KÜHLMITTELPUMPE MIT INTEGRIERTER REGELUNG

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe zum Fördern eines Kühlmittels für einen Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug, das den Verbrennungsmotor und eine zentrale Motorsteuerung aufweist.

[0002] Im Hinblick auf die Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und Emissionen bei Fahrzeugen wurden Entwicklungen unternommen, um das Thermomanagement von Verbrennungsmotoren effizienter zu gestalten. Hierzu wurden Kühlmittelpumpen entwickelt, die eine zuverlässige und stufenlose Einstellung des Volumenstroms des zirkulierenden Kühlmittels ermöglichen. Um die Verbrennungsmaschine für eine effiziente Verbrennung und geringe Abgasemission in einem optimalen Temperaturbereich zu halten, wird der Wärmeaustrag des Kühlsystems in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustands gesteuert. Während einer Kaltstartphase wird der Wärmeaustrag beispielsweise zunächst ganz und darauffolgend teilweise unterbunden.

[0003] Im Bereich der mechanisch angetriebenen Kühlmittelpumpen, bei denen eine Drehung der Verbrennungsmaschine über einen Riementrieb auf eine Pumpenwelle übertragen wird, haben sich im Zuge dieser Entwicklung Kühlmittelpumpen mit einem elektrohydraulisch gesteuerten Regelschieber zur Einstellung des Volumenstroms als besonders zuverlässig erwiesen. Eine Pumpe dieser Bauform, die sich unter dem Begriff ECF-Pumpen (Electro-hydraulic Controlled Flow) etabliert hat, wird beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 10 2008 026 218 B4 der Anmelderin offenbart.

[0004] Bei einer solchen Kühlmittelpumpe wird ein zylindrischer Regelschieber mittels eines hydraulischen Stellgliedes um einen Umfangsbereich eines Flügelrads der Kühlmittelpumpe verschoben. Der hydraulische Druck des Stellglieds wird hierbei nicht durch einen geschlossenen Kreislauf mit einem Hydrauliköl hergestellt, sondern über einen Nebenstrom des Kühlmittels aufgebracht. Pumpen mit einem solchen Kühlmittelbasierten Hydrauliksystem erfordern keine zusätzlichen dynamischen Dichtungsstellen zur Atmosphäre und haben sich durch eine lange Lebensdauer sowie eine zuverlässige Regelung bewährt.

[0005] Der Volumenstrom des Kühlmittels, der von einer Kühlmittelpumpe gefördert werden soll, wird üblicherweise durch eine zentrale Motorsteuerung ZMS eines Fahrzeugs gesteuert. Bei einer bekannten Kühlmittelpumpe wird hierzu eine Position des Regelschiebers erfasst und an die zentrale Motorsteuerung ZMS übertragen. Die zentrale Motorsteuerung ZMS steuert in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern, wie z.B. eine Drehzahl des Verbrennungsmotors, eine Arbeitslast des Verbrennungsmotors, eine Kraftstoffzufuhrmenge, eine Temperatur, oder dergleichen, ein elektromagnetisches Ventil im Hydraulikkreislauf an.

[0006] Je nach Anzahl der zu erfassenden Parameter bzw. der hierfür erforderlichen Messglieder und der zu steuernden Stellglieder, ist eine entsprechend hohe Anzahl von elektrischen Leitungen von der zentralen Motorsteuerung ZMS zu den einzelnen Gliedern des Regelkreises erforderlich. Zum Einbau einer ECF-Pumpe sind wenigstens zwei Leitungen zur Leistungszufuhr und zur Signalkommunikation jeweils von der zentralen Motorsteuerung ZMS zu dem Wegsensor sowie von der zentralen Motorsteuerung ZMS zu dem elektromagnetischen Ventil zu installieren.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlmittelpumpe zu schaffen, die einen geringen Montageaufwand erfordert und eine hohe Betriebszuverlässigkeit in einer korrosiven Umgebung sicherstellt.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kühlmittelpumpe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

[0009] Diese Kühlmittelpumpe zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie eine eigene Pumpensteuerung umfasst, die ein Proportionalventil in einem hydraulischen Kreislauf basierend auf dem Istwert-Signal von dem Sensor und einem Sollwert-Signal von der zentralen Motorsteuerung ansteuert, und dass die Pumpensteuerung und das Proportionalventil als ein gemeinsames elektromechanisches Bauteil ausgebildet sind.

[0010] Die Erfindung sieht somit erstmals im Aufbau einer Kühlmittelpumpe eine dezidierte Steuerungsschaltung zur Positionsregelung eines Regelschiebers vor, die mit einem hydraulischen Stellglied als eine integrierte Komponente vorliegt.

[0011] Dadurch weist die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe im Vergleich zu einem herkömmlichen System eine verringerte Anzahl von elektrischen Leitungen zu der zentralen Motorsteuerung auf. Insbesondere entfällt eine separate Leistungsversorgung und Kommunikationsschnittstelle jeweils zwischen der zentralen Motorsteuerung ZMS und dem elektromagnetischen Proportionalitätsventil, sowie der zentralen Motorsteuerung ZMS und einem Sensor zur Erfassung eines Parameters (z.B. Position des Regelschiebers), der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist.

[0012] An der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe sind lediglich eine Leistungszufuhrleitung und eine Kommunikationsleitung zu der zentralen Motorsteuerung ZMS erforderlich. Die entfallenden Leitungen und Steckverbindungen vereinfachen den Aufbau und senken die Herstellungskosten der Kühlmittelpumpe sowie die Installationskosten beim Einbau in das Fahrzeug.

[0013] Darüber hinaus kann die Störanfälligkeit der Kühlmittelpumpe verbessert werden, da im Bereich des Motorraums des Fahrzeugs, der Witterungseinflüssen und aufgewirbeltem Streugut ausgesetzt ist, korrosionsempfindliche Steckverbindungen und/oder Austrittsdichtungen am Pumpengehäuse für die Verdrahtung eingespart werden.

[0014] Ferner entfällt in der zentralen Motorsteuerung eine Programmroutine zur Positionsregelung des Regelschiebers. Dadurch kann eine Verarbeitungsbelastung der zentralen Motorsteuerung verringert werden. Somit kann entweder eine zentrale Motorsteuerung mit geringerer Verarbeitungsleistung zu entsprechend geringeren Kosten eingesetzt werden, oder die entfallende Verarbeitungsleistung für Steuerungsaufgaben anderer Peripherievorrichtungen, oder zugunsten einer erhöhten Taktung der Berechnungszyklen zur Verfügung gestellt werden.

[0015] Durch die Integration einer Steuerschaltung der Pumpensteuerung in dem Proportionalventil als ein gemeinsames elektromechanisches Bauteil, kann auf eine externe Verdrahtung zu unterschiedlichen Bereichen des Pumpenaufbaus verzichtet werden. Hierdurch kann wiederum die Montage der Kühlmittelpumpe vereinfacht werden und es werden korrosionsempfindliche Steckverbindungen und/oder Austrittsdichtungen am Pumpengehäuse für die Verdrahtung eingespart.

[0016] Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0017] In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Sensor ein Wegsensor, insbesondere ein Hall-Sensor, sein, der eine Position des Regelschiebers erfasst. In diesem Fall gibt das Sollwert-Signal eine vorbestimmte Position des Regelschiebers, oder einen vorbestimmten Volumenstrom und eine Drehzahl der Verbrennungsmaschine oder der Kühlmittelpumpe an.

[0018] Falls das Sollwert-Signal von der zentralen Motorsteuerung und das Istwert-Signal des Wegsensors jeweils einen Positionswert des Regelschiebers angeben, lässt sich die Positionsregelung in der Pumpensteuerung mit einer einfachen Berechnungsroutine umsetzen. Dabei können die Rechenkapazitäten der Pumpensteuerung und der Energiebedarf bzw. die resultierende Abwärme in einem gekapselten elektronischen Bauteil niedrig gehalten werden.

[0019] Falls das Sollwert-Signal von der zentralen Motorsteuerung einen vorbestimmten Volumenstrom und eine Drehzahl angibt, erfolgt eine Berechnungsroutine zwischen einem Volumenstrom und einer in Abhängigkeit der Pumpendrehzahl zu regelnden Position des Regelschiebers seitens der Pumpensteuerung. Dadurch kann in der zentralen Motorsteuerung eine spezifische Berechnung anhand von individuellen Parametern der eingesetzten Kühlmittelpumpe entfallen. Die zentrale Motorsteuerung überträgt dann als Sollwert-Signal lediglich einen Wert, der einem Volumenstrom, d.h. einer abzuführenden Wärmemenge entspricht. Der erforderliche Wärmeaustrag ist von der zentralen Motorsteuerung aus den Betriebsparametern der Verbrennungsmaschine berechenbar. Somit kann eine gute Kompatibilität und Austauschbarkeit zwischen der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe und unterschiedlichen zentralen Motorsteuerungen sichergestellt werden.

[0020] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Pumpensteuerung in einem oberen Bereich der Pumpendrehzahl einen Weg des Regelschiebers begrenzen. Die Pumpensteuerung führt hierdurch eine Schutzfunktion für Bauteile wie z.B. Dichtungen im Kühlsystem aus, um einen maximalen Volumenstrom und den daraus resultierenden Druck zu begrenzen.

[0021] Gemäß einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner die Pumpensteuerung ein Verhältnis zwischen einer Ansteuerungsdauer des Proportionalventils und einer resultierenden Positionsänderung des Regelschiebers mit einem Schwellwert vergleichen. Auf diese Weise führt die Pumpensteuerung eine autonome Funktionsüberwachung zur Sicherstellung einer ausreichenden Füllmenge des Kühlsystems mit Kühlmittel aus.

[0022] Da hierbei der vorhandene hydraulische Kreislauf als druckempfindlicher Messgeber genutzt wird, kann die Funktionsüberwachung zur frühzeitigen Erkennung einer Leckage ohne die Bereitstellung weiterer Messglieder, wie Druckmesser oder sonstigen Sensoren, im Kühlsystem realisiert werden. Dadurch können die Anzahl der Bauteile und Verdrahtungen sowie die Kosten und der Installationsaufwand niedrig gehalten werden.

[0023] In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Sensor ein Drucksensor sein, der einen Druck des geförderten Volumenstroms des Kühlmittels erfasst. In diesem Fall gibt das Sollwert-Signal einen vorbestimmten Volumenstrom oder einen Druck an, der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist. Der Drucksensor kann vorzugsweise einen Druck in der Pumpenkammer erfassen, der im Verhältnis zu dem geförderten Volumenstrom der Kühlmittelpumpe steht.

[0024] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Pumpensteuerung den erfassten Druck des Sensors mit einem Schwellwert vergleichen. Auf diese Weise kann die Pumpensteuerung der alternativen Ausführungsform mit einem Drucksensor eine autonome Funktionsüberwachung zur Sicherstellung einer ausreichenden Füllmenge des Kühlsystems mit Kühlmittel besonders einfach ausführen.

[0025] Die Funktionsüberwachung zur frühzeitigen Erkennung einer Leckage kann auch bei dieser Ausführungsform ohne die Bereitstellung weiterer Messglieder im Kühlsystem realisiert werden, wodurch die Anzahl der Bauteile und Verdrahtungen sowie die Kosten und der Installationsaufwand niedrig gehalten werden können.

[0026] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Pumpensteuerung einen Sendeempfänger zum Empfangen von Daten aus der zentralen Motorsteuerung und / oder Senden von Daten an dieselbe, einen Mikrocomputer zum Ausführen einer Regelungsroutine, einen Ventiltreiber zum Ansteuern des Proportionalventils und einen Leistungszufuhrverteiler zu deren jeweiliger Versorgung mit einer elektrischer Leistung umfassen. Mit diesem Aufbau lässt sich eine Steuerungsschaltung der Pumpensteuerung mit kleinen Abmessungen und vorteilhafter Montagemöglichkeiten an der Kühlmittelpumpe realisieren.

[0027] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Pumpensteuerung ein eigenes Gehäuse aufweisen, das in dem gemeinsamen elektromechanischen Bauteil integriert ist. Durch diesen Aufbau lässt sich beispielsweise elektromagnetische Störstrahlung ausgehend von dem im elektromechanischen Bauteil angeordneten Proportionalventil, insbesondere mit einem magnetisch betätigten Ventil, gegenüber der Steuerschaltung der Pumpensteuerung wirksam abschirmen.

[0028] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Proportionalventil ein eigenes Gehäuse aufweisen, das mit dem gemeinsamen elektromechanischen Bauteil 20 integriert ist. Durch diesen Aufbau lässt sich ebenfalls eine elektromagnetische Störstrahlung ausgehend von einer magnetischen Betätigung des Proportionalventils gegenüber der Steuerschaltung der Pumpensteuerung wirksam abschirmen.

[0029] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das zu fördernde Kühlmittel durch einen Kühlmitteleinlass axial gerichtet auf das Flügelrad anströmen und vom Flügelrad gefördert über einen radial gerichteten Kühlmittelauslass die Pumpenkammer verlassen. Somit wird die Erfindung an dem Aufbau einer Radialpumpe angewendet.

[0030] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das zu fördernde Kühlmittel durch einen Kühlmitteleinlass axial gerichtet auf das Flügelrad anströmen und vom Flügelrad gefördert über einen axial oder halbaxial gerichteten Kühlmittelauslass auf der gegenüberliegenden Seite des Flügelrads die Pumpenkammer verlassen. Somit wird die Erfindung an dem Aufbau einer Axialpumpe oder einer Halbaxialpumpe angewendet.

[0031] Ein erfindungsgemäßes elektronisches Bauteil der Kühlmittelpumpe wird als gemeinsames elektromechanisches Bauteil aus der Pumpensteuerung und dem Proportionalventil der Kühlmittelpumpe gebildet.

[0032] Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern der erfindungsgemäßen mechanisch angetriebenen Kühlmittelpumpe eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einer zentralen Motorsteuerung weist in einer ersten Alternative die folgenden Schritte auf: Berechnen eines Sollwerts eines Parameters, der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist, in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors durch die zentrale Motorsteuerung; Übertragen des Sollwerts von der zentralen Motorsteuerung zu einer Pumpensteuerung der Kühlmittelpumpe; Erfassen eines Istwerts des Parameters durch einen Sensor; Übertragen des Istwerts von dem Sensor zu der Pumpensteuerung; und Einregeln einer Position eines Regelschiebers, der den geförderten Volumenstrom der Kühlmittelpumpe begrenzt, in Abhängigkeit von dem Sollwert und dem Istwert durch die Pumpensteuerung, mittels Ansteuerung eines hydraulischen Stellglieds. Auf diese Weise wird die Erfindung an einer Kühlmittelpumpe der genannten Ausführungsformen angewendet.

[0033] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern der erfindungsgemäßen mechanisch angetriebenen Kühlmittelpumpe eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einer zentralen Motorsteuerung weist in einer zweiten Alternative die folgenden Schritte auf: Übertragen von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors von der zentralen Motorsteuerung zu einer Pumpensteuerung der Kühlmittelpumpe; Berechnen eines Sollwerts eines Parameters, der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist, in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Verbrennungsmotors durch die Pumpensteuerung; Erfassen eines Istwerts des Parameters durch einen Sensor; Übertragen des Istwerts von dem Sensor zu der Pumpensteuerung; und Einregeln einer Position eines Regelschiebers, der den geförderten Volumenstrom der Kühlmittelpumpe begrenzt, in Abhängigkeit von dem Sollwert und dem Istwert durch die Pumpensteuerung, mittels Ansteuerung eines hydraulischen Stellglieds. Auf diese alternative Weise wird die Erfindung an einer Kühlmittelpumpe der genannten Ausführungsformen angewendet.

[0034] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Parameter, der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist, eine Position des Regelschiebers sein. Hierdurch kann das Steuerungsverfahren an dem eingangs genannten Aufbau der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe angewendet werden.

[0035] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Parameter, der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist, ein Druck in einer Pumpenkammer der Kühlmittelpumpe sein, der dem Volumenstrom des geförderten Kühlmittels entspricht. Hierdurch kann das Steuerungsverfahren an einer alternativen Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe angewendet werden.

[0036] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausfuhrungsbeispiel anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig.1

eine schematische Schnittansicht eines inneren Bereichs der Kühlmittelpumpe und einer Verdrahtung der Pumpensteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2

eine Schnittansicht eines Aufbaus einer Kühlmittelpumpe mit einer Pumpensteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung, die mit einem Stecker zur Verbindung mit einem Datenbus ausgestattet ist;

Fig. 3A

eine Schnittansicht eines elektromechanischen Bauteils aus Fig. 1, bei dem eine Pumpensteuerung in einem Proportionalventil integriert ist;

Fig. 3B

eine Schnittansicht eines elektromechanischen Bauteils aus Fig. 2, bei dem eine Pumpensteuerung und ein Proportionalventil miteinander integriert sind;

Fig. 4

ein schematisches Blockdiagramm der Pumpensteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung.

[0037] Nachfolgend wird ein beispielhafter Aufbau der Kühlmittelpumpe mit Bezug auf Fig.1 und 2 beschrieben.

[0038] Die Kühlmittelpumpe weist ein Pumpengehäuse 1 und eine darin drehbar gelagerte Pumpenwelle 4 mit einer Riemenscheibe 3 auf, die mittels eines Riementriebs von einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) angetrieben wird. An einem freien Ende der Pumpenwelle 4 ist ein Flügelrad 5 drehfest angeordnet, das innerhalb einer Pumpenkammer 2 in einem Strömungsbereich eines Kühlkreislaufs des Verbrennungsmotors eingebracht ist, um einen Volumenstrom des Kühlmittels zu bewirken. Das Kühlmittel wird durch einen axialen Einlass der Pumpenkammer 2, im Bereich eines mittleren Radius des Flügelrads 5, angesaugt und beispielsweise durch einen radialen Auslass (nicht dargestellt) der Pumpenkammer 2, der einem Umfangsbereich des Flügelrads 5 gegenüberliegt, ausgestoßen.

[0039] Der Strömungsbereich des Flügelrads 5 kann von einem Regelschieber 7 mit einem koaxial zur Pumpenwelle angeordneten zylindrischen Abschnitt 7a und einem Rückwandabschnitt 7b entlang eines parallel zur Pumpenwelle 4 verlaufenden Verstellwegs variabel überdeckt werden. Zwischen der inneren Umfangswand des zylindrischen Abschnitt 7a des Regelschiebers 7 und einer rückwärtigen Wand der Pumpenkammer 2 verläuft eine Dichtungslippe 6. In Fig. 1 und 2 befindet sich der Regelschieber 7 in einer "offenen Position", in welcher der Strömungsbereich des Flügelrads 5 nicht überdeckt wird.

[0040] In der Pumpenkammer 2 ist ferner zur Rückseite des Flügelrads 5 und parallel zur Pumpenwelle 4 eine Axialkolbenpumpe 9 angeordnet, deren Kolben über einen Gleitschuh betätigt wird, der auf einer Taumelscheibe 8 gleitet, die auf der rückwärtigen Seite des Flügelrads 5 gemeinsam mit diesem drehfest zur Pumpenwelle 4 angeordnet ist.

[0041] Die Axialkolbenpumpe 9 saugt Kühlmittel aus dem Strömungsbereich in der Pumpenkammer 2 zwischen dem Flügelrad 5 und dem Regelschieber 7 an und stößt das Kühlmittel unter Druck in einen hydraulischen Kreislauf 11 aus, der in dem Pumpengehäuse 1 ausgebildet ist. Der hydraulische Kreislauf 11 verzweigt sich in zwei Zweige 11a und 11b. Der eine Zweig 11a des hydraulischen Kreislaufs 11 führt einerseits zu einem elektromagnetischen Proportionalventil 13 und wieder zurück in den geförderten Kühlmittelstrom. Der andere Zweig 11b des hydraulischen Kreislaufs 11 führt zu einem Ringkolben 15, der koaxial zu der Pumpenwelle 4 angeordnet ist und die Funktion eines hydraulischen Stellglieds entlang des Verstellwegs des Regelschiebers 7 übernimmt.

[0042] Eine Rückstellfeder 17 beaufschlagt den Ringkolben 15 in entgegengesetzter Richtung zu dem Druck des hydraulischen Kreislaufs 11, d.h. hinweg von dem Flügelrad 5. Der Ringkolben 15 steht mit dem Regelschieber 7 in Verbindung und verschiebt diesen mit zunehmendem Druck des hydraulischen Kreislaufs 11 in Richtung des Flügelrads 5.

[0043] Nachfolgend wird eine beispielhafte Funktionsweise zur Einstellung des Volumenstroms der Kühlmittelpumpe beschrieben.

[0044] Das elektromagnetische Proportionalventil 13 ist ohne Zuführung eines Ansteuerstroms geöffnet, sodass das von der Axialkolbenpumpe 9 angesaugte Kühlmittel im Wesentlichen drucklos über den Zweig 11a des hydraulischen Kreislaufs 11 durch das Proportionalventil 13 hindurch zurück in den geförderten Kühlmittelstrom zurückfließt. Somit baut sich in dem Zweig 11b des hydraulischen Kreislaufs 11 kein Druck auf und der Ringkolben 15 verbleibt unter Beaufschlagung der Rückstellfeder 17 in einer unbetätigten Grundstellung. Der Regelschieber 7, der mit dem Ringkolben 15 in Verbindung steht, wird dabei in der "offenen Position" gehalten, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

[0045] In der "offenen Position" des Regelschiebers wird, ohne Berücksichtigung der Pumpendrehzahl, ein maximal geförderter Volumenstrom ohne Abschirmung eines strömungswirksamen Bereichs des Flügelrads 5 durch den Regelschieber 7 hergestellt. Dieser Zustand stellt zugleich einen Fail-Safe Modus dar, sodass im Falle eines Ausfalls einer Stromzufuhr oder eines Defekts der Ansteuerung, d.h. eines stromlosen elektromagnetischen Proportionalventils 13, automatisch ein maximaler Volumenstrom und ein größtmöglicher Wärmeaustrag am Verbrennungsmotor sichergestellt sind.

[0046] Wenn das elektromagnetische Proportionalventil 13 durch eine zeitlich geregelte Zuführung eines Ansteuerstroms zeitweise geschlossen wird, kann das von der Axialkolbenpumpe 9 ausgestoßene Kühlmittel nicht über den Zweig 11a des hydraulischen Kreislaufs 11 in den Volumenstrom zurückfließen. Der von der Axialkolbenpumpe 9 aufgewendete Druck im hydraulischen Kreislauf 11 breitet sich von dem Rückstau am geschlossenen Proportionalventil 13 über den Zweig 11a in den Zweig 11b aus und wirkt auf den Ringkolben 15. Der Ringkolben 15 verschiebt den Regelschieber 7 gegen die Kraft der Rückstellfeder 17 zu dem Flügelrad. Dabei wird der zylindrische Abschnitt 7a des Regelschiebers 7 zunehmend in axiale Überschneidung mit dem Flügelrad 5 gebracht, wodurch ein wirksamer Strömungsbereich des Flügelrads 5 durch den zylindrischen Abschnitt 7a des Regelschiebers 7 radial überdeckt wird.

[0047] In einer "geschlossenen Position" des Regelschiebers 7 überdeckt der zylindrische Abschnitt 7a das Flügelrad 5 vollständig, sodass, ohne Berücksichtigung der Pumpendrehzahl, ein minimaler geförderter Volumenstrom durch volle Abschirmung eines strömungswirksamen Bereichs des Flügelrads 5 durch den Regelschieber 7 hergestellt wird.

[0048] Durch die Steuerung der Ein- und Ausschaltdauern des elektromagnetischen Proportionalventils 13 wird ein kontrollierter Rückstau im Zweig 11a und somit ein kontrollierter Druck im Zweig 11b des hydraulischen Kreislaufs 11 aufgebaut, der auf den Ringkolben 15 und entgegen der Rückstellfeder 17 wirkt. Der Ringkolben 15 verschiebt den Regelschieber 7 zur Einstellung des geförderten Volumenstroms der Kühlmittelpumpe zwischen der obenstehend beschriebenen "offenen Position" und "geschlossenen Position".

[0049] Die zentrale Motorsteuerung ZMS berechnet unter Berücksichtigung verschiedener Betriebsparameter, wie z.B. einer Drehzahl und Arbeitsbelastung des Verbrennungsmotors, einer Kraftstoffzufuhr, einer Temperatur, einer Fahrzeuggeschwindigkeit oder dergleichen, einen zu fördernden Volumenstrom des Kühlmittels, der einem erforderlichen Wärmeaustrag des Verbrennungsmotors entspricht.

[0050] Wie obenstehend beschrieben ist, hängt ein von der Kühlmittelpumpe geförderter Volumenstrom des Kühlmittels einerseits von der Strömungswirksamkeit des Flügelrads 5 ab, die bei zunehmender axialer Verschiebung der Position des Regelschiebers 7 (und des Ringskolbens 15) in Richtung der "geschlossenen Position" mit einem steigenden Grad der Überdeckung durch den zylindrischen Abschnitt 7a des Regelschiebers 7 um das Flügelrad 5 abnimmt.

[0051] Andererseits hängt der geförderte Volumenstrom der Kühlmittelpumpe von der Pumpendrehzahl ab. Die Pumpendrehzahl ist mittels des Riementriebs durch die Drehzahl der Verbrennungsmaschine zwangsweise vorgegeben und umfasst die für den Fahrzeugbetrieb charakteristischen Schwankungen.

[0052] Nachfolgend wird ein beispielhafter Aufbau der Pumpensteuerung 21 mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben.

[0053] Die Pumpensteuerung 21 umfasst in einer beispielgebenden Ausführungsform einen Sendeempfänger 23, wie z.B. einen LIN-Transceiver, einen Mikrocomputer 25, einen Ventiltreiber 27 und einen Leistungszufuhrverteiler 29. Der Leistungszufuhrverteiler teilt die Spannung einer Leistungsquelle des Fahrzeug (nicht dargestellt) von beispielsweise 12V in geeignete Spannungen der elektronischen Komponenten 23, 25, 27 der Pumpensteuerung 21 auf und versorgt diese mit der erforderlichen elektrischen Leistung. Der LIN-Transceiver 23 ermöglicht eine Kommunikation von Daten über einen Datenbus, z.B. im LIN-Protokoll, zwischen der Pumpensteuerung 21 und der zentralen Motorsteuerung ZMS. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann ein Stecker 22 zur Verbindung mit einem fahrzeugseitigen Datenbus zur zentralen Motorsteuerung ZMS vorgesehen sein. Der Mikrocomputer 25 führt ein Steuerprogramm mit einer Regelungsroutine aus, das in einem Speicher (nicht dargestellt) des Mikrocomputers 25 gespeichert ist, und berechnet eine Pulsweitenmodulation als Ansteuerungssignal des Ventiltreibers 27. Der Ventiltreiber 27 verstärkt das Ansteuersignal von dem Mikrocomputer 25, indem er eine Leistungszufuhr zur Betätigung des elektromagnetischen Proportionalventils 13 von dem Leistungszufuhrverteiler 29 in Übereinstimmung mit der Pulsweitenmodulation ein- und ausschaltet.

[0054] Bei einer in Fig. 3A und 3B gezeigten, beispielhaften Ausführungsform ist die Pumpensteuerung 21 zusammen mit einem Magnetventil als ein gemeinsames elektromechanisches Bauteil 20 ausgebildet. Beispielsweise können eine Steuerschaltung der Pumpensteuerung 21 und eine elektromagnetische Ansteuerung des Proportionalventils 13 in einem gekapselten Bauteil eingegossen sein.

[0055] Wenn das Gehäuse des Proportionalventils, wie in Fig. 3A gezeigt ist, eine zylindrische Form aufweist, kann die Schaltungsplatine der Pumpensteuerung 21 z.B. eine kreisrunde Form aufweisen, sodass sie sich bei geringem Bauraumbedarf im Bereich des Gehäusebodens integrieren lässt. Insofern die Abmessung des gemeinsamen Bauteils 20 der Pumpensteuerung 21 und des Proportionalventils 13 die Abmessung eines herkömmlich eingesetzten Ventils nicht überschreitet, kann zudem eine Aufrüstung einer bekannten ECF-Pumpe ohne Modifikationen am Pumpenaufbau erfolgen.

[0056] Anderenfalls kann die Pumpensteuerung 21 an einem äußeren Bereich des Gehäuses des Proportionalventils 13 integriert sein, wie in Fig. 3B gezeigt ist.

[0057] Unterschiedliche Formen und Anordnungen zur Integration der Pumpensteuerung 21 und des Proportionalventils 13 ergeben sich ferner durch die Ausführung des verwendeten Ventiltyps. Anstelle des elektromagnetischen Proportionalventils 13 kann ebenso ein elektromotorisch betätigtes Proportionalventil 13 verwendet werden, das mit der Pumpensteuerung 21 ein gemeinsames elektromechanisches Bauteil bildet. In diesem Fall muss das Ansteuersignal für einen Stellmotor keine Pulsweitenmodulation enthalten.

[0058] Der gezeigte Aufbau lässt sich vorzugsweise mit einem Hall-Sensor als Wegsensor 19 realisieren. Allerdings ist diese Ausführungsform nicht auf einen Hall-Sensor beschränkt, wie in einer weiteren Ausführungsform später beschrieben wird.

[0059] Bei einer Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Kühlmittelpumpe wird ein Wegsensor 19 zur Erfassung einer Position des Regelschiebers 7 entlang eines Verstellwegs eingesetzt. Durch einen Hall-Sensor und ein magnetisches Geberelement, das mit dem Ringkolben 15 verbunden ist, wird ein kontaktloser und unempfindlicher Aufbau hergestellt. Der Wegsensor 19 gibt als Istwert-Signal die erfasste Position des Ringkolbens 15 bzw. dementsprechend des Regelschiebers 7 entlang des Verstellwegs an die Pumpensteuerung 21 aus.

[0060] In einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Sollwert-Signal, das die Pumpensteuerung 21 von der zentralen Motorsteuerung ZMS empfängt, eine vorbestimmte Position des Regelschiebers 7. Hierzu berechnet die zentrale Motorsteuerung ZMS basierend auf einem dem erforderlichen Wärmeaustrag des Verbrennungsmotors einen von der Kühlmittelpumpe zu fördernden Volumenstrom des Kühlmittels. Die vorgebestimmte Position des Regelschiebers wird anschließend in Abhängigkeit des Volumenstroms und einer derzeitigen Pumpendrehzahl, die in einem festen Drehzahlverhältnis zu dem Verbrennungsmotor steht, berechnet und an die Pumpensteuerung 21 übertragen.

[0061] In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform enthält das Sollwertsignal, das die Pumpensteuerung 21 von der zentralen Motorsteuerung ZMS empfängt, lediglich einen Sollwert für einen erforderlichen Volumenstrom des Kühlmittels und weitere Betriebsparameter, wie insbesondere eine derzeitige Drehzahl der Verbrennungsmaschine oder die entsprechende Pumpendrehzahl. Die Berechnung eines Sollwerts für die resultierende Position des Regelschiebers 7 erfolgt bei dieser Ausführungsform in der Pumpensteuerung 21.

[0062] Die Regelungsroutine, die in dem Mikrocomputer 25 ausgeführt wird, entspricht beispielsweise der Regelungsfunktion eines PID-Glieds, bei der zwischen dem vorgegebenen Sollwert und dem Istwert eine Regelabweichung berechnet wird. Aus der Regelabweichung wird basierend auf einer systemspezifischen Funktion des hydraulischen Kreislaufs 11, d.h. einem Reaktionsverhalten zwischen einer Ein- und Ausschaltdauer des elektromagnetischen Proportionalventil 13 und einer resultierenden Positionsänderung des Ringkolbens 15 als hydraulisches Stellglied, eine Pulsweitenmodulation zur Ansteuerung des elektromagnetischen Proportionalventils 13 berechnet.

[0063] Zum Einhalten einer Position des Regelschiebers 7 wird der Druck im hydraulischen Kreislauf 11 durch die Ein- und Ausschaltdauern zum Öffnen- und Schließen des Proportionalventils 13 derart gesteuert, dass ein Gleichgewicht zwischen dem hydraulischen Druck und dem Druck der Rückstellfeder 17 in einer Position des Ringkolbens 15 bzw. des Regelschiebers 7 erzielt und gehalten wird, die dem vorgegebenen Sollwert der zentralen Motorsteuerung ZMS entspricht. Die tatsächliche Position des Regelschiebers 7 wird wiederum von dem Wegsensor 19 erfasst und als Rückkopplung zur Ansteuerung des Proportionalventils 13 an die Pumpensteuerung 21 übertragen bzw. in den Mikrocomputer 25 eingegeben.

[0064] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausfuhrungsform führt die Pumpensteuerung 21 eine Funktionsüberwachung durch, um eine Leckage im Kühlsystem selbstständig zu erkennen und an die zentrale Motorsteuerung zu melden.

[0065] Wenn sich durch eine Leckage Lufteinschlüsse im Kühlmittelkreislauf gebildet haben, gelangen diese auch in den hydraulischen Kreislauf 11 der Kühlmittelpumpe und mindern den Druck in dem hydraulischen Stellglied. Die Kennlinie der Rückstellfeder 17, die dem Ringkolben 15 entgegenwirkt, bleibt unverändert. Das Ungleichgewicht zwischen dem verminderten hydraulischen Druck und der unveränderten Kennlinie der Rückstellfeder 17 muss in diesem Fall dahingehend kompensiert werden, dass das Verhältnis der Einschaltzeit zur Ausschaltzeiten des elektromagnetischen Proportionalventils 13 erhöht wird, um den hydraulischen Druck für die gewünschte Position des Ringkolbens 15 zu erzeugen.

[0066] Aufgrund der einfachen Regelungsschleife zwischen dem Wegsensor 19 des Regelschiebers 7 und dem elektromagnetischen Proportionalitätsventil 13 im hydraulischen Kreislauf 11 kann die erfindungsgemäße Pumpensteuerung 21 Abweichungen im Reaktionsverhalten des hydraulischen Kreislaufs mit der erforderlichen Sensibilität, d.h. insbesondere ohne Einflüsse weiterer Betriebsparameter wie permanente Schwankungen von Drehzahl und Temperatur erfassen. Die Pumpensteuerung 21 vergleicht eine Abweichung des Verhältnisses zwischen den Ein- und Ausschaltdauem des elektromagnetischen Proportionalventils 13 und der resultierenden Positionsänderung des Ringkolbens 15 bzw. Regelschiebers 7 mit einem in dem Speicher hinterlegten Schwellwert. Der Schwellwert ist ebenso wie übrige spezifische Parameter der Kühlmittelpumpe in einem Speicherabschnitt der Pumpensteuerung 21 hinterlegt.

[0067] Im Falle einer Fehlererkennung gibt die Pumpensteuerung 21 eine Fehlermeldung an die zentrale Motorsteuerung aus, die wiederum einen eingeschränkten Notbetrieb oder eine Abschaltung der Verbrennungsmaschine einleiten kann.

[0068] In einer alternativen beispielhaften Ausführungsform weist die Kühlmittelpumpe anstelle eines Wegsensors 19 einen Drucksensor (nicht dargestellt) auf, der vorzugsweise zwischen dem Ringkolben 15 und dem Regelschieber 7 angeordnet ist.

[0069] Bei dieser alternativen Ausführungsform führt die Pumpensteuerung 21 eine Regelung dahingehend durch, dass der Regelschieber 7 zur Einstellung des Volumenstroms in eine neue Position verschoben wird, bis das Istwert-Signal des erfassten Drucks des Drucksensors einem Druck des vorbestimmten Volumenstroms entspricht, der durch das Sollwert-Signal von der zentralen Motorsteuerung ZMS vorgegeben ist.

[0070] Bei dieser Ausführungsform kann eine Funktionsüberwachung des Kühlsystems einfach über den vorhandenen Drucksensor anstatt über das Reaktionsverhalten des hydraulischen Stellglieds wahrgenommen werden. Wie zu der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben wurde, ist ein Schwellwert in einem Speicherabschnitt der Pumpensteuerung hinterlegt. Dieser Schwellwert entspricht einem minimalen Betriebsdruck, der insbesondere bei der Bildung von Lufteinschlüssen im Kühlsystem unterschritten wird. Nach einem Vergleich des Sollwerts mit dem erfassten Druck des Drucksensors beurteilt die Pumpensteuerung 21, ob eine Leckage im Kühlsystem vorliegt.

[0071] Im Falle einer Fehlererkennung gibt die Pumpensteuerung 21 eine Fehlermeldung an die zentrale Motorsteuerung ZMS aus, die wiederum einen eingeschränkten Notbetrieb oder eine Abschaltung der Verbrennungsmaschine einleiten kann.

[0072] Ferner kann anstelle einer LIN-Schnittstelle eine CAN-Schnittstelle zwischen der Pumpensteuerung 21 und der zentralen Motorsteuerung ZMS vorgesehen sein.

Ansprüche

1. Kühlmittelpumpe eingerichtet zum Fördern eines Kühlmittels für einen Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug, das den Verbrennungsmotor und eine zentrale Motorsteuerung aufweist, wobei die Kühlmittelpumpe aufweist:

eine Pumpenwelle (4), die in einem Pumpengehäuse (1) drehbar gelagert ist und über einen Riementrieb (3) von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird,

ein auf der Pumpenwelle (4) angeordnetes Flügelrad (5), das in einer Pumpenkammer (2) des Pumpengehäuses (1) aufgenommen ist und das Kühlmittel fördert,

eine Axialkolbenpumpe (9), die über eine Taumelscheibe (8) auf einer rückwärtigen Seite des Flügelrads (5) betätigt wird und einen Teil des geförderten Kühlmittels ableitet,

einen hydraulischen Kreislauf (11), der sich von der Axialkolbenpumpe (9) über ein Proportionalventil (13) zurück zu dem geförderten Kühlmittel erstreckt und eine Abzweigung (11b) zwischen der Axialkolbenpumpe (9) und dem Proportionalventil (13) als hydraulisches Stellglied aufweist,

einen Regelschieber (7), der einen Volumenstrom des von der Kühlmittelpumpe geförderten Kühlmittels einstellt und in Abhängigkeit eines Drucks in dem hydraulischen Kreislauf (11) verschiebbar ist,

einen Sensor (19), der einen Parameter erfasst, der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist, und ein Istwert-Signal des Parameters ausgibt,

gekennzeichnet dadurch, dass

die Kühlmittelpumpe eine eigene Pumpensteuerung (21) umfasst, die das Proportionalventil (13) in dem hydraulischen Kreislauf (11) basierend auf dem Istwert-Signal von dem Sensor (19) und einem Sollwert-Signal von der zentralen Motorsteuerung ansteuert, und

die Pumpensteuerung (21) und das Proportionalventil (13) als ein gemeinsames elektromechanisches Bauteil (20) ausgebildet sind.

2. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, wobei der Sensor (19) ein Wegsensor ist, der eine Position des Regelschiebers (7) erfasst, und
das Sollwert-Signal i) eine vorbestimmte Position des Regelschiebers (7) angibt oder ii) einen vorbestimmten Volumenstrom und eine Drehzahl der Verbrennungsmaschine oder der Kühlmittelpumpe angibt.

3. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Pumpensteuerung (21) in einem oberen Bereich der Pumpendrehzahl einen Weg des Regelschiebers (7) begrenzt.

4. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pumpensteuerung (21) ein Verhältnis zwischen einer Ansteuerungsdauer des Proportionalventils (13) und einer resultierenden Positionsänderung des Regelschiebers (7) mit einem Schwellwert vergleicht.

5. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, wobei der Sensor (19) ein Drucksensor ist, der einen Druck des geförderten Volumenstroms des Kühlmittels erfasst, und
das Sollwert-Signal i) einen vorbestimmten Volumenstrom oder ii) einen Druck, der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist, angibt.

6. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 5, wobei die Pumpensteuerung (21) den erfassten Druck des Sensors (19) mit einem Schwellwert vergleicht.

7. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Pumpensteuerung (21) einen Sendeempfänger (23) zum Empfangen von Daten aus der zentralen Motorsteuerung und / oder Senden von Daten an dieselbe, einen Mikrocomputer (25) zum Ausführen einer Regelungsroutine, einen Ventiltreiber (27) zum Ansteuern des Proportionalventils (13) und einen Leistungszufuhrverteiler (29) zu deren jeweiliger Versorgung mit einer elektrischer Leistung umfasst.

8. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das gemeinsame elektromechanische Bauteil (20) derart aufgebaut ist, dass die Pumpensteuerung (21) in einem Gehäuse des Proportionalventils (13) integriert ist.

9. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das gemeinsame elektromechanische Bauteil (20) derart aufgebaut ist, dass die Pumpensteuerung (21) ein eigenes Gehäuse aufweist, das einteilig mit einem Gehäuse des Proportionalventils (13) integriert ist.

10. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das zu fördernde Kühlmittel durch einen Kühlmitteleinlass axial gerichtet auf das Flügelrad (5) anströmt und vom Flügelrad (5) gefördert über einen radial gerichteten Kühlmittelauslass die Pumpenkammer (2) verlässt.

11. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das zu fördernde Kühlmittel durch einen Kühlmitteleinlass axial gerichtet auf das Flügelrad (5) anströmt und vom Flügelrad (5) gefördert über einen axial oder halbaxial gerichteten Kühlmittelauslass auf der gegenüberliegenden Seite des Flügelrads (5) die Pumpenkammer (2) verlässt.

12. Elektromechanisches Bauteil (20) der Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das als gemeinsames elektromechanisches Bauteil aus der Pumpensteuerung (21) und dem Proportionalventil (13) der Kühlmittelpumpe gebildet wird.

13. Verfahren zum Steuern einer mechanisch angetriebenen Kühlmittelpumpe eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einer zentralen Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit den folgenden Schritten:

a1) Berechnen eines Sollwerts eines Parameters, der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist, in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors durch die zentrale Motorsteuerung; und
Übertragen des Sollwerts von der zentralen Motorsteuerung zu einer Pumpensteuerung (21) der Kühlmittelpumpe;
oder

a2) Übertragen von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors von der zentralen Motorsteuerung zu einer Pumpensteuerung (21) der Kühlmittelpumpe; und
Berechnen eines Sollwerts eines Parameters, der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist, in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Verbrennungsmotors durch die Pumpensteuerung (21);

b) Erfassen eines Istwerts des Parameters durch einen Sensor (19);

c) Übertragen des Istwerts von dem Sensor (19) zu der Pumpensteuerung (21); und

d) Einregeln einer Position eines Regelschiebers (7), der den geförderten Volumenstrom der Kühlmittelpumpe begrenzt, in Abhängigkeit von dem Sollwert und dem Istwert durch die Pumpensteuerung (21), mittels Ansteuerung eines hydraulischen Stellglieds (13).

14. Verfahren zum Steuern nach Anspruch 13, wobei der Parameter, der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist, eine Position des Regelschiebers (7) ist.

15. Verfahren zum Steuern nach Anspruch 13, wobei der Parameter, der für den Volumenstrom des geförderten Kühlmittels bezeichnend ist, ein Druck in einer Pumpenkammer (2) der Kühlmittelpumpe ist, der dem Volumenstrom des geförderten Kühlmittels entspricht.

Claims

1. A coolant pump configured to pump a coolant for an internal combustion engine in a vehicle comprising the internal combustion engine and a central engine control unit, said coolant pump comprising:

a pump shaft (4) which is rotatably mounted in a pump housing (1) and driven by the internal combustion engine via a belt drive (3),

an impeller (5) which is arranged on the pump shaft (4) and accommodated in a pump chamber (2) of the pump housing (1), pumping the coolant,

an axial piston pump (9) which is actuated via a wobble plate (8) on a rear side of the impeller (5) and which branches-off a fraction of the pumped coolant,

a hydraulic circuit (11) which extends from the axial piston pump (9) via a proportional valve (13) back to the pumped coolant and which includes a branch (11b) between the axial piston pump (9) and the proportional valve (13) as a hydraulic actuator,

a regulating slide valve (7) which adjusts the volume flow of the coolant pumped by the coolant pump and which is slidable depending on a pressure in the hydraulic circuit (11),

a sensor (19) which detects a parameter indicative of the volume flow of the pumped coolant and which outputs an actual value signal of the parameter, and

characterized by

a dedicated pump control (21) which controls the proportional valve (13) in the hydraulic circuit (11) on the basis of the actual value signal from the sensor (19) and a desired value signal from the central engine control unit, and

wherein the pump control (21) and the proportional valve (13) are formed as a mutual electromechanical component (20).

2. The coolant pump according to claim 1, wherein the sensor (19) is a position sensor which detects a position of the regulating slide valve (7), and
the desired value signal indicates i) a predetermined position of the regulating slide valve (7) or ii) a predetermined volume flow and a speed of the internal combustion engine or coolant pump.

3. The coolant pump according to claim 1 or 2, wherein the pump control (21) limits a path of the regulating slide valve (7) in an upper speed range of the pump.

4. The coolant pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the pump control (21) compares a relationship between a control duration of the proportional valve (13) and a resulting position change of the regulating slide valve (7) with a threshold value.

5. The coolant pump according to any one of claims 1,3 or 4, wherein the sensor (19) is a pressure sensor which detects the pressure of the pumped volume flow of the coolant, and
the desired value signal indicates i) a predetermined volume flow or ii) a pressure which is indicative of the volume flow of the pumped coolant.

6. The coolant pump according to claim 5, wherein the pump control (21) compares the pressure detected by the sensor (19) with a threshold value.

7. The coolant pump according to any one of claims 1 to 6, wherein the pump control (21) comprises a transceiver (23) for receiving data from the central engine control unit and/or for sending data thereto, a microcomputer (25) for performing a control procedure, a valve driver (27) for driving the proportional valve (13), and a power supply distributor (29) for supplying each component with electric power.

8. The coolant pump according to any one of claims 1 to 7, wherein the mutual electromechanical component (20) is configured such that the pump control (21) is integrated into a housing of the proportional valve (13).

9. The coolant pump according to any one of claims 1 to 7, wherein the mutual electromechanical component (20) is configured such that the pump control (21) has a housing of its own which is integral with a housing of the proportional valve (13).

10. The coolant pump according to any one of claims 1 to 9, wherein the coolant to be pumped flows through a coolant inlet axially directed towards the impeller (5) and is pumped by the impeller (5) so as to leave the pump chamber (2) via a radial coolant outlet.

11. The coolant pump according to any one of claims 1 to 9, wherein the coolant to be pumped flows through a coolant inlet axially directed towards the impeller (5) and is pumped by the impeller (5) so as to leave the pump chamber (2) via an axial or semi-axial coolant outlet on the opposite side of the impeller (5).

12. An electromechanical component (20) of the coolant pump according to any one of claims 1 to 11, formed as a mutual electromechanical component from the pump control (21) and the proportional valve (13) of the coolant pump.

13. A method for controlling a mechanically driven coolant pump of a vehicle with an internal combustion engine and a central engine control unit according to any one of claims 1 to 11, said method comprising the steps of:

a1) calculating by way of the central engine control unit, a desired value of a parameter, which is indicative of the volume flow of the pumped coolant, depending on operating parameters of the internal combustion engine; and
transmitting the desired value from the central engine control unit to a pump control (21) of the coolant pump;
or

a2) transmitting operating parameters of the internal combustion engine from the central engine control unit to a pump control (21) of the coolant pump; and
calculating by way of the pump control (21) a desired value of a parameter, which is indicative of the volume flow of the pumped coolant, depending on the operating parameters of the internal combustion engine;

b) detecting an actual value of the parameter by a sensor (19);

c) transmitting the actual value from the sensor (19) to the pump control (21); and

d) tuning by way of the pump control (21) the position of a regulating slide valve (7), which limits the pumped volume flow of the coolant pump, depending on the desired value and the actual value by controlling a hydraulic actuator (13).

14. The control method according to claim 13, wherein the parameter which is indicative of the volume flow of the pumped coolant is a position of the regulating slide valve (7).

15. The control method according to claim 13, wherein the parameter which is indicative of the volume flow of the pumped coolant is a pressure in a pump chamber (2) of the coolant pump which corresponds to the volume flow of the pumped coolant.

Revendications

1. Pompe à liquide de refroidissement conçue pour acheminer un liquide de refroidissement destiné à un moteur à combustion interne dans un véhicule présentant ledit moteur à combustion interne et une commande centrale de moteur, dans laquelle la pompe à liquide de refroidissement présente :

un arbre de pompe (4) qui est monté rotatif dans un carter de pompe (1) et entraîné grâce à un entraînement par courroie (3) du moteur à combustion interne,

une roue à pales (5) agencée sur l'arbre de pompe (4), qui est logée dans une chambre de pompe (2) du carter de pompe (1) et qui achemine le liquide de refroidissement,

une pompe à pistons axiaux (9) qui est actionnée par l'intermédiaire d'un disque oscillant (8) d'un côté arrière de la roue à pales (5) et qui dérive une partie du liquide de refroidissement acheminé,

un circuit hydraulique (11) qui s'étend à partir de la pompe à pistons axiaux (9) en passant par une vanne proportionnelle (13) pour revenir vers le liquide de refroidissement acheminé et qui présente un embranchement (11b) entre la pompe à pistons axiaux (9) et la vanne proportionnelle (13) sous la forme d'un actionneur hydraulique,

un registre (7) qui ajuste le débit volumique du liquide de refroidissement acheminé par la pompe à liquide de refroidissement et qui peut être déplacé en fonction d'une pression dans le circuit hydraulique (11),

un capteur (19) qui détecte un paramètre qui est indicatif du débit volumique du liquide de refroidissement acheminé et qui émet un signal de valeur réelle du paramètre,

caractérisée en ce que

la pompe à liquide de refroidissement comprend une commande de pompe (21) dédiée qui commande la vanne proportionnelle (13) dans le circuit hydraulique (11) en se basant sur le signal de valeur réelle provenant du capteur (19) et sur un signal de valeur de consigne provenant de la commande centrale de moteur, et

la commande de pompe (21) et la vanne proportionnelle (13) sont réalisées sous la forme d'un composant électromécanique (20) commun.

2. Pompe à liquide de refroidissement selon la revendication 1, dans laquelle le capteur (19) est un capteur de déplacement qui détecte une position du registre (7), et
le signal de valeur de consigne i) indique une position prédéterminée du registre (7) ou ii) indique un débit volumique prédéterminé et un régime du moteur à combustion interne ou de la pompe à liquide de refroidissement.

3. Pompe à liquide de refroidissement selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la commande de pompe (21) limite une course du registre (7) dans une plage supérieure du régime de pompe.

4. Pompe à liquide de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la commande de pompe (21) compare un rapport entre une durée d'entraînement de la vanne proportionnelle (13) et une modification de position résultante du registre (7) avec une valeur de seuil.

5. Pompe à liquide de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1, 3 ou 4, dans laquelle le capteur (19) est un capteur de pression qui détecte une pression du débit volumique acheminé du liquide de refroidissement, et
le signal de valeur de consigne i) indique un débit volumique prédéterminé ou ii) une pression qui est indicative du débit volumique du liquide de refroidissement acheminé.

6. Pompe à liquide de refroidissement selon la revendication 5, dans laquelle la commande de pompe (21) compare la pression détectée du capteur (19) avec une valeur de seuil.

7. Pompe à liquide de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la commande de pompe (21) comprend un émetteur-récepteur (23) destiné à recevoir des données en provenance de la commande centrale de moteur et/ou à envoyer des données à ladite commande centrale de moteur, un micro-ordinateur (25) destiné à mettre en oeuvre une routine de contrôle, un dispositif de pilotage de vanne (27) destiné à commander la vanne proportionnelle (13), ainsi qu'un collecteur d'alimentation en énergie (29) destiné à leur alimentation respective en énergie électrique.

8. Pompe à liquide de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le composant électromécanique (20) commun est réalisé de telle manière que la commande de pompe (21) est intégrée dans un carter de la vanne proportionnelle (13).

9. Pompe à liquide de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le composant électromécanique (20) commun est réalisé de telle manière que la commande de pompe (21) présente un carter dédié qui est intégré d'un seul tenant à un carter de la vanne proportionnelle (13).

10. Pompe à liquide de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle le liquide de refroidissement à acheminer s'écoule sur la roue à pales (5) à travers une entrée de liquide de refroidissement en étant orienté de manière axiale et quitte la chambre de pompe (2) en passant par une sortie de liquide de refroidissement orientée de manière radiale et en étant acheminé depuis la roue à pales (5).

11. Pompe à liquide de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle le liquide de refroidissement à acheminer s'écoule sur la roue à pales (5) à travers une entrée de liquide de refroidissement en étant orienté de manière axiale et quitte la chambre de pompe (2) du côté opposé de la roue à pales (5) en passant par une sortie de liquide de refroidissement orientée de manière axiale ou semi-axiale et en étant acheminé depuis la roue à pales (5).

12. Composant électromécanique (20) de la pompe à liquide de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, qui est formé en tant que composant électromécanique commun de la commande de pompe (21) et de la vanne proportionnelle (13) de la pompe à liquide de refroidissement.

13. Procédé de commande d'une pompe à liquide de refroidissement entraînée de manière mécanique d'un véhicule comprenant un moteur à combustion interne et une commande centrale de moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant les étapes ci-dessous :

a1) calculer une valeur de consigne d'un paramètre qui est indicatif du débit volumique du liquide de refroidissement acheminé, en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne, grâce à la commande centrale de moteur ; et
transmettre la valeur de consigne depuis la commande centrale de moteur vers une commande de pompe (21) de la pompe à liquide de refroidissement ;
ou

a2) transmettre des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne depuis la commande centrale de moteur vers une commande de pompe (21) de la pompe à liquide de refroidissement ; et

calculer une valeur de consigne d'un paramètre qui est indicatif du débit volumique du liquide de refroidissement acheminé, en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne, grâce à la commande de pompe (21);

b) détecter une valeur réelle du paramètre grâce à un capteur (19) ;

c) transmettre la valeur réelle depuis le capteur (19) vers la commande de pompe (21) ; et

d) régler, au moyen d'une commande d'un actionneur hydraulique (13), une position d'un registre (7) qui limite grâce à la commande de pompe (21) le débit volumique acheminé de la pompe à liquide de refroidissement, en fonction de la valeur de consigne et de la valeur réelle.

14. Procédé de commande selon la revendication 13, dans lequel le paramètre qui est indicatif du débit volumique du liquide de refroidissement acheminé est une position du registre (7).

15. Procédé de commande selon la revendication 13, dans lequel le paramètre qui est indicatif du débit volumique du liquide de refroidissement acheminé est une pression dans une chambre de pompe (2) de la pompe à liquide de refroidissement, qui correspond au débit volumique du liquide de refroidissement acheminé.

Zeichnung