Kühlmitteltemperaturregelsystem für die Kühlanlage eines Verbrennungsmotors

Abstract

 Bei einem Kühlmitteltemperatur-Regelsystem für die Kühlanlage eines Verbrennungsmotors in Kraftfahrzeugen mit einem elektrisch beheizbaren Thermostatventil, dessen Betriebsweise mittels elektrischer Bestromung in Richtung Kühlerbetrieb hin verschiebbar ist, sind Mittel zur Erkennung eines Defekts einer weiteren den Kühlmitteldurchfluß regelnden Anlage im Kraftfahrzeug vorgesehen. Bei erkanntem Defekt dieser Anlage wird eine Bestromung des Themostatventils vorgenommen. Insbesondere wird bei erkanntem Defekt die Bestromung des Themostatventils derart vorgenommen, daß die Kühlmitteltemperatur unterhalb einer vorgegebenen Kühlmitteltemperatur-Schwelle liegt. Vorzugsweise wird die Erkennung eines Defekts mittels Plausibilitätüberwachung von Ausgangssignalen der Anlage vorgenommen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlmitteltemperatur-Regelsystem für die Kühlanlage eines Verbrennungsmotors in Kraftfahrzeugen mit einem elektrisch beheizbaren Thermostatventil, dessen Betriebsweise mittels elektrischer Bestromung in Richtung Kühlerbetrieb hin verschiebbar ist.

[0002] Ein derartiges Kühlmitteltemperatur-Regelsystem ist beispielsweise aus der DE 43 24 178 A1 bekannt. Bei der aus der DE 43 24 178 A1 bekannten Kühlanlage für einen Verbrennungsmotor sind ein Kühler und ein Thermostatventil, mit dem die Temperatur des Kühlmittels in einem Warmlaufbetrieb, einem Mischbetrieb und einem Kühlerbetrieb regelbar ist, vorgesehen. Hierbei enthält das Thermostatventil ein Dehnstoffelement, das zum Reduzieren der Kühlmitteltemperatur elektrisch beheizbar ist. Bei diesem Thermostatventil wird das Dehnstoffelement derart ausgelegt, daß sich die Kühlmitteltemperatur ohne Beheizung des Dehnstoffelements im Warmlaufbetrieb und/oder im Mischbetrieb auf eine obere Arbeitsgrenztemperatur einregelt. Diese obere Arbeitsgrenztemperatur ist vorzugsweise gleich der verbrauchsgünstigsten Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors und ist nur geringfügig kleiner als eine maximal zulässige Betriebstemperatur. Diese obere Arbeitsgrenztemperatur kann beispielsweise ca. 105°C betragen.

[0003] Diese obere Arbeitsgrenztemperatur kann jedoch auf Dauer für weitere den Kühlmitteldurchfluß regelnde Anlagen zu hoch sein. Im Normalbetrieb, d. h. ohne Vorliegen eines Defekts, ist bei einer möglichen Kühlmitteldurchflußregelung üblicherweise eine Überhitzung verhinderbar. Beispielsweise wird die Wärmetauschertemperatur bei Heiz- oder Klimaanlagen über das getaktete Ansteuern von Ventilen in zulässigen Bereichen geregelt. Liegt jedoch ein Defekt vor, beispielsweise ein dauernd geöffnetes Ventil, kann das Kühlmittel ungehindert in den Wärmetauscher einfließen. Dies kann insbesondere bei einer Kühlmitteltemperatur um den Bereich der oberen Arbeitsgrenztemperatur zu Störungen, Schädigungen und evtl. zum Totalausfall der Heiz- oder Klimaanlage führen.

[0004] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kühlmitteltemperatur-Regelsystem eingangs genannter Art derart zu verbessern, daß andere vom Kühlmittel des Verbrennungsmotors durchflossene Anlagen, insbesondere bei hohen Kühlmitteltemperaturen, nicht geschädigt werden.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß sind Mittel zur Erkennung eines Defekts einer weiteren den Kühlmitteldurchfluß regelnden Anlage im Kraftfahrzeug vorgesehen. Bei erkanntem Defekt dieser Anlage wird eine Bestromung des Thermostatventils vorgenommen.
Mit der Bestromung des Thermostatventils wird die Betriebsweise des Thermostatventils in Richtung Kühlerbetrieb hin verschoben, wodurch eine Reduzierung der Kühlmitteltemperatur bei Vorliegen eines Defekts stattfindet.

[0006] Hierdurch werden allgemein alle Anlagen und Teile, die mit dem Kühlmittel in Kontakt kommen, vor Überhitzung geschützt.

[0007] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 wird bei erkanntem Defekt die Bestromung des Thermostatventils derart vorgenommen, daß die Kühlmitteltemperatur unterhalb einer vorgegebenen Kühlmitteltemperatur-Schwelle liegt.
Hierdurch wird einerseits vor einer Überhitzung der Anlagen bei einem Defekt geschützt, andererseits kann jedoch durch die Vorgabe der Kühlmitteltemperatur-Schwelle noch eine ausreichende Kühlmitteltemperatur eingehalten werden, um die Vorteile einer hohen Kühlmitteltemperatur für den Verbrennungsmotor, wie z. B. eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs, nicht vollkommen aufgeben zu müssen. Somit wird ein Kompromiß zwischen den Anforderungen an den Verbrennungsmotor und den Anforderungen an weitere vom Kühlmittel durchflossene Anlagen bezüglich der Kühlmitteltemperatur erreicht.

[0008] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß Patentanspruch 3 wird die Erkennung eines Defekts mittels Plausibilitätsüberwachung von Ausgangssignalen der kühlmitteldurchflossenen Anlagen vorgenommen.
Vorzugsweise sind diese Ausgangssignale ohnehin vorhandene Eingangssignale eines Steuergeräts, das allgemein die elektrische Bestromung des Thermostatventils regelt.
Hierdurch ist eine weitere Funktion des Kühlmitteltemperatur-Regelsystems ermöglicht, ohne konstruktive Änderungen der Hardware vornehmen zu müssen. Beispielsweise wird eine eigene Fehlersignalleitung eingespart.

[0009] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt eine mögliche Anordnung zur Realisierung des erfindungsgemäßen Kühlmitteltemperatur-Regelsystems, insbesondere ein Blockschaltbild zur Erkennung eines Defekts und zur darauf folgenden Bestromung des Thermostatventils.

[0010] Ein elektronisches Motorsteuergerät 1, das auch weitere hier nicht dargestellte Funktionen eines Verbrennungsmotors in Kraftfahrzeugen durchführt, enthält u. a. einen Funktionsblock 4. Das elektronische Motorsteuergerät 1 weist eine Mehrzahl von Ein- und Ausgangssignalen auf. Ein mögliches Ausgangssignal ist beispielsweise das Bestromungsschaltsignal S_T. Eingangssignale des elektronischen Motorsteuergeräts 1 sind das Kühlmitteltemperatur-Signal T_Kist, ein Klimaanlagenbereitschafts-Signal S_AC und ein Klimakompressoreinschalt-Signal S_KO. Das Klimaanlagenbereitschafts-Signal S_AC und das Klimakompressoreinschalt-Signal S_KO sind Ausgangssignale eines Klimasteuergeräts 2 einer Klimaanlage, die hier ein Beispiel für eine weitere den Kühlmitteldurchfluß regelnde Anlage ist. Das Klimasteuergerät 2 gibt u. a. ein Ventilschaltsignal S_V ab, mit dem ein Ventil, insbesondere durch ein pulsweitenmoduliertes Signal, getaktet angesteuert wird, um zum Erreichen einer gewünschten Wärmetauschertemperatur den Durchfluß des Kühlmittels für den Verbrennungsmotor entsprechend zu regeln. Zur näheren Erläuterung der Funktionsweise von Heiz- und Klimaanlagen wird auf übliche Klimaanlagen verwiesen, wie sie beispielsweise in den VDI-Berichten Nr. 515, 1984, Seite 161 ff. beschrieben sind. Zusätzlich oder alternativ kann das Klimasteuergerät 2 einer Klimaanlage mit dem elektronischen Motorsteuergerät auch Ein- und Ausgangssignale über ein Bussystem, wie z. B. den bekannten Kraftfahrzeugbus CAN, austauschen.

[0011] Das Klimasteuergerät 2 steuert zur Abgabe des Ventilschaltsignals S_V eine diagnosefähige Treiberschaltung 3 in Abhängigkeit von verschiedenen Eingangssignalen, wie z. B. von Signalen der Bedieneinheit einer Klimaanlage, an. Das Klimasteuergerät 2 erkennt über die diagnosefähige Treiberschaltung 3, wenn kein ordnungsgemäßes Ventilschaltsignal S_V abgegeben werden kann. Beispielsweise kann durch einen Defekt das Ventilschaltsignal S_V ein ständiges Öffnen des Ventils verursachen. Hierdurch würde ungehindert erhitztes Kühlmittel durch den Wärmetauscher fließen und die Funktionsfähigkeit der Klimaanlage gefährden. Dies ist ein Beispiel für das Vorliegen eines Defekts einer den Kühlmitteldurchfluß regelnden Anlage, der zunächst vom Klimasteuergerät 2 erkannt wird und beispielsweise daraufhin dem elektronischen Motorsteuergerät 1 bzw. dem Funktionsblock 4 mitgeteilt wird.

[0012] Die Mitteilung dieses Fehlers kann beispielsweise über den CAN-Bus erfolgen oder, wenn ein derartiger Bus nicht vorhanden ist, über die ohnehin vorhandenen Klimaanlagenbereitschafts- und Klimakompressoreinschalt-Signale S_AC und S_KO. Üblicherweise wird, beispielsweise zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl bei Stillstand des Kraftfahrzeugs, über das Klimaanlagenbereitschafts-Signal S_AC dem elektronischen Motorsteuergerät 1 mitgeteilt, daß vom Fahrer ein Einschaltwunsch der Klimaanlage vorliegt. Über das Klimakompressoreinschalt-Signal S_KO wird dem elektronischen Motorsteuergerät 1 die Information übertragen, daß der Klimakompressor aktiv ist und dadurch beispielsweise die Leerlaufdrehzahl angehoben werden muß. Bei einer Plausibilitätsüberwachung dieser beiden Signale würde das elektronische Motorsteuergerät 1 bzw. der Funktionsblock 4 einen Fehler bzw. einen Defekt erkennen, wenn das Klimaanlagenbereitschafts-Signal S_AC nicht vorliegt (

), jedoch das Klimakompressoreinschalt-Signal S_KO einen eingeschalteten Klimakompressor anzeigt (

). Diese Signalkombination,

und

, wird vom Klimasteuergerät 2 ausgegeben, wenn ein Defekt an Teilen der Klimaanlage, wie insbesondere am Wärmetauscherventil, vorliegt.

[0013] Liegt ein derartiges Fehlersignal, vorzugsweise für eine vorgegebene Zeit dt, vor und ist die momentan vorliegende Kühlmitteltemperatur T_Kist größer als eine vorgegebene Kühlmitteltemperatur-Schwelle T_Kdef, wird das Bestromungsschaltsignal S_T für die elektrische Bestromung des Thermostatventils aktiviert (

). Die vorgegebene Kühlmitteltemperatur-Schwelle T_Kdef kann beispielsweise in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern im Falle eines Defekts als Kühlmitteltemperatur-Sollwert T_Ksoll anstelle eines Sollwerts bei Normalbetrieb fest oder variabel definiert werden. Eine derartige Sollwertvorgabe im Falle eines Defekts kann, wie auch im Normalbetrieb, über Kennfelder, die im Steuergerät abgelegt sind, vorgenommen werden. Auch können, beispielsweise über den CAN-Bus, unterschiedliche Fehler mitgeteilt und erkannt werden. Somit kann die Kühlmitteltemperatur-Schwelle T_Kdef auch entsprechend der Art des Defekts oder auch entsprechend der Anlage, die gerade einen Defekt übermittelt, unterschiedlich festgesetzt werden.

[0014] Mit diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist ein Kühlmitteltemperatur-Regelsystem geschaffen, das einerseits flexibel, andererseits aber kostensparend realisiert werden kann.

Ansprüche

1. Kühlmitteltemperatur-Regelsystem für die Kühlanlage eines Verbrennungsmotors in Kraftfahrzeugen mit einem elektrisch beheizbaren Thermostatventil, dessen Betriebsweise mittels elektrischer Bestromung in Richtung Kühlerbetrieb hin verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (4) zur Erkennung eines Defekts einer weiteren den Kühlmitteldurchfluß regelnden Anlage (2) im Kraftfahrzeug vorgesehen sind und daß bei erkanntem Defekt dieser Anlage (2) eine Bestromung (

) des Themostatventils vorgenommen wird.

2. Kühlmitteltemperatur-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei erkanntem Defekt die Bestromung (

) des Themostatventils derart vorgenommen wird, daß die Kühlmitteltemperatur (T_{K ist}) unterhalb einer vorgegebenen Kühlmitteltemperatur-Schwelle (T_{K def}) liegt.

3. Kühlmitteltemperatur-Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung eines Defekts mittels Plausibilitätüberwachung von Ausgangssignalen (S_AC, S_KO) der Anlage (2) vorgenommen wird.

Zeichnung