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DE10316017A1 - Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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DE10316017A1
DE10316017A1 DE2003116017 DE10316017A DE10316017A1 DE 10316017 A1 DE10316017 A1 DE 10316017A1 DE 2003116017 DE2003116017 DE 2003116017 DE 10316017 A DE10316017 A DE 10316017A DE 10316017 A1 DE10316017 A1 DE 10316017A1
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DE
Germany
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coolant
combustion engine
branch
control
internal combustion
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DE2003116017
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Karsten Mann
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Kühlmittel von einer Kühlmittelpumpe (5) umgewälzt wird und wobei das Kühlmittel außerhalb der Brennkraftmaschine (1) wenigstens durch einen Kühlerzweig (3a, 7a, 7b, 8, 9) und durch einen Bypasszweig (3b, 4a, 4b) fließt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kühlmittelpumpe (5) zum Umwälzen eines Kühlmittels und mit wenigstens einem Kühlerzweig (3a, 7a, 7b, 8, 9) und einem Bypasszweig (3b, 4a, 4b), durch die Kühlmittel außerhalb der Brennkraftmaschine (1) fließen kann.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Kühlmittel von einer Kühlmittelpumpe umgewälzt wird und bei dem das Kühlmittel außerhalb der Brennkraftmaschine wenigstens durch einen Kühlerzweig und durch einen Bypasszweig fließt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kühlmittelpumpe zum Umwälzen eines Kühlmittels und mit wenigstens einem Kühlerzweig und einem Bypasszweig, durch die Kühlmittel außerhalb der Brennkraftmaschine fließen kann.
  • Zu einem Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gehören in der Regel eine zu kühlende Wärmequelle (der Brennkraftmaschine), die mittels eines Kühlmittels durch freie oder erzwungene Konvektion gekühlt wird. Die Temperaturdifferenz über der Wärmequelle ist vom Wärmeeintrag und von der Größe des Kühlmittelstroms abhängig, während die absolute Temperatur des Kühlmittels durch den Wärmeeintrag der Wärmequelle, die Wärmeabfuhr über im Kreislauf befindliche Kühler und die Wärmekapazitäten der Materialien bestimmt wird.
  • Derzeit werden in Motorkühlsystemen von Kraftfahrzeugen mechanische Wasserpumpen eingesetzt, die über Keilriemen von der Kurbelwelle des Motors angetrieben werden. Die Pumpen sind hierbei derart dimensioniert, dass selbst in kritischsten Betriebszuständen, beispielsweise bei Bergfahrt mit hoher Drehzahl, hoher Last und geringer Fahrzeuggeschwindigkeit, keine unzulässig hohe Motortemperatur bzw. Temperaturdifferenz über dem Motor entsteht. Das Mischverhältnis zwischen dein Bypasszweig und dem Kühlerzweig wird durch ein dehnstoffbetriebenes Thermostatventil in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur eingestellt. Das Thermostatventil ist so dimensioniert, dass sich keine unzulässig hohe Kühlmitteltemperatur einstellt.
  • Um ein effizienteres Wärmemanagement im Kühlsystem einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug zu erreichen, besteht z. B. die Möglichkeit einer bedarfsgerechten Ansteuerung bzw. Regelung des Motorkühlsystems mit dem Ziel, den Kraftstoffverbrauch und die Emission zu verringern bzw. Abgasgrenzwerte einzuhalten und zudem den Komfort zu erhöhen. Dabei dürfen kritische Grenzen der Bauteilbelastung nicht überschritten werden. Ein besonders kritisches Bauteil ist hierbei z. B. die Zylinderkopftemperatur. Diese Ziele können durch eine Optimierung des Kühlmittelstroms und die lastabhängige Regelung des Temperaturniveaus des Motors erreicht werden.
  • Eine Alternative, die eine bedarfsgerechte Einstellung des Kühlmittelstroms ermöglicht, sieht eine elektrisch regelbare Wasserpumpe vor, die jedoch den Nachteil aufweist, dass sie zum einen deutlich teurer als eine mechanische Wasserpumpe ist und zum anderen in heutigen Bordnetzen mit 12V Spannung teilweise die benötigten Pumpleistungen nicht ohne Weiteres realisierbar sind.
  • Aus dem SAE Technical Paper Series 961813 von Jilian Yangg von der Ford Motor Co. mit dem Titel „Coolant Pump Throttling – A Simple Method to Improve the Control Over SI Engine Cooling System" von der International Off-Highway & Powerplant Congress & Exposition, Indianapolis, Indiana, August 26–28, 1996 ist ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bekannt geworden, bei dem die Pumpe als eine mechanisch angetriebene Kühlmittelpumpe ausgeführt ist. Mit dem Ziel eines verbesserten Erwärmens der Brennräume nach einem Kaltstart und einer Verbesserung von Abgas- und Verbrauchswerten schlägt der Autor vor, den Kühlmittelstrom der Kühlmittelpumpe zu drosseln. Hierzu werden zwei unterschiedliche Ausführungen vorgeschlagen. Zum einen schlägt der Autor vor, in den Bypasszweig des Kühlsystems eine Drosselblende einzusetzen. Zum anderen schlägt der Autor vor, eine Drosselklappe unmittelbar am Pumpenausgang anzubringen. Bei der ersten Alternative kann der Kühlmittelstrom im By passzweig geregelt werden, während bei der zweiten Alternative der Gesamt-Kühlmittelstrom des Kühlsystems geregelt werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible Steuerung und/oder Regelung der Kühlmittelströme in einem Kühlsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Kühlmittel von einer Kühlmittelpumpe umgewälzt wird, bei dem das Kühlmittel außerhalb der Brennkraftmaschine wenigstens durch einen Kühlerzweig und durch einen Bypasszweig fließt und bei dein mit Steuer- und/oder Regelmitteln eine Drosselung eines Kühlmittelstroms durch den Kühlerzweig und eines Kühlmittelstroms durch den Bypasszweig unabhängig voneinander durchgeführt wird.
  • Durch die voneinander unabhängige Steuerung und/oder Regelung der Kühlmittelströme durch den Kühlerzweig und durch den Bypasszweig können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kühlmittelströme besonders flexibel vorgegeben werden. Insbesondere ist es gegenüber konventionellen Kühlkreislaufsystemen möglich, nach einem Kaltstart nicht nur den Kühlerzweig vollständig zu unterbrechen, um eine schnellere Erwärmung der Brennkraftmaschine zu erreichen, sondern es kann zusätzlich der Kühlmittelstrom durch den Bypasszweig gedrosselt werden, um das Erwärmen der Brennkraftmaschine noch schneller zu erreichen.
  • Eine Maßnahme sieht vor, dass mittels einer vorgebbaren Ansteuerung der Steuer- und/oder Regelmittel eine gewünschte Temperatur des Kühlmittels eingestellt wird. Durch diese Weiterbildung wird das erfindungsgemäße Verfahren dazu genutzt, in besonders flexibler Art und Weise eine Kühlmittelsolltemperatur einzustellen.
  • Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass mittels der Steuer- und/oder Regelmittel ein vorgebbarer Gesamt-Kühlmittelstrom eingestellt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es weiterhin, dass unabhängig von der Randbedingung des vorgegebenen Gesamt-Kühlmittelstroms mittels der Steuer- und/oder Regelmittel ein vorgebbares Mischverhältnis der Kühlmittelströme durch Kühler- und Bypasszweig eingestellt werden kann. Mit anderen Worten: Es ist möglich, gleichzeitig einen bestimmten Gesamt-Kühlmittelstrom und ein Mischverhältnis der Kühlmittelströme zwischen dein Kühler- und dem Bypasszweig einzustellen. (Das Mischverhältnis ist die Stellgröße zur Motortemperatur-Regelung).
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kühlmittelpumpe zum Umwälzen eines Kühlmittels und mit wenigstens einem Kühlerzweig und einem Bypasszweig, durch die Kühlmittel außerhalb der Brennkraftmaschine fließen kann, wobei das Steuer- und/oder Regelmittel zur unabhängigen Drosselung eines Kühlmittelstroms durch den Kühlerzweig und eines Kühlmittelstroms durch den Bypasszweig ausgebildet ist.
  • Die erfindungsgemäße Steuerung und/oder Regelung weist die gleichen Vorteile auf wie das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Steuerung und/oder Regelung ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.
  • Zeichnung
  • 1 zeigt ein Kühlsystem nach dem Stand der Technik, 2 zeigt ein Kühlsystem gemäß der Erfindung, 3a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, 3b zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel in anderer Darstellung, 4 zeigt ein hydraulisches Netzwerk entsprechend der Erfindung und 5 zeigt eine Darstellung zur Ermittlung des gewünschten hydraulischen Widerstands entsprechend der Erfindung.
  • Die Regelung des Kühlmittelstroms (Volumenstrom) und des Temperaturniveaus in einem Kühlsystem der Brennkraftmaschine ist auch mit konventioneller mechanischer Wasserpumpe möglich, wenn der Bypass- und der Kühlerzweig entkoppelt voneinander angedrosselt werden können. Durch die unabhängig voneinander mögliche Androsselung des Kühler- und des Bypasszweiges kann das Mischverhältnis der Kühlmittelströme durch den Kühler- und den Bypasszweig flexibel eingestellt werden. Der Kühlmittelstrom kann trotz des durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine festgelegten Arbeitspunkts der mechanischen Wasserpumpe eingestellt werden, indem der hydraulische Gesamtwiderstand des Systems verändert wird. Dabei werden die Drosselventile derart eingestellt, dass sich im System das gewünschte Mischverhältnis zwischen dem Kühler- und dem Bypasszweig sowie der gewünschte hydraulische Gesamtwiderstand einstellt, aus dein sich ein gewünschter Gesamt-Kühlmittelstrom des Kühlsystems ergibt. Eine Voraussetzung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Kenntnis der hydraulischen Widerstände der Kühlkreislaufkomponenten sowie die Kenntnis der Pumpenkennlinie der mechanischen Wasserpumpe.
  • 1 zeigt ein Beispiel eines konventionellen Kühlsystems. Entsprechend 1 wird eine Brennkraftmaschine 1 von einem Kühlmittel durchflossen. Das Kühlmittel fließt über eine Leitung 2 aus der Brennkraftmaschine 1 heraus und fließt über ein Dreiwegekühlerventil 3, über einen Bypasszweig 4, eine Kühlmittelpumpe 5 und eine Leitung 6 zurück in die Brennkraftmaschine 1. Weiterhin fließt ein Teil des Kühlmittels, ausgehend vom Dreiwegekühlerventil 3, über eine Leitung 7 zu einem Kühler 8, von dort über eine Leitung 9 und ebenfalls über die Kühlmittelpumpe 5 und Leitung 6 zurück zur Brennkraftmaschine 1.
  • An anderer Stelle verlässt das Kühlmittel über eine Leitung 10 die Brennkraftmaschine 1 und fließt von dort über ein Heizungsventil 11, eine Leitung 12, einen Heizungswärmeübertrager 13, eine Leitung 14, der Kühlmittelpumpe 5 und Leitung 6 zurück zur Brennkraftmaschine 1. Die Leitung 10, das Heizungsventil 11, die Leitung 12, der Heizungswärmübertrager 13 sowie die Leitung 14 bilden einen Heizzweig.
  • In 1 sind weiterhin drei Temperatursensoren gezeigt, die die Temperaturen an bestimmten Stellen des Kühlsystems erfassen. Dies sind der Temperatursensor 15, der die Temperatur in Leitung 2 erfasst, der Temperatursensor 16, der die Temperatur in Leitung 6 erfasst und der Temperatursensor 17, der die Temperatur in Leitung 9 erfasst. Der Temperatursensor 15 erfasst somit die Temperatur an einem Ausgang der Brennkraftmaschine 1. Der Temperatursensor 16 erfasst somit die Temperatur an einem Eingang der Brennkraftmaschine 1. Der Temperatursensor 17 erfasst somit die Temperatur des Kühlmittels an einem Ausgang des Kühlerlüftersystems 8.
  • 2 zeigt ein Kühlsystem entsprechend der Erfindung. Hierbei sind diejenigen Teile, die mit den in 1 gezeigten Teilen übereinstimmen jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen und es wird im Folgenden lediglich auf den Unterschied zur 1 eingegangen. Im Unterschied zu 1 ist das dort gezeigte Dreiwegekühlerventil 3 durch zwei getrennte Ventile 3a und 3b ersetzt. Hierbei ist ein Kühlerventil 3a in die Leitung 7 eingesetzt, wodurch sich die Leitung 7 in zwei Teilleitungen 7a und 7b aufteilt. In die Leitung 4 wurde ein Bypassventil 3b eingesetzt, wodurch die Leitung 4 in die Teile 4a und 4b aufgeteilt wird. Das Kühlerventil 3, die Teilleitungen 7a, 7b, der Kühler 8 und die Leitung 9 bilden einen Kühlerzweig. Das Bypassventil 3 und die Teilleitungen 4a, 4b bilden einen Bypasszweig.
  • Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von zwei getrennten Ventilen 3a und 3b können das Soll-Mischverhältnis und der Gesamtsoll-Kühlmittelstrom eingestellt werden. Gegebenenfalls muss hierbei vorausgesetzt werden, dass sämtliche die Kühlmittelpumpe 5 kurzschließenden anderen Zweige ebenfalls abgetrennt werden können, wie beispielsweise der Heizzweig 1014. Auf die Ermittlung des Soll-Mischverhältnisses zwischen dem Kühlerzweig 3, 7a, 7b, 8, 9 und dem Bypasszweig 3b, 4a, 4b sowie auf die Ermittlung des Gesamt-Kühlmittelstroms durch das gesamte Kühlsystem wird im Rahmen dieser Erfindung nicht weiter eingegangen, da dies für das Wesen der Erfindung nicht von Bedeutung ist und diese Daten in einer separaten Thermomanagement-Prozessführung ermittelt werden können.
  • 3a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei ist schematisch dargestellt, wie aus dem Soll-Mischverhältnis und dem Gesamtsoll-Kühlmittelstrom die entsprechenden Stellungen der zwei Ventile 3a und 3b nach 2 ermittelt werden.
  • Zunächst wird in Abhängigkeit von der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1 der Arbeitspunkt der Kühlmittelpumpe 5 bestimmt und in Abhängigkeit von dein Gesamtsoll-Kühlmittelstrom Vp mittels eines ersten Kennfeldes 31 der gewünschte hydraulische Systemwiderstand R ermittelt. Dieser gewünschte hydraulische Systemwiderstand R und ein gewünschtes Mischverhältnis MV sind die Eingänge des zweiten und dritten Kenn felds 32, 33. Aus dein zweiten Kennfeld 32 heraus wird das Kühlerventil 3a und aus dem dritten Kennfeld 33 heraus das Bypassventil 3b angesteuert. Aus den beiden Kennfeldern 32, 33 werden demnach Signale gewonnen, die den Sollstellungen des Ventile 3a, 3b entsprechen.
  • Durch die entsprechende Verschaltung der drei Kennfelder 31, 32, 33 wird also die erfindungsgemäße Ansteuerung der Ventile 3a und 3b erreicht. Alternativ kann statt der drei zweidimensionalen Kennfelder 31, 32, 33 auch auf zwei dreidimensionale Kennfelder zurückgegriffen werden.
  • 3b zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel in anderer Darstellung. In einem ersten Schritt 34 werden die Eingangsgrößen Soll-Mischverhältnis MV, Gesamtsoll-Kühlmittelstrom Vp und Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1 erfasst. Ausgehend von diesen Eingangsdaten wird in einem Schritt 35 mittels des Gesamtsoll-Kühlmittelstrom Vp und der Drehzahl n der hydraulische Gesamtwiderstand R des Kühlsystems ermittelt. Dieser hydraulische Gesamtwiderstand R wird an den Schritt 36 übermittelt, worin, ausgehend vom Soll-Mischverhältnis MV und des Gesamtsoll-Kühlmittelstrom Vp Ansteuergrößen für das Kühlerventil 3a und das Bypassventil 3b bestimmt werden. Im abschließenden Schritt 37 werden schließlich das Kühlerventil 3a und das Bypassventil 3b entsprechend angesteuert.
  • Das erste Kennfeld 3l zur Ermittlung des gewünschten hydraulischen Widerstands R sowie gegebenenfalls das zweite und dritte Kennfeld 32, 33 können bei der Applikation der Brennkraftmaschine automatisch generiert werden. Hierbei muss das Kennfeld der Kühlmittelpumpe 5 bekannt sein, das die Druckdifferenz über der Pumpenabhängigkeit des Kuhlmittelstroms und der Pumpen- bzw. Brennkraftmaschinendrehzahl angibt. Weiterhin sollten gegebenenfalls die hydraulischen Widerstände der Komponenten bekannt sein. Im Falle des Pumpenkennfelds kann zu jedem Datenpaar aus Kühlmittelstrom und Drehzahl eindeutig ein hydraulischer Widerstand gefunden werden. Zur Ermittlung der Kennfelder 32, 33 muss in dem jeweiligen Kennfeld in Abhängigkeit vom gewünschten Mischverhältnis und dein gewünschten hydraulischen Widerstand die jeweilige Ventil- bzw. Drosselkörperstellung abgelegt sein. Die Daten der Kennfelder 32, 33 sind stark miteinander verkoppelt, da das Mischverhältnis und, je nach Arbeitspunkt, auch der hydraulische Widerstand des Kühlsystems stark von der Ventilstellung jedes einzelnen Ventils 3a, 3b bzw. von der Stellung jedes Drosselkörpers abhängt. Unter der Annahme von turbulenter Strömung ist der Druckabfall näherungsweise proportional zum Quadrat des Kuhlmittelstroms. Für alle Ventilstellungen kann in Analogie zur Elektrotechnik ein hydraulischer Ersatzwiderstand R des Kühlsystems mithilfe eines hydraulischen Netzes ermittelt werden, sofern die hydraulischen Widerstände der Komponenten sowie die Widerstandskennlinien der Ventile 3a, 3b bekannt sind.
  • Ein Beispiel für ein solches hydraulisches Netzwerk entsprechend der Erfindung ist in 4 dargestellt. Die Einzelwiderstände der Komponenten addieren sich analog einer elektrischen Schaltung zum Gesamtwiderstand. Daraus ergibt sich die Systemkennlinie. Der gesuchte Gesamt-Kühlmittelstrom des Kühlsystems durch die Kühlmittelpumpe 5 ergibt sich dann aus dem Schnitt der Pumpenkennlinie mit der Systemkennlinie.
  • Im Einzelnen sind in 4 dargestellt: der hydraulische Widerstand 41 der Brennkraftmaschine 1, der hydraulische Widerstand 42 des Heizzweiges 1014, der hydraulische Widerstand 43 eines nicht näher gezeigten, in der Brennkraftmaschine 1 enthaltenen Zylinderkopfes, der hydraulische Widerstand 44 des Bypassventils 3b, der hydraulische Widerstand 45 des Bypasszweiges 4a, 4b ohne das Bypassventil 3b, der hydraulische Widerstand 46 des Kühlerventils 3a und der hydraulische Widerstand 47 des restlichen Kühlerzweiges 7a, 7b, 8, 9 ohne das Kühlerventil 3a. Hierbei sind die hydraulischen Widerstände 44, 45 des Bypassventils 3b und des restlichen Bypasszweigs 4a, 4b in Reihe geschaltet. Diese Reihenschaltung ist wiederum parallel geschaltet zur Reihenschaltung aus hydraulischem Widerstand 46 des Kühlerventils 3a und hydraulischem Widerstand 47 des restlichen Kühlerzweiges 7a, 7, 8, 9. Die Parallelschaltung der hydraulischen Widerstände 44, 45 einerseits und 46, 47 andererseits ist wiederum in Reihe geschaltet zum hydraulischen Widerstand 43 des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine 1. Die somit entstandene Reihenschaltung der hydraulischen Widerstände ist wiederum parallel geschaltet zum hydraulischen Widerstand 42 des Heizzweiges 1014. Die bis jetzt vorliegende Schaltung der hydraulischen Widerstände 4247 ist ihrerseits in Reihe geschaltet zum hydraulischen Widerstand 41 der Brennkraftmaschine 1. Insgesamt ergeben sich aus der in 4 gezeigten Reihen- und Parallelschaltung der hydraulischen Widerstände 4147 der hydraulische Gesamtwiderstand des Kühlsystems. Außerdem ergibt sich aus der Parallelschaltung der Reihenschaltungen der hydraulischen Widerstände 44, 45 und 46, 47 das Verhältnis der Durchströmung des Bypass- und Kühlerzweigs 3b, 4a, 4b; 3a, 7a, 7b, 8, 9 und somit das Mischverhältnis.
  • 5 zeigt Kennlinien zur Ermittlung des gewünschten hydraulischen Widerstands. In 5 sind auf der waagerechten Achse Kühlmittelströme Vp dargestellt, während auf der senkrechten Achse Druckdifferenzen dp dargestellt sind. Für die Drehzahlen n1, n2 und n3 (n1 > n2 > n3) sind jeweils Pumpenkennlinien 51, 52, 53 dargestellt. Weiterhin dargestellt ist eine Systemkennlinie 54, die sich (bei turbulenter Strömung) aus der Multiplikation des hydraulischen Widerstandes R mit dem Quadrat des Kuhlmittelstroms Vp ergibt. Mathematisch gesehen stellt somit die Systemkennlinie 54 eine Parabel dar, wobei die Druckdifferenz dp eine Funktion des Quadrats des Kühlmittelstroms Vp ist, wobei das Quadrat des Kühlmittelstroms Vp mit dem hydraulischen Widerstand R als Faktor verknüpft ist.
  • Mit sinkendem hydraulischem Widerstand R wird somit die Steigung der Systemkennlinie 54 geringer und resultiert schließlich in einem systembedingten minimalen hydraulischen Widerstand R sys min, dessen Abhängigkeit vom Kühlmittelstrom Vp mit der Bezugszahl 55 versehen ist. Steigt hingegen der hydraulische Widerstand R, ergibt sich eine größere Steigung der Systemkennlinie 54, und die Systemkennlinie 54 würde sich weiter in Richtung der senkrechten Achse verschieben. In Kenntnis der aktuellen Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1 und eines gewünschten Sollgesamt-Kühlmittelstroms Vp lässt sich somit aus dem Schnittpunkt des gesuchten Kühlmittelstroms Vp mit der entsprechend Pumpenkennlinie 5153 die gesuchte Systemkennlinie bestimmen, aus welcher der gesuchte hydraulische Widerstand R bestimmt werden kann. Beispielsweise sind in der Darstellung nach 5 für die Kühlmittelströme Vp1, Vp2, Vp3 die Schnittpunkte 56, 57 und 58 mit der jeweils entsprechenden Pumpenkennlinie 5153 gezeigt. Durch diese Schnittpunkte 5658 ergibt sich die Systemkennlinie 54, wodurch auf den gesuchten hydraulischen Widerstand R rückgeschlossen werden kann.
  • Das dargestellte erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs integriert sein, welches zusätzlich beispielsweise die Aufgabe der Steuerung der Brennkraftmaschine 1 übernimmt. Die gezeigten funktionalen Zusammenhänge können z. B. durch entsprechende mathematische Funktionen, ein mehrdimensionales Kennfeld oder auch durch mehrere Kennfelder im Motorsteuergerät abgebildet sein. Insgesamt ergibt sich eine besonders flexible und exakte Möglichkeit der unabhängigen Steuerung von Kühlmittelströmen Vp und Mischungsverhältnissen zwischen Kühlerzweig 3a, 7a, 7b, 8, 9 und Bypasszweig 3b, 4a, 4b, wodurch eine einfache, gegebenenfalls rechnergestützte bzw. automatisierte Applizierbarkeit gegeben ist. Die für die Applikati on benötigten Daten sind leicht messbar, sollten aber auch im Rahmen der Kühlsystemdimensionierung vom Fahrzeughersteller bzw. vom Komponentenlieferanten her bekannt sein bzw. bekannt gemacht werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Kühlmittel von einer Kühlmittelpumpe (5) umgewälzt wird und wobei das Kühlmittel außerhalb der Brennkraftmaschine (1) wenigstens durch einen Kühlerzweig (3a, 7a, 7b, 8, 9) und durch einen Bypasszweig (3b, 4a, 4b) fließt, dadurch gekennzeichnet, dass mit Steuer- und/oder Regelmitteln eine Drosselung eines Kühlmittelstroms durch den Kühlerzweig (3a, 7a, 7b, 8, 9) und eines Kühlmittelstroms durch den Bypasszweig (3b, 4a, 4b) unabhängig voneinander durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer vorgebbaren Ansteuerung der Steuer- und/oder Regelmittel eine Temperatur des Kühlmittels eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuer- und/oder Regelmittel ein vorgebbarer Gesamt-Kühlmittelstrom (Vp) des Kühlmittels eingestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuer- und/oder Regelmittel ein vorgebbares Mischverhältnis der Kühlmittelströme durch Kühler- und Bypasszweig (3a, 7a, 7b, 8, 9; 3b, 4a, 4b) eingestellt wird.
  5. Verfahren nach 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens aus dem vorgebbaren Mischverhältnis, dem vorgebbaren Gesamt-Kühlmittelstrom (Vp) und einer Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine (1) und/oder der Kühlmittelpumpe (5) und/oder einer Stellung des Heizungsventils (11) Ansteuergrößen für die Steuer- und/oder Regelmittel bestimmt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dein vorgebbaren Gesamt-Kühlmittelstrom (Vp) und der Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine (1) und/oder der Kühlmittelpumpe (5) ein hydraulischer Gesamtwiderstand (R) des Kühlsystems bestimmt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus Kennfeldern (31, 32, 33) Ansteuergrößen für ein Kühlerventil (3a) im Kühlerzweig (3a, 7a, 7b, 8, 9) und ein Bypassventil (3b) im Bypasszweig (3b, 4a, 4b) bestimmt werden.
  8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennfelder (31, 32, 33) wenigstens in Abhängigkeit von dem vorgebbaren Mischverhältnis und dein hydraulischen Gesamtwiderstand (R) des Kühlsystems in einem Speicher abgelegt sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des hydraulischen Gesamtwiderstands (R) des Kühlsystems ein Kennfeld (31, 32, 33) in einem Speicher abgelegt ist.
  10. Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kühlmittelpumpe (5) zum Umwälzen eines Kühlmittels, mit wenigstens einem Kühlerzweig (3a, 7a, 7b, 8, 9) und einem Bypasszweig (3b, 4a, 4b) durch welche das Kühlmittel außerhalb der Brennkraftmaschine (1) fließen kann, dadurch gekennzeichnet, dass Steuer- und/oder Regelmittel zur unabhängigen Drosselung eines Kühlmittelstroms durch den Kühlerzweig (3a, 7a, 7b, 8, 9) und eines Kühlmittelstroms durch den Bypasszweig (3b, 4a, 4b) vorgesehen sind.
DE2003116017 2002-04-15 2003-04-07 Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs Withdrawn DE10316017A1 (de)

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