Kühlmittel-Temperatur-Anzeigevorrichtung in flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen

Abstract

 Eine Betriebsstoff-Temperatur-Anzeigevorrichtung für Brennkraft­maschinen, insbesondere Kühlmittel-Temperatur-Anzeigevorrichtung für flüssigkeits-gekühlte Brennkraftmaschinen weist eine dem Anzeigegerät zusätzlich zum Temperatur-Fühler zugeschaltete elektrische und/oder elektronische Schaltvorrichtung auf, die in Abhängigkeit von einem bestimmten Signalwert des Temperatur-Füh­lers und/oder eines weiteren Betriebszustands-Fühlers, wie eines Betriebsstoff-Temperatur-, Bauteil-Temperatur- und Betriebsstoff-­Druck-Fühlers einen Anzeigewert des Anzeigegerätes bewirkt, der von dem dem Signalwert des Temperatur-Fühlers entsprechenden Anzeigewert abweicht und entweder in einen mittleren Normal-­Temperaturbereich eine gleichbleibende Anzeige und/oder abwei­chend vom gegebenen mittleren Normalbereich der Kühlmittel-Tem­peratur eine Überhitzungs-Anzeige aus der Funktion der zusätz­lichen Betriebszustands-Fühler bewirkt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Betriebsstoff-Temperatur-­Anzeigevorrichtung für Brennkraftmaschinen einer Bauaert gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Bei bekannten Anzeigevorrichtungen dieser Bauart entspricht der vom Anzeigegerät wiedergegebene Anzeigewert dem Signalwert des Temperatur-Fühlers. Vor allem bei Zeigerinstrumenten als Anzeige­gerät für die Temperaturüberwachung flüssigkeits-gekühlter Brenn­kraftmaschinen wird der Fahrzeugführer durch das Anzeigegerät aufgrund wechselnder Anzeigewerte vielfach unnötig verunsichert. Die veränderlichen Anzeigewerte treten in Abhängigkeit von mehre­ren Einflußfaktoren auf, deren Wertigkeit der Fahrzeugführer nicht beurteilen kann. Die wesentlichen Einflußfaktoren bestehen schon bei einem einzigen Baumuster einer Brennkraftmaschine in den Fertigungstoleranzen der kühlmittel-führenden Bauteile, wie die Maschine selbst, der Kühler und der Kühlmittel-Thermostat, die zusammen die tatsächliche Kühlmittel-Temperatur in Abhängigkeit von den weiteren Einflußgrößen Motorlast und Umgebungstemperatur bestimmen. Hinzu kommen diejenigen Einflußgrößen, die Abweichun­gen des Anzeigewertes von dem tatsächlichen Temperaturwert bewirken, nämlich der Temperatur-Fühler und das Temperatur-Anzei­gegerät sowie dazwischenliegende Bauteile, die die elektrische Ver­bindung bewirken.

[0003] Bei Temperatur-Anzeigevorrichtungen für Überdruck-Kühlkreise von Brennkraftmaschinen mit einer Normal-Betriebstemperatur des Kühlmittels über der atmosphärischen Siedegrenze führt zwar ein mangelnder Überdruck-Aufbau zu einer Funktions-Gefährdung der Maschinen-Kühlung, die Temperatur-Anzeigevorrichtung stellt am Anzeigegerät jedoch eine normale Betriebstemperatur ohne Warn­signal dar, weil die atmosphärische Siedetemperatur mit der nor­malen Betriebstemperatur bei normalem Überdruck-Betrieb des Kühlkreises übereinstimmt. Bei neuesten Heiß-Kühlkreisregelungen mit normaler Betriebstemperatur über der Siedegrenze bei atmos­phärischem Druck ergibt sich bei mangelndem überdruck sogar eine völlige Unwirksamkeit des Kühlers, wenn die Thermostat-Öffnungs­temperatur über der atmosphärischen Siedetemperatur liegt. Dabei gibt dann ein Temperatur-Zeigerinstrument in widersinniger Weise einen niedrigeren Temperatur-Anzeigewert an als bei Normalfunktion des Kühlkreises.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Temperatur-Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Bauart so auszubilden, daß weder eine unnötige Verunsicherung des Fahrzeugführers durch unterschiedliche Temperatur-Anzeigewerte bei Normalfunktion noch ein unzutreffender normaler Anzeigewert bei bestehender Funktionsgefährdung auftreten. Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Der Anzeigewert des Anzeigegerätes kann auf diese Weise mit einfachen Schaltmitteln abweichend vom jeweils tatsächlich gegebenen Temperaturwert sinnvoll bestimmt werden. Gemäß Anspruch 2 wird ein Zeigerin­strument so gesteuert, daß dessen Anzeigewert bzw. Zeigerstellung im Bereich der normalen Betriebstemperatur des Kühlmittels etwa gleichbleibend dargestellt wird, sodaß eine Verunsicherung des Fahrzeugführers durch wechselnde Zeigerstellung ausgeschlossen ist. Gemäß Anspruch 3 wird mittels zusätzlicher Temperatur- und/oder Druck-Fühler der Anzeigewert des Anzeigegerätes trotz Normalbereich seines eigenen Anzeigewertes bei Auftreten gefähr­licher Signalwerte der weiteren Fühler auf einen der Maschinen-­Überhitzung entsprechenden Anzeigewert gesteuert.

[0005] Gemäß Anspruch 4 wird eine einfache Ausbildung einer Kühlmittel-­Temperaturanzeigevorrichtung mit Überhitzungs-Anzeige bei Druck­mangel im Kühlkreis erreicht, in dem dem Anzeigegerät zusätzlich zum Temperatur-Fühler ein Druck-Fühler über ein Schaltelement zugeschaltet wird, sodaß ein unzureichender Druckaufbau bis zu einer bestimmten Kühlmitteltemperatur als Überhitzungsgefahr am Anzeigegerät dargestellt wird.

[0006] Gemäß Anspruch 5 werden mittels einer Programm-Steuervorrichtung die Signalwerte von mindestens zwei Fühlern so verarbeitet, daß normale Signalwerte zu einem wenigstens annähernd konstanten Anzeigewert des Anzeigegerätes führen.

[0007] Gemäß Anspruch 6 wird die Programm-Steuervorrichtung nach Anspruch 5 für die gemeinsame Überwachung von Kühlmittel-Tempera­tur und -Druck so verknüpft, daß ein zur jeweiligen Temperatur unzureichender Druck einen Überhitzungs-Anzeigewert des Tempera­tur-Anzeigegerätes bewirkt.

[0008] Gemäß Anspruch 7 ist eine kombinierte Anordnung eines Anzeigegerä­tes, insbesondere eines Kühlmittel-Thermometers, und einer Über­hitzungs-Warnanzeige-Vorrichtung, insbesondere einer Überhitzungs-­Warnleuchte, vorgesehen, bei der gleichzeitig eine normale Kühl­mittel-Temperatur und eine Überhitzungsgefahr für die Maschine aufgrund mindestens einer weiteren Betriebszustandsgröße, ins­besondere einer überhöhten Zylinderkopf-Temperatur und eines unzureichend geringen Kühlmittel-Druckes, sinnvoll dargestellt werden.

[0009] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel und ein Funktions­diagramm der Erfindung dargestellt.

[0010] Eine Kühlmittel-Temperatur-Anzeigevorrichtung für eine nicht dargestellte flüssigkeits-gekühlte Brennkraftmaschine besteht gemäß Fig. 1 aus einem Temperatur-Anzeigegerät 1, das als Zeiger­instrument ausgebildet ist, und aus einem Temperatur-Fühler 2, der als NTC-Widerstand ausgebildet ist, und der Kühlmittel-Tem­peratur T_K ausgesetzt ist. Das Anzeigegerät 1 und der Fühler 2 stehen über eine Leitungsverbindung 3 in elektrischer Verbindung, die über den Fühler 2 zur Masse führt und am Anzeigegerät 1 über einen Pluspol-Anschluß mit einer Stromquelle, wie Fahrzeug-­Bordnetz, Batterie oder Generator, in Verbindung steht. An die Leitung 3 sind zusätzlich und parallel zu einander in je einen weiteren Masseanschluß ein Schwellwertschalter 4 für die Maschi­nen-Temperatur T_M und ein Schwellwertschalter 5 für den Kühl­mittel-Druck p_K angeschlossen. Diese Schwellwertschalter 4 und 5 sind ab einer vorbestimmten Maschinen-Bauteil-Temperatur T_M geschlossen bzw. ab einem vorbestimmten Kühlmittel-Druck p_K geöffnet. In Fig. 1 sind der Zeiger des Zeigerinstrumentes 1 und die Schaltstellungen der Schwellwertschalter 4 und 5 in Normallage bei Normal-Betriebstemperatur des Kühlmittels und des Maschinen-­Bauteiles sowie normalem Betriebsdruck des Kühlmittels dargestellt. Zwischen dem Schwellwertschalter 5 und dessen Anschluß an die Leitung 3 ist ein elektrisches/elektronisches Schaltelement 6 zwischengeschaltet, das in Abhängigkeit von dem vom Fühler 2 bestimmten Spannungswert der Leitung 3 die Verbindungsleitung 7 zwischen dem Schwellwertschalter 5 und der Leitung 3 dann unter­bricht, wenn der Spannungswert einer Temperatur niedriger als einer mittleren Betriebstemperatur von beispielsweise 80°C ent­spricht. Die zu diesem Zweck vorgesehene Leitungsverbindung 8 ist in der Praxis selbstverständlich im Schaltelement 6 integriert.

[0011] Die Funktion der vorbeschriebenen Temperatur-Anzeigevorrichtung ist aus dem in Fig. 2 dargestellten Funktionsdiagramm ersichtlich. Danach entspricht die Zeigerstellung des Zeigerinstrumentes 1 in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur T_K dem geradlinig durchgezogenen und strichpunktierten Linienzug mit entsprechen­den Zeiger-Winkelausschlägen, die im Bereich des linken, üblicher­weise blauen Kalt-Feldes im Zeigerinstrument 1 etwa 0 % und im Bereich des rechten, üblicherweise roten Feldes etwa 100 % beträgt. Sobald einer der beiden Schwellwertschalter 4 und 5 aufgrund einer Überhitzung des zugeordneten Maschinen-Bauteiles, insbeson­ dere des Zylinderkopfes, oder aufgrund eines Abfalles des Kühl­mittel-Druckes p_K eine Masseverbindung bewirkt, ergibt sich aus dem dann am Zeigerinstrument anliegenden Masse-Spannungswert eine Überhitzungsanzeige des Zeigers im Bereich des rechten üblicherweise roten Warnfelds entsprechend dem mit unterbroche­nen Linien dargestellten Linienzug in Fig. 2.

[0012] Anstelle der unmittelbaren Verbindung des Zeigerinstrumentes 1 mit dem Temperatur-Fühler 2 und den Schwellwertschaltern 4 und 5 über die Leitungen 3, 7 und 8 sowie über das Schaltelement 6 ist in Fig. 1 mit unterbrochenen Linienzügen 9 je eine Verbindung des Temperatur-Fühlers 2 und der Schwellwertschalter 4 und 5 mit einer als integrierter Schaltkreis IC ausgebildeten elektronischen Programm-Steuervorrichtung 10 dargestellt, die eine Verbindung 11 mit dem Zeigerinstrument 1 und Anschlüsse an eine Spannungsquelle aufweist. Neben der vorbeschriebenen Überhitzungs-Anzeige mittels der Schwellwertschalter 4 und 5 bewirkt die Programm-Steuervorrich­tung 10 zusätzlich einen Verlauf der Winkelstellung am Zeigerin­strument 1, der der durchgezogenen Linienführung im Funktionsdia­gramm nach Fig. 2 entspricht. Zu diesem Zweck werden die Signal­werte des als NTC-Widerstand ausgebildeten Temperatur-Fühlers 2 aus der Kühlmitteltemperatur T_K in der Programm-Steuervorrichtung ausgewertet und von dieser in einem mittleren Temperaturbereich von 70 bis 100°C gemäß Fig. 2 dem Zeigerinstrument 1 als Spannungs­wert zugeführt, der einer mittleren Temperatur von 85°C gleichblei­bend entspricht. Damit weist der Zeiger des Zeigerinstrumentes 1 in diesem mittleren Bereich der Kühlmitteltemperatur eine gleich­bleibende Anzeigestellung auf. Zeigerschwankungen, die bei unmittel­barer Ansteuerung des Zeigerinstrumentes 1 durch den Temperatur-­Fühler 2 üblicherweise unvermeidbar sind, werden somit ausge­schlossen und eine Verunsicherung des Bedienungspersonals bzw. Fahrzeugführers vermieden, die aufgrund der vielseitigen Einfluß­faktoren, wie Bauteiltoleranzen von Temperatur-Fühler 2, Zeiger­instrument 1 und Kühlmittel-Thermostat sowie unterschiedliche Umgebungstemperatur und Maschinen-Leistungsabgabe, eintreten kann.

[0013] Im Funktionsdiagramm nach Fig. 2 sind beispielsweise Temperatur und Druckangaben dargestellt, die derzeit üblichen Werten bei flüssigkeits-gekühlten Brennkraftmaschinen entsprechen.

[0014] Abweichend von der in Fig. 1 dargestellten und vorstehend be­schriebenen Ausbildung kann die Erfindung alternativ in Verbin­dung mit einer üblichen Überhitzungs-Warnleuchte zur Anwendung kommen, die entweder im Zeigerinstrument 1 im Bereich des rech­ten Überhitzungs-Warnfeldes oder getrennt in einem Armaturenfeld angeordnet ist. Dabei wird einerseits das Zeigerinstrument 1 allein vom Temperatur-Fühler 2 entsprechend der Kühlmittel-Temperatur T_K und andererseits die Überhitzungs-Warnleuchte gleichfalls vom Spannungswert des Temperatur-Fühlers 2 über einen Schwellwert­schalter oder einen entsprechenden zusätzlichen Schwellwert­schalter für die Kühlmittel-Temperatur sowie von mindestens einem der weiteren Schwellwertschalter 4 und 5 für die Maschinen-Tem­peratur T_M und den Kühlmittel-Druck p_K angesteuert. Damit wird gleichzeitig mit einer Anzeige normaler Kühlmittel-Temperatur durch das Zeigerinstrument eine Überhitzungsgefahr aufgrund einer überhöhten Maschinen-Temperatur T_M und/oder eines unzu­reichend geringen Kühlmittel-Druckes p_K sinnvoll dargestellt.

Ansprüche

1. Betriebsstoff-Temperatur-Anzeigevorrichtung für Brennkraft­maschinen, insbesondere Kühlmittel-Temperatur-Anzeigevor­richtung für flüssigkeits-gekühlte Brennkraftmaschinen,
mit einem Temperatur-Fühler, der in Abhängigkeit voin minde­stens einem vorbestimmten Temperaturwert des Betriebsstoffes ein vorbestimmtes elektrisches Signal, wie Spannungs-, Wider­stands - und/oder Schaltwert aufweist, und
mit einem Temperatur-Anzeigegerät, wie Zeigerinstrument, Anzeigeleuchte und/oder Anzeige-Akustikinstrument, die das Signal des Temperatur-Fühlers als optischen und/oder akusti­schen Temperatur-Anzeigewert wiedergibt,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Anzeigegerät zusätzlich zum Temperatur-Fühler eine weitere elektrische und/oder elektronische Schaltvorrichtung zugeschaltet ist,
die in Abhängigkeit von wenigstens einem bestimmten Signal­wert des Temperatur-Fühlers und/oder von wenigstens einem weiteren bestimmten Signalwert eines weiteren Betriebszu­stands-Fühlers, wie Betriebsstoff-Temperatur-, Bauteil-­Temperatur- und Betriebsstoff-Druck-Fühler, einen Anzeige­wert bewirkt, der von dem dem Signalwert des Temperatur-­Fühlers entsprechenden Anzeigewert abweicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Temperatur-Fühler und dem als Zeiger­instrument ausgebildeten Temperatur-Anzeigegerät für ein Maschinen-Kühlmittel eine elektronische Programm-Steuer­vorrichtung eingeschaltet ist,
die die Signalwerte des Temperatur-Fühlers auswertet und
dem Zeigerinstrument im Bereich der normalen Betriebstem­peratur des Kühlmittels einen wenigstens annähernd gleich­bleibenden Signalwert für einen mittleren normalen Betriebs­temperatur-Anzeigewert zuschaltet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Anzeigegerät und/oder einer dem Anzeigegerät zugeschalteten Programm-Steuervorrichtung ein Maschinen-­Bauteil-Temperatur-Fühler und/oder ein Kühlmittel-Druck-­Fühler zugeschaltet sind,
deren Signalwerte bei gefährlichem Überschreiten eines Tem­peratur-Grenzwertes bzw. Unterschreiten eines temperatur­bezogenen Kühlmittel-Druckgrenzwertes einen der Maschinen-­Überhitzung entsprechenden Anzeigewert des Temperatur-An­zeigegerätes bewirken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Kühlmittel-Temperatur-Fühler und ein Kühlmittel-­Druck-Fühler zueinander parallel einem Kühlmittel-Tempera­tur-Anzeigegerät zugeschaltet sind,
wobei der Temperatur-Fühler als temperaturabhängiger NTC-­Widerstand und der Druckfühler als Schwellwertschalter in je einen Masse-Anschluß des Anzeigegerätes eingeschaltet sind sowie ersterer einen temperaturabhängigen Anzeigewert und letzterer einen Übertemperatur-Anzeigewert des Anzeigegerä­tes bewirken und
wobei ferner im Masse-Anschluß des Schwellwertschalters ein Schaltelement liegt, das diesen Anschluß unter einer betstimm­ten Kühlmitteltemperatur bzw. einem entsprechend en Signal­wert des Temperatur-Fühlers unterbricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Temperatur-Anzeigegerät über eine Programm-Steuervor­richtung mindestens zwei Betriebszustands-Fühler (Kühlmittel-­Temperatur- und -Druck-Fühler) zugeschaltet und derart abgestimmt sind, daß sich im Normalbereich deren Signalwerte gegenseitig aufheben und der Anzeigewert des Anzeigegerätes wenigstens annähernd konstant bleibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Signalwert eines Kühlmittel-Druck-Fühlers derart zugeschaltet ist, daß das Unterschreiten des zur jeweiligen Kühlmittel-Temperatur normalen Bereiches des Kühlmittel-­Druckes einen Signalwert bewirkt, der einem der Überhitzung des Kühlmittels entsprechenden Anzeigewert des Temperatur-­Anzeigegerätes entspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
mit einem Anzeigegerät, wie Zeiger-, LCD- und/oder LED-Instru­ment, für eine analoge und/oder quasi-analoge Anzeige der Kühlmittel-Temperatur einer flüssigkeits-gekühlten Brennkraft­maschine und
mit einer zusätzlichen optischen und/oder akustischen Über­hitzungs-Warnanzeige-Vorrichtung, insbesondere Überhitzungs-­Warnleuchte, die mittels eines Schwellwertschalters in Ab­hängigkeit von einem Temperatur-Schwellwert eingeschaltet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Überhitzungs-Warnanzeige-Vorrichtung mindestens ein weiterer Schwellwertschalter zugeschaltet ist,
der in Abhängigkeit von einem weiteren eine Maschinen-Über­hitzungsgefahr bewirkenden Betriebszustand, wie überhöhte Zylinderkopf-Temperatur und unzureichend geringer Kühl­mittel-Druck, die Überhitzungs-Warnanzeige-Vorrichtung einschaltet.

Zeichnung