DE3638131A1 - Kuehlsystem einer wassergekuehlten fahrzeug-brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem einer wassergekühlten Fahrzeug-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenn bei den bekannten Kühlsystemen dieser Art einer der beiden Wärmefühler ausfällt, wird entweder der Kühl­ luftventilator nicht eingeschaltet oder der Alarm nicht ausgelöst, je nach dem, welcher der beiden Wärmefühler ausgefallen ist. Das Nichteinschalten des Kühlluft­ ventilators hat zur Folge, daß die Kühlwassertemperatur auf einen Wert steigt, bei dem der erste Wärmefühler einen Alarm auslöst, der die Notwendigkeit des Still­ setzens der Brennkraftmaschine signalisiert, um einen Schaden zu vermeiden. Wenn jedoch der erste Fühler aus­ fällt, der den Alarm auslösen soll, so besteht die Gefahr einer Zerstörung der Brennkraftmaschine. Dieser Fall kann naturgemäß auch dann auftreten, wenn beide Fühler aus­ fallen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl­ system der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei dem größtmögliche Sicherheit für die Brennkraftmaschine bei Ausfall eines oder beider Wärmefühler erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag übernimmt bei Aus­ fall eines Wärmefühlers die elektronische Steuerein­ heit die Funktion diesesFühlers unter Berücksichtigung der im Normalbetrieb vorhandenen Differenz der von den beiden Wärmefühlern gemessenen Temperaturen, so daß die Funktion, die bei einer bestimmten Temperatur des ausgefallenen Wärmefühlers auszulösen ist, tatsächlich bei im wesentlichen der gleichen Temperatur ausgelöst wird.

In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens kann die experimentell ermittelte Temperaturdifferenz zwischen den beiden Wärmefühlern in Abhängigkeit von der Motordreh­ zahl und/oder der Fahrgeschwindigkeit modifiziert und damit der motordrehzahlabhängige Kühlwasserdurchsatz und der fahrtgeschwindigkeitsabhängige Luftdurchsatz durch den Kühler berücksichtigt werden.

Bei den bekannten Kühlsystemen wird von dem ersten Wärmefühler ein das Stillsetzen der Brennkraftmaschine fordernder Alarm ausgelöst, wenn die Kühlwasseraustritts­ temperatur aus dem Motor einen bestimmten Wert erreicht oder überschritten hat. Um sicherzustellen, daß ein der­ artiger Alarm nur im äußersten Notfall ausgelöst wird, ist die elektronische Steuereinheit so beschaffen, daß sie bei Erreichen einer bestimmten Temperatur des ersten Wärmefühlers vor dem Auslösen des Alarms den Ventilator­ motor einschaltet, falls dieser noch nicht eingeschaltet ist, womit alle Kühlungsmöglichkeiten ausgeschöpft sind, bevor der Alarm ausgelöst wird. Weist das Kraftfahrzeug eine Klimaanlage mit Klimakompressor auf, so wird vor dem Auslösen des Alarms auch noch der Klimakompressor ausgeschaltet und damit die Belastung der Brennkraft­ maschine verringert und erst dann, wenn trotz dieser Verringerung der Belastung die kritische Temperatur­ schwelle erreicht oder überschritten wird, das Alarm­ signal ausgelöst.

Für den Fall, daß beide Wärmefühler ausfallen, enthält die elektronische Steuereinrichtung eine Notlauffunktion, bei welcher der Ventilatormotor mit größtmöglicher Dreh­ zahl eingeschaltet wird. Gleichzeitig wird eine Warm­ leuchte aktiviert, der evtl. vorhandene Klimakompressor ausgeschaltet und eine Temperaturanzeige auf Maximal­ wert eingestellt.

Bei dem bekannten Kühlsystem ist die Regelungs- und An­ zeigeeinrichtung nur beim Betrieb der Brennkraft­ maschine, d.h. bei eingeschalteter Zündung, in Funktion. Da nach einer starken Beanspruchung des Motors ein Nach­ lauf des Kühlluftventilators nach Abstellen der Brenn­ kraftmaschine erwünscht oder erforderlich ist, ist üblicherweise ein weiterer Motortemperaturfühler mit einem Zeitglied vorgesehen, das den Ventilatormotor für eine bestimmte Zeit nach Abstellen der Brennkraftmaschine eingeschaltet hält. Dieser dritte Wärmefühler kann bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag dadurch eingespart werden, daß die elektronische Steuereinrichtung ständig einge­ schaltet ist und ein Zeitglied enthält, das auf das Aus­ schalten der Zündung anspricht und den Ventilatormotor über einen bestimmten Zeitraum eingeschaltet hält, wenn die von dem ersten Wärmefühler festgestellte Temperatur einen bestimmten Wert überschreitet. Die Abkühlung der Brennkraftmaschine nach dem Abstellen kann noch dadurch beschleunigt werden, daß im Kühlkreislauf der Brennkraft­ maschine eine zusätzliche elektrische Wasserpumpe ange­ ordnet ist, die von dem genannten Zeitglied der elek­ trischen Steuereinheit oder einem eigenen Zeitglied eingeschaltet wird. Dadurch wird der Brennkraftmaschine schnell Wärme entzogen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kühlkreis­ laufs einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit Klimakompressor, und

Fig. 2 ein Flußdiagramm des Programmablaufs der elektronischen Steuereinrichtung von Fig. 1.

In Fig. 1 ist mit 1 die Fahrzeug-Brennkraftmaschine be­ zeichnet, die einen Kühlwassermantel mit einem Kühlwasser­ eintrittsstutzen 2 und einem Kühlwasseraustrittsstutzen 3 aufweist, die über Leitungen 4 und 5 an einen Kühler 6 angeschlossen sind. Eine von einem Thermostatventil 7 ge­ steuerte Kurzschlußleitung 8 umgeht den Kühler 6, solange die Motortemperatur einen bestimmten Wert noch nicht er­ reicht hat. Der Kühlmitteldurchfluß wird durch eine von der Brennkraftmaschine 1 angetriebene, nicht gezeigte Wasserpumpe bewirkt. Mit 9 ist ein durch einen Elektro­ motor 10 angetriebener Kühlluftventilator bezeichnet.

Am Motorblock der Brennkraftmaschine 1 ist ein erster Wärmefühler F 1 angeordnet, welcher die Wasseraustritts­ temperatur mißt. Ein zweiter Wärmefühler F 2 ist am Aus­ gang des Kühlers 6 angeordnet und mißt die Kühleraus­ trittstemperatur. Die Signale der beiden Wärmefühler F 1 und F 2 werden einer elektronischen Steuereinheit 11 zu­ geführt, in der für beide Wärmefühler Temperaturschwellen­ werte gespeichert sind, bei denen bestimmte Funktionen ausgeführt werden müssen. Der Programmablauf ist aus dem Flußdiagramm von Fig. 2 ersichtlich und wird später be­ schrieben. In der Kühlwasserrückflußleitung 5 ist eine durch einen Elektromotor 12 angetriebene Pumpe 13 an­ geordnet, deren Funktion ebenfalls später beschrieben wird.

Im Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß das Fahrzeug mit einer Klimaanlage ausgestattet ist, die einen Klima­ kompressor 14 enthält, der von der Brennkraftmaschine 1 über eine ausrückbare elektromagnetische Kupplung 15 angetrieben wird. Das Steuergerät der Klimaanlage ist mit 16 bezeichnet. In der Steuerleitung 17 ist ein Relais 18 vorgesehen, das in noch zu beschreibender Weise von der Steuereinheit 11 beeinflußbar ist.

Von der Steuereinheit 11 aktivierbar ist außerdem ein Relais 19 in der Steuerleitung zwischen der Steuerein­ heit 11 und dem Ventilatormotor 10 sowie dem Wasserpumpen­ motor 12 sowie eine Heißleuchte 20, eine Warnleuchte 21 (Fehleranzeige) und eine Temperaturanzeige 22.

Schließlich ist in Fig. 1 ein Zündschalter 23 gezeigt, und die Steuereinheit 11 erhält über eine Leitung 24 die Information, ob der Zündschalter 23 offen oder ge­ schlossen ist.

Wenn die Temperatur am Ausgang des Kühlers 6 einen be­ stimmten Wert T 2 erreicht oder überschritten hat, wird von der elektronischen Steuereinheit 11 der Ventilator­ motor 10 eingeschaltet, und zwar entweder stufig oder stufenlos in Abhängigkeit von der Temperatur. Gleich­ zeitig erfolgt eine Temperaturanzeige am Instrument 22.

Wenn der Wärmefühler F 1 eine Wasseraustrittstemperatur ermittelt, die gleich oder größer ist als ein vorge­ gebener Schwellenwert T 1, bewirkt die Steuereinheit 11, daß der Ventilatormotor 10 mit der größtmöglichen Dreh­ zahl umläuft. Dann wird von der Steuereinheit 11 das Relais 18 aktiviert, wenn ein etwas höher liegender Schwellenwert der Temperatur überschritten wird, um den Klimakompressor 14 auszuschalten und dadurch die Belastung der Brennkraftmaschine 1 zu verringern. Wenn trotz dieser beiden Maßnahmen die Temperatur am ersten Wärmefühler F 1 einen Wert T 3 erreicht oder übersteigt, wird von der Steuereinheit 11 die Heißleuchte 20 aktiviert, die dem Fahrer anzeigt, daß die Brennkraftmaschine 1 unverzüglich stillgesetzt werden muß, um einen Schaden zu vermeiden.

Die elektronische Steuereinheit 11 ist so beschaffen, daß sie bei Ausfall eines Fühlers F 1 oder F 2 die Funk­ tion des ausgefallenen Wärmefühlers mitübernimmt, indem ein Temperaturersatzwert gebildet wird, der der tatsäch­ lichen Temperatur an der Stelle des ausgefallenen Fühlers weitgehend entspricht. Dieser Temperaturersatzwert wird derart ermittelt, daß die im Normalbetrieb vorhandene Temperaturdifferenz zwischen den von den beiden Fühlern festgestellten Temperaturen von der Temperatur, die von dem nicht ausgefallenen Fühler festgestellt wurde, ab­ gezogen bzw. diese Temperatur dazu addiert wird. Wenn der Fühler F 1 ausfällt, wird der von dem Fühler F 2 festgestellten Temperatur der im Normalbetrieb auf­ tretende Differenzwert hinzuaddiert und wenn die Summe dieser Werte die vorgegebenen Werte T 1 oder T 3 erreicht oder überschreitet, so werden von dem Steuergerät 11 alle Funktionen in der gleichen Weise ausgelöst, wie dies der Fall wäre, wenn der Wärmefühler F 1 einen Tempe­ raturwert T 1 festgestellt hätte. Wenn umgekehrt der Wärme­ fühler F 2 ausfällt, so wird von dem von dem Wärmefühler F 1 festgestellten Temperaturwert die vorher erwähnte Tempe­ raturdifferenz abgezogen und wenn der sich ergebende Temperaturwert gleich oder größer die Temperatur T2 ist, so wird von der Steuereinheit 11 wiederum in der vorher beschriebenen Weise der Ventilatormotor 10 ein­ geschaltet. Im allgemeinen wird es ausreichend sein, die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Fühlern F 1 und F 2 bei betriebswarmer Maschine als Korrekturfaktor für die Bildung des Temperaturersatzwertes heranzuziehen. Es ist jedoch grundsätzlich möglich, diesen Korrektur­ faktor drehzahl- und/oder fahrgeschwindigkeitsabhängig zu verändern, um den von der Drehzahl der Brennkraft­ maschine abhängigen Wasserdurchsatz und den von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Kühlluftdurchsatz zu berücksichtigen und zu einer noch exakteren Regelung zu kommen.

Wenn einer der beiden Wärmefühler F 1 oder F 2 ausfällt, so wird von der Steuereinheit 11 auch die Warnleuchte 21 aktiviert.

Die elektronische Steuereinheit 11 ist so programmiert, daß bei einem Ausfall beider Wärmefühler F 1 und F 2 der Ventilatormotor 10 auf höchste Drehzahl geschaltet und gleichzeitig der Klimakompressor 14 über das Relais 18 abgeschaltet, die Temperaturanzeige 22 auf Maximum ge­ bracht und die Warnleuchte 21 eingeschaltet wird.

Die genannten Fehler, also Ausfall eines oder beider Wärmefühler F 1, F 2, werden in an sich bekannter Weise in der elektronischen Steuereinheit 11 gespeichert, um in der Werkstatt den Fehler schnell feststellen zu können.

Die elektronische Steuereinheit ist ständig eingeschaltet, wird also auch beim Abstellen der Brennkraftmaschine 1 nicht ausgeschaltet. Dadurch ergibt sich die Möglich­ keit, mit dem Wärmefühler F 1 einen Nachlauf des Kühl­ luftventilatormotors 10 durchzuführen. Zu diesem Zweck ist in der Steuereinheit 11 ein Zeitglied vorgesehen, das nach dem Abstellen des Motors 1 aktiviert wird und den Ventilatormotor 10 für eine bestimmte Zeit ein­ schaltet oder eingeschaltet läßt, wenn der Wärmefühler F 1 eine bestimmte Temperatur ermittelt hat. Um die Wärme­ abführung aus der Brennkraftmaschine 1 zu beschleunigen, ist die elektrisch angetriebene Pumpe 13 vorgesehen, deren Elektromotor 12 von dem Zeitglied durch ein Aktivieren des Relais 19 eingeschaltet wird. Es kann ein zusätz­ liches Zeitglied vorgesehen sein, das bei jedem Ab­ stellen des Motors 1 aktiviert wird und den Pumpen­ motor 12 für einige Sekunden einschaltet, um eine Korrosion der Pumpe 13 zu vermeiden, die bei einem längeren Stillstand eintreten könnte.

Der Programmablauf der elektronischen Steuereinheit 11 ist in Fig. 2 dargestellt. In diesem Flußdiagramm ist

T₁die für den Fühler F₁ festgelegte Temperaturschwelle, bei der die Klimaanlage ausgeschaltet wird, T₂die für den Fühler F₂ festgelegte Temperaturschwelle zum Einschalten des Ventilatormotors 10, T₃die für den Fühler F₁ festgelegte Temperaturschwelle zum Einschalten der Heißleuchte 20 und T₄die für den Fühler F₁ festgelegte Temperaturschwelle für das Aktivieren des Zeitgliedes zum Einschalten des Ventilatormotors 10 und des Pumpenmotors 12 nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine.

Claims (7)

1. Kühlsystem einer wassergekühlten Fahrzeug-Brennkraft­ maschine (1), mit einem vom Kühlwasser durchströmbaren Kühler (6), der durch einen elektrischen Ventilator (9) mit Kühlluft beaufschlagbar ist, einem ersten Wärmefühler (F 1) am Motorblock, der beim Erreichen oder Überschreiten einer bestimmten Wasseraustritts­ temperatur (T 1) bestimmte Funktionen auslöst, und einem zweiten Wärmefühler (F 2) am Ausgang des Kühlers (6), der beim Erreichen oder Überschreiten einer be­ stimmten Kühleraustrittstemperatur (T 2) den Ventilator­ motor (10) einschaltet, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinheit (11), in der bestimmten Temperaturen der beiden Wärmefühler (F 1, F 2) zugeordnete Funktionen gespeichert sind und die diese Funktionen bei Erreichen der be­ stimmten Temperatur(en) ausführt, und die die Meß­ werte beider Wärmefühler (F 1, F 2) erhält und bei Ausfall eines Fühlers die Funktion dieses Fühlers übernimmt, indem aus der von dem anderen Fühler festgestellten Temperatur durch Addieren bzw. Subtrahieren der bei Betriebstemperatur zwischen den beiden Fühlern festgestellten Temperatur­ differenz ein Temperaturersatzwert gebildet wird, der bei Erreichen oder Überschreiten der bestimmten Temperatur(en) des ausgefallenen Fühlers die Aus­ führung der betreffenden Funktion(en) veranlaßt.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die festgestellte Temperaturdifferenz entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der Fahr­ geschwindigkeit modifizierbar ist.

3. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (11) so beschaffen ist, daß sie bei Erreichen einer bestimmten Tempe­ ratur des ersten Wärmefühlers (F 1) den Ventilator­ motor (10) einschaltet, bevor sie den Alarm aus­ löst.

4. Kühlsystem nach Anspruch 3 für eine Fahrzeug-Brenn­ kraftmaschine, die einen Klimakompressor einer Klima­ anlage antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (11) so beschaffen ist, daß sie bei Erreichen einer bestimmten Temperatur des ersten Wärmefühlers (F 1) den Klimakompressor (14) ausschaltet, wenn trotz eingeschaltetem Ventilator­ motor (10) eine bestimmte Temperatur erreicht oder überschritten wird.

5. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerein­ heit (11) so beschaffen ist, daß sie bei Ausfall beider Wärmefühler (F 1, F 2) den Ventilatormotor (10) einschaltet gegebenenfalls den Klimakompressor (14) ausschaltet, eine Fehleranzeige (Warnleuchte 21) aktiviert und, falls vorhanden, eine Wasser­ temperaturanzeige (22) auf maximale Anzeige einstellt.

6. Kühlsystem nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (11) ständig ein­ geschaltet ist und ein auf das Ausschalten der Zündung der Brennkraftmaschine ansprechendes Zeit­ glied enthält, welches einen Nachlauf des Ventilator­ motors (10) steuert, wenn die von dem ersten Wärme­ fühler (F 1) festgestellte Temperatur einen bestimmten Wert übersteigt.

7. Kühlsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine (1) eine zusätzliche elektrische Wasserpumpe (13) an­ geordnet ist, die von dem den Nachlauf des Ventilator­ motors (10) steuernden Zeitglied der elektronischen Steuereinheit (11) und/oder einem eigenen, beim Ab­ stellen des Motors (1) aktiviertes Zeitglied ein­ geschaltet wird.