WO2005017328A1 - Verfahren zur regulierung des kühlmittelflusses mit einem heizungsabsperrventil - Google Patents

Verfahren zur regulierung des kühlmittelflusses mit einem heizungsabsperrventil Download PDF

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WO2005017328A1
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coolant
valve
temperature
shut
coolant flow
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PCT/EP2004/008616
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Hans Braun
Ralf KÖRBER
Michael Timmann
Jochen Weeber
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Daimlerchrysler Ag
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    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08—Cabin heater

Definitions

  • the invention relates to the regulation of the coolant flow with a heating shut-off valve, in particular for a cooling system in a motor vehicle.
  • the heating shut-off valve in the coolant channels of the engine block in cooperation with a three-way thermostat, causes standing coolant during the warm-up phase of the internal combustion engine, so that the warm-up phase of the internal combustion engine is as short as possible.
  • the invention is based on a prior art, as is known for example from German patent application DE 100 12 197 AI.
  • a shut-off valve in the coolant line between the engine block and the heating heat exchanger and a three-way valve for switching between large and small coolant circuits work together to shorten the warm-up phase of the internal combustion engine as much as possible.
  • the waste heat from an air conditioning system is used to heat the coolant with the waste heat from the heating heat exchanger of the air conditioning system when the engine is still cold.
  • the warming up of coolant from DE 100 12 197 AI has the disadvantage that it is only effective in connection with an air conditioning system and this only if the ambient conditions are such that an air conditioning system to a significant extent Waste heat generated due to cooling capacity. This is usually the case when starting a motor vehicle if the vehicle has been standing in the sun in summer. At warm ambient temperatures, however, the warm-up phase of an internal combustion engine is not too long, so compliance with emission limit values does not pose any problems in summer. These problems are exacerbated by cold ambient temperatures, such as those encountered in the northern hemisphere in winter. Then the air conditioning system does not produce any waste heat either, so that the above-mentioned heating of the coolant cannot be used when it is most needed.
  • the solution is mainly achieved by controlling the valves in the three-way thermostat and in the heating shut-off valve.
  • the valve position in the cooling system is selected so that during the warm-up phase of the engine until it has reached its operating temperature, the coolant in the cooling channels is brought to a standstill until the coolant temperature exceeds a predetermined reference value.
  • the heating shut-off valve can be opened briefly when the coolant temperature has exceeded a flow threshold in order to allow preheated coolant to flow around the wax pill in the three-way thermostat. Then the coolant flow in the cooling channels of the internal combustion engine is prevented again until the operating threshold is reached. With the brief opening, the three-way thermostat is prepared for the imminent start-up as a thermostat for regulating the coolant temperature.
  • overload protection to prevent local overheating in the internal combustion engine during the warm-up phase is realized. Siert.
  • an expected coolant target temperature is calculated depending on the engine parameters, in particular depending on the applied load torque and the current engine speed. If the actual coolant setpoint temperature when the coolant is at a standstill, i.e. with the coolant channels blocked, is below the expected target temperature in the internal combustion engine despite a high load, this is an indication of a boundary layer formation in the cooling channels, which prevents heat transfer when the coolant is at a standstill. Then there is a risk of the internal combustion engine overheating.
  • the coolant flow in the coolant channels is started, even if the coolant temperature has not yet reached the opening temperature for the shut-off valves.
  • the wax pill can also be energized in the three-way thermostat in order to provide protection against overheating.
  • FIG. 1 shows a diagram of a cooling system with the most important influencing parameters for controlling the heating shut-off valve
  • FIG. 2 shows a flow control for preheating a three-way thermostat in the cooling circuit
  • FIG. 3 shows a method for overload protection when the coolant is stationary in the cooling channels of the internal combustion engine
  • FIG. 4 A block diagram for the principle integration of the invention in a motor vehicle with air conditioning.
  • FIG. 1 schematically shows a typical cooling system for a six-cylinder internal combustion engine 1.
  • a vehicle cooler 2 and a heating heat exchanger 3 are integrated in the cooling system.
  • the cooling capacity of the vehicle radiator can be influenced with an electrically driven fan 4.
  • the electric motor of the fan is regulated with a control unit 5.
  • Cooled coolant is removed from the vehicle cooler by means of the feed line 6 and fed with the coolant pump 7 into the cooling lines 8 for feeding the cooling channels (not shown in more detail) for the combustion cylinders 9.
  • the heated coolant is led from the combustion cylinders 9 via return lines 10 to a three-way thermostat 11.
  • the coolant from the internal combustion engine returns via the radiator return 12 to the vehicle cooler or via the radiator short circuit 13 and the coolant pump 7 back into the cooling lines 8 of the internal combustion engine.
  • the cooling system can be operated in a known manner in short-circuit operation, in mixed operation, or in the large cooling circuit.
  • the heating heat exchanger 3 is connected to the high-temperature branch of the cooling system in the internal combustion engine via a temperature-controlled shut-off valve 14.
  • the throughput after opening the shut-off valve 14 by the heating heat exchanger can be regulated with an additional electric coolant pump 15 and a clocked shut-off valve 16 to regulate the heating power.
  • the control of the actuating elements on the valves of the three-way thermostat 11 is in this case by the control unit 5 set.
  • a logic component in the form of a microelectronic computing unit is contained in the control device.
  • the control unit is preferably formed by the control unit of the engine electronics.
  • the control algorithms outlined in FIGS. 2 and 3 are implemented in the form of software programs in the logic component.
  • the most important operating data for the adaptation of the control parameters are: the cooling water temperature, the coolant target temperature, an error detection signal failsafe, the torque currently applied to the internal combustion engine and various reference values Ref2Min, Ref2Max, Ref3, Refla, Reflbn, which are used for the decision-making processes, such as they will be discussed in connection with Figures 2 and 3 have meaning.
  • the shut-off valve 14 is opened or closed with the control unit.
  • the coolant flow in the cooling channels of the internal combustion engine can be brought to a standstill with the heating shut-off valve 14 with a suitable valve position in the three-way thermostat 11 until a threshold temperature is reached at which the coolant flow is then started and thus the internal combustion engine is cooled.
  • the heater shut-off valve 14 initially remains closed until the cooling water temperature exceeds at least one temperature threshold.
  • the corresponding decision algorithm is shown graphically in FIG. 2 in a simplified manner.
  • the decision algorithm is implemented as a software program in the control unit 5.
  • the cooling water temperature determined with a sensor S is compared with a size comparison, which is preferably implemented in the program 20 compared with a predetermined and stored reference value Refla.
  • This reference value is an engine-specific temperature reference value that indicates the operating threshold for the activation of the coolant flow. If the current cooling water temperature exceeds this engine-specific operating threshold, the corresponding control signal for opening the heating shut-off valve is sent to the actuators and the heating shut-off valve is opened for the operation of the vehicle heating with a downstream logic in the control unit 5.
  • the operating threshold can advantageously be associated with a second lower temperature threshold Reflb as the advance threshold and connected in parallel in terms of programming. If the cooling water temperature exceeds the flow threshold, the heating shut-off valve can be opened briefly in order to cause the wax pill to flow through with already heated cooling water in the three-way thermostat 11. This prepares the three-way thermostat for the upcoming commissioning of the cooling system. Expediently, the exceeding of the cooling water temperature will be carried out with a program-related comparison stage 21 and the temporary opening of the heating shut-off valve with a program-related time control 22.
  • the two program loops for monitoring the operating threshold and for monitoring the advance threshold can alternatively be supplied to the downstream process control with an OR query 23.
  • a temperature sensor S and two comparison stages 30, 31 monitor whether the cooling water temperature is in a range between an upper reference value Ref2Max and a lower reference value Ref2Min.
  • the expected load-dependent cooling water target temperature TM_ECT is calculated from the current torque, or rather the current torque curve, using a motor model.
  • This cooling water target temperature is compared with a further comparison stage 32 with a further reference value Ref3 as overload protection. If the cooling water temperature calculated from the engine load is above a limit value for overload protection or if the calculated cooling water temperature is above the current cooling water temperature and at the same time the cooling water temperature is in a temperature range below the operating threshold of the cooling system, the coolant flow is started as a precautionary measure to prevent local overheating prevent.
  • the coolant flow is brought about by an alternative opening of the heating shut-off valve 14 or by a suitable valve position in the three-way thermostat 11.
  • the exemplary embodiment in FIG. 3 favors the simultaneous existence of two conditions for starting the premature coolant flow, namely the cooling water temperature must be in a certain temperature interval between a lower one Reference value Ref2Min and an upper reference value Ref2Max lie and the load-dependent, calculated cooling water target temperature must be above a comparison value.
  • these two conditions are combined with an AND query 33.
  • This procedure has the advantage that if the cooling water temperature is not within the specified temperature interval, the calculation of a load-dependent cooling water target temperature is not taken into account and can be omitted. Once the engine has reached its operating temperature, the overload protection and thus the calculation of a load-dependent cooling water target temperature can be switched off by querying the temperature interval. This relieves the computing capacity in control unit 5.
  • overload protection can also be carried out by simply comparing the calculated, load-dependent cooling water target temperature TM_ECT with a comparison temperature, either the actual cooling water temperature or with a reference value Ref3. Then, each time the calculated cooling water target temperature is above the comparison value, the coolant flow is brought about by opening the corresponding valves.
  • failsafe can be started as a precaution, the coolant flow by opening the heating shut-off valve and by actuating the corresponding valves in the three-way thermostat as a precaution.
  • An error detection signal can e.g. generated by the self-test of the control unit or transmitted via signal lines if other components work incorrectly.
  • FIG. 4 shows a block diagram for integrating the decision processes from FIGS. 2 and 3 into a motor vehicle with air conditioning system 41.
  • the driver's customer request must be taken into account. This means that there must be a possibility for the motor vehicle driver to influence the decision-making processes as shown in FIG. 2 and FIG. 3. This applies in particular if the motor vehicle driver wants to start the heating because it is too cold for him. In this case, if the heating Regulator from the air conditioning 41 a signal for a heating request to the logic of the control unit 5 are sent.
  • Prioritization will give particular preference to the heating requirement. This priority is given, for example, by a time control, such that after a minimum period of, for example, 2 minutes since a heating request has been made, the heating request is given absolute priority and the heating shut-off valve is opened in any case regardless of other operating parameters. If desired, the heating request from the air conditioning system can of course always be given priority whenever the heating request arises. However, in the latter alternative, the advantages of the decision-making process according to FIG. 2 and FIG. 3 would be at least partially nullified.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung der Ventile im Dreiwegethermostaten und im Heizungsabsperrventil einer Kühlanlage. Die Ventilstellung in der Kühlanlage wird hierbei, so gewählt, dass während der Warmlaufphase des Motors, bis dieser seine Betriebstemperatur erreicht hat, das Kühlmittel in den Kühlkanälen zum Stehen gebracht wird, bis die Kühlmitteltemperatur einen vorgegebenen Referenzwert überschreitet.

Description

DaimlerChrysler AG
Verfahren zur Regulierung des Kühlmittelflusses mit einem Heizungsabsperrventil
Die Erfindung betrifft die Regulierung des Kühlmittelflusses mit einem Heizungsabsperrventil, insbesondere für eine Kühlanlage in einem Kraftfahrzeug. Mit dem Heizungsabsperrventil wird in den Kühlmittelkanälen des Motorblocks im Zusammenwirken mit einem Dreiwegethermostaten während der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors stehendes Kühlmittel bewirkt, so das die Warmlaufphase des Verbrennungsmotors so kurz wie möglich ausf llt .
Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik, wie er beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 100 12 197 AI bekannt ist. Auch bei dieser Kühlanlage für einen Verbrennungsmotor wirken ein Absperrventil in der Kühlmittel- leitung zwischen Motorblock und Heizungswärmetauscher und ein DreiWegeventil zum Umschalten zwischen großem und kleinen Kühlmittelkreislauf zusammen, um die Aufwärmphase des Verbrennungsmotors möglichst zu verkürzen. Allerdings wird hierzu die Abwärme einer Klimaanlage genutzt, um bei noch kaltem Motor das Kühlmittel mit der Abwärme aus dem Heizungswärmetauscher der Klimaanlage zu erwärmen.
Die Kühlmittelaufwärmung aus der DE 100 12 197 AI hat den Nachteil, dass sie nur im Zusammenhang mit einer Klimaanlage wirksam ist und dies auch nur dann, wenn die Umgebungsbedin- gen so sind, dass eine Klimaanlage in nennenswertem Umfang Abwärme auf Grund von Kühlleistung erzeugt. Dies ist beim Start eines Kraftfahrzeuges in der Regel dann der Fall, wenn das Fahrzeug im Sommer in der Sonne gestanden hat . Bei warmen Umgebungstemperaturen ist jedoch die Warmlaufphase eines Verbrennungsmotors nicht all zu lang, so dass im Sommer das Einhalten von Emissionsgrenzwerten keine Probleme macht. Diese Probleme treten verschärft bei kalten Umgebungstemperaturen auf, wie sie in der nördlichen Hemisphäre im Winter anzutreffen an. Dann produziert die Klimaanlage aber auch keine Abwärme, so dass die vorgenannte Aufwärmung des Kühlmittels genau dann nicht einsatzfähig ist, wenn sie am meisten gebraucht wird.
Aus der DE 44 32 292 AI ist ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei dem der Kühl- mittelfluss durch einen Heizungswärmetauscher reguliert wird, um das Warmlaufen des Verbrennungsmotors zu unterstützen. Allerdings wird hierzu eine sehr aufwendige Verteilereinrichtung mit insgesamt 6 Ventilen vorgeschlagen. Die aufwendige Verteilereinrichtung ist notwendig, da die Kühlmittelpumpe permanent betrieben wird und so der Kühlmitteldurchfluss durch den Heizungswärmetauscher als Bypass für den abgeschalteten Kühlmittelkühler benötigt wird. Dreiwegethermostaten oder Dreiwegeventile werden nicht eingesetzt. Die DE 44 32 292 AI ist daher kein gattungsbildender Stand der Technik für die hier beanspruchte Erfindung.
Aus dem vorbekannten Stand der Technik sind mehrere Vorgehensweisen bekannt, um die Warmlaufphase eines Verbrennungsmotors möglichst zu verkürzen. Jedoch hat man bisher stets im Motorblock einen permanenten Kühlmittelfluss auch während der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors aufrecht erhalten. Hierzu wurden Ventile zur Regulierung des Kühlmittelflusses durch die Heizungswärmetauscher eingesetzt. Erfindungsgemäße Aufgabe ist es daher, die Steuerung des Kühlmittelflusses durch die Heizungswärmetauscher weiter zu verbessern, um die Warmlaufphase eines Verbrennungsmotors weiter verkürzen zu können.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele beschrieben.
Die Lösung gelingt hauptsächlich durch eine entsprechende An- steuerung der Ventile im Dreiwegethermostaten und im Heizungsabsperrventil. Die Ventilstellung in der Kühlanlage wird hierbei, so gewählt, dass während der Warmlaufphase des Motors, bis dieser seine Betriebstemperatur erreicht hat, das Kühlmittel in den Kühlkanälen zum Stehen gebracht wird, bis die Kühlmitteltemperatur einen vorgegebenen Referenzwert ü- berschreitet .
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, kann das Heizungsabsperrventil, wenn die Kühlmitteltemperatur eine Vorlaufschwelle überschritten hat, kurzzeitig geöffnet werden, um eine Umströmung der Wachspille im Dreiwegethermostaten mit vorgewärmtem Kühlmittel zu ermöglichen. Danach wird bis zum Erreichen der Betriebsschwelle der Kühlmittelfluss in den Kühlkanälen des Verbrennungsmotors wieder unterbunden. Mit dem kurzzeitigen Öffnen wird der Dreiwegethermostat auf die kurz bevorstehende Inbetriebnahme als Thermostat zur Ein- regelung der Kühlmitteltemperatur vorbereitet .
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Überlastschutz zur Verhinderung lokaler Überhitzungen im Verbrennungsmotor während der Warmlaufphase reali- siert. Hierzu wird abhängig von den Motorkenngrößen, insbesondere in Abhängigkeit von dem anliegenden Lastdrehmoment und der aktuellen Motordrehzahl, eine zu erwartende Kühlmittelsolltemperatur errechnet. Liegt die tatsächliche Kühlmittelsolltemperatur bei stehendem Kühlmittel, d.h. bei abgesperrten Kühlmittelkanälen, im Verbrennungsmotor trotz hoher anliegender Last unterhalb der zu erwartenden Solltemperatur, so ist das ein Hinweis auf eine Grenzschichtbildung in den Kühlkanälen, die einen Wärmeübergang bei stehendem Kühlmittel verhindert. Dann droht die Gefahr einer Überhitzung des Verbrennungsmotors. In diesem Fall wird der Kühlmittelfluss in den Kühlmittelkanälen in Gang gesetzt, auch wenn die Kühl- mitteltemperatur noch nicht die Öffnungstemperatur für die Absperrventile erreicht hat. Alternativ zum Öffnen des Heizungsabsperrventils kann auch die Wachspille im Dreiwegethermostaten bestromt werden, um einen Uberhitzungsschutz zu realisieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von Figuren näher erläutert .
Dabei zeigen:
Fig. 1 Ein Schema einer Kühlanlage mit den wichtigsten Einflussparametern zur Ansteuerung des Heizungsab- sperrventi1s , Fig. 2 Eine Vorlaufsteuerung für die Vorwärmung eines Dreiwegethermostaten im Kühlkreislauf, Fig. 3 Ein Verfahren zum Überlastschutz bei stehendem Kühlmittel in den Kühlkanälen des Verbrennungsmotors, Fig. 4 Eine Blockdarstellung zur prinzipiellen Einbindung der Erfindung in ein Kraftfahrzeug mit Klimaanlage. Figur 1 zeigt schematisch ein typisches Kühlsystem für einen Sechszylinder-Verbrennungsmotor 1. Neben dem Verbrennungsmotor sind in das Kühlsystem ein Fahrzeugkühler 2 und ein Heizungswärmetauscher 3 integriert. Die Kühlleistung des Fahrzeugkühlers kann mit einem elektrisch angetriebenen Lüfter 4 beeinflusst werden. Zur Regulierung der Lüfterleistung wird der elektrische Motor des Lüfters mit einem Steuergerät 5 geregelt. Aus dem Fahrzeugkühler wird mittels der Vorlaufleitung 6 gekühltes Kühlmittel entnommen und mit der Kühlmittelpumpe 7 in die Kühlleitungen 8 zur Speisung der nicht näher dargestellten Kühlkanäle für die Verbrennungszylinder 9 eingespeist. Von den Verbrennungszylindern 9 wird das erhitzte Kühlmittel über Rückleitungen 10 zu einem Drei-Wege-Thermostaten 11 geführt. Je nach Stellung der Ventile in dem Drei-Wege-Thermostaten 11 gelangt das Kühlmittel aus dem Verbrennungsmotor über den Kühlerrücklauf 12 wieder zurück in den Fahrzeugkühler oder über den Kühlerkurzschluss 13 und die Kühlmittelpumpe 7 wieder zurück in die Kühlleitungen 8 des Verbrennungsmotors.
Je nach Stellung der Ventile im Drei-Wege-Thermostaten 11 kann das Kühlsystem hierbei in an sich bekannter Weise im Kurzschlussbetrieb, im Mischbetrieb, oder im großen Kühlkreislauf gefahren werden. Der Heizungswärmetauscher 3 ist über ein temperaturgesteuertes Absperrventil 14 an den Hochtemperaturzweig des Kühlsystems im Verbrennungsmotor angeschlossen. Der Durchsatz nach Öffnen des Absperrventils 14 durch den Heizungswärmetauscher kann zur Regulierung der Heizleistung mit einer zusätzlichen elektrischen Kühlmittelpumpe 15 und einem getakteten Absperrventil 16 reguliert werden.
Die Ansteuerung der Betätigungselemente an den Ventilen des Drei-Wegethermostaten 11 wird hierbei von dem Steuergerät 5 eingestellt. In dem Steuergerät ist ein logisches Bauelement Logik in Form einer mikroelektronischen Recheneinheit enthalten. Vorzugsweise wird das Steuergerät durch das Steuergerät der Motorelektronik gebildet. In dem logischen Bauelement sind die in den Figuren 2 und 3 skizzierten Steuerungsalgorithmen in Form von Softwareprogrammen implementiert. Die wichtigsten Betriebsdaten für die Adaption der Regelparameter sind hierbei: die Kühlwassertemperatur, die Kühlmittel-Soll- Temperatur, ein Fehlererkennungssignal Failsafe, das aktuell am Verbrennungsmotor anliegende Drehmoment sowie verschiedene Referenzwerte Ref2Min, Ref2Max, Ref3, Refla, Reflbn, die für die Entscheidungsprozesse, wie sie im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 noch erörtert werden Bedeutung haben. Letzt- endlich wird in Abhängigkeit der Entscheidungsroutinen in dem Steuergerät 5, mit dem Steuergerät das Absperrventil 14 geöffnet oder geschlossen. Damit der Verbrennungsmotor maximal schnell seine Betriebstemperatur erreicht, kann mit dem Heizungsabsperrventil 14 bei geeigneter Ventilstellung im Dreiwegethermostaten 11 der Kühlmittelfluss in den Kühlkanälen des Verbrennungsmotors solange zum Stehen gebracht werden, bis eine Schwelltemperatur erreicht ist, bei der dann der Kühlmittelfluss in Gang gesetzt wird und damit der Verbrennungsmotor gekühlt wird. Durch das erfindungsgemäße Aussetzen der Kühlung während der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors erreicht dieser schneller seine Betriebstemperatur.
Das Heizungsabsperrventil 14 bleibt hierbei zunächst solange geschlossen, bis die Kühlwassertemperatur mindestens einen Temperaturschwellwert übersteigt. Der entsprechende Entscheidungsalgorithmus ist in Figur 2 in vereinfachter Weise graphisch dargestellt. Der Entscheidungsalgorithmus ist als Softwareprogramm in dem Steuergerät 5 implementiert. Die mit einem Sensor S ermittelte Kühlwassertemperatur wird mit einem vorzugsweise programmtechnisch realisierten Größenvergleich 20 mit einem vorgegebenen und abgespeicherten Referenzwert Refla verglichen. Dieser Referenzwert ist hierbei ein motorspezifischer Temperaturreferenzwert, der die Betriebsschwelle für die Aktivierung des Kühlmittelflusses anzeigt. Übersteigt die aktuelle Kühlwassertemperatur diese motorspezifische Betriebsschwelle wird mit einer nachgeordneten Logik in dem Steuergerät 5 das entsprechende Steuerungssignal zum Öffnen des Heizungsabsperrventils an dessen Aktoren gesandt und das Heizungsabsperrventil für den Betrieb der Fahrzeugheizung geöffnet .
Der Betriebsschwelle kann vorteilhafter Weise eine zweite niedere Temperaturschwelle Reflb als Vorlaufschwelle beigeordnet und programmtechnisch parallel geschaltet sein. Überschreitet die Kühlwassertemperatur die Vorlaufschwelle, kann das Heizungsabsperrventil kurzzeitig geöffnet werden, um im Dreiwegethermostaten 11 ein Durchströmung der Wachspille mit bereits erwärmten Kühlwasser zu bewirken. Hierdurch wird der Dreiwegethermostat auf die bevorstehende Inbetriebnahme der Kühlanlage vorbereitet. Zweckmäßigerweise wird man das Überschreiten der Kühlwassertemperatur mit einer programmtechnischen Vergleichsstufe 21 und das kurzzeitige Öffnen des Heizungsabsperrventils mit einer programmtechnischen Zeitsteuerung 22 vornehmen. Die beiden Programmschleifen zur Überwachung der Betriebsschwelle und zur Überwachung der Vorlaufschwelle können alternativ mit einer Oderabfrage 23 der nachgeschalteten Prozesssteuerung zugeführt werden.
Stehendes Kühlwasser in den Kühlkanälen des Verbrennungsmotors birgt die Gefahr der lokalen Überhitzung im Verbrennungsmotor durch Grenzschichtbildungen, die sich bei stehendem Kühlwasser von dem Temperatursensor weitgehend unbemerkt bilden können. Es ist deshalb vorteilhaft Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, mit denen lokale Überhitzungen rechtzeitig vermieden werden können. Eine Möglichkeit hierfür zeigt das Ausführungsbeispiel der Figur 3.
Mit einem Temperatursensor S und zwei Vergleichsstufen 30, 31 wird überwacht, ob die Kühlwassertemperatur in einem Bereich zwischen einem oberen Referenzwert Ref2Max und einem unteren Referenzwert Ref2Min ist. Aus dem aktuellen Drehmoment oder besser dem aktuellen Drehmomentverlauf wird mit einem Motormodell die zu erwartende lastabhängige Kühlwassersolltemperatur TM_ECT berechnet. Diese Kühlwassersolltemperatur wird mit einer weiteren Vergleichsstufe 32 mit einem weiteren Referenzwert Ref3 als Überlastschutz verglichen. Liegt die aus der Motorbelastung berechnete Kühlwassertemperatur oberhalb eines Grenzwertes für den Überlastschutz oder liegt die berechnete Kühlwassertemperatur oberhalb der aktuellen Kühlwassertemperatur und ist zeitgleich die Kühlwassertemperatur in einem Temperaturbereich unterhalb der Betriebsschwelle der Kühlanlage, wird als Vorsichtsmaßnahme der Kühlmittelfluss in Gang gesetzt, um sicherheitshalber lokale Überhitzungen zu verhindern. Der Kühlmittelfluss wird bewirkt durch alternatives Öffnen des Heizungsabsperrventils 14 oder durch eine geeignete Ventilstellung im Dreiwegethermostaten 11. Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 favorisiert das gleichzeitige Vorliegen zweier Bedingungen für das in Gang setzten des vorzeitigen Kühlmittelflusses, nämlich die Kühlwassertemperatur muss in einem bestimmten Temperaturintervall zwischen einem unteren Referenzwert Ref2Min und einem oberen Referenzwert Ref2Max liegen und die lastabhängige, berechnete Kühlwassersolltemperatur muss über einem Vergleichswert liegen. Programmtechnisch sind diese beiden Bedingungen mit einer AND- Abfrage 33 zusammengefasst . Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass falls die Kühlwassertemperatur nicht in dem vorgegebenen Temperaturintervall liegt, die Berechnung einer lastabhängigen Kühlwassersolltemperatur unberücksichtigt bleibt und unterbleiben kann. Hat der Motor seine Betriebstemperatur erreicht, kann daher mit der Abfrage des Temperaturintervalls der Überlastschutz und damit die Berechnung einer lastabhängigen Kühlwassersolltemperatur ausgeschaltet werden. Dies entlastet die Rechenkapazität im Steuergerät 5.
In einer einfacheren Ausführungsform kann ein Überlastschutz auch durch einfachen Vergleich der berechneten, lastabhängigen Kühlwassersolltemperatur TM_ECT mit einer Vergleichstemperatur, entweder der tatsächlichen Kühlwassertemperatur oder mit einem Referenzwert Ref3 erfolgen. Dann wird jedes mal, wenn die berechnete Kühlwassersolltemperatur über dem Vergleichswert liegt, der Kühlmittelfluss durch Öffnen der entsprechenden Ventile bewirkt.
Letztlich kann bei Vorliegen eines Fehlerkennungssignals Failsafe sicherheitshalber, der Kühlmittelfluss durch Öffnen des Heizungsabsperrventils und durch Betätigen der entsprechenden Ventile im Dreiwegethermostaten sicherheitshalber in Gang gesetzt werden. Ein Fehlererkennungssignal kann z.B. durch den Selbsttest des Steuergerätes erzeugt werden oder über Signalleitungen übertragen werden, falls andere Komponenten fehlerhaft arbeiten.
Figur 4 zeigt eine Blockdarstellung zur Einbindung der Ent- scheidungsprozesse aus Fig. 2 und Fig. 3 in ein Kraftfahrzeug mit Klimaanlage 41. Die Erfahrung zeigt, dass der Kundenwunsch des Kraftfahrzeugführers berücksichtigt werden muss. D.h. es muss eine Möglichkeit vorhanden sein, die Entschei- dungsprozesse, wie sie in Figur 2 und Figur 3 dargestellt sind, von Seiten des Kraftfahrzeugführers zu beeinflussen. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Kraftfahrzeugführer die Heizung in Gang setzen will, weil es ihm zu kalt ist. In diesem Fall würde nach entsprechender Betätigung des Heizungs- reglers von der Klimaanlage 41 ein Signal für eine Heizungsanforderung an die Logik des Steuergerätes 5 gesandt werden. Mit einer übergeordneten Priorisierung 43, die ebenfall als Softwaremodul im Steuergerät 5 verwirklicht ist, werden dann die verschiedenen Anforderung zur Ansteuerung des Heizungsabsperrventils, die aus der Heizungsanforderung der Klimaanlage, der Ansteuerung des Absperrventils nach Fig. 2 oder der Ansteuerung des Absperrventils nach Fig. 3 gleichzeitig anliegen können, priorisiert. Die Priorisierung wird hierbei insbesondere der Heizungsanforderung einen gewissen Vorzug einräumen. Diese Vorzugseinräumung erfolgt z.B. durch eine Zeitsteuerung, derart, dass nach Ablauf einer Mindestdauer von z.B. 2 Minuten seit Anliegen einer Heizungsanforderung, der Heizungsanforderung absolute Priorität eingeräumt wird und das Heizungsabsperrventil unabhängig von übrigen Betriebsparametern auf alle Fälle geöffnet wird. Falls gewünscht kann natürlich der heizungsanforderung aus der Klimaanlage auch sofort bei Aufkommen der Heizungsanforderung immer und auf alle Fälle Prioritäteingeräumt werden. Allerdings würden bei der zuletzt genannten Alternative die Vorzüge der Entscheidungsverfahren nach Figur 2 und Figur 3 zumindest zum Teil zunichte gemacht.

Claims

DaimlerChrysler AG
Patentansprüche
Verfahren zur Regulierung des Kühlmittelflusses aus den Kühlkanälen eines Verbrennungsmotors (1) in einen Heizungswärmetauscher (3) mit einem Absperrventil (14) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kühlmittelfluss in den Heizungswärmetauscher (3) mit dem Absperrventil (14) unterbrochen wird, wenn die Temperatur des Kühlmittels unterhalb einer vorgegebenen Referenztemperatur (Refla, Reflb, Ref2Min) liegt, und damit der Kühlmittelfluss in den Verbrennungskanälen zum Erliegen kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach Überschreiten einer ersten Referenztemperatur (Reflb) als Vorlaufschwelle das Absperrventil (14) kurzzeitig geöffnet wird, damit die Wachspille im Dreiwegethermostaten (11) vorgewärmt wird und danach das Absperrventil wieder geschlossen wird, bis die Kühlmitteltemperatur einen zweiten höheren Referenzwert (Refla) als Betriebsschwelle erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenn sich die Temperatur des Kühlmittels in einem unteren Temperaturbereich zwischen einer unteren Referenztemperatur (Ref2Min) und einer oberen Referenztemperatur (Ref2Max) und gleichzeitig die lastabhängige, berechnete Kühlwassersolltemperatur einen dritten Referenzwert (Ref3) unterschreitet, der Kühlmittelfluss in den Kühlkanälen des Verbrennungsmotors durch entsprechendes Öffnen des Absperrventils (14) oder des betreffenden Ventils im Dreiwegethermostaten (11) in Gang gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kühlmittelfluss in Gang gesetzt wird, wenn die berechnete lastabhängige Kühlmittelsolltemperatur einen
Vergleichswert übersteigt .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Fehlerfall der Kühlmittelfluss sicherheitshalber in gang gesetzt wird.
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