühlsystem heraus in den Kühlmittelsammelbehälter 226 unter dem Einfluß von innerem Überdruck des Systems nicht länger auftritt. Diese Abkühlungssteuerung kann durch willkürliche Festlegung der Zieltemperatur, auf die hin das Kühlmittel gesteuert wird, auf einen verhältnismäßig niedrigen Stand, wie z. B. 85°C, erreicht werden. Wenn das Kühlsystem ausreichend abgekühlt ist, kann jede Energiesteuerung der Kühleinrichtung unterbleiben und sie kann in den Zustand eines offenen Kühlkreislaufes überführt werden. Unter diesen Bedingungen wird, da der Kühlmitteldampf in dem Kühlkreislauf kondensiert, Kühlmittel aus dem Kühlmittelsammelbehälter 226 heraus unter dem Einfluß der sich natürlich ausbildenden Druckdifferenz über die Leitung 228 in den unteren Tank 220 so lange geführt, bis der Kühlkreislauf vollständig aufgefüllt ist, oder die Druckdifferenz zwischen der Umgebungsatmosphäre und dem Inneren des Kühlsystems Null wird. In diesem Zustand existiert im wesentlichen keinerlei Neigung mehr, Außenluft in das System aufzunehmen.

Wenn der Motor erneut gestartet wird, wird die Kühlmitteltemperatur des Motors geprüft, um sicherzustellen, daß die Kühleinrichtung im wesentlichen frei von Luft ist, die, wenn es ihr gestattet würde, in den Kühler 216 einzudringen, einen spürbaren Abfall in der Wärmeaustauschfähigkeit des Kühlers 216 herbeiführte. Im Falle, daß das Motorkühlmittel kalt ist, z. B. eine Temperatur von weniger als 45°C aufweist, wird ein Reinigungsvorgang in bezug auf nicht kondensierbare Bestandteile ausgeführt, indem das Dreiwegeventil 278 so geschaltet wird, daß es den Strömungsweg A herstellt, das Elektromagnetventil 248 einen offenen Zustand annimmt, das Strömungsmengensteuerventil 230 geschlossen wird, das Dreiwegeventil 290 einen Strömungsweg B herstellt und die Umwälzpumpe 276 angetrieben wird. Unter diesen Umständen wird Kühlmittel aus dem Kühlmittelsammelbehälter 226 angesaugt und in den Kühlkreislauf hineingepumpt. Da der Kühlkreislauf bei dieser Temperatur im wesentlichen bereits vollständig mit flüssigem Kühlmittel gefüllt ist, wird Kühlmittel im Übermaß in den Kühlkreislauf eingeführt und der Überschuß an Kühlmittel fließt zurück in den Kühlmittelsammelbehälter 226 über die Überströmleitung 246 und führt irgendwelche Luftteilchen od. dgl. mit sich, die sich möglicherweise in dem Kühlsystem angesammelt haben. Die Umwälzpumpe 276 kann in Abhängigkeit von den jeweiligen Umständen von einigen Sekunden bis zu einem Mehrfachen von 10 Sekunden angetrieben werden. Unter normalen Umständen haben sich 10 Sekunden als ausreichend erwiesen, um sicherzustellen, daß das Kühlsystem bzw. die Kühleinrichtung frei von Luft od. dgl. bleibt.

Wenn jedoch beim erneuten Start des Motors festgestellt wird, daß die Kühlmitteltemperatur 45°C oder mehr beträgt, d. h. z. B. wenn der Motor noch warm ist, wird dies als Hinweis darauf angesehen, daß nicht genügend Zeit seit der letzten Motorbetätigung vergangen ist, um eine wesentliche Verunreinigung durch Luft oder ähnliche nicht kondensierbare Bestandteile, die in das System eingedrungen sein könnten, herbeizuführen, und daß daher ein Reinigungsvorgang entfallen kann. Dies beschleunigt ebenfalls den Wiedererwärmungsvorgang des Motors und vermeidet die unnötige Einführung von verhältnismäßig kühlem Kühlmittel in den Kühlmantel 208.

Es wird darauf hingewiesen, daß es im Rahmen der Erfindung liegt, die Zeit, in der der Reinigungsvorgang ausgeführt wird, in Abhängigkeit von solchen Faktoren, wie z. B. Umgebungstemperatur und dergleichen, zu variieren. In sehr kalter Umgebung neigt der Kühler 216 z. B. dazu, zum Teil mit flüssigem Kühlmittel gefüllt zu sein und in diesem Fall ist die Anwesenheit von verunreinigender Luft nicht sehr schädlich. Im Falle, daß eine übermäßig hohe Temperatur auftritt, ist es möglich, einen "Heißreinigungsvorgang" durchzuführen, indem das Strömungsmengensteuerventil kurzzeitig geöffnet werden kann, um Kühlmitteldampf durch den Kühler 216 schnell nach unten zu treiben und durch die Leitung 228 in den Kühlmittelsammelbehälter 226 abzuführen. Dies führt dazu, daß die in dem Kühler 216 haftende Luft mitgerissen wird. Das Kühlmittel indem Kühlmittelsammelbehälter 226 bildet eine Art von "Dampffalle" in dem die aufsteigenden Dampfblasen kondensiert werden, so daß ein spürbarer Verlust von Kühlmittel in die Umgebungsatmosphäre vermieden wird. Als Sicherheitsmaßnahme ist es möglich, das Elektromagnetventil 280 so auszulegen, daß es sogar dann, wenn es nicht angeregt wird, automatisch die Abführung eines Überdruckes durch das Elektromagnetventil 248 hindurch gestattet, wenn alle übrigen Maßnahmen nicht ausreichend sind. Dieses Sicherheitsmerkmal kann dadurch erreicht werden, daß eine Feder verwendet wird, die den Ventilkörper des Elektromagnetventils 248 in seiner Schließrichtung belastet und den Ventilkörper bis zu einem zulässigen Maximaldruck in dem Kühlsystem bzw. in der Kühleinrichtung geschlossen hält.

Die spezielle Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispieles wird anhand der Beschreibung von Flußdiagrammen noch weiter verdeutlicht werden, die die Eigenschaften der Steuerung der Kühleinrichtung beschreiben und nachfolgend erläutert werden. Für die Erläuterung der Flußdiagramme wird folgende Übereinkunft in der Bezeichnungsweise getroffen: Das Elektromagnetventil 248 wird als Ventil I, bezeichnet, das Dreiwegeventil 290 als Ventil II, das Strömungsmengensteuerventil 230 wird als Ventil III bezeichnet, die Pumpe 224 zur Rückführung des Kühlmittels als Pumpe 1 und die Umwälzpumpe 276 wird als Pumpe 2 bezeichnet. All dies dient der verkürzenden Vereinfachung. C/J und L/T bezeichnen jeweils den Kühlmantel 208 und den unteren Tank 220.

Steuerungsverfahren für die Kühleinrichtung

Die Fig. 9A bis 9C veranschaulichen die Schritte, die die Gesamtsteuerung der Kühleinrichtung in dem Ausführungsbeispiel kennzeichnen.

Im Schritt 1101 wird die Kühleinrichtung in Betrieb genommen. Dieser Vorgang beginnt als Antwort auf die Forderung, den Motor in Betrieb zu setzen, wie z. B. durch Einschalten der Zündanlage und/oder den Versuch, den Motor zu starten. Dieser Vorgang umfaßt die Klärung der Frage, ob irgend­ welche Restdaten in dem Direktzugriffsspeicher (RAM) des Steuerschaltkreises 256 verblieben sind, die Vorbereitung eines oder mehrerer peripherer Schnittstellenadapter und die Einrichtung des Steuersystems auf die Zulassung von Unterbrechungen. Im Schritt 1102 wird das Ausgangssignal des Temperatursensors 254 eingelesen und festgestellt, ob der Motor noch kalt ist oder nicht. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Motor als kalt angesehen, wenn als Temperatur des flüssigen Kühlmittels des Motors ein Wert angezeigt wird, der unterhalb eines bestimmten Wertes (45°C) liegt, während bei einer Temperaturanzeige oberhalb dieses Wertes der Motor als warm angesehen wird.

Im Falle, daß auf dieser Grundlage im Schritt 1102 angezeigt wird, daß der Motor kalt ist, geht die Steuerung in den Schritt 1103 über, indem die weitere Steuerung nach einem Unterprogramm abläuft, das die Ausführung eines Reinigungsvorgangs für nicht kondensierbare Bestandteile regelt. Wenn jedoch der Motor als warm eingeschätzt wird, wird der Schritt 1103 übersprungen und der Steuerungsablauf geht direkt zum Schritt 1104, in dem ein Unterprogramm zur Aufwärmungs-/Verdrängungssteuerung abläuft. Zur Vereinfachung wird dieses Unterprogramm nachfolgend ein Aufwärmprogramm bezeichnet.

Im Schritt 1105 werden programmierbare Zeitglieder oder Zeitgeber 2 und 5 (wie sie nachfolgend bezeichnet werden) gelöscht und auf Null zurückgestellt und im Schritt 1106 läuft ein Unterprogramm zur Steuerung des Kühlflüssigkeitsniveaus im Kühlmantel 208 ab. Wie nachfolgend bei einer Erläuterung der Fig. 14 und 15 noch weiter verdeutlicht wird, soll dieses Unterprogramm unter Benutzung des Zeitgebers 5 die Zeit kontrollieren, in der die Kühlmittelrückführungspumpe 224 in Betrieb ist und Maßnahmen einleiten, um eine unvollständige Pumpenfüllung zu überwinden, für den Fall, daß die Pumpe mehr als die vorgegebene Zeitspanne (in diesem Ausführungsbeispiel 10 Sekunden) in Betrieb ist.

Im Schritt 1107 wird das Ausgangssignal des Temperatursensors 254 für das Kühlmittel wieder erfaßt und wie gezeigt bewertet. Im Falle, daß die Temperatur sich innerhalb einer kleinen, akzeptablen Abweichung vom gewünschten Zielwert hält, geht die Steuerung zum Schritt 1108 über, indem der Zeitgeber 2 wieder gelöscht wird und anschließend das Ausgangssignal des im unteren Tank 220 angeordneten Niveausensors 262 aufnimmt. Im Falle, daß das Kühlflüssigkeitsniveau im unteren Tank höher ist als das Niveau des Niveausensors 262, erfolgt im Schritt 1110 ein Befehl, der die elektrische Speisespannung für den Kühllüfter 218 auf ein vorgegebenes, niedriges Niveau absenkt. Dies vermeidet einen unnützen Energieverbrauch und vermindert das Lüftergeräusch des Kühllüfters 218. Im Falle jedoch, daß der Kühlflüssigkeitsspiegel unterhalb des Niveausensors 262 liegt, wird die Speisespannung für den Kühllüfter 218 auf einem vorbestimmten hohen Niveau festgelegt. Das heißt, wenn das Kühlflüssigkeitsniveau im unteren Tank 220 unter einen wünschenswerten Minimalwert fällt, besteht die Möglichkeit, daß das durch die Kühlmittelrückführungspumpe 224 angesaugte Kühlmittel einen so großen Wärmeeinhalt hat, daß es einer rapiden Verdampfung in den Pumpenkammern unterliegt und zu dem höchst unerwünschten Phänomen einer unvollständigen Füllung der Pumpenkammern führt. Diese Möglichkeit kann dadurch vermieden werden, daß der Kühllüfter 218 auf einem hohen Leistungsniveau betrieben wird, so daß eine größere Wärmemenge von dem Kühler 216 abgeführt werden kann, wenn der Lüfter 218 in Betrieb ist und somit eine Situation eintritt, in der das Kondensat, das im unteren Tank gesammelt wird, einen verringerten Wärmeinhalt hat. Da unter diesen Bedingungen außerdem eine große "trockene" Oberfläche innerhalb des Kühlers 216 zur Verfügung steht, kann der Lüfter 218 sehr wirksam und ohne Energieverschwendung arbeiten.

Wenn festgestellt wird, daß die Kühlmitteltemperatur den Zielwert um mehr als einen zulässigen kleinen Wert überschreitet, geht die Steuerung zum Schritt 1112 über, in dem das Kühlflüssigkeitsniveau im unteren Tank 220 erneut überprüft wird. Wenn das Ergebnis dieser Überprüfung zeigt, daß das Kühlflüssigkeitsniveau oberhalb des Niveaus H 2 liegt, wird die Betriebsspannung des Lüfters 218 auf das niedrige Niveau vermindert (Schritt 1113) und im Schritt 1114 wird die Zählerstellung des Zeitgebers 2 ermittelt. Im Falle, daß der Zählwert kleiner als 10 Sekunden ist, geht die Steuerung auf den Schritt 1116 über, in dem ein Befehl zum Antrieb des Kühllüfters 218 gegeben wird. Wenn jedoch der Zählwert die 10 Sekunden-Grenze überschritten hat, wird im nächsten Steuerschritt 1118 die Betätigung des Kühllüfters 218 gestoppt.

In dem Fall, in dem die Überprüfung des Kühlflüssigkeitsniveaus, die im Schritt 1112 ausgeführt wurde, zeigt, daß das Kühlmittelniveau im unteren Tank 220 niedriger ist als der Niveausensor 262, d. h. niedriger als das Niveau H 2, dann wird im Schritt 1115 die Betriebsspannung des Kühllüfters 218 auf das hohe Speisespannungsniveau angehoben und im Schritt 1116 der Kühllüfter 218 entsprechend angetrieben. Sollte jedoch die Ermittlung im Schritt 1107 ergeben, daß die gegenwärtige Kühlmitteltemperatur den Zielwert um 0,5°C unterschreitet, dann wird im Schritt 1117 das programmierbare Zeitglied oder der Zeitgeber 2 gelöscht und im Schritt 1118 die Betätigung des Kühllüfters 218 gestoppt.

Im Schritt 1119 (am Beginn von Fig. 9B) werden die Zeitgeber 3 und 4 auf Null gesetzt und ein Merkzeichen (FLAG1) wird auf logisch "0" gesetzt. Im Schritt 1120 wird die Kühlmitteltemperatur erneut erfaßt. Wenn sich die Temperatur innerhalb des Kühlmantels 208 innerhalb eines bestimmten Bereiches befindet, geht die Steuerung unmittelbar zum Schritt 1134 über, indem festgestellt wird, ob die Temperatur des Kühlmittels oberhalb 110°C liegt und in der Kühleinrichtung ein Überdruck herrscht. Da jedoch üblicherweise in diesem Fall nicht beide Bedingungen zusammen erfüllt sind, kehrt der Steuerungsablauf zum Schritt 1106 (Fig. 9A) zurück.

Wenn festgestellt wird, daß die Temperatur auf der hohen Seite des Zielwerts liegt, geht die Steuerung auf den Schritt 1121 über, indem ein Befehl ausgeben wird, den Kühllüfter 218 anzutreiben. Die Spannung, mit der der Kühllüfter 218 betrieben wird, wird in den nachfolgenden Schritten bestimmt. Im Schritt 1122 wird das Kühlflüssigkeitsniveau im unteren Tank 220 ermittelt. Wenn dieses Niveau niedrig ist, dann wird die Steuerung mit dem Schritt 1131 fortgesetzt. Im Falle, daß eine geeignete Kühlmittelmenge im unteren Tank 220 festgestellt wird, dann erfolgt im Schritt 1123 der Stopp eines Unterprogramms für die Steuerung des zweiten Kühlflüssigkeitsniveaus im Kühlmantel 208. Wie nachfolgend noch verdeutlicht wird, enthält dieses Programm auch ein Steuerprogramm, das die Zeit kontrolliert, in der die Kühlmittelrückführungspumpe 224 betrieben wird, um eine mögliche Fehlfunktion oder das Vorhandensein einer unvollständiger Pumpenfüllung (Hohlsaugen) anzuzeigen. Im Schritt 1124 wird der Zustand des Markierungszeichens FLAG1, das in dem vorerwähnten ersten Unberbrechungsprogramm festgelegt wurde, geprüft.

Im Falle, daß das Merkzeichen auf logisch "0" gesetzt ist, geht die Steuerung unmittelbar zum Schritt 1126 über, in dem ein Unterprogramm für die Steuerung der Absenkung des Flüssigkeitsniveauspiegels im Kühler abläuft. Wenn im Falle jedoch, daß das Merkzeichen FLAG1 den Zustand logisch "1" aufweist, dann geht die Steuerung in den Schritt 1125 über, in dem der Zählwert des Zeitgebers 3 geprüft wird. Wenn der Zählwert eine Zeitspanne von mehr als 2 Sekunden ergibt, wird im Schritt 1230 der Zeitgeber 3 gelöscht. Im Falle, daß der Zählwert des Zeitgebers 3 zwischen 1 und 2 Sekunden liegt, dann wird im Schritt 1128 das Flüssigkeitsniveau im Kühlmantel 208 durch Bewertung des Ausgangssignals des Niveausensors 252 ermittelt. Wenn angezeigt wird, daß genügend Kühlmittel in dem Kühlmantel 208 ist, wird die Steuerung weiter geführt, wie dies im Schritt 1129 (s. Fig. 9C) gezeigt ist. Wenn sich jedoch das Kühlflüssigkeitsniveau unterhalb des Niveaus H 1 verringert hat, geht der Steuerungsablauf direkt zum Schritt 1127 über, indem die momentane Kühlmitteltemperatur erfaßt wird.

Wenn die Temperatur entweder niedriger oder höher ist als der wünschenswerte maximale Grenzwert von 110°C, wird die Steuerung im Schritt 1131 fortgesetzt, indem der Zeitgeber 1 gelöscht wird. Wenn jedoch festgestellt wird, daß die Kühlmitteltemperatur geringer als 110°C, jedoch um bis zu 2,5°C höher als der Zielwert ist, kehrt die Steuerung zum Schritt 1122 zurück.

In den Schritten 1132 und 1133 wird die Steuerung, wie dort angegeben, fortgesetzt und der Zeitgeber 2 gelöscht.

Im Falle, daß der Schritt 1134 einen Überhitzungszustand des Motors indiziert, wird zum Schritt 1135 übergegangen, in dem ein Unterprogramm für die Steuerung abnormal hoher Temperaturen abläuft. Im Anschluß an die Schritte 1134 und 1135 kehrt der Steuerungsablauf zum Schritt 1106 zurück, wie dies bereits erwähnt wurde.

Unterbrechungsprogramm (I)

Fig. 10 zeigt ein erstes von zwei Unterbrechungsprogrammen, die zu bestimmten Zeitpunkten ablaufen. Die auftretende Unterbrechung bestimmt den momentanen Zustand des Motors, d. h. bestimmt, ob der Motor läuft oder nicht. Im Falle, daß der Motor läuft, wird die geeignetste Temperatur für das Kühlmittel (Zieltemperatur) bestimmt. Wenn jedoch der Motor nicht läuft, führt dieses Programm eine Stillegungs- oder Abkühlsteuerung in den Schritten 1207 bis 1211 aus.

Im einzelnen wird im Schritt 1201 der augenblickliche Zustand des Motors festgestellt. Dies kann z. B. durch Erfassung des Ausgangssignals des Drehzahlsensors 258 erfolgen. Wenn die Motordrehzahl Null ist oder unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, wird der Motor als gestoppt betrachtet und die Steuerung folgt den Schritten 1207 bis 1211.

Wie gezeigt, besteht der erste Schritt dieses Außerbetriebnahmeabschnitts darin, daß die Zieltemperatur willkürlich auf 85°C festgelegt wird. Im Schritt 1209 wird festgestellt, ob die Kühlmitteltemperatur geringer als 97°C ist und gleichzeitig, ob eine auf einen Druckunterschied entsprechende Vorrichtung (Drucksensor) 250 einen Unterdruck in dem Kühlkreislauf anzeigt.

Im Falle, daß beide dieser Bedingungen erfüllt sind, besteht hinreichende Sicherheit, die Kühleinrichtung in ein System ein offenem Kreislauf zu überführen und ein Ansaugen von Kühlmittel aus dem Kühlmittelsammelbehälter 226 zu gestatten. Wenn jedoch eine von diesen zwei Bedingungen nicht erfüllt ist, wird im Schritt 1201 ein Zeitgeber 6 in Lauf gesetzt. Nach einem Zählwert des Zeitgebers, der z. B. eine Zeitspanne von 60 Sekunden überschreitet, wird die Steuerung fortgesetzt mit dem Schritt 1211, in dem die gesamte Energiezufuhr zu den Steuer- und Kontrollmitteln bzw. zu der Kühleinrichtung auch dann abgeschaltet wird, wenn die beiden Bedingungen des Schrittes 1209 noch nicht erfüllt worden sind. Es wird in diesem Fall davon ausgegangen, daß genügend Zeit vergangen ist und der Motor sich auf einen Zustand abgekühlt hat, in dem ein rigoroses Sieden infolge des inneren Wärmezustandes nicht länger auftritt und mit Sicherheit zu einem offenen Kühlkreislauf übergegangen werden kann.

Im Falle, daß im Schritt 1201 festgestellt wurde, daß der Motor läuft, wird im Schritt 1202 der Zeitgeber 6 gelöscht und im Schritt 1203 werden die verschiedenen Eingangssignale von den Sensoren der Kühleinrichtung eingelesen. Inbesondere werden die Ausgangssignale der Sensoren 258 und 260 eingelesen und im Schritt 1204 diese Daten benutzt, um die Zieltemperatur festzulegen. Dieser Wert wird dann in dem Direktzugriffsspeicher (RAM) gespeichert, bereit, jederzeit während der verschiedenen Temperatur-Vergleichsschritte, die während der Steuerung der Kühleinrichtung ablaufen, herangezogen zu werden.

Es ist deutlich, daß der Zielwert entweder durch Bestimmung aus einer Tabelle oder algorithmisch festgelegt werden kann. Zum Beispiel kann in dem Festwertspeicher (ROM) eine Tafel gespeichert werden, die die Daten in einer Weise, wie dies z. B. in Fig. 5 der Zeichnungen gezeigt ist, enthält, und die angemessendste Temperatur kann unter Verwendung der Motordrehzahl und der Größe der Belastung durch Einlesen der Eingangssignale von den Sensoren 258 und 260 bestimmt werden. Da die Verfahren, mit denen diese Werte entnommen werden, für den Fachmann in der Computerprogrammierung bekannt sind, erscheint hier eine weitere Beschreibung überflüssig und wird der Kürze wegen weggelassen.

Im Schritt 1205 wird festgestellt, ob der Zielwert entweder die obere oder die untere erlaubte Temperaturgrenze, z. B. 110°C oder 90°C erreicht hat. Wenn der Zielwert auf einen dieser Werte festgelegt worden ist, wird anschließend im Schritt 1206 das Merkzeichen FLAG1 auf logisch "1" gesetzt.

Es wird daran erinnert, daß dieser Steuerungsablauf wiederholt abgearbeitet wird, so daß der Zielwert in dem Direktzugriffsspeicher (RAM) häufig aktualisiert wird.

Unterbrechungsprogramm (II)

Fig. 11 zeigt das zweite der zwei Unterbrecherprogramme, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angewandt wird. Der Zweck dieses Programms besteht darin, regelmäßig festzustellen, ob der Heizkreislauf erforderlich ist, und, wenn dies der Fall ist, mit welcher Spannung die Umwälzpumpe 224 betrieben werden soll. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Unterbrechung manchmal vermieden wird. Der Grund dafür liegt darin, daß die Möglichkeit der plötzlichen Rücksetzung der anderen Störungsabläufe oder einer anderweitigen Unterbrechung dieser Steuerungsabläufe vermieden werden soll.

Zum Beispiel könnte ein unzeitgemäßer Ablauf der zweiten Unterbrechung während eines Niveausteuerungsablaufes, in dem die Umwälzpumpe angetrieben wird, um Kühlmittel in den Kühlmantel zu pumpen, die Pumpe stoppen (oder umgekehrt), in direktem Gegensatz zu den Erfordernissen der Steuerung des Kühlflüssigkeitsniveaus.

Im einzelnen wird im Schritt 1301 z. B. die Lage eines Heizungs-Steuerschalters (nicht gezeigt) erfaßt und hieraus das Erfordernis der Heizung des Fahrgastraumes bestimmt. Wenn ein solches Erfordernis nicht vorliegt, kehrt der Steuerungsablauf des Unterbrecherprogrammes zu seinem Ausgangspunkt zurück. Wenn andererseits der Schalter oder eine ähnliche Vorrichtung in einer Stellung erfaßt wird, die anzeigt, daß eine Heizung des Fahrgastraumes notwendig ist, wird im Schritt 1302 ein Befehl gegeben, die Umwälzpumpe 276 mit maximaler Leistung anzutreiben und im Schritt 1303 wird das Ausgangssignal des Temperatursensors 296 erfaßt. Im Falle, daß das Kühlmittel dem Heizkern 270 mit einer Temperatur von weniger als 85°C zugeführt wird, kehrt das Unterbrechungsprogramm zu seinem Ausgangspunkt zurück. Wenn jedoch dieses Niveau überschritten wird, schreitet die Steuerung mit dem Schritt 1304 fort, in dem bestimmt wird, auf welchem Energieniveau die Umwälzpumpe 276 angetrieben werden sollte. Zum Beispiel kann die Spannung, die an die Umwälzpumpe 276 angelegt wird, von einem maximalen Signalwert, der einer Temperatur von 85°C entspricht, auf einen minimalen Signalwert, der einer Temperatur von 35°C entspricht, reduziert werden. Wenn die Kühlmitteltemperatur ansteigt, erhöht sich der Wärmeinhalt des Kühlmittels und das Flüssigkeitsvolumen, das umgewälzt werden muß, um die gleiche Fahrgastraumerwärmung auszuführen, vermindert sich. Als Folge eines kurzen Öffnens des Dreiwegventiles 278 entsprechend dem Strömungsweg 4 vermindert sich die Temperatur des Kühlmittels im Heizkern 270. Nach einer Wiederherstellung des Strömungsweges B kann es daher notwendig sein, die Durchflußmenge des Kühlmittels eine Zeitlang zu erhöen, um die kurze Verminderung de 30738 00070 552 001000280000000200012000285913062700040 0002003613023 00004 30619r Heizleistung zu kompensieren.

Ablauf der Steuerung des Reinigungsvorganges von nicht kondensierbaren Bestandteilen

Fig. 12 zeigt die Schritte, die die Steuerung der Kühleinrichtung kennzeichnen, wobei diese Steuerung für eine Überflutung des Kühlmantels 208 sorgt und verunreinigende Luft herausspült, die in das Kühlsystem eingedrungen sein könnte. Zum Beispiel kann während eines längeren Hochdrehzahl/Last-Betriebes (Zone C in Fig. 5), bei der Unterdrückungsbedingungen vorherrschen, eine kleine Luftmenge in das Kühlsystem eintreten. Wenn diese Luftmenge übermäßig groß wird und/oder ihren Weg in den Kühler 216 findet, kann es notwendig sein, einen Heiß-Reinigungsvorgang auszuführen. Die Steuerung dieses Vorganges wird später anhand von Fig. 22 erläutert. Um den gegenwärtigen Verfahrensablauf davon zu untescheiden, wird das nachfolgend erläuterte Reinigungsverfahren als Kalt-Reinigungsverfahren bezeichnet.

Im einzelnen wird im Schritt 1401 der Zeitgeber 1 gelöscht und im Schritt 1402 die Kühleinrichtung in den in Fig. 12 dort erläuterten Zustand versetzt. Während in diesem Zustand die Steuerung zum Schritt 1403 übergeht, wird Kühlmittel aus dem Kühlmittelsammelbehälter 226 von der Umwälzpumpe 276 des Heizkreises über die Leitung 280 und das Dreiwegventil 278 angesaugt und durch die Heizmittelrückführungsleitung 274 in den Kühlmantel 208 gedrückt. Da der Kühlkreislauf bei dieser Temperatur im wesentlichen vollständig gefüllt ist, fließt das überflüssige Kühlmittel in dem Kühlkreislauf bald durch die Überströmleitung 246 und das Elektromagnetventil 248 ab. Wenn der Zähler des Zeitgebers 1 eine Zeitdauer von 60 Sekunden überschreitet (in diesem Ausführungsbeispiel) wird die Betätigung der Umwälzpumpe 276 gestoppt (Schritt 1405).

Aufwärmsteuerung

Wie in Fig. 13 gezeigt, besteht der erste Schritt in diesem Steuerungsablauf darin, die Kühleinrichtung in einen solchen Zustand zu versetzen, wie er in Fig. 13 bei Schritt 1501 angezeigt ist. Somit ist deutlich, daß dadurch die Kühleinrichtung aus einem Zustand, in dem Kühlmittel zusätzlich in das Kühlsystem hineingepumpt wird, in einen Zustand überführt wird, in dem Kühlmittel aus der Kühleinrichtung abgeführt wird. Das heißt, das Ventil I (276) wird geschlossen und unterbricht die Verbindung zwischen dem Dampfverteilerrohrstück 212 und dem Kühlmittelsammelbehälter 226 über die Leitung 246; das Ventil II (290) wird so gesteuert, daß ein Strömungsweg A eingerichtet und damit eine Fluidverbindung zwischen der Ausgangsöffnung der Pumpe 224 und dem Kühlmittelsammelbehälter 226 über die Leitung 292 etabliert wird; das Ventil III (230) wird geöffnet, um eine Verbindung zwischen dem unteren Tank 220 und dem Kühlmittelsammelbehälter 226 über die Leitung 228 herzustellen und das Ventil IV (278) wird so eingestellt, daß es einen Strömungsweg B im Heizkreislauf realisiert.

Im Schritt 1502 wird die augenblickliche Temperatur erfaßt und, im Falle, daß die Temperatur in einem bestimmten Maße niedriger ist als die Zieltemperatur (kleiner als Zieltemperatur -4°C) geht die Steuerung zum Schritt 1503 über, in dem ein Befehl ausgegeben wird, der das Ventil III in seinen Offen-Zustand steuert. Im Schritt 1504 wird die Kühlmittelrückführungspumpe 224 gestoppt. Unter diesen Bedingungen ist das Kühlsystem so eingestellt, daß der in dem Kühlmantel 208 unvermeidlich erzeugte Dampfdruck Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf über das Ventil III (230) herausdrängt.

Im Schritt 1505 werden die Ausgangssignale der Niveausensoren 254 und 262 eingelesen. Solange bis einer dieser Sensoren 254 und 262 einen Niedrigniveau-Zustand anzeigt, springt die Steuerung jeweils wieder zum Schritt 1502 zurück.

Wenn andererseits festgestellt wird, daß die Temperatur sich innerhalb eines vorbestimmten Zielbereiches hält, geht die Steuerung unmittelbar vom Schritt 1502 zum Schritt 1505 über. Im Falle jedoch, daß die Temperatur auf der Übertemperaturseite im Hinblick auf den gewünschten Wert liegt (größer als Zielwert -3°C ist), wird die Pumpe 1 (Kühlmittelrückführungspumpe 224) angeregt, um eine Überhitzung infolge der Hochdruck-/Temperatur-Bedingungen zu vermeiden. Da unter diesen Bedingungen das Ventil II (290) so eingestellt worden ist, daß es den Strömungsweg A realisiert, wird bei dieser Pumpenbetätigung Kühlmittel zwangsläufig aus dem Kühlkreislauf herausgepumpt.

Im Schritt 1509 wird die Kühlmitteltemperatur erneut erfaßt. Im Falle, daß diese Erfassung anzeigt, daß sich die Temperatur nur leicht auf der Übertemperaturseite befindet, geht die Steuerung zum Schritt 1506 über, in dem das Ventil II (290) so gesteuert wird, daß es einen Strömungsweg B realisiert und das Ventil III (230) geschlossen wird. Diese Maßnahmen führen dazu, daß die Kühleinrichtung den Zustand eines Systems mit geschlossenem Kreislauf annimmt, so daß die Kühlmittelrückführungspumpe 224 mit dem Kühlmantel 208 strömungsverbunden und in der Lage ist, Kühlmittel in dieses hineinzupumpen. Im Schritt 1507 wird ein Befehl ausgegeben, die Betätigung der Kühlmittelrückführungspumpe 224 zu stoppen.

Im Falle, daß die Temperaturerfassung im Schritt 1509 ergibt, daß die Kühlmitteltemperatur leicht unterhalb des Zielwertes liegt, wird im Schritt 1510 des Ausgangssignal des Drucksensors 250 eingelesen, im Falle, daß tatsächlich in dem Kühlmantel 208 ein Unterdruck herrscht, geht die Steuerung zum Schritt 1512 über, in dem ein Befehl ausgegeben wird, der sicherstellt, daß das Ventil III (230) geschlossen wird und eine unerwünschte Zurücksaugung von Kühlmittel auf dieser Stufe vermieden wird. Andererseits wird das Ventil III so gesteuert, daß es seinen Offen-Zustand im Schritt 1511 annimmt, wenn kein Unterdruck vorliegt.

Nach den Schritten 1511 nd 1512 kehrt die Steuerung zum Schritt 1505 zurück und die augenblicklichen Kühlmittelniveaus in dem Kühlmantel 208 und dem unteren Tank 220 werden erneut geprüft.

Steuerungsablauf (I) für das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmantel 208

Fig. 14 zeigt die Schritte, die ein erstes Unterprogramm für die Niveausteuerung im vorliegenden Ausführungsbeispiel charakterisieren. Wie im Schritt 1601 gezeigt ist, wird das Ausgangssignal des Niveausensors 254 erfaßt und, im Falle, daß eine unzureichende Kühlmittelmenge im Kühlmantel 208 angezeigt wird, wird anschließend im Schritt 1602 die Kühlmittelrückführungspumpe 224 angeregt. Anschließend geht der Steuerungsablauf zum Schritt 1603 über.

Im Falle jedoch, daß im Schritt 1601 die Anwesenheit des ausreichenden Kühlmittelniveaus im Kühlmantel 208 (bei oder über dem Niveau H 1) angezeigt wird, wird anschließend im Schritt 1604 die Betätigung der Kühlmittelrückführungspumpe 224 gestoppt, das Ventil KKK (230) geschlossen und das Ventil IV (278) wird so eingestellt, daß es einen Strömungsweg B verwirklicht. Im Schritt 1605 wird festgestellt, ob eine Forderung nach Heizung des Fahrgastraumes existiert.

Im Falle, daß eine solche Forderung nicht vorliegt, wird im Schritt 1608 die Betätigung der Umwälzpumpe 276 des Heizkreises gestoppt.

Wenn jedoch die Forderung nach einer solchen Erwärmung existiert, wird in den Schritten 1606 und 1607 der Zeitgeber 5 gelöscht und ein Befehl ausgegeben, der den Ablauf des zweiten Unterbrechungsprogrammes startet, so daß gegenteilige Befehle, die noch in Kraft sind und die durch einen anderen Steuerungsablauf ausgegeben worden sein könnten, gelöscht werden. Im Anschluß an die Schritte 1603 und 1607 kehrt der vorbeschriebene Steuerungsablauf zu seinem Ausgangspunkt zurück.

Ablauf für die Ermittlung des Kühlflüssigkeitsniveaus im Kühlmantel 208

Fig. 15 verdeutlicht die Schritte, die gemäß dem oben erwähnten Unterprogramm im Schritt 1603 des ersten Steuerungsablaufes für die Steuerung des Kühlflüssigkeitsniveaus im Kühlmittel, das eben erläutert wurde, ablaufen.

Im ersten Schritt wird der Zeitgeber 5 gestartet. Bleibt die Zählung dieses Zeitgebers 5 unterhalb von 10 Sekunden, wird die Erfassung abgebrochen. Wenn jedoch der Zeitgeber einen Zählwert aufweist, der anzeigt, daß eine Zeitspanne von 10 bis 20 Sekunden vergangen ist, wird angenommen, daß Hohlraumbildung od. dgl. Probleme aufgetreten sind und der Erfassungsablauf geht nach der Ausgabe eines Befehles, der verhindern soll, daß im Schritt 1702 das zweite Unterbrechungsprogramm gestartet wird, zum Schritt 1703 über, in dem das Ausgangssignal Tank 220 herbeizuführen und frisches, kühles Kühlmittel anzusaugen. Wenn jedoch ein Überdruck festgestellt wird, geht der Erfassungsablauf zum Schritt 1704 über, in dem das Ventil IV (276) so gesteuert wird, daß es einen Strömungsweg A einstellt und die Umwälzpumpe 276 angeregt wird. Hierdurch wird natürlich frisches Kühlmittel aus dem Kühlmittelsammelbehälter 226 angesaugt und direkt in den Kühlmantel 208 hineingepumpt. Diese Maßnahme unterdrückt eine mögliche Hohlraumbildung.

Im Schritt 1705 wird das Kühlflüssigkeitsniveau im unteren Tank 220 festgestellt und, im Falle, daß dies oberhalb von H 2 liegt, das Ventil III (230) geöffnet. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Druck im Kühlkreislauf ein Überdruck ist (siehe Schritt 1703), wird heißes Kühlmittel aus dem unteren Tank 220 heraus in den Kühlmittelsammelbehälter 226 abgeführt. Wenn jedoch festgestellt wird, daß das Kühlmittelniveau niedriger als H 2 ist, wird ein Befehl ausgegeben, das Ventil III zu schließen, um eine übermäßige Abführung von Kühlmittel aus der Kühleinrichtung zu vermeiden.

Durch dieses Verfahren sichert der Schalter für den Gebrauch der Pumpe des Heizkreises, daß eine unbedingt erforderliche, minimale Kühlmittelmenge im Kühlmantel 208 verbleibt und Hohlraumbildungen im Kühlmittel darin für den Fall vermieden werden, daß die Neigung zu Hohlraumbildungen auftritt, was sehr wahrscheinlich ist, wenn die Kühlmittelrückführungspumpe 224 für mehr als 10 Sekunden ständig in Betrieb ist. Außerdem wird der Kühlkreislauf in einen offenen Kreislauf überführt, für den Fall, daß sich ein Überdruck entwickelt, wodurch es möglich ist, einen erwärmten Teil der erhöhten Kühlmittelmenge im Kühlkreislauf aus dem Kühlsystem unter der Wirkung des Überdruckes abzulassen.

Steuerungsablauf (II) für das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmantel 208

Fig. 16 zeigt einen zweiten Steuerungsablauf für das Flüssigkeitsniveau im Kühlmantel, das im Schritt 1123 des Gesamtsteuerungsablaufes für die ganze Kühleinrichtung (siehe Fig. 9B) nach der Feststellung abläuft, daß das Kühlmittelniveau im unteren Tank 220 oberhalb des Niveaus H 2 liegt. Der erste Schritt dieses Steuerungsablaufes besteht darin, das Kühlmittelniveau im Kühlmantel 208 festzustellen. Im Falle, daß festgestellt wird, daß das Flüssigkeitsniveau unterhalb des Niveaus H 1 liegt, geht der Steuerungsablauf zum Schritt 1802 über, in dem ein Befehl ausgegeben wird, die Kühlmittelrückführungspumpe 224 anzuregen und im Schritt 1803 wird der gegenwärtige Zustand des Markierungszeichens FLAG2 geprüft. Wenn das Markierungszeichen auf logisch "1" gesetzt worden ist, überspringt die Steuerung den Schritt 1804. Wenn andererseits das Markierungszeichen im Zustand logische "0" ist, wird das Ventil II (290) so gesteuert, daß ein Strömungsweg B verwirklicht ist. Im Schritt 1805 beginnt ein zweiter Steuerungsablauf für das Kühlmittel im Kühlmantel 208, das weiter unten erläutert wird.

Im Falle, daß die Entscheidung im Schritt 1802 ergibt, daß das Kühlmittelniveau im Kühlmantel 208 tatsächlich nachfolgend im Schritt 1806 der Zeitgeber 5 gelöscht und im Schritt 1807 der Steuerschaltkreis 256 veranlaßt, das zweite Unterbrechungsprogramm in Lauf zu setzen. Im Schritt 1808 wird das Markierungszeichen FLAG2 gelöscht (auf logisch "0" gesetzt) und im Schritt 1809 wird das Ventil IV (278) so gesteuert, daß es den Strömungsweg B verwirklicht.

Im Schritt 1801 wird das Erfordernis für eine Heizung des Fahrgastraumes bestimmt und im Falle, daß eine solche Forderung nicht existiert, wird anschließend im Schritt 1811 ein Befehl ausgegeben, die Umwälzpumpe 276 zu stoppen.

Nach den Schritten 1805, 1810 und 1811 kehrt der eben beschriebene Steuerungsablauf zu seinem Ausgangspunkt zurück.

Ablauf für die Ermittlung des Kühlflüssigkeitsniveaus im Kühlmantel 208 (II)

Der erste Schritt dieses Prüfablaufes gem. Fig. 17 besteht darin, den Zählerstand des Zeitgebers 5 festzustellen und zu bewerten. Wenn der Zählerstand unter 10 Sekunden liegt, wird die weitere Erfassung abgebrochen. Wenn jedoch die 10-Sekunden-Grenze überschritten wurde, jedoch unterhalb eines zweiten Grenzwertes von 20 Sekunden geblieben ist, geht der Ablauf der Ermittlung auf den Schritt 1902 über, in dem ein Befehl ausgegeben wird, der verhindert, daß das zweite Unterbrechungsprogramm abläuft. Im Schritt 1903 wird das Ventil IV (278) so betätigt, daß es den Strömungsweg A verwirklicht (d. h. den Kühlmittelsammelbehälter 226 und die Ansaugöffnung der Umwälzpumpe 276 des Heizkreises miteinander verbindet) und die Umwälzpumpe 276 wird angeregt. Der Ablauf dieser Schritte erfolgt unter der Annahme, daß, wenn die Kühlmittelrückführungspumpe 224 eine Zeit lang angetrieben worden ist, es wahrscheinlich ist, daß eine Fehlfunktion oder eine Hohlraumbildung aufgetreten ist.

Im Schritt 1904 wird durch das Ventil II (290) der Strömungsweg A hergestellt, in dem die Ausgangsöffnung der Kühlmittelrückführungspumpe 224 mit dem Kühlmittelsammelbehälter 226 über die Leitung 292 strömungsverbunden ist und im Schritt 1905 wird der augenblickliche Zustand des Merkzeichens FLAG2 auf den Wert logisch "1" gesetzt.

Im Falle, daß der Zählwert des Zeitgebers 5 die Grenze von 20 Sekunden überschreitet, geht die Prüfung zum Schritt 1906 über, indem das Merkzeichen FLAG "2" gelöscht wird (auf logische "0" gesetzt wird), um sicherzustellen, daß während des Ablaufes des zweiten Steuerungszyklus für das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmantel 208 das Ventil II (290) so gesteuert ist, daß es einen Strömungsweg B im Gefolge eines längeren Versuches ausbildet, das Flüssigkeitsniveau H 1 wieder herzustellen und somit die Möglichkeit einer Kühlmittelabführung nach außen, heraus aus dem Kühlkreislauf zu einem Zeitpunkt vermeidet, in dem ein ernsthafter Mangel an Kühlflüssigkeit aufgetreten sein kann. An diesem Punkt ist es auch möglich anzunehmen, daß ernsthafte Schwierigkeiten aufgetreten sind und ein Warnsignal an den Fahrzeugführer abzugeben, wenn dies gewünscht wird.

Nach den Schritten 1905 und 1906 kehrt der Erfassungsablauf zu seinem Ausgangspunkt zurück.

Steuerungsablauf für die Absenkung des Kühlflüssigkeitsniveaus im Kühler 216

Fig. 18 zeigt diejenigen Schritte, die ausgeführt werden, um das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühler 216 und im unteren Tank 220 auf ein geeignetes Niveau zu senken. Es wird darauf hingewiesen, daß dieser Steuerungsablauf im Schritt 1126 (Fig. 9b) abläuft, während der Zählwert des Zeitgebers 3 noch weniger als eine Sekunde beträgt oder im Schritt 1130 gelöscht worden ist. Es wird außerdem darauf hingewiesen, daß dieser Steuerungsablauf nach dem zweiten Steuerungsablauf für das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmantel 208 abläuft, in dem es möglich ist, daß frisches Kühlmittel aus dem Kühlmittelsammelbehälter 226 über die Umwälzpumpe 278 des Heizkreislaufes in den Kühlkreislauf gepumpt worden ist und somit die Gesamtmenge an Kühlflüssigkeit im Kühlkreislauf bereits erhöht worden ist.

Der erste Schritt dieses Steuerungsablaufes besteht darin, das Ausgangssignal des Drucksensors 250 einzulesen und festzustellen, ob der im Kühlkreislauf herrschende Druck oberhalb oder unterhalb desjenigen Druckes liegt, auf den der Sensor geeicht ist, um einen Unterdruck anzuzeigen. Wenn ein Unterdruck vorliegt, wird im Schritt 2005 ein Befehl ausgegeben, der das Ventil III 230 schließt und sichert, daß das Kühlsystem unter diesen Umständen in einem geschlossenen Kreislauf verbleibt. Wenn jedoch ein Überdruck angezeigt wird, wird im Schritt 2002 das Ventil III 230 geöffnet, um den Abfluß von Kühlmittel aus dem unteren Tank 220 nach außen in den Kühlmittelsammelbehälter 228 zuzulassen. Im Schritt 2003 wird der augenblickliche Zustand des Kühlflüssigkeitsniveaus im Kühlmantel geprüft und im Falle, daß ein ausreichender Kühlmittelstatus festgestellt wird, anschließend das Ventil II (290) zur Realisierung des Strömungsweges A geschaltet, sowie die Kühlmittelrückführungspumpe 224 angetrieben, um zwangsläufig Kühlmittel aus dem unteren Tank 220 herauszuführen und dieses nach außen in den Kühlmittelsammelbehälter 226 zu treiben. Es wird darauf hingewiesen, daß die Kombination von zwangsweisem Ansaugen in den zweiten Steuerungsabläufen für das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmantel (im Falle, daß die Kühlmittelrückführungspumpe 224 länger als normal in Betrieb ist), gefolgt von der zwangsweisen Entfernung heißen Kühlmittels aus dem unteren Tank 220, vorteilhaft vom Standpunkt der Vermeidung von Hohlräumen im Kühlmantel 208 ist und einer Fehlfunktion der Kühlmittelrückführungspumpe 224 vorbeugt.

Wenn jedoch die Entscheidung im Schritt 2003 ergibt, daß das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmantel 208 nicht über dem Niveau H 1 liegt, wird der Schritt 2004 übersprungen, um eine Entleerung der Kühlflüssigkeitsführung im Kühlkreislauf zu vermeiden. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, daß, wenn angemessen, die Betriebsweise, die auftritt, wenn der Schritt 2004 ausgeführt worden ist, im Schritt 1132 des Gesamtsteuerungsablaufes der Kühleinrichtung in geeigneter Weise umgekehrt werden kann.

Steuerungsablauf (III) für das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmantel 208

Diese Steuerung läuft in dem Fall ab, in dem die Temperatur des Kühlmittels im Schritt 1120 des Gesamtsteuerungsablaufes als auf der Untertemperaturseite in bezug auf die Zieltemperatur ermittelt wird. Der erste Schritt besteht darin, das Ausgangssignal des Niveausensors 252 einzulesen und zu entscheiden, ob das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmantel oberhalb des Niveaus H 1 ist oder nicht. Wenn dies nicht der Fall ist, wird in den Schritten 2102 und 2103 die Kühlmittelrückführungspumpe 224 angeregt und es läuft ein dritter Erfassungsablauf für die Ermittlung des Kühlflüssigkeitsniveaus im Kühlmantel 208 ab.

Wenn jedoch das Ergebnis der Entscheidung im Schritt 2101 positiv ist, wird anschließend in den Schritten 2104 und 2105 der Zeitgeber 5 gelöscht und der Ablauf des zweiten Unterbrechungsprogrammes zugelassen. In den Schritten 2106 und 2107 wird die Betätigung der Kühlmittelrückführungspumpe 224 gestoppt und das Ventil IV (278) wird so geschaltet, daß eine Heizung des Fahrgastraumes erfolgt. Im Schritt 2108 wird das Erfordernis der Heizung des Fahrgastraumes geprüft und wenn diese nicht länger erforderlich ist, die Betätigung der Umwälzpumpe 278 im Schritt 2109 gestoppt.

Ablauf für die Ermittlung des Kühlflüssigkeitsniveaus im Kühlmantel 208 (III)

Wie in Fig. 20 gezeigt, besteht der erste Schritt dieses Ablaufes darin, den Zählerstand des Zeitgebers 5 zu prüfen. Wenn der Zählerstand unterhalb von 10 Sekunden liegt, wird das weitere Programm abgebrochen. Wenn jedoch diese Grenze überschritten wird, werden Befehle ausgegeben, um den Beginn des Ablaufes des zweiten Unterbrechungsprogrammes zu verhindern, die Umwälzpumpe 278 des Heizkreislaufes anzuregen und das Ventil IV (278) zur Realisierung des Strömungsweges A zu schalten. Dies überbrückt natürlich die Steuerung der Kühlmittelrückführungspumpe 224 und führt zur Füllung des Kühlkreislaufes mit zusätzlichem, frischen Kühlmittel in einer Weise, die den im Kühlkreislauf herrschenden Druck erhöht und damit den Siedepunkt des Kühlmittels modifiziert. Diese Einführung von frischem Kühlmittel verhindert zugleich eine Hohlraumbildung im Kühlmantel 208.

Steuerungsablauf zum Anheben des Kühlflüssigkeitsniveaus im Kühler

Wie aus Fig. 9b deutlich wird, erfolgt dieser Steuerungsablauf im Falle, daß der Zählerstand des Zeitgebers 2 außerhalb eines 3-4-Sekundenbereiches liegt im Anschluß an den dritten Steuerungsablauf für das Kühlflüssigkeitsniveau im Kühlmantel 208.

Der erste Schritt dieses Steuerablaufes besteht darin, den Druckzustand im Kühlkreislauf durch Einlesen des Ausgangssignales des Drucksensors 205 zu prüfen. Wenn ein Unterdruck herrscht, wird die Öffnung des Ventiles III (230) gestattet, so daß Kühlmittel in den unteren Tank 220 angesaugt wird. Dies vermindert die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Kühlsystems und der Umgebungsatmosphäre und neigt auch dazu, die Oberfläche des Kühlers 216, die zur Abgabe der latenten Wärme zur Verfügung steht, zu verringern. Beide Maßnahmen tragen dazu bei, die Temperatur des Kühlmittels in Richtung des gewünschten Zielwertes anzuheben.

Steuerungsablauf bei abnormal hohen Temperaturen

Fig. 22 zeigt einen Steuerungsablauf, der dann abläuft, wenn eine mögliche Überhitzungssituation des Motors angezeigt wird. Der erste Schritt dieses Steuerungsablaufes besteht darin, die augenblicklichen Druckzustände innerhalb des Kühlkreislaufes festzustellen. Im Falle, daß im Kühlkreislauf ein Unterdruck herrscht, geht das Programm quer zu den Schritten 2402 und 2403 über, in denen Befehle ausgegeben werden, die das zweite Unterbrechungsprogramm in Lauf setzen und das Kühlsystem in einen Zustand versetzen, in dem es den Zustand eines geschlossenen Kreislaufes annimmt, in dem das Ventil II (290) derart gesteuert wird, daß der Strömungsweg B in Kraft ist.

Im Falle, daß andererseits in dem Kühlsystem ein Überdruck herrscht, wie es bei Temperaturen bei oder über 110°C erwartet werden kann, geht der Steuerungsablauf zum Schritt 2404 über, in dem das Ventil III 230 geöffnet und der Kühllüfter 218 gestoppt wird. Dieser Zustand gestattet es natürlich, dem unter Druck stehenden Kühlmitteldampf plötzlich durch den Kühler 218 nach unten in Richtung des unteren Tankes 220 und in diesen hinein zu strömen und dabei Lufttaschen od. dgl., die den Kühler 216 blockieren und abnormal hohe Temperaturen herbeiführen, hinauszuspülen (Heiß-Reinigungsvorgang). Infolge dieser Entlüftung fällt der Druck innerhalb des Kühlsystems rapide ab. Im Schritt 2405 wird die Kühlmitteltemperatur erfaßt.

Im Falle, daß die Temperatur bei oberhalb 115°C ermittelt wird, wird anschließend im Schritt 2406 das Ventil I (248) geöffnet und der Kühllüfter 218 wird mit maximaler Leistung eingeschaltet. Diese Maßnahmen gestatten den Abbau eines übermäßigen Druckes über die Überströmleitung 246. Es wird darauf hingewiesen, daß gem. Fig. 8 in diesem Ausführungsbeispiel die Überströmleitung 246 mit einem unteren Abschnitt des Kühlmittelsammelbehälters 226 verbunden ist und somit eine Art von "Dampffalle" bildet, in der der größte Teil des Dampfes unter Bildung von Blasen kondensiert, die das unter diesen Bedingungen im Kühlmittelsammelbehälter 226 angesammelte Kühlmittel durchströmen. Außerdem neigt die starke Kühllüfterbetätigung bei dem plötzlichen Druckabfall dazu, die Temperatur des Kühlmittels äußerst schnell auf ein sichereres Niveau zu verringern.

Im Falle, daß die Temperatur in einem Bereich liegt oder in einem Bereich abfällt, der mit 110°C bis 115°C bestimmt ist, wird anschließend der Schritt 2406 übersprungen und das Programm geht direkt zum Schritt 2408 über. Wenn jedoch festgestellt wird, daß die Temperatur in einem Bereich von 106°C bis 110°C liegt, dann wird anschließend im Schritt 2407 das Ventil I (248) geschlossen, um die Abführung des Kühlmitteldampfes aus dem oberen Abschnitt des Kühlkreislaufes zu beenden.

Im Schritt 2408 wird daß Kühlmittelniveau im Kühlmantel 208 geprüft. Wenn festgestellt wird, daß das Niveau unzureichend ist, wird anschließend im Schritt 2409 der Zählwert des Zeitgebers 5 geprüft. Wenn der Zählwert einer Zeit von weniger als 10 Sekunden entspricht, dann wird im Schritt 2414 das Niveau des Kühlmittels im unteren Tank 220 geprüft. Wenn dieses Niveau oberhalb H 2 liegt, wird anschließend im Schritt 2415 das zweite Unterbrechungsprogramm gestartet und im Schritt 2416 die Kühlmittelrückführungspumpe 224 angeregt und das Ventil II (290) so eingestellt, daß es eine Strömungsverbindung zwischen der Kühlmittelrückführungspumpe 224 und dem Kühlmantel 208 herstellt.

Wenn jedoch im Schritt 2413 festgestellt wird, daß der Zählwert des Zeitgebers 5 eine Zeitspanne von mehr als 10 Sekunden anzeigt, geht der Steuerungsablauf quer zum Schritt 2409 über, in dem das Ausgangssignal des Niveausensors 262 bewertet wird. Wenn das Kühlmittelniveau im unteren Tank 220 oberhalb H 2 liegt, wird der Schritt 2410 übersprungen. Wenn andererseits dieses Niveau nicht über dem Niveau H 2 liegt, dann wird im Schritt 2410 die Kühlmittelrückführungspumpe gestoppt und das Ventil II (290) wird so geschaltet, daß der Strömungsweg B realisiert wird. Wenn im Schritt 2414 das Kühlmittelniveau im unteren Tank 220 als unzureichend festgestellt wird, führt das Programm den Schritt 2310 aus.

Im Falle, daß die Entscheidung, die im Schritt 2408 getroffen wurde, ergibt, daß das Kühlmittelniveau im Kühlmantel 208 oberhalb H 1 ist, geht der Steuerungsablauf über die Schritte 2420 und 2421 zum Schritt 2417 im Falle über, daß keine Heizung des Fahrgastraumes erforderlich ist.

Im Schritt 2422 wird das Kühlmittelniveau im unteren Tank 220 erneut festgestellt. Entsprechend dem Ergebnis dieser Feststellung, wird die Kühleinrichtung entsprechend einem der Schritte 2423 und 2424 gesteuert. Das heißt, wenn ein Kühlmittelüberschuß im unteren Tank 220 nachgewiesen wird, wird die Kühleinrichtung so gesteuert, daß dieser herausgepumpt wird. Das heißt, wenn die augenblickliche Kühlmitteltemperatur noch im Bereich von 106°C liegt und das laufende Programm eine Überhitzungssituation steuert, wird diese Steuerung durch die Entfernung von Kühlmittel aus dem unteren Tank 220 in einer Weise erleichtert, die dazu führt, eine möglichst große Oberfläche innerhalb des Kühlers 216 zur Verfügung zu stellen, die zur Abgabe der latenten Wärme verfügbar ist. Der Steuerungsablauf läuft wiederholt so oft ab, bis der Systemdruck innerhalb der Kühleinrichtung negativ, d. h. ein Unterdruck wird, oder bis die Temperatur auf unterhalb 106°C abfällt. Wenn eine dieser Bedingungen eingetreten ist, wird angenommen, daß das Überhitzungsproblem gelöst worden ist und zu einer normalen Steuerung zurückgekehrt werden kann.

Claims (25)

1. Kühlsystem für Verbrennungsmotoren mit
einem Kühlmittelmantel (208), in den flüssiges Kühlmittel eingeführt, zum Sieden gebracht und aus dem dampfförmiges Kühlmittel abgeführt wird,
zumindest einem Temperatursensor (254), zur Erfassung der Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelmantel (200),
einem Kühler (216) in Strömungsverbindung mit dem Kühlmittelmantel (208), wobei in dem Kühler (216) Kühlmitteldampf, erzeugt im Kühlmittelmantel (208), zu Kühlmittelkondensat kondensiert wird und der Kühler (216) Wärmeaustauschflächen aufweist, die einem die Kondensationsrate beeinflussenden Kühlmedium ausgesetzt sind,
einer Rückführungseinrichtung (222, 224) zur Rückführung von flüssigem Kühlmittel aus dem Kühler (216) in den Kühlmittelmantel (208) zur Bildung eines Kühlkreislaufs,
einem Niveausensor (252) zur Erfassung eines Kühlmittelniveaus (H 1) im Kühlmittelmantel (208),
einen Kühllüfter (218) zur Änderung der Menge des über die Wärmeaustauschflächen des Kühlers (216) strömenden Kühlmediums,
einer Steuerschaltung (256) für das Kühlsystem,
einem Kühlmittelreservoir (226) zur Verbindung zumindest mit dem Kühlkreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühllüfter (218) durch die Steuerschaltung (256) in Abhängigkeit von einem Signal des Temperatursensors (254), das anzeigt, daß die Kühltemperatur im Kühlmantel (208) oberhalb eines gewünschten Zielwertes liegt, sowie in Abhängigkeit von einem Signal des einen Niveausensors (262), das anzeigt, daß das Kühlmittelniveau im Kühler (216) oberhalb des vorgegebenen Niveaus (H 2) liegt, auf einem ersten Leistungsniveau antreibbar ist, daß die Vorrichtung (218) durch die Steuerschaltung (256) in Abhängigkeit von einem Signal des einen Temperatursensors (254) das anzeigt, daß die Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel (208) oberhalb eines gewünschten Zielwertes liegt, sowie in Abhängigkeit von einem Signal des einen Niveausensors (262), das anzeigt, daß das Kühlmittelniveau im Kühler (216) unterhalb des vorgegebenen Niveaus (H 2) liegt, auf einem zweiten Leistungsniveau antreibbar ist und daß das zweite Leistungsniveau höher ist als das erste Leistungsniveau.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfskreislauf (270, 272, 274) und eine Ventil- und Leitungseinrichtung (280, 278) für eine selektive Verbindung des Kühlmittelmantels (208) mit dem Kühlmittelreservoir (226) oder dem Hilfkreislauf (270, 272, 274) vorgesehen ist.

3. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfkreislauf eine Heizmittelzuführungsleitung (272) zur Verbindung eines in dem Zylinderblock (204) gebildeten Abschnittes des Kühlmittelmantels (208) mit einem, in dem Fahrgastraum angeordneten Heizkern (270) sowie, unter Einschluß eines Dreiwegeventils (278) der Ventil- und Leitungseinrichtung (278, 280) und einer stromab des Dreiwegeventils (278) vorgesehenen Umwälzpumpe (276), eine Heizmittelrückführungsleitung (274) zur wahlweisen Verbindung des Heizkernes (270) oder des Kühlmittelreservoirs (226) mit einem im Zylinderkopf (206) gebildeten Abschnitt des Kühlmittelmantels (208) aufweist.

4. Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil- und Leitungseinrichtung das elektromagnetisch betätigbare Dreiwegeventil (278) als Steuerorgan des Hilfskreislaufs (270, 272, 274) sowie eine mit dem Kühlmittelreservoir (226) kommunizierende Kühlmittelzuführungsleitung (280) zur Strömungsverbindung mit dem Kühlmittelmantel (208) aufweist, wobei die Kühlmittelzuführungsleitung (280) stromauf der Umwälzpumpe (276) mit dem Hilfskreislauf (272, 270, 274) verbindbar ist.

5. Kühlsysteme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischleitung (294) zur Verbindung der Heizmittelrückführungsleitung (274) stromab der Umwälzpumpe (276) mit einem Kühlmitteldampf-Verteilerrohrstück (212) vorgesehen ist.

6. Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkern (270) einen Temperatursensor (296) zur Erfassung der Temperatur des Heizmittels im Heizkern (270) aufweist und das Ausgangssignal des Temperatursensors (296) ein Eingangssignal der Steuerschaltung (256) bildet.

7. Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreiwegeventil (278) und die Umwälzpumpe (276) in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Steuerschaltung (256) ansteuerbar sind.

8. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (256) in Abhängigkeit von die Motorbelastung, die Motordrehzahl, das Kühlmittelniveau (H 2) im Kühler (216), die Temperaturen im Kühlmittelmantel (208) und im Heizkern (270) sowie das Kühlmittelniveau (H 1) im Kühlmittelmantel (208) repräsentierenden Signalen wirksam ist. 9. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtung aufweist: eine Kühlmittelrückführleitung (222), die von dem Kühler (216) zu dem Kühlmantel (208) führt, eine Kühlmittelrückführpumpe (224), die in der Kühlmittelrückführleitung (222) angeordnet ist, und die Steuerschaltung (256) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des dem Kühler (216) zugeordneten Niveausensors (262) eine Ansteuerung der Kühlmittelrückführpumpe (224) vornimmt, um flüssiges Kühlmittel aus dem Kühler (216) in den Kühlmittelmantel (208) zu pumpen, wenn der andere, dem Kühlmittelmantel (208) zugeordnete Niveausensor (252) ein Signal vermittelt, das anzeigt, daß das Niveau des flüssigen Kühlmittels im Kühlmittelmantel (208) unterhalb des vorgegebenen Kühlmittelniveaus (H 1) liegt.

10. Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreiwegeventil (278) in Abhängigkeit von einem Steuersignal der Steuerschaltung (256) einen ersten Zustand (A) einnimmt, in dem eine Strömungsverbindung zwischen dem Kühlmittelreservoir (226) und dem Kühlmittelmantel (208) hergestellt ist, wobei die Umwälzpumpe (276) Kühlmittel aus dem Kühlmittelreservoir (226) über die Kühlmittelzuführungsleitung (280) ansaugt und in den Kühlmittelmantel (208) pumpt, und das Dreiwegeventil (278) in Abhängigkeit von einem weiteren Signal der Steuerschaltung (256) einen zweiten Zustand (13) einnimmt, in dem eine Verbindung zwischen dem Kühlmittelreservoir (226) und dem Kühlmittelmantel (208) unterbrochen ist und die Umwälzpumpe (276) zur Umwälzung von Kühlmittel von dem Kühlmittelmantel (208) durch den Hilfskreislauf (270, 272, 274) zurück zum Kühlmittelmantel (208) anregbar ist.

11. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Kühlmittelreservoirs (226) mit dem Kühlkreislauf außerdem vorgesehen ist;
eine zweite Leitung (228), die mit einem Sammelraum (220) des Kühlers (216) unterhalb eines vorgegebenen Kühlmittelniveaus (H 2) kommunizierend verbunden ist,
ein Elektromagnetventil (230) zur Herstellung oder Unterbrechung der Strömungsverbindung zwischen dem Kühlmittelreservoir (226) und dem Sammelraum (220) des Kühlers (216) in Abhängigkeit von Signalen der Steuerschaltung (256),
eine dritte Leitung (246), die das Kühlmittelreservoir (226) oberhalb des für den Kühlmittelmantel (208) vorgegebenen Kühlmittelniveaus (H 1) mit dem Kühlkreislauf kommunizierend verbindet, und
ein weiteres Elektromagnetventil (248) in Verbindung mit der dritten Leitung (246) zur Herstellung oder Unterbrechung der Strömungsverbindung zwischen dem Kühlmittelreservoir (226) und dem Kühlkreislauf in Abhängigkeit von Signalen der Steuerschaltung (256).

12. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Kühlmittelreservoirs (226) mit dem Kühlkreislauf außerdem vorgesehen ist:
ein weiteres Dreiwegeventil (290), das in die Kühlmittelrückführleitung (222) zwischen der Kühlmittelrückführpumpe (224) und dem Kühlmittelmantel (208) eingesetzt ist und das Kühlmittelreservoir (226) über eine vierte Leitung (292) mit der Kühlmittelrückführleitung (222) des Kühlkreislaufes verbindet, wobei das weitere Dreiwegeventil (290) in Abhängigkeit von einem Signal der Steuerschaltung (256) einen ersten Zustand einnimmt, in dem eine Verbindung innerhalb des Kühlkreislaufes zwischen der Kühlmittelrückführpumpe (224) und dem Kühlmittelmantel (208) hergestellt sowie eine Verbindung zwischen dem Kühlmittelreservoir (226) und der Kühlmittelrückführleitung (222) unterbrochen ist, und daß das weitere Dreiwegeventil (290) in Abhängigkeit von einem anderen Signal der Steuerschaltung (256) einen zweiten Zustand einnimmt, in dem eine Verbindung zwischen der Kühlmittelrückführpumpe (224) und dem Kühlmantel (208) unterbrochen und eine Verbindung zwischen der Kühlmittelrückführpumpe (224) und dem Kühlmittelreservoir (226) hergestellt ist.

13. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelniveau (H 2) im Sammelraum (220) einer minimalen Kühlflüssigkeitsmenge im Kühlkreislauf entspricht, wenn die Kühlmittelmenge im Kühlmittelmantel (208) das vorgegebene, zugehörige Kühlmittelniveau (H 1) einnimmt.

14. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksensor (250) zur Erfassung des Innendruckes des Kühlkreislaufs in bezug auf den Atmosphärendruck vorgesehen ist.

15. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (256) eine Einrichtung zur Erfassung der Betriebsdauer der Kühlmittelrückführpumpe (224) aufweist und die Steuerschaltung (256) ein Steuersignal zur Schaltbetätigung der mit dem Hilfskreislauf (270, 272, 274) verbundenen Dreiwegeventils (278) in den ersten Zustand sowie ein Steuersignal zur Anregung der Umwälzpumpe (276) abgibt, wenn die Betriebsdauer der Kühlmittelrückführpumpe (234) einen vorgegebenen Zeitwert überschreitet.

16. Kühlsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung das Dreiwegeventil (278) in dem ersten Zustand und die Umwälzpumpe (276) in Betrieb hält, bis der Niveausensor (252) im Kühlmittelmantel (208) ein das Erreichen des zugehörigen Kühlmittelniveaus (H 1) durch das Kühlmittel im Kühlmittelmantel (208) indiziert.

17. Kühlsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (256) ein Steuersignal zur Öffnung des Elektromagnetventils (230) in Abhängigkeit von der Erfassung eines Signales vom Drucksensor (250), eines Signales des Niveausensors (262) im Sammelraum (220), eines Signales zur Betätigung der Umwälzpumpe (276) und zur Schaltung des Dreiwegeventils (278) in den ersten Zustand sowie eines Abschaltsignals des Niveausensors (252) im Kühlmittelmantel (208) ausgibt, wenn das Kühlmittelniveau in dem Sammelraum (220) oberhalb des vorgegebenen Niveaus (H 2) liegt und in dem Kühlkreislauf ein Überdruck herrscht, oder wenn das Kühlmittelniveau in dem Sammelraum (220) unterhalb des vorgegebenen Niveaus (H 2) liegt und im Kühlkreislauf ein Unterdruck herrscht.

18. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (256) ein Steuersignal an das eine Elektromagnetventil (230) zur Öffnung desselben abgibt, wenn Temperatur und Druck im Kühlkreislauf sich innerhalb eines ersten, vorgegebenen Bereiches befinden und ein Steuersignal an das weitere Dreiwegeventil (290) gegeben ist, um dieses in eine Offen-Stellung zu schalten, wenn die Temperatur im Kühlkreislauf einen maximal zulässigen Grenzwert überschreitet.

19. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdrängung von Kühlmittelkondensat vom Boden des Kühlers (216) in das Kühlmittelreservoir (226) ein Überdruck innerhalb des Kühlers (216) verwendet ist.

20. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlmittel aus dem Kühlmittelreservoir (226) in den Bodenbereich des Kühlers (216) vermittels eines Unterdruckes im Kühler (216) ansaugbar ist, um die Temperatur der Kühlflüssigkeit, die durch die Rückführeinrichtung (222, 224) in den Kühlmantel (208) zurückführbar ist, zu verringern.

21. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaß der Umwälzpumpe (276) an einer Stelle mit dem Kühlmantel (208) verbunden ist, die sich nahe des Zylinderblockes (204) befindet.

22. Steuerungsverfahren zum Kühlen eines Verbrennungsmotors, das folgende Schritte umfaßt:
Einführen von flüssigem Kühlmittel in einen Kühlmittelmantel (208), der zumindest oberhalb des einer hohen Wärmebelastung ausgesetzten Motoraufbaus ausgebildet ist,
Aufnehmen von Wärme des Motoraufbaus durch das Kühlmittel und unter Sieden des Kühlmittels Erzeugen von Kühlmitteldampf,
Kondensieren des in dem Kühlmantel (208) erzeugten Kühlmitteldampfes in seine flüssige Form in einem Kühler (216),
Rückführen von flüssigem Kühlmittel, das sich in dem Kühler (216) befindet, zu dem Kühlmantel (208) unter Anwendung einer Rückführeinrichtung (222, 224) derart, daß das Kühlflüssigkeitsniveau in dem Kühlmantel (208) auf einem ersten, vorgegebenen Niveau (H 1) gehalten wird, das so gewählt ist, daß eine ausreichende Kühlung des Verbrennungsmotors gewährleistet ist,
Erfassen der Kühlmitteltemperatur in dem Kühlmantel (208),
Erfassen des Kühlmittelniveaus im Kühler (216) auf einem zweiten, vorgegebenen Niveau (H 2),
Betreiben eines Kühllüfters (218), um die Wärmeaustauschrate zwischen den Wärmeaustauschflächen des Kühlers (216) und einem Kühlmedium zu verändern,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kühllüfter (218) in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels im Kühlmantel (208) und in Abhängigkeit vom Niveau der Kühlflüssigkeit im Kühler (216) derart gesteuert wird, daß der Kühllüfter (218) auf einem ersten Leistungsniveau betrieben wird, wenn die Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel (208) oberhalb eines gewünschten Zielwertes liegt und das Niveau der Kühlflüssigkeit im Kühler (216) oberhalb des zweiten, vorgegebenen Niveaus (H 2) liegt und dadurch, daß der Kühllüfter (218) auf ein zweites Leistungsniveau gesteuert wird, wenn die Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel (208) oberhalb des gewünschten Zielwertes liegt und das Kühlmittelniveau im Kühlmantel (208) sich auf oder unterhalb des ersten, vorgegebenen Niveaus (H 1) befindet, wobei das zweite Leistungsniveau höher ist als das erste Leistungsniveau.

23. Steuerungsverfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
Umwälzen des Kühlmittels von dem Kühlmantel (208) durch einen Hilfskreislauf (270, 272, 274) unter Anwendung einer Umwälzpumpe (276),
Kontrollieren der Betätigung der Rückführeinrichtung (222, 224),
Verbinden der Umwälzpumpe (276) mit einem Kühlmittelreservoir (226) und Betreiben der Umwälzpumpe (276), wenn ein Betriebskennwert für die Rückführeinrichtung (222, 224) außerhalb eines vorgegebenen Wertebereiches liegt, um Kühlflüssigkeit von dem Kühlmittelreservoir (226) in den Kühlmantel (208) zu pumpen.

24. Steuerungsverfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelniveau im Kühlmantel (208) überwacht und die Zuführung von Kühlflüssigkeit aus dem Kühlmittelreservoir (226) vermittels der Umwälzpumpe (276) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Überwachung des Kühlmittelniveaus im Kühlmantel (208) gesteuert wird.

25. Steuerungsverfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlmitteldampf von einer Stelle nahe des Bodens des Kühlers (216) abgelassen wird, wenn sich Temperatur und Druck im Kühlmantel (208) innerhalb eines ersten, vorgegebenen Bereiches bewegen.

26. Steuerungsverfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlmitteldampf von einer Stelle nahe des höchsten Abschnittes des Kühlmantels (208) abgelassen wird, wenn die Temperatur im Kühlmantel (208) oberhalb eines maximal zulässigen Grenzwertes liegt.