DE60318759T2

DE60318759T2 - Steuerverfahren eines elektronischen Thermostatventils

Info

Publication number: DE60318759T2
Application number: DE60318759T
Authority: DE
Inventors: Werner Leu Shihung-shi Peter
Original assignee: Hyundai Motor Co; Inzi Controls Co Ltd
Current assignee: Hyundai Motor Co; Inzi Controls Co Ltd
Priority date: 2002-02-09
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2023-02-11
Also published as: EP1335120A2; US20030150924A1; EP1335120B1; US6857576B2; DE60318759D1; KR20030068028A; EP1335120A3; CN1436925A; JP2003239745A; JP3689722B2; CN1240935C; KR100521913B1

Description

Gegenstand der Erfindung
Im Allgemeinen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Kühlsystem für ein Automobil. Im spezielleren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerung eines elektronischen Thermostatventils eines Automobilkühlsystems, welches auf Basis wechselnder Fahrbedingungen eine optimierte Kühlung aufrechterhält.
Beschreibung des Standes der Technik
Typischerweise ist ein Thermostatventil zwischen dem Motor und dem Radiator eines Automobils angebracht. Aufgabe des Thermostats ist die Aufrechterhaltung der Temperatur des Kraftfahrzeugmotors, indem ein Ventil gesteuert wird, welches die Strömung des Kühlmittels als Antwort auf die Kühlmitteltemperatur verkleinert oder vergrößert. Bei konventionellen Lösungen sind die Thermostate mechanische Einrichtungen, die durch die Ausdehnung und die Zusammenziehung eines thermisch dehnbaren Elementes arbeiten. Das thermisch dehnbare Element bewegt einen Kolben in vertikaler Richtung, wobei ein Ventil geöffnet und geschlossen wird.
Ein Nachteil des konventionellen Thermostatventils ist, dass die Ansprechzeit und die Genauigkeit der Regelung der Kühlmitteltemperatur ansprechend auf wechselnde Fahrbedingungen begrenzt sind. Dies liegt daran, dass das Öffnen und das Schließen des Ventils von der Kühlmitteltemperatur abhängen. Die Kühlmitteltemperatur muss zuerst ansteigen bevor das korrespondierende Öffnen des Ventils erfolgt. Aus diesem Grund erfolgt eine gesteigerte Kühlung in Antwort auf eine gesteigerte Kühlmitteltemperatur und nicht in Antwort auf Fahrbedingungen. Während darüber hinaus Kühlsysteme von Automobilen im Allgemeinen dafür ausgelegt sind, den härtesten Fahrbedingungen so wie zum Beispiel Volllast oder hohe Umgebungstemperaturen zu genügen, erfolgt dahingegen das tatsächliche Fahren im Allgemeinen innerhalb von 70% der Volllast. Dementsprechend stellt sich oft eine übermäßige Kühlung des Motors ein, die in einer Abnahme des Motorwirkungsgrades und in einer Zunahme des Kraftstoffverbrauchs und in einer Zunahme der schädlichen Abgaspartikel resultiert.
Um diese Nachteile zu überwinden, wurden verschiedene Versuche unternommen, um ein einstellbares elektronisches Thermostatventil bereitzustellen, welches die Kühlmitteltemperatur optimiert. Ein solches elektronisches Thermostat ist ein elektronisches Thermostatventil, welches eine Heizeinrichtung hat, die mit der Ausdehnung eines Wachselementes zusammenarbeitet. Das elektronische Thermostatventil umfasst einen Stecker zur Zufuhr elektrischer Leistung und eine Heizung zum Heizen des Wachses. Die elektrische Leistung, die der Heizung zugeführt wird ändert sich in Folge der Fahrbedingungen, so wie der Geschwindigkeit des Automobils, der Temperatur der Ansaugluft. Ein Nachteil dieses elektronischen Thermostats ist aber, dass die hohe Temperatur der Heizeinrichtung leicht die Einzelteile des Ventils beschädigen kann. Ein weiterer Nachteil ist die langsame Ansprechzeit. Noch ein weiterer Nachteil ist, dass Faktoren sowie die Motorlast, die Drehzahl des Motors und die Motortemperatur als kritische Faktoren zur Steuerung des Thermostatventils benutzt werden. Aber die Kühlmitteltemperatur ist eigentlich ein noch kritischer Faktor und sie ist nicht beinhaltet. Dementsprechend ist das herkömmliche Steuerverfahren ungenau im Hinblick auf die Regelung der Motortemperatur und auf den Wechsel des Kühlwirkungsgrades entsprechend wechselnden Fahrbedingungen.
Die veröffentlichte internationale Anmeldung für Patent Nr. 01/75281 A1 offenbart einen Kühlkreislauf, welcher eine Wärmequelle, einen Radiator und eine Beipassleitung umfasst. Die Bypass-Leitung verbindet einen Kühlmitteleinlass mit einem Kühlmittelrücklauf und mit Hilfe eines Steuerventils, welches an der Abzweigstelle der Bypassleitung angeordnet ist. Das Drosselbauteil des Ventils wird elektrisch mittels einer Steuereinheit in Abhängigkeit von Betriebs- und Umgebungsparametern gesteuert und es teilt den Kühlmittelfluss zwischen Kühl- und Bypassleitung.
Die veröffentlichte europäische Anmeldung für Patent Nr. 0 189 565 A2 offenbart ein Kühlwasserregulator für Verbrennungskraftmaschinen. Der Regulator umfasst ein Thermostatventil mit einem Dehnstoffthermostat zum Antreiben des Ventilbauteils, welches den Ventilsitz steuert. Ein Stößel des Dehnstoffthermostats welcher einen Arbeitskolben eines thermostati schen Betätigungselementes umfasst, ist über ein einstellbares Lager abgestützt. Das Dehnstoffthermostat ist an einem Ende mit einem zusätzlichen Dehnstoffelement gekoppelt. Die Dehnstoffe sind durch eine bewegliche Membran getrennt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Steuerung eines einstellbaren elektronischen Thermostatventils bereit. Das elektronische Thermostatventil umfasst eine Betätigungseinrichtung, die mit einer Stange zum Hub einer Kammer aus einem thermischen Dehnelement ausgestattet ist. Daher wird die Temperatur bei der das Thermostatventil öffnet und schließt, in einfacher Weise auf Basis der Fahrbedingungen eingestellt. Als ein Ergebnis wird der Kühlwirkungsgrad des Motors vergrößert, der Motor wird in einem optimierten Betriebspunkt gehalten, während die Abgasemissionen und der Kraftstoffverbrauch reduziert werden.
Des Weiteren beinhaltet die vorliegende Erfindung eine Betätigungseinrichtung, welche in der Lage ist, das Volumen einer Kammer eines dehnbaren thermischen Elementes zu verändern. Daher kann durch die Betätigung des Ventils als Antwort auf ein Steuersignal die Motortemperatur präzise und unverzüglich gesteuert werden.
Des Weiteren umfasst die vorliegende Erfindung ein Steuerverfahren für ein einstellbares elektronisches Thermostatventil, welches den Unterschied zwischen der Kühlmitteltemperatur am Auslass des Motors und der Kühlmitteltemperatur am Auslass des Radiators als Steuerparameter berücksichtigt. Des Weiteren beinhaltet das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen Ablaufschritt zur Berücksichtigung einer plötzlichen Veränderung eines den Volllastzustand des Motors beschreibenden Steuerparameters, so wie zum Beispiel die plötzliche Beschleunigung des Automobils, so dass der Motor innerhalb eines bevorzugten Temperaturbereiches gehalten wird, sogar dann, wenn der Motor unter Volllast betrieben wird.
Vorzugsweise ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung mit einer Betätigungseinrichtung ausgestattet, die das Volumen einer Kammer des thermischen Elementes verändert. Das Volumen wird als Antwort auf ein Steuersignal, welches auf der Kühlmitteltemperatur in dem Motor basiert, geändert. Die Änderung des Volumens erlaubt dem Ventil innerhalb eines bevorzugten Temperaturbereichs betrieben zu werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die oben erwähnten Gesichtspunkte und andere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung erklärt, im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, worin:
1 ist eine schematische Darstellung einer Kontrolllogik entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung einer anderen Kontrolllogik entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 und 4 sind Schnittansichten eines einstellbaren elektronischen Thermostatventils entsprechend der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Diagramm, welches die Variation einer Öffnungs- und einer Schließtemperatur eines einstellbaren elektronischen Thermostatventils der vorliegenden Erfindung gemäß der Veränderung des Hubes einer Stange zeigt; und
6 ist ein Diagramm, welches die Variation der Temperatur des Kühlmittels am Auslass eines Motors gemäß der Veränderung der Last zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Kühlmitteltemperatur hängt von der Last die auf den Motor angewendet wird, der Temperatur der Ansaugluft und der Drehzahl des Motors ab. Wenn zum Beispiel die auf den Motor angewendete Last erhöht wird, so wird dementsprechend die Kühlmitteltemperatur erhöht. Anschließend wir die Verdrängung eines Thermostatventils vergrößert, um den Kühlmittelfluss zum Herunterkühlen des Motors zu vergrößern. Darüber hinaus beeinflusst die Temperatur der Ansaugluft die Dichte der Ansaugluft. Wenn die Dichte der Ansaugluft verkleinert wird, so wird der Wirkungsgrad des Motors verkleinert. Außerdem schwankt die Kühlmitteltemperatur am Auslass des Radiators proportional zur Schwankung der Umgebungstemperatur. Wenn die Dichte der Ansaugluft verkleinert wird, so vergrößert ein Thermostatventil den Kühlmittelfluss als Antwort auf ein Steuersignal, um den Wirkungsgrad des Kühlsystems zu erhöhen.
Ein Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet die Differenz (ΔT_avail = T_CEO – T_RO) zwischen der Kühlmitteltemperatur an einem Auslass eines Radiators (T_RO) und der Kühlmitteltemperatur an einem Auslass eines Motors (T_CEO) als einen Betriebsparameter des Thermostatventils. Vorzugsweise kann diese Differenz ein Hauptbetriebsparameter sein. Die Berechnung kann leicht von einem elektronischen Steuergerät ausgeführt werden, mit welchem ein konventionelles Automobil ausgestattet ist und das Ergebnis wird in das elektronische Steuergerät zur späteren Verwendung gespeichert.
Zusätzlich kann auch der Lastzustand, der an einem Motor anliegt als Steuerparameter zur Betätigung eines Thermostatventils benutzt werden. Wenn aber der Lastzustand als Parameter zur Steuerung des Thermostatventils verwendet wird, so sollte plötzliche Beschleunigung wie zum Beispiel das Erklettern eines Hügels oder plötzliche Beschleunigung als eine Ausnahme berücksichtigt werden. Die Ausnahmesituationen werden mit Hilfe eines Ablaufschrittes bestimmt, bei dem überprüft wird, ob die Zeitableitung der Temperatur an einem Auslass eines Radiators größer als ein Schwellwert ist.
Des Weiteren ist es wünschenswert, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs als einen Parameter zur Steuerung der Betätigung des Thermostatventils zu verwenden. Dies hilft Schäden am Motor und Geräusche, die vom Motor erzeugt werden zu verhindern. Während ein Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, wird die Kühlmitteltemperatur an einem Auslass des Radiators durch den Wärmestrom vergrößert. In diesem Fall wird die Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels am Auslass des Motors und der Temperatur des Kühlmittels an einem Auslass des Radiators als Steuerparameter verwendet.
Nachfolgend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche die oben erwähnten Steuerparameter berücksichtigen, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 veranschaulicht eine Ausführungsform der Steuerlogik, welche ein Steuersignal zur Einstellung der Verdrängung eines Thermostatventils erzeugt. Ein erster Rechner (Vergleicher) 100 gibt eine Differenz ΔT_avail zwischen der Kühlmitteltemperatur an einem Auslass des Motors und der Kühlmitteltemperatur an einem Auslass des Radiators aus. Des Weiteren berechnet ein zweiter Rechner (Vergleicher) 200 die Differenz ΔT_ref zwischen der Referenzkühlmitteltemperatur an einem Motorauslass und der Referenzkühlmitteltemperatur an einem Radiatorauslass (ΔT_ref = (ΔT_CEO – T_RO)_{reference value}) zum Vergleich mit ΔT_avail. Die Grenztemperatur am Motorauslass und am Radiatorauslass bezieht sich auf vorherbestimmte Temperaturwerte, die in der elektronischen Steuereinheit gespeichert sind. Im Betrieb vergleicht der zweite Rechner (Vergleicher) 200 die tatsächlich am Radiatorausgang und am Motorausgang gemessene Temperatur mit der Grenztemperatur, die in der elektronischen Steuereinheit gespeichert ist. Der zweite Rechner (Vergleicher) 200 gibt dann ein EIN/AUS-Signal an das ODER-Gatter, welches unten beschrieben wird. Nachfolgend gibt der zweite Rechner (Vergleicher) 200 die Differenz zwischen ΔT_ref und ΔT_avail basierend auf den zugeführten ΔT_ref und ΔT_avail aus. Der zweite Rechner (Vergleicher) 200 gibt ein EIN/AUS-Signal an das ODER-Gatter aus, nachdem er ΔT_avail mit ΔT_ref verglichen hat. Wenn ΔT_avail kleiner ist als ΔT_ref, gibt der zweite Rechner (Vergleicher) 200 ein EIN-Signal an das ODER-Gatter aus. Anderenfalls gibt der zweite Rechner (Vergleicher) 200 ein AUS-Signal an das ODER-Gatter aus.
Der dritte Rechner (Vergleicher) 300 berechnet die Differenz zwischen der Zeitableitung der Kühlmitteltemperatur, die an einem Auslass eines Radiators gemessen wird, (dT_RO/dt = ΔT_avail), und einer Referenzzeitableitung der Kühlmitteltemperatur an einem Auslass eines Radiators (T_ref), und gibt Δ(T) aus. Die Referenzzeitableitung der Temperatur bezieht sich auf einen vorher bestimmten Wert für die Zeitableitung der Kühlmitteltemperatur an Auslass eines Radiators. Dieser vorher bestimmte Wert wird dann in der elektronischen Steuereinheit zur Benutzung im dritten Rechner (Vergleicher) 300 gespeichert. Der Rechner (Vergleicher) 300 vergleicht dann die tatsächlich gemessene Temperaturzeitableitung mit der Referenztemperaturzeitableitung und gibt ein EIN/AUS-Signal an das ODER-Gatter aus.
Wenn die tatsächlich gemessene Temperaturzeitableitung größer ist als die Referenztemperaturzeitableitung, gibt der dritte Rechner (Vergleicher) 300 ein EIN-Signal an das ODER-Gatter aus. Anderenfalls gibt der dritte Rechner (Vergleicher) 300 ein AUS-Signal an das ODER-Gatter aus. Der dritte Rechner (Vergleicher) 300 berücksichtigt daher den Zustand eines Fahrzeuges und ob es in einem Überlastzustand betrieben wird.
Die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren mit einem ODER-Gatter ausgestattet, welches die Differenz zwischen ΔT_ref ΔT_avail an ein UND-Gatter ausgibt. Des Weiteren berücksichtigt das ODER-Gatter auch den Überlastzustand eines Fahrzeuges in dem es ΔT als einen Eingabeparameter zusammen mit der Differenz von ΔT_ref und ΔT_avail erhält. Insbesondere gibt das ODER-Gatter ein EIN/AUS-Signal in Abhängigkeit von dem EIN/AUS-Signal, welches dem ODER-Gatter von dem zweiten bzw. dem dritten Rechner (Vergleicher) zugeführt wird. Die unten stehende Tabelle 1 zeigt den Ausgang von dem ODER-Gatter, worin der Eingang 1 dem Ausgang des zweiten Rechners (Vergleichers) 200 entspricht und der Eingang 2 dem Ausgang des dritten Rechners (Vergleichers) 300 entspricht.

Eingang 1 Eingang 2 Ausgang

EIN EIN EIN

EIN AUS EIN

AUS EIN EIN

AUS AUS AUS
Wie in Tabelle 1 gezeigt gibt das ODER-Gatter ein EIN/AUS-Signal aus, entsprechend den jeweiligen Eingängen, die von dem zweiten bzw. von dem dritten Rechner (Vergleicher) empfangen werden.
Ein vierter Rechner (Vergleicher) 400 berechnet die Differenz (ΔT_CEO) zwischen der Kühlmitteltemperatur, die an einem Auslass eines Motors gemessen wird (T_CEO) und der Rechner (Vergleicher) 400 gibt ein EIN/AUS-Signal an das UND-Gatter aus. Der vierte Rechner (Vergleicher) 400 gibt ein EIN-Signal an das UND-Gatter aus, wenn die Kühlmitteltempera tur, die an einem Auslass eines Motors gemessen wird, größer ist als die Referenzkühlmitteltemperatur an einem Auslass eines Motors. Anderenfalls gibt der vierte Rechner (Vergleicher) 400 ein AUS-Signal an das UND-Gatter aus.
Zusätzlich beinhaltet die Kontrolllogik der vorliegenden Erfindung ein UND-Gatter, welches eine Grundbedingung zum Betreiben des Thermostats und die Differenz von ΔT_ref ^und ΔT_avail berechnet. Insbesondere gibt das UND-Gatter ein EIN/AUS-Signal in Abhängigkeit der jeweiligen Eingänge aus, die von dem ODER-Gatter und dem vierten Rechner (Vergleicher) 400 empfangen werden. Die unten stehende Tabelle 2 zeigt die Logik des UND-Gatters und den Ausgang des UND-Gatters, wobei der Eingang 1 der Ausgang des ODER-Gatters und der Eingang 2 der Ausgang des vierten Rechners (Vergleichers) 400 ist.

Eingang 1 Eingang 2 Ausgang

EIN EIN EIN

EIN AUS AUS

AUS EIN AUS

AUS AUS AUS
Wie in Tabelle 2 gezeigt, gibt das UND-Gatter nach der Berechnung ein EIN/AUS-Steuersignal an die Betätigungseinrichtung des Thermostatventils aus.
2 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin der vierte Rechner (Vergleicher) 400 die Differenz (ΔT_RO) berechnet, zwischen der Kühlmitteltemperatur, die an einem Auslass eines Radiators (T_RO) gemessen wird und der Referenzkühlmitteltemperatur an einem Auslass eines Radiators (T_RO-ref). Diese Werte werden verwendet um ein EIN-AUS-Ausgangssignal von dem vierten Rechner (Vergleicher) zu erzeugen, welches an das UND-Gatter gegeben wird. Das UND-Gatter arbeitet dann die selbe Logik ab, wie sie oben in Tabelle 2 beschrieben wurde.
Ein Thermostatventil gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch die Dehnkraft eines thermischen Elementes und durch eine Veränderung im Hub einer Betätigungseinrichtung aktiviert, um das Volumen der Kammer, welche das thermische Element umschließt zu ver ändern, die Betätigungseinrichtung kann vom Fachmann aus Mechanismen ausgewählt werden, so wie einem Schrittmotor, einem Gleichstrommotor, einer linearen Zylinderspule oder Ähnlichem, von denen alle die Fähigkeit haben, schnell anzusprechen. Wird beispielsweise ein Schrittmotor als Betätigungseinrichtung verwendet, so wird das Volumen der Kammer des thermischen Elementes genau kontrolliert und dadurch die Verschiebung des Thermostatventils genau eingestellt. Daher wird der Kühlmittelfluss zu einem Motor genau kontrolliert, und die Temperatur eines Motors wird innerhalb eines optimierten Bereiches gehalten.
Die 3 und 4 zeigen, wie das Volumen der Kammer 30, die das thermische Element 20 umschließt, ohne Variation des Volumens des thermischen Elementes verändert werden kann, in dem eine Stange der Betätigungseinrichtung angehoben wird. Zum Beispiel kann das Volumen der Kammer, die das thermische Element umschließt durch Veränderung der Position oder der Eindringtiefe der Stange 10, die in die Kammer 30 eingeführt wird, verändert werden. Typischerweise ist ein thermisches Element, beispielsweise ein Wachs, welches einen Phasenwechsel von fest nach flüssig bei einer charakteristischen Temperatur vollzieht. Während des Phasenwechsels von fest nach flüssig vergrößert sich das Volumen des thermischen Elementes. Daher wird durch den Einschluss eines thermischen Elementes 20 innerhalb einer Kammer 30 ein Druckanstieg innerhalb der Kammer 30 hervorgerufen, welcher das Öffnen des Ventils der Kammer 30 erlaubt. Die mechanische Verkleinerung des Volumens der Kammer 30 durch das Stoßen der Stange 10 in die Kammer verkleinert das Volumen des thermischen Elementes 20, wodurch der Druck auf das thermische Element 20 in der Kammer 30 vergrößert wird. Dieser Druckanstieg auf das thermische Element 20 verändert die Charakteristik, bei der das thermische Element 20 den Phasenwechsel vollzieht. Dementsprechend kann die Temperatur, bei der das thermische Element 20 den Phasenwechsel vollzieht und danach einen Ventilteller einer Kammer 30 betätigt, zwischen ungefähr 85°C und 105°C gemäß der Bewegung der Stange 10 eingestellt werden.
Ausführungsformen des Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung können eine gewünschte Menge Kühlmittel gemäß den Fahrbedingungen an einen Motor liefern zudem die Temperatur, bei der der Ventilteller öffnet zwischen 85°C und 105°C als Antwort auf das Steuersignal, welches von einem elektronischen Steuergerät erzeugt wird, eingestellt wird. Wobei das Steuersignal von dem elektronischen Steuergerät auf Eingangssignalen, so wie dem am Motor anliegenden Lastzustand, der Motordrehzahl, der Kühlmitteltemperatur und der Temperatur der Einlassluft basiert. Wenn zum Beispiel, wie in 3 gezeigt, das Thermostatventil für einen Niedrigtemperaturmodus konfiguriert ist, wird die Stange 10 einer Betätigungseinrichtung tief in eine Kammer 30, die ein thermisches Element 20 umschließt, eingeschoben. Dementsprechend kann die Temperatur, bei der das Thermostatventil öffnet, bis auf ungefähr 85°C abgesenkt werden. Wenn das Thermostatventil, wie in 4 gezeigt, für den Hochtemperaturmodus konfiguriert ist, wird die Stange 10 der Betätigungseinrichtung aus der Kammer 30, die das thermische Element umschließt, zurückgezogen. Dementsprechend kann bei dieser Einstellung die Temperatur, bei der das Thermostatventil öffnet auf ungefähr 105°C angehoben werden, da das thermische Element zum Hervorrufen einer Betätigung weiter expandieren muss. In den 3 und 4 werden ein Diaphragma 40, eine Flüssigkeit 50 und ein Kolben 60 gezeigt, die dabei helfen, das Ventil zu bewegen.
Bei einer alternativen Ausführungsform basiert, wie in 6 gezeigt, die vorzugsweise Temperatur, bei der das Thermostatventil durch Steuerung des Hubes der Stange, öffnet, auf den Fahrbedingungen. Hierdurch wird der Fluss des Kühlmittels präzise gesteuert, so dass der Kühlwirkungsgrad des Motors in einem optimierten Zustand gehalten wird.
In den 3 und 4 ist der Durchmesser der Stange 10 größer als der Durchmesser des Kolbens 60. Daher wird sogar mit einem kleinen Hub der Stange 10 eine ausreichende Verdrängung des Kolbens 60 erreicht. Es wird folglich eine ausreichende Menge an Kühlmittel zugeführt, um den Motor in einem optimalen Temperaturbereich zu halten. In alternativen Ausführungsbeispielen kann durch Veränderung des Verhältnisses des Durchmessers der Stange 10 zu dem Durchmesser des Kolbens 60 die Verdrängung des Kolbens 60 proportional verändert werden.
Des Weiteren ist ein elastisches Element zum Zurückführen der Stange 10 in eine bevorzugte Position ohne die Verwendung irgendeiner elektrischen Leistung vorgesehen. Ein geeignetes elastisches Element wäre eine Torsionsfeder oder Ähnliches. Durch Verwendung einer Torsionsfeder wird beispielsweise die Stange 10, wenn die elektrische Leistung abgeschaltet wird, in eine Anfangsposition (zurückgezogene Position) zurückgestellt. Dementsprechend ist das Thermostatventil für den Niedrigtemperaturmodus konfiguriert und seine Betätigung hängt von der Ausdehnung des thermischen Elementes ab. Auf diese Weise wird das Überhitzen des Motors durch das Einsaugen der Stange 10 in den Hochtemperaturmodus vermieden.
Ein Softwarebaustein der Kontrolllogik gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst drei Phasen wie unten beschrieben.
1) Prüfphase:
Nach dem Starten eines Motors wird der Zustand des Thermostats in der unten gezeigten Weise überprüft.

– Überprüfen des Widerstandes einer Betätigungseinrichtung (Schrittmotor, Gleich strommotor, Magnetspule oder Ähnliches).
– Überprüfen der Position des Motors.
– Überprüfen der elektrischen Verbindung zwischen Elementen.
– Umstellen eines Thermostatventils in den Hochtemperaturmodus.
– Überprüfung des Schließzustandes eines Thermostatventils.
– In diesem Stadium ist die Temperatur des Kühlmittels an einem Auslass eines Mo tors unter 100°C und die Temperatur des Kühlmittels an einem Auslass eines Ra diators ist viel tiefer als 40°C.

2) Aufwärmphase:

– Das Thermostatventil ist noch geschlossen (das heißt der Kühlmittelfluss durch einen Radiator ist 0 l/Minute).
– In diesem Stadium ist die Temperatur des Kühlmittels an einem Auslass des Motors unter 100°C und die Temperatur des Kühlmittels an einem Auslass eines Radiators ist viel tiefer als 40°C.

3) Aufgewärmte Phase:

– Die Temperatur des Kühlmittels an einem Auslass des Motors ist höher als 100°C und die Temperatur des Kühlmittels an einem Auslass eines Radiators ist höher als 40°C.
– Bis die Temperatur des Kühlmittels an einem Auslass eines Radiators einen Schwellwert erreicht, wird sich das Thermostatventil nicht bewegen.

A. Teillast

– Wenn die Kühlmitteltemperatur den Schwellwert erreicht, öffnet sich das Thermostatventil schrittweise. In diesem Zustand ist das Thermostatventil für einen Hochtemperaturmodus konfiguriert.

B. Volllast

– Das Thermostatventil ist für den Niedrigtemperaturmodus konfiguriert.
– Das Thermostatventil ist voll geöffnet.
– Die Betätigungseinrichtung (das heißt der Schrittmotor) wird durch ein Steuersig nals, welches von der Steuerlogik erzeugt wird, betätigt.
– Die Temperatur des Kühlmittels an einem Auslass eines Radiators ist viel höher als 40°C.
– Ein Ventilator beginnt sich zu drehen, da das Thermostatventil im Niedrigtempera turmodus konfiguriert ist.
C. Leerlaufphase
– Das Thermostatventil ist normalerweise in einem Niedrigtemperaturmodus konfi guriert.
– Da die Kühlmitteltemperatur an einem Auslass eines Radiators höher als der Schwellwert ist, wird das Thermostatventil in einem offenen Zustand gehalten und der Ventilator läuft noch immer.
– Bis die Temperatur an einem Auslass eines Radiators niedriger wird als der Schwellwert, läuft der Ventilator weiter, sogar wenn der Motor gestoppt wird.

Während die Erfindung in Verbindung mit dem, was derzeit als die praktischste und bevorzugteste Ausführungsform angesehen wird, beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass sie dazu bestimmt ist, eine Vielzahl von Modifikationen und gleichwertigen Ausführungsformen und Anordnungen, die innerhalb des Gültigkeitsbereichs und der Grundidee der angehängten Ansprüche liegen, abzudecken.

Claims

Verfahren zum Steuern eines elektronischen Thermostatventils, welches eine Steuerlogik zum Ändern eines geometrischen Volumens einer Thermoelementkammer aufweist, wobei die Steuerlogik ein Steuersignal an eine Aktuatoreinrichtung basierend auf einer Berechnung einer optimalen Kühltemperatur in einem Verbrennungsmotor sendet, wobei die Kühlmitteltemperatur, bei der das Thermostatventil sich öffnet und steuert, innerhalb eines bevorzugten Temperaturbereichs variierbar ist; eine Differenz (ΔT_avail) zwischen der Temperatur des Kühlmittels an einem Auslass des Motors (T_CEO) und der Temperatur des Kühlmittels an einem Ausgang eines Radiators (T_RO) berechnet und ausgibt; einen Referenzwert (ΔT_ref) zwischen einer Referenztemperatur des Kühlmittels an dem Auslass des Motors und einer Referenztemperatur des Kühlmittels an dem Auslass des Radiators voreinstellt; eine Differenz des Referenzwerts (ΔT_ref) und der Differenz (ΔT_avail) zwischen der Temperatur des Kühlmittels am Auslass des Motors (T_CEO) und der Temperatur des Kühlmittels am Auslass des Radiators (T_RO) berechnet und ausgibt; ein erstes Steuersignal mittels eines ODER-Gatters basierend zumindest teilweise auf der Differenz des Referenzwerts (ΔT_ref) und der Differenz (ΔT_avail) zwischen der Temperatur des Kühlmittel am Auslass des Motors (T_CEO) und der Temperatur des Kühlmittels am Auslass des Radiators (T_RO) ausgibt; und ein zweites Steuersignal mittels eines UND-Gatters zum selektiven Steuern des Kammervolumens basierend auf dem ersten Steuersignal und einer augenblicklichen Kühlmitteltemperatur ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das ODER-Gatter weiterhin aufweist: Empfangen der Differenz Δ(T) zwischen einer Zeitableitung der Temperatur des Kühlmittels, gemessen am Auslass des Radiators (dT_RO/dt = ΔT_avail), und einer Referenzzeitableitung der Kühlmitteltemperatur am Auslass des Radiators (T_ref) als Eingabewert; und Ausgeben des ersten Steuersignals basierend auf dem ΔT_avail und der Differenz von ΔT_ref und ΔT_avail.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Signal weiterhin basierend auf einer Differenz (ΔT_CEO) zwischen der Kühlmitteltemperatur, gemessen an einem Auslass eines Motors (T_CEO), und der Referenztemperatur des Kühlmittels an einem Auslass eines Motors (T_CEO-ref) basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Signal weiterhin auf einer Differenz (ΔT_RO) zwischen der Temperatur des Kühlmittels, gemessen am Auslass eines Motors (T_RO), und der Referenztemperatur des Kühlmittels an einem Auslass eines Motors (T_RO-ref), welche durch den vierten Rechner (Komparator) berechnet wird, basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Temperatur des Kühlmittels, zu der sich das Thermostatventil öffnet und steuert, invers proportional zu einem Versatz im Volumen der Kammer variabel ist.
Verfahren nach Anspruch 1 und 5, wobei die Temperatur, bei der das Thermostatventil sich öffnet und steuert, zwischen T₁, beispielsweise 85° C und T₂, beispielsweise 105°C, basierend auf den Fahrbedingungen geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 5, wobei das Volumen der Kammer durch Versatz einer Stange eingestellt durch Ändern eines Verhältnisses eines Durchmessers der Stange zu einem Durchmesser eines Kolbens geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein elastisches Element (beispielsweise eine Torsionsfeder) vorgesehen ist zum im Wesentlichen Rückbringen der Stange an eine Anfangsposition im Fall eines elektrischen Leistungsausfalls, sodass das elektronische Thermostatventil automatisch auf einen Niedertemperaturpegel während eines elektrischen Leistungsausfalls konfiguriert werden kann.