DE4116496A1

DE4116496A1 - Coolant circulation safety device for internal combustion engine - prevents overload or overrun by action on fuel injection or ignition timing after failure of pump

Info

Publication number: DE4116496A1
Application number: DE19914116496
Authority: DE
Inventors: Ulrich Prof Dr Seiffert; Hans-Peter Dipl Ing Jaekel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1991-05-21
Publication date: 1991-12-05

Abstract

Coolant liq. is pumped (6) from the cylinder head (1) via a separator (10) and mixing container (16) to a heat exchanger (8), from which it is recirculated to the cylinder head. The sepd. vapour is diverted (11, 12) to condensers (13, 14) from which liq. is drawn by suction (15). In the event of pump failure a signal (17) to a controller (5) retards the ignition (4), or reduces the quantity of fuel injected or the filling of the combustion chambers. ADVANTAGE - Rapid measures to limit engine load and/or speed are implemented independently of thermal inertia in cooling system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs. Sicherheitsvorrichtungen dieser Art, die insbesondere dazu dienen, Schäden in einer Brennkraftmaschine durch Überhitzung zu vermeiden, sind relativ alt; bereits in der DE-PS 9 67 248 wird eine Sicherheitsvorrichtung dieser Art beschrie ben, die einen auf die Maschinentemperatur ansprechenden Thermostaten enthält, der über ein Gestänge oder einen Seilzug in den Ausschlag bereich des Betätigungselements für die Kraftstoffzufuhr eingreift; nach Erreichen einer vorgegebenen Maschinentemperatur begrenzt der Thermostat diesen Ausschlagbereich zunehmend und drosselt damit die Kraftstoffzufuhr.The invention relates to a safety device according to the Ober concept of claim. Safety devices of this type, which in particular serve to damage an internal combustion engine Avoiding overheating are relatively old; already in the DE-PS 9 67 248 a safety device of this type is described ben, a thermostat responsive to the machine temperature contains that over a linkage or a cable in the rash engages area of the actuator for the fuel supply; limited after reaching a predetermined machine temperature the thermostat increasingly and throttles this range so the fuel supply.

Insbesondere in Verdampfungskühlsystemen, in denen die Kühlung der Maschine nicht nur durch Konvektion, sondern auch durch Änderung des Aggregatzustands des Kühlmittels erfolgt und die in zunehmendem Maße zur Kühlung von Antriebsmaschinen für Kraftfahrzeuge Einsatz finden, ist jedoch das schnelle Einsetzen der Begrenzung von Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine beim Auftreten einer Anomalie im Kühlsystem erforderlich, wozu die beschriebene bekannte Sicherheitsvorrichtung nicht geeignet ist.Especially in evaporative cooling systems where cooling the machine not only by convection but also by change of the physical state of the coolant and increasing Dimensions for cooling drive machines for motor vehicles find, however, is the rapid onset of load limitation and / or speed of the internal combustion engine when a Anomaly in the cooling system required, for which the known known Safety device is not suitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Sicherheitsvorrichtung so auszubilden, daß sie unabhängig von thermischen Trägheiten im Kühlsystem (Überhitzung des Kühlmittels) schnell Maßnahmen zur Begrenzung von Last und/oder Drehzahl der Maschine einleitet.The invention has for its object a generic Train safety device so that it is independent of thermal inertia in the cooling system (overheating of the coolant) quick measures to limit the load and / or speed of the Machine initiates.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs. The inventive solution to this problem consists in the drawing features of the claim.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß die häufigste Ursache für ein Versagen des Kühlsystems in einem Ausfall der elektrischen Kühlmittelpumpe zu sehen ist. Die Kühlwirkung des Kühlsystems hängt ganz wesentlich vom einwandfreien Funktionieren der Kühl mittelpumpe ab. Sie muß die Brennkraftmaschine mit flüssigem Kühl mittel versorgen, und zwar muß sie im Falle einer Verdampfungs kühlung zumindest die Flüssigkeitsmenge, die in den Kühlräumen der Brennkraftmaschine verdampft ist, wieder nachführen. Auch muß sie zur Unterstützung des Transports des in der Maschine ent stehenden Kühlmitteldampfes eine hinreichende Strömung des flüssigen Kühlmittels sicherstellen. Schließlich ist das einwandfreie Funktionie ren der Kühlmittelpumpe auch von entscheidender Bedeutung für die bekanntlich die Abwärme der Brennkraftmaschine verwendende Heizung des mit der Maschine ausgerüsteten Fahrzeugs.The invention proceeds from the fact that the most common cause for a failure of the cooling system in a failure of the electrical Coolant pump can be seen. The cooling effect of the cooling system depends essentially on the proper functioning of the cooling medium pump. You must have the internal combustion engine with liquid cooling supply medium, namely in the case of evaporation cooling at least the amount of liquid in the cold rooms the internal combustion engine has evaporated, track again. Also it must support the transport of the ent in the machine standing coolant vapor a sufficient flow of the liquid Ensure coolant. After all, that's flawless functionality of the coolant pump is also vital for which is known to use the waste heat from the internal combustion engine Heating of the vehicle equipped with the machine.

Fällt die elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe aus, so wird bei Fortsetzung eines Vollastbetriebs die Brennkraftmaschine relativ schnell überhitzt, wodurch beispielsweise die gefürchteten Kolben fresser auftreten können.If the electrically driven coolant pump fails, it will if full-load operation continues, the internal combustion engine relatively quickly overheated, causing, for example, the dreaded pistons eater can occur.

Da die Erfindung nicht das Auftreten einer Überhitzung, gegeben beispielsweise durch eine erhöhte Kühlmitteltemperatur oder einen erhöhten Kühlmitteldruck, sondern vielmehr die Ursache dafür in Gestalt des Ausfalls der Kühlmittelpumpe erfaßt, erfolgt eine sehr schnelle Beeinflussung von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine im Sinne der Verringerung von Last und/oder Drehzahl. Dies wiederum bietet die vorteilhafte Möglichkeit, ohne Gefahr einer Beschädigung der Brennkraftmaschine durch zu hohe Temperaturen in ihr Last oder Drehzahl zunächst in mäßigem Umfang zu reduzieren, so daß beispielsweise die Antriebsmaschine eines Fahrzeugs nicht sehr schnell abgestellt zu werden braucht, was zu gefährlichen Verkehrs situationen führen kann.Since the invention does not give rise to overheating, given for example by an increased coolant temperature or a increased coolant pressure, but rather the cause of it Shape of the failure of the coolant pump is detected, a very fast influencing of operating parameters of the internal combustion engine in terms of reducing load and / or speed. this in turn offers the advantageous possibility without risk of damage the internal combustion engine due to excessive temperatures in its load or first reduce the speed to a moderate extent, so that for example, the engine of a vehicle is not very much needs to be turned off quickly, resulting in dangerous traffic can lead to situations.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Einsatzfall bei einer Verdampfungskühlung der Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.An embodiment of the invention for use in evaporative cooling of the engine of a motor vehicle is explained below with reference to the drawing.

Bei 1 erkennt man den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, dem in üblicher Weise über Saugrohre 2 - es handelt sich hier um eine Vierzylindermaschine - Verbrennungsluft zugeführt wird. Es ist ferner angenommen, daß es sich um eine Einspritz-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung handelt. Die Zündkerzen sind bei 3 angedeutet; sie werden von der Zündvorrichtung 4, die von dem elektronischen Steuergerät 5 her angesteuert wird, mit Zündsignalen versorgt.At 1 you can see the cylinder head of an internal combustion engine, to which combustion air is fed in the usual way via intake manifolds 2 - this is a four-cylinder engine. It is further assumed that it is a spark-ignition internal combustion engine. The spark plugs are indicated at 3 ; they are supplied with ignition signals by the ignition device 4 , which is controlled by the electronic control unit 5 .

Betrachtet man den Kühlmittelkreislauf, so sorgt die elektrische Kühlmittelpumpe 6 für die Zufuhr flüssigen Kühlmittels zu zu kühlen den Bereichen der Brennkraftmaschine, auch des Zylinderkopfes 1, durch die Leitung 7, in die in üblicher Weise ein Heizungswärme tauscher 8 zum Betrieb einer Kraftfahrzeugheizung eingeschaltet ist. Die Strömungsrichtungen des Kühlmittels in den verschiedenen Leitungen sind durch Pfeile angedeutet. Innerhalb der Brennkraft maschine nimmt das Kühlmittel durch Konvektion und Verdampfung eine Kühlung von Maschinenbereichen vor, so daß durch die Leitung 9 Kühlmitteldampf die Maschine verläßt. Nach Passieren des Flüssig keits-Dampf-Trenners 10 gelangt der Kühlmitteldampf durch Leitungen 11 und 12 in Kondensatoren 13 und 14, aus denen das Kühlmittel über die Leitungsanordnung 15 durch die Wirkung der Kühlmittelpumpe 6 gesaugt und wieder über die Leitung 7 zur Maschine transportiert wird. In dem der Pumpe 6 vorgeschalteten Mischbehälter 16 wird das in den Kondensatoren 13 und 14 durch Kondensation wiedergewonnene flüssige Kühlmittel mit demjenigen Kühlmittel gemischt, das aus der Trennvorrichtung 10 kommt.Looking at the coolant circuit, the electric coolant pump 6 ensures the supply of liquid coolant to cool the areas of the internal combustion engine, including the cylinder head 1 , through the line 7 , in which a heating heat exchanger 8 is switched on in the usual way for operating a motor vehicle heater. The flow directions of the coolant in the different lines are indicated by arrows. Within the internal combustion engine, the coolant cools machine areas by convection and evaporation, so that coolant vapor leaves the machine through line 9 . After passing the liquid-vapor separator 10 , the coolant vapor passes through lines 11 and 12 in condensers 13 and 14 , from which the coolant is sucked through the line arrangement 15 by the action of the coolant pump 6 and transported back via line 7 to the machine. In the mixing tank 16 upstream of the pump 6 , the liquid coolant recovered by condensation in the condensers 13 and 14 is mixed with the coolant that comes out of the separating device 10 .

Insoweit ist das Kühlsystem im Prinzip Stand der Technik.In this respect, the cooling system is basically state of the art.

Wie auch die bisherige Beschreibung des dargestellten Kühlsystems zeigt, ist die einwandfreie Funktion der Kühlmittelpumpe 6 von entscheidender Bedeutung für das Funktionieren des Kühlsystems schlechthin. Ein Ausfall der Pumpe 6 führt zu einer gefährlichen Überhitzung der Brennkraftmaschine. Aus diesem Grunde sieht die Erfindung die Erfassung von Ausfällen der Kühlmittelpumpe 6 auf elektrischem Wege und die Beeinflussung von Maschinenparametern im Sinne einer Verringerung von Last und/oder Drehzahl der Maschine vor. Ein Ausfall der Funktion der Kühlmittelpumpe 6 kann beispiels weise über den Ausfall oder einen anderen Extremwert des Erreger stroms des Antriebsmotors der Pumpe 6 erfaßt werden; ein entsprechendes Signal wird, wie in der Zeichnung bei 17 angedeutet, dem Steuergerät 5 des Managements der Brennkraftmaschine zugeführt, das dann an die Zündvorrichtung Signale im Sinne einer Verstellung des Zündzeit punkts in Richtung später liefert. Genausogut kann im Steuergerät 5 aber auch ein Signal zur Verringerung der eingespritzten Kraftstoff menge oder zur Verringerung der Füllung der Brennräume der Maschine erzeugt werden.As the previous description of the cooling system shown shows, the proper functioning of the coolant pump 6 is of crucial importance for the functioning of the cooling system par excellence. A failure of the pump 6 leads to dangerous overheating of the internal combustion engine. For this reason, the invention provides for the detection of failures of the coolant pump 6 by electrical means and the influencing of machine parameters in the sense of a reduction in the load and / or speed of the machine. A failure of the function of the coolant pump 6 may embodiment example of the failure or other extreme value of the exciting current of the drive motor of the pump 6 are detected; a corresponding signal is, as indicated in the drawing at 17 , supplied to the control unit 5 of the management of the internal combustion engine, which then delivers signals to the ignition device in the sense of an adjustment of the ignition point in the later direction. However, a signal for reducing the injected fuel quantity or for reducing the filling of the combustion chambers of the machine can also be generated in the control unit 5 .

Verständlicherweise kann die Erfindung auch bei einer Dieselmaschine Einsatz finden.Understandably, the invention can also be used in a diesel engine Find use.

Wie auch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zeigt, bietet die Erfindung die vorteilhafte Möglichkeit der sehr schnellen Erkennung einer Anomalie im Kühlsystem einer Brennkraftmaschine bereits vor einer Veränderung der Temperatur des Kühlmittels.As the description of an embodiment shows, offers the invention the advantageous possibility of very fast Detection of an abnormality in the cooling system of an internal combustion engine even before the coolant temperature changes.

Claims

Safety device for an internal combustion engine with cooling by a circulating coolant, containing devices for limiting the load and / or speed of the machine when an abnormality occurs in the cooling system, characterized by devices for immediately detecting the failure of a coolant pump ( 6 ) and then influencing the ignition timing and / or supplied fuel quantity and / or filling in the sense of limiting the load and / or speed of the machine.