DE102015006303A1

DE102015006303A1 - Kühlsystem mit einer Kühlmittelpumpe für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102015006303A1
Application number: DE102015006303.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Selinger; Mario REICHENBACH; Torsten Mueller; Michael Brinker
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-05-16
Filing date: 2015-05-16
Publication date: 2016-11-17
Also published as: US20160333768A1; GB2538587A; GB201602277D0; CN106150657A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems mit einer Kühlmittelpumpe (2) für eine Brennkraftmaschine (1), mit den Schritten: Betreiben (S40) der Kühlmittelpumpe (2) für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Starten der Brennkraftmaschine (1); und anschließend Umschalten (S50) des Kühlsystems in einen ersten Aufwärmbetriebsmodus (S70), in dem die Kühlmittelpumpe (2) nicht betrieben wird, falls eine erste Aufwärmbedingung erfüllt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem mit einer Kühlmittelpumpe für eine Brennkraftmaschine, ein Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems, ein Kraftfahrzeug mit dem Kühlsystem sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der WO 03/106825 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine bekannt, bei dem eine elektrische Kühlmittelpumpe nach Erkennen eines Kaltstarts kurzzeitig für eine Zeitdauer betrieben und nach Ablauf der Zeitdauer stets wieder deaktiviert wird. Solange eine Kühlmitteltemperatur unterhalb eines Schwellwertes liegt, wird die Kühlmittelpumpe dann mit abwechselnder Förderrichtung aktiviert. Sobald die Kühlmitteltemperatur den Schwellwert erreicht, wird die Kühlmittelpumpe derart angesteuert, dass sich ein kontinuierlicher Kühlmittelfluss ergibt, und ein Stellventil in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur angesteuert, um einen Bypass mit einem Öl-Kühlmittel-Wärmetauscher und bei höheren Kühlmitteltemperaturen auch einen Kühler zu durchströmen.
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, den Betrieb eines Kühlsystems für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 8, 14 und 15 stellen ein Kühlsystem bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens bzw. ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kühlsystem unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, eine Kühlmittelpumpe zum Fördern bzw. Umwälzen eines, insbesondere flüssigen, Kühlmittels, insbesondere Kühlwassers, durch eine oder mehrere (Kühlmittel)Leitungen auf.
Die Brennkraftmaschine ist in einer Ausführung ein Otto- oder Dieselmotor und/oder weist einen (Abgas)Turbolader auf.
Die Kühlmittelpumpe ist in einer Ausführung eine elektrische bzw. elektrisch, insbesondere elektromotorisch, aktuierte Kühlmittelpumpe. Hierdurch kann sie vorteilhaft unabhängig von der Brennkraftmaschine betrieben werden.
In einer Ausführung weist das Kühlsystem ein, insbesondere elektrisch aktuiertes, Stellventil, insbesondere Drehstellventil, auf, durch das in einer Ausführung wahlweise bzw. stellungsabhängig, eine Radiatorleitung, in der ein Radiator bzw. Umgebungs-Kühlmittel-Wärmetauscher angeordnet ist, und/oder, insbesondere zuvor, eine, insbesondere zur Radiatorleitung strömungstechnisch parallele, Bypassleitung, in der in einer Ausführung ein Öl-Kühlmittel-Wärmetauscher angeordnet ist, geöffnet und gesperrt werden kann, insbesondere variabel geöffnet und gesperrt werden kann.
In einer Ausführung weist das Kühlsystem eine, insbesondere von dem Stellventil unabhängige und/oder zu der Radiator- und/oder Bypassleitung strömungstechnisch parallele, Heizerleitung auf, in der ein Heizer bzw. Innenraum-Kühlmittel-Wärmetauscher angeordnet ist.
In einer Ausführung weist das Kühlsystem einen Kühlmitteltemperatursensor zum Erfassen einer Kühlmitteltemperatur auf, der insbesondere stromaufwärts vor dem Stellventil, stromabwärts nach dem Stellventil oder in dem Stellventil angeordnet sein kann.
Zusätzlich oder alternativ weist das Kühlsystem in einer Ausführung einen Referenztemperatursensor zum Erfassen einer Referenztemperatur auf, insbesondere einer Material- und/oder Komponenten- bzw. Bauteiltemperatur. Die Referenztemperatur kann in einer Ausführung eine, insbesondere kritische, insbesondere höchste, Temperatur eines Bauteils der Brennkraftmaschine oder eines anderen Bauteils des Kraftfahrzeugs sein oder von dieser abhängen, beispielsweise eine Zylinderkopf- oder Turboladertemperatur.
Die Referenztemperatur kann zusätzlich oder alternativ in einer Ausführung auch, insbesondere modellgestützt bzw. -basiert, ermittelt, insbesondere berechnet, werden, beispielsweise auf Basis kinematischer oder kinetischer Parameter der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeugs wie etwa eines Drehmoments, einer Drehzahl und/oder einer Fahrgeschwindigkeit.
Durch einen Referenztemperatursensor kann die Referenztemperatur in einer Ausführung vorteilhaft präzise und/oder zuverlässig erfasst werden. Durch eine modellgestützte Ermittlung kann die Referenztemperatur in einer Ausführung vorteilhaft einfach, insbesondere ohne einen diese (direkt) messenden Sensor, ermittelt werden.
Ein Verfahren zum Betreiben eines, insbesondere des, Kühlsystems mit einer bzw. der Kühlmittelpumpe für eine bzw. die Brennkraftmaschine nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf:

– Betreiben der Kühlmittelpumpe für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Starten der Brennkraftmaschine; und anschließend
– Umschalten des Kühlsystems in einen Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe nicht betrieben wird, falls eine Aufwärmbedingung erfüllt ist.

Das Kühlsystem ist, insbesondere hard- und/oder softwaretechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet und/oder weist auf:

– Mitteln zum Betreiben der Kühlmittelpumpe für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Starten der Brennkraftmaschine; und
– Mitteln zum anschließenden Umschalten des Kühlsystems in einen Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe nicht betrieben wird, falls eine Aufwärmbedingung erfüllt ist.

Durch das (anfängliche) Betreiben der Kühlmittelpumpe für eine, insbesondere fest oder variabel, insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere einer Umgebungs-, Kühlmittel-, Brennkraftmaschinen- und/oder Kraftfahrzeugtemperatur, vorgegebene Zeitdauer nach einem Starten der Brennkraftmaschine kann in einer Ausführung Kühlmittel vorteilhaft verteilt und/oder umgewälzt und so insbesondere eine homogenere Temperaturverteilung erreicht werden.
Durch das anschließende Umschalten in den Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe nicht betrieben wird, in Abhängigkeit von der Aufwärmbedingung wird in einer Ausführung vorteilhaft die Kühlmittelpumpe, insbesondere nur, bedarfsweise (wieder) stillgesetzt bzw. deaktiviert, insbesondere um eine raschere Erwärmung der Brennkraftmaschine und/oder des Kühlmittels durch die Brennkraftmaschine zu erreichen.
Dieser Aufwärmbetriebsmodus wird nachfolgend ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als erster Aufwärmbetriebsmodus bezeichnet, diese Aufwärmbedingung entsprechend als erste Aufwärmbedingung.
In einer Ausführung wird bzw. ist die Bypass- und/oder die Radiatorleitung in dem ersten Aufwärmbetriebsmodus, insbesondere wenigstens im Wesentlichen vollständig, gesperrt bzw. geschlossen, insbesondere durch das Stellventil, das hierzu entsprechend gesteuert wird bzw. ist. Entsprechend weist in einer Ausführung das Kühlsystem Mittel zum Schließen der Bypass- und/oder Radiatorleitung und/oder des Stellventils in dem ersten Aufwärmbetriebsmodus auf. Hierdurch kann in einer Ausführung das Kühlmittel vorteilhaft noch rascher erwärmt werden.
Die erste Aufwärmbedingung ist in einer Ausführung erfüllt, falls bzw. sofern eine bzw. die Kühlmitteltemperatur einen vorgegebenen ersten Grenzwert unterschreitet. Mit anderen Worten wird die Kühlmittelpumpe in einer Ausführung nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer (nur) stillgesetzt, falls (erfasst wird, dass) die Kühlmitteltemperatur einen vorgegebenen ersten Grenzwert unterschreitet.
In einer Ausführung weist das Verfahren den Schritt auf: Umschalten des Kühlsystems in einen Regelbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe und/oder ein bzw. das Stellventil des Kühlsystems gesteuert oder geregelt wird, anstelle des ersten Aufwärmbetriebsmodus bzw. anschließend an das anfänglichen Betreiben der Kühlmittelpumpe für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Starten der Brennkraftmaschine, falls die Aufwärmbedingung nicht erfüllt ist. Entsprechend weist das Kühlsystem in einer Ausführung Mittel zum Umschalten des Kühlsystems in einen Regelbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe und/oder ein bzw. das Stellventil des Kühlsystems gesteuert oder geregelt wird, anstelle des ersten Aufwärmbetriebsmodus, falls die Aufwärmbedingung nicht erfüllt ist, auf.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft direkt bzw. unmittelbar, insbesondere ohne vorheriges Stillsetzen der Kühlmittelpumpe, in den Regelbetriebsmodus übergegangen bzw. umgeschaltet werden, falls bzw. sofern die erste Aufwärmbedingung bei bzw. nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer nicht erfüllt ist.
In dem Regelbetriebsmodus wird in einer Ausführung die Kühlmittelpumpe gesteuert und das Stellventil, insbesondere vorgesteuert, geregelt, insbesondere (jeweils) auf Basis einer vorgegebenen angeforderten bzw. Soll-Temperatur, insbesondere Kühlmitteltemperatur. In einer anderen Ausführung wird in dem Regelbetriebsmodus das Stellventil gesteuert und die Kühlmittelpumpe, insbesondere vorgesteuert, geregelt, insbesondere (jeweils) auf Basis einer vorgegebenen angeforderten bzw. Soll-Temperatur, insbesondere Kühlmitteltemperatur. Hierdurch kann vorteilhaft eine unerwünschte Rückkopplung bzw. gegenseitige Beeinflussung reduziert, insbesondere verhindert werden. Gleichermaßen können auch sowohl Kühlmittelpumpe als auch Stellventil in dem Regelbetriebsmodus jeweils gesteuert oder geregelt werden bzw. sein, insbesondere vorgesteuert geregelt.
In einer Ausführung weist das Verfahren den Schritt auf: Umschalten des Kühlsystems aus dem ersten Aufwärmbetriebsmodus in den Regelbetriebsmodus oder einen zweiten Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe gepulst oder mit einer vorgegebenen Drehzahl betrieben wird, falls eine zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist. Entsprechend weist das Kühlsystem in einer Ausführung Mitteln zum Umschalten des Kühlsystems aus dem ersten Aufwärmbetriebsmodus in den Regelbetriebsmodus oder einen zweiten Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe gepulst oder mit einer vorgegebenen Drehzahl betrieben wird, falls eine zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist.
Die vorgegebene Drehzahl ist in einer Ausführung höchstens 10% größer als eine, insbesondere konstruktiv, strömungs- und/oder antriebstechnisch bedingte, Mindestdrehzahl der Kühlmittelpumpe. Mit anderen Worten wird in dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus die Kühlmittelpumpe in einer Ausführung in etwa mit ihrer Mindestdrehzahl betrieben. Hierdurch kann in einer Ausführung das in dem ersten Aufwärmbetriebsmodus bereits erwärmte Kühlmittel vorteilhaft verteilt bzw. umgewälzt werden.
Durch ein gepulstes bzw. periodisches Betreiben der Kühlmittelpumpe kann in einer Ausführung eine solche vorteilhafte Umwälzung insbesondere auch mit Kühlmittelpumpen realisiert werden, deren Mindestdrehzahl zu hoch ist. Zusätzlich oder alternativ kann das gepulste Betreiben in einer Ausführung eine strömungs- und/oder wärmetechnisch vorteilhafte Umwälzung bewirken.
In einer Ausführung wird eine Pulsweite des gepulsten Betreibens in Abhängigkeit von einem kinematischen oder kinetischen Parameter der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Drehmoment und/oder einer Drehzahl, einer Temperatur, insbesondere einer bzw. der Kühlmitteltemperatur, und/oder einem Strömungsparameter der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Luft- und/oder Kraftstoffmassen- oder -volumenstrom, vorgegeben. Entsprechend weist das Kühlsystem in einer Ausführung Mittel zum Vorgeben einer Pulsweite des gepulsten Betreibens in Abhängigkeit von einem kinematischen oder kinetischen Parameter der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Drehmoment und/oder einer Drehzahl, einer Temperatur, insbesondere einer bzw. der Kühlmitteltemperatur, und/oder einem Strömungsparameter der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Luft- und/oder Kraftstoffmassen- oder -volumenstrom, auf. Beispielsweise kann bei größerem Drehmoment, größerer Drehzahl, höherer Kühlmitteltemperatur, größerem Luft- und/oder Kraftstoffmassen- oder -volumenstrom eine größere Pulsweite vorgegeben werden, um so mehr Kühlmittel zu fördern.
In einer Ausführung wird bzw. ist das Stellventil in dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus in eine vorgegebene Stellung gesteuert, insbesondere die Bypass- und/oder die Radiatorleitung, insbesondere wenigstens im Wesentlichen vollständig, gesperrt bzw. geschlossen. Entsprechend weist in einer Ausführung das Kühlsystem Mittel zum Steuern des Stellventils in eine vorgegebene Stellung, insbesondere zum Schließen des Stellventils, in dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus auf. Durch ein wenigstens im Wesentlichen vollständig geschlossenes Stellventil kann in einer Ausführung das Kühlmittel vorteilhaft rascher erwärmt werden, durch ein teilweise geöffnetes Stellventil bzw. eine wenigstens teilweise geöffnete Bypassleitung vorteilhaft der Öl-Kühlmittelwärmetauscher bereits in dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus genutzt bzw. betrieben werden.
Die zweite Aufwärmbedingung ist in einer Ausführung erfüllt, falls bzw. sofern wenigstens eine bzw. die Referenzmitteltemperatur einen vorgegebenen zweiten Grenzwert überschreitet oder wenigstens ein kinematischer oder kinetischer Parameter der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeugs mit der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Parameter-Grenzwert überschreitet, insbesondere ein Drehmoment der Brennkraftmaschine einen Drehmoment-Grenzwert überschreitet, eine Drehzahl der Brennkraftmaschine einen Drehzahl-Grenzwert überschreitet oder eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen Fahrgeschwindigkeits-Grenzwert überschreitet. Mit anderen Worten wird die Kühlmittelpumpe in einer Ausführung, ausgehend von dem ersten Aufwärmbetriebsmodus, (wieder) betrieben, falls (erfasst wird, dass) die Referenztemperatur einen vorgegebenen zweiten Grenzwert überschreitet oder ein kinematischer oder kinetischer Parameter der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeugs einen vorgegebenen Parameter-Grenzwert überschreitet.
Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft eine gewisse (Mindest)Kühlung durch das durch die Kühlmittelpumpe umgewälzte Kühlmittel sichergestellt werden, falls eine, insbesondere kritische, Referenz-, insbesondere Material- bzw. Komponententemperatur oder ein kinematischer oder kinetischer Parameter der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeugs dies erfordern.
In einer Ausführung weist das Verfahren den Schritt auf: Umschalten des Kühlsystems aus dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus in den Regelbetriebsmodus, falls eine dritte Aufwärmbedingung erfüllt ist. Zusätzlich oder alternativ weist das Verfahren in einer Ausführung den Schritt auf: Umschalten des Kühlsystems aus dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus in den ersten Aufwärmbetriebsmodus, falls eine vierte Aufwärmbedingung erfüllt ist. Entsprechend weist das Kühlsystem in einer Ausführung Mitteln zum Umschalten des Kühlsystems aus dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus in den Regelbetriebsmodus, falls eine dritte Aufwärmbedingung erfüllt ist, und/oder Mitteln zum Umschalten des Kühlsystems aus dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus in den ersten Aufwärmbetriebsmodus, falls eine vierte Aufwärmbedingung erfüllt ist, auf.
Wie vorstehend bereits erläutert, kann in einer Ausführung aus dem ersten Aufwärmbetriebsmodus direkt in den Regelbetriebsmodus umgeschaltet werden, falls die zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist, oder in einer anderen Ausführung stattdessen aus dem ersten Aufwärmbetriebsmodus zunächst in einen bzw. den zweiten Aufwärmbetriebsmodus umgeschaltet werden, falls die zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist. In dieser Ausführung kann dann vorteilhaft aus dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus in den Regelbetriebsmodus umgeschaltet werden, falls die dritte Aufwärmbedingung erfüllt ist.
Die dritte Aufwärmbedingung ist in einer Ausführung erfüllt, falls bzw. sofern wenigstens eine bzw. die Kühlmitteltemperatur einen vorgegebenen dritten Grenzwert überschreitet oder wenigstens ein kinematischer oder kinetischer Parameter der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeugs mit der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Parameter-Grenzwert überschreitet, insbesondere ein Drehmoment der Brennkraftmaschine einen bzw. den Drehmoment-Grenzwert überschreitet, eine Drehzahl der Brennkraftmaschine einen bzw. den Drehzahl-Grenzwert überschreitet oder eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen bzw. den Fahrgeschwindigkeits-Grenzwert überschreitet. Mit anderen Worten wird in einer Ausführung, ausgehend von dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus, in den Regelbetriebsmodus umgeschaltet, falls (erfasst wird, dass) die Kühlmitteltemperatur einen vorgegebenen dritten Grenzwert überschreitet oder ein kinematischer oder kinetischer Parameter der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeugs einen vorgegebenen Parameter-Grenzwert überschreitet.
Der vorgegebene dritte Grenzwert ist in einer Ausführung um einen vorgegebenen Abschlag kleiner als eine bzw. die angeforderte bzw. Soll-Temperatur. Hierdurch kann in einer Ausführung mit einem Offset in den Regelbetriebsmodus übergegangen werden, so dass die Regelung der Kühlmittelpumpe und/oder des Stellventils vorteilhaft, insbesondere rascher, anspricht. Zusätzlich oder alternativ kann so eine Belastung des Kühlsystems und/oder der Brennkraftmaschine durch Spitzenausschläge infolge eines gepulsten Betriebs der Kühlmittelpumpe vorteilhaft reduziert werden.
Die vierte Aufwärmbedingung ist in einer Ausführung erfüllt, falls bzw. sofern eine bzw. die Kühlmitteltemperatur einen vorgegebenen vierten Grenzwert unterschreitet. Mit anderen Worten wird in einer Ausführung, ausgehend von dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus, wieder in den ersten Aufwärmbetriebsmodus zurück- bzw. umgeschaltet, falls (erfasst wird, dass) die Kühlmitteltemperatur einen vorgegebenen vierten Grenzwert unterschreitet.
Durch ein solches Zurückschalten in den ersten Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe nicht (mehr) betrieben wird, kann vorteilhaft der Betrieb des Kühlsystems verbessert, insbesondere eine Erwärmung des Kühlmittels optimiert werden.
In einer Ausführung weist das Verfahren den Schritt auf: Überprüfen des Stellventils, insbesondere vor einem anfänglich Betreiben der Kühlmittelpumpe bzw. bevor die Kühlmittelpumpe für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Starten der Brennkraftmaschine betrieben wird. Ergibt die Überprüfung, dass das Stellventil nicht ordnungsgemäß funktioniert bzw. arbeitet, kann in einer Ausführung eine Meldung ausgegeben und/oder ein Betrieb der Brennkraftmaschine eingeschränkt, insbesondere verhindert, werden. Entsprechend weist das Kühlsystem in einer Ausführung Mitteln zum Überprüfen des Stellventils, insbesondere vor dem anfänglichen Betreiben der Kühlmittelpumpe nach dem Starten der Brennkraftmaschine, auf, und in einer Weiterbildung Mitteln zum Ausgeben eine Meldung und/oder zum Einschränken, insbesondere Verhindern, eines Betriebs der Brennkraftmaschine, falls die Überprüfung ergibt, dass das Stellventil nicht ordnungsgemäß funktioniert bzw. arbeitet.
Das Überprüfen des Stellventils kann insbesondere das Anfahren einer oder mehrerer Stellungen des Stellventils und den Vergleich der (jeweils) aktuell erreichten mit der vorgegebenen bzw. anzufahrenden Stellung umfassen, insbesondere eine, wenigstens im Wesentlichen, vollständig geöffnete und/oder eine, wenigstens im Wesentlichen, vollständig geschlossene Stellung.
In einer Ausführung weist das Verfahren den Schritt auf: Betreiben der Kühlmittelpumpe für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine. Diese Zeitdauer und/oder ein Betrieb, insbesondere eine Drehzahl, der Kühlmittelpumpe kann in einer Ausführung fest oder variabel, insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere einer Umgebungs-, Kühlmittel-, Brennkraftmaschinen- und/oder Kraftfahrzeugtemperatur, vorgegeben sein bzw. werden. Entsprechend weist das Kühlsystem in einer Ausführung Mitteln zum Betreiben der Kühlmittelpumpe für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine und in einer Weiterbildung Mitteln zum Vorgeben der Zeitdauer und/oder des Betriebs, insbesondere einer Drehzahl, der Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere einer Umgebungs-, Kühlmittel-, Brennkraftmaschinen- und/oder Kraftfahrzeugtemperatur, auf.
Durch einen solchen, insbesondere zeitlich und/oder drehzahltechnisch temperaturabhängigen, Nachlauf der Kühlmittelpumpe kann in einer Ausführung vorteilhaft eine thermische Belastung der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeugs reduziert werden.
In einer Ausführung wird stets in den Regelbetriebsmodus umgeschaltet, wenn wenigstens ein kinematischer oder kinetischer Parameter der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeugs mit der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Parameter-Grenzwert überschreitet, insbesondere ein Drehmoment der Brennkraftmaschine einen bzw. den Drehmoment-Grenzwert überschreitet, eine Drehzahl der Brennkraftmaschine einen bzw. den Drehzahl-Grenzwert überschreitet oder eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen bzw. den Fahrgeschwindigkeits-Grenzwert überschreitet.
In einer Ausführung weist das Verfahren den Schritt auf:

– Umschalten des Kühlsystems in einen vorgegebenen Betriebsmodus in Abhängigkeit von einer Heizeranforderung und einer Temperatur.

Das Kühlsystem weist entsprechend in einer Ausführung Mitteln zum Umschalten des Kühlsystems in einen vorgegebenen Betriebsmodus in Abhängigkeit von einer Heizeranforderung und einer Temperatur auf.
Durch das Umschalten in einen vorgegebenen Betriebsmodus in Abhängigkeit von, insbesondere infolge einer Erfassung, einer Heizeranforderung bzw. einer Anforderung einer Wärmeleistung, insbesondere einer Mindestwärmeleistung, bzw. eines Betriebs, insbesondere eines Mindestbetriebs, des Heizers kann in einer Ausführung vorteilhaft Heizerleistung bzw. Wärme zum Beheizen eines Innenraums des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden. Entsprechend wird unter einer Heizeranforderung vorliegend insbesondere eine, insbesondere erfasste, Anforderung einer Wärmeleistung, insbesondere wenigstens einer vorgegebenen Mindestwärmeleistung, bzw. eines Betriebs, insbesondere wenigstens eines vorgegebenen Mindestbetriebs, des Heizers verstanden.
In einer Ausführung wird in Abhängigkeit von einer Heizeranforderung und der Referenztemperatur aus dem ersten Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe nicht betrieben wird, in den zweiten Aufwärmbetriebsmodus umgeschaltet, in dem die Kühlmittelpumpe gepulst oder mit einer vorgegebenen Drehzahl betrieben wird, insbesondere, sofern bzw. falls eine Heizeranforderung erfasst wird bzw. vorliegt und die Referenztemperatur einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, der zur Unterscheidung weiterer Grenzwerte ohne Beschränkung der Allgemeinheit als fünfter Grenzwert bezeichnet wird.
Dieses Umschalten kann insbesondere unabhängig bzw. zusätzlich zu einem Umschalten infolge der erfüllten zweiten Aufwärmbedingung erfolgen.
Dadurch kann in einer Ausführung vorteilhaft bei Erfassung einer Heizeranforderung in den zweiten Aufwärmbetriebsmodus umgeschaltet und so bereits erwärmtes Kühlmittel dem Heizer aktiv zugeführt werden.
Entsprechend weist das Kühlsystem in einer Ausführung Mittel zum Umschalten des Kühlsystems in Abhängigkeit von einer Heizeranforderung und der Referenztemperatur aus dem ersten Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe nicht betrieben wird, in den zweiten Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe gepulst oder mit einer vorgegebenen Drehzahl betrieben wird, auf.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung in Abhängigkeit von einer Heizeranforderung und der Kühlmitteltemperatur in einen Heizerbetriebsmodus umgeschaltet, in dem die Kühlmittelpumpe mit einer heizeranforderungsabhängig vorgegebenen und/oder konstanten Drehzahl und/oder kontinuierlich betrieben wird, insbesondere aus dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe gepulst oder mit einer heizeranforderungsunabhängig vorgegebenen Drehzahl betrieben wird, insbesondere, sofern bzw. falls eine Heizeranforderung erfasst wird bzw. vorliegt und die Kühlmitteltemperatur einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, der zur Unterscheidung weiterer Grenzwerte ohne Beschränkung der Allgemeinheit als sechster Grenzwert bezeichnet wird. In einer Weiterbildung wird erst nach einer vorgegebenen Zeitdauer nach Erfassen der Heizeranforderung und des Überschreitens des sechsten Grenzwerts in den Heizerbetriebsmodus umgeschaltet. Hierdurch kann vorteilhaft zunächst Kühlmittel für die vorgegebene Zeitdauer im zweiten Aufwärmbetriebsmodus umgewälzt und so die Erwärmung verbessert werden.
Durch einen Heizerbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe mit einer heizeranforderungsabhängig vorgegebenen und/oder konstanten Drehzahl und/oder kontinuierlich betrieben wird, kann in einer Ausführung der Heizer vorteilhaft mit Kühlmittel versorgt werden.
Die heizeranforderungsabhängig vorgegebene Drehzahl der Kühlmittelpumpe in dem Heizerbetriebsmodus steigt in einer Ausführung mit einer, insbesondere prozentualen, Heizeranforderung, insbesondere linear und/oder in diskreten Sprüngen. So kann beispielsweise für einen ersten, insbesondere prozentualen, Bereich einer maximal möglichen Heizeranforderung bzw. anforderbaren Heizerleistung, etwa für 5–25%, eine erste, insbesondere konstante, Drehzahl der Kühlmittelpumpe vorgegeben werden bzw. sein, für einen höheren zweiten Bereich, etwa 25–50% eine größere zweite, insbesondere konstante, Drehzahl der Kühlmittelpumpe, für einen noch höheren dritten Bereich, etwa 50–75% eine noch größere dritte, insbesondere konstante, Drehzahl der Kühlmittelpumpe, und für einen noch höheren vierten Bereich, etwa 75–100% eine noch größere vierte, insbesondere konstante, Drehzahl der Kühlmittelpumpe.
Entsprechend weist das Kühlsystem in einer Ausführung Mittel zum Umschalten des Kühlsystems in Abhängigkeit von einer Heizeranforderung und der Kühlmitteltemperatur in einen Heizerbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe mit einer heizeranforderungsabhängig vorgegebenen und/oder konstanten Drehzahl und/oder kontinuierlich betrieben wird, insbesondere aus dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe gepulst oder mit einer heizeranforderungsunabhängig vorgegebenen Drehzahl betrieben wird, auf.
Zusätzlich oder alternativ kann auch in Abhängigkeit von einer Heizeranforderung und einer bzw. der Kühlmittel- oder Referenztemperatur aus dem ersten Aufwärmbetriebsmodus in den Heizerbetriebsmodus umgeschaltet werden, insbesondere, falls in einer Ausführung kein zweiter Aufwärmbetriebsmodus vorgesehen ist.
In einer Ausführung wird bzw. ist in dem Heizerbetriebsmodus die Radiatorleitung des Kühlsystems, in der der Radiator angeordnet ist, und/oder die Bypassleitung des Kühlsystems, in der der Öl-Kühlmittel-Wärmetauscher angeordnet ist, insbesondere temperaturabhängig, geschlossen oder geöffnet. Entsprechend weist das Kühlsystem in einer Ausführung Mittel zum, insbesondere temperaturabhängigen, Schließen oder Öffnen der Radiatorleitung und/oder der Bypassleitung in dem Heizerbetriebsmodus auf.
Durch eine geschlossene Radiatorleitung kann in einer Ausführung in dem Heizerbetriebsmodus vorteilhaft dem Heizer mehr Wärme zugeführt werden. Durch eine geschlossene Bypassleitung kann in einer Ausführung in dem Heizerbetriebsmodus vorteilhaft dem Heizer noch mehr Wärme zugeführt werden. Durch eine wenigstens teilweise geöffnete Bypassleitung kann in einer Ausführung in dem Heizerbetriebsmodus vorteilhaft auch dem Öl-Kühlmittel-Wärmetauscher Wärme zugeführt werden.
In einer Ausführung wird das Kühlsystem in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur aus dem Heizerbetriebsmodus in den ersten Aufwärmbetriebsmodus umgeschaltet, insbesondere, falls bzw. sofern die Kühlmitteltemperatur einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, der zur Unterscheidung weiterer Grenzwerte ohne Beschränkung der Allgemeinheit als siebter Grenzwert bezeichnet wird. In einer Ausführung ist der siebte Grenzwert um einen vorgegebenen Hystereseabschlag kleiner als der sechste Grenzwert, um ein zu häufiges Umschalten zu vermeiden.
Entsprechend weist das Kühlsystem in einer Ausführung Mittel zum Umschalten des Kühlsystems aus dem Heizerbetriebsmodus in den ersten Aufwärmbetriebsmodus in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur auf.
In einer Ausführung wird aus dem Heizerbetriebsmodus in den Regelbetriebsmodus umgeschaltet, in dem die Kühlmittelpumpe und/oder ein bzw. das Stellventil des Kühlsystems gesteuert oder geregelt wird, falls eine fünfte Aufwärmbedingung erfüllt ist. Entsprechend weist das Kühlsystem in einer Ausführung Mittel zum Umschalten des Kühlsystems aus dem Heizerbetriebsmodus in einen bzw. den Regelbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe und/oder ein bzw. das Stellventil des Kühlsystems gesteuert oder geregelt wird, falls eine fünfte Aufwärmbedingung erfüllt ist, auf. Die fünfte Aufwärmbedingung kann insbesondere der dritten Aufwärmbedingung entsprechend bzw. mit dieser übereinstimmen.
Die fünfte Aufwärmbedingung ist in einer Ausführung erfüllt, falls bzw. sofern wenigstens eine bzw. die Kühlmitteltemperatur einen vorgegebenen Grenzwert, insbesondere den nachfolgend erläuterten dritten Grenzwert, überschreitet oder wenigstens ein kinematischer oder kinetischer Parameter der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeugs mit der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Parameter-Grenzwert überschreitet, insbesondere ein Drehmoment der Brennkraftmaschine einen Drehmoment-Grenzwert überschreitet, eine Drehzahl der Brennkraftmaschine einen Drehzahl-Grenzwert überschreitet oder eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen Fahrgeschwindigkeits-Grenzwert überschreitet.
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangs-signale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere ein Kühlsystem betreiben kann.
Ein oder mehrere Schritte des Verfahrens werden in einer Ausführung vollständig oder teilweise automatisiert ausgeführt.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
1 ein Kühlsystem und eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
2 ein Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
3 ein Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 und ein Kühlsystem eines im Übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Das Kühlsystem weist eine elektrische Kühlmittelpumpe 2, ein Drehstellventil 3, eine von dem Drehstellventil 3 unabhängige Heizerleitung L1 mit einem Heizer 4 zum Erwärmen eines Innenraums des Kraftfahrzeugs durch ein von der Kühlmittelpumpe 2 umgewälztes bzw. gefördertes Kühlmittel, eine zu der Heizerleitung L1 strömungstechnisch parallele Bypassleitung 12 mit einem Öl-Kühlmittelwärmetauscher 5 und eine zu der Bypassleitung 12 strömungstechnisch parallele Radiatorleitung 13 mit einem Radiator 6 auf.
Durch das Drehstellventil 3 kann wahlweise bzw. stellungsabhängig die Radiatorleitung 13 und zuvor die Bypassleitung 12 variabel geöffnet und gesperrt werden. Mit anderen Worten ist die Bypassleitung 12 stets geöffnet, wenn die Radiatorleitung 13 geöffnet wird bzw. ist.
Das Kühlsystem weist einen Kühlmitteltemperatursensor 7 zum Erfassen einer Kühlmitteltemperatur T_cool auf, der zwischen der Heizerleitung L1 und einem Ausgang des Drehstellventils 3 angeordnet ist, in einer nicht dargestellten Abwandlung in dem Drehstellventil 3.
Zusätzlich weist das Kühlsystem einen Referenztemperatursensor 8 zum Erfassen einer Referenztemperatur in Form einer Zylinderkopftemperatur T_mat auf. Die Referenztemperatur T_mat ist eine kritische, im Betrieb höchste, Temperatur der Brennkraftmaschine.
Das Kühlsystem weist weiter eine ECU 9 auf, die ein nachfolgend mit Bezug auf 2, 3 erläutertes Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung durchführt bzw. hierzu hard- und softwaretechnisch eingerichtet und insbesondere signaltechnisch mit der elektrische Kühlmittelpumpe 2, dem Drehstellventil 3, dem Kühlmitteltemperatursensor 7 und dem Referenztemperatursensor 8 verbunden ist, wie in 1 strichpunktiert angedeutet. Die ECU 9 steuert bzw. regelt die Kühlmittelpumpe 2 und das Drehstellventil 3 und erhält die Kühlmitteltemperatur T_cool und die Zylinderkopftemperatur T_mat von dem Kühlmitteltemperatursensor 7 bzw. dem Referenztemperatursensor 8.
In einer nicht dargestellten Abwandlung wird die Referenz- bzw. Zylinderkopftemperatur T_mat nicht gemessen, sondern modellgestützt von der ECU 9 berechnet. Entsprechend kann in dieser Abwandlung der Referenztemperatursensor 8 entfallen.
Ein von der ECU 9 durchgeführtes Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, das in 2 dargestellt ist, weist einen ersten Schritt S10 auf, in dem geprüft wird, ob die Brennkraftmaschine gestartet wurde. Solange dies nicht der Fall ist (S10: „N”), wird die Prüfung periodisch wiederholt.
Wurde die Brennkraftmaschine gestartet (S10: „Y”), wird in einem Schritt S20 das Stellventil 3 überprüft. Ergibt die Überprüfung, dass das Stellventil 3 nicht ordnungsgemäß funktioniert bzw. arbeitet (S20: „N”), wird in einem Schritt S30 eine Meldung ausgegeben und/oder ein Betrieb der Brennkraftmaschine 1 eingeschränkt, insbesondere verhindert.
Falls die ECU 9 feststellt, dass das Stellventil 3 ordnungsgemäß funktioniert (S20: „N”), fährt sie mit Schritt S40 fort.
In diesem betreibt sie die Kühlmittelpumpe 2 für eine fest oder variabel, insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere einer Umgebungs-, Kühlmittel-, Brennkraftmaschinen- und/oder Kraftfahrzeugtemperatur, vorgegebene Zeitdauer x0 nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1.
Anschließend prüft die ECU 9 in einem darauffolgenden Schritt S50, ob eine erste Aufwärmbedingung erfüllt ist. indem sie prüft, ob die vom Kühlmitteltemperatursensor 7 erfasste Kühlmitteltemperatur T_cool einen vorgegebenen ersten Grenzwert T_thld unterschreitet.
Erfasst die ECU 9 in Schritt S50, dass die Kühlmitteltemperatur T_cool den ersten Grenzwert T_thld unterschreitet (T_cool < T_thld ⇒ S50: „Y”), fährt sie mit Schritt S70 fort, andernfalls (S50: „N”) mit Schritt S60.
In Schritt S60 führt die ECU 9 einen Regelbetriebsmodus aus, in dem die Kühlmittelpumpe 2 gesteuert und das Drehstellventil 3 vorgesteuert geregelt wird, insbesondere jeweils auf Basis einer vorgegebenen angeforderten bzw. Soll-Kühlmitteltemperatur T_request.
Ist hingegen die erste Aufwärmbedingung erfüllt (S50: „Y”), schaltet die ECU 9 in Schritt S70 in einen ersten Aufwärmbetriebsmodus um.
In diesem wird die Kühlmittelpumpe 2 nicht betrieben. Die Bypass- und die Radiatorleitung 12, 13 sind in dem ersten Aufwärmbetriebsmodus durch das hierzu von der ECU 9 entsprechend gesteuerte Stellventil 3 vollständig gesperrt.
Anschließend prüft die ECU 9 in einem darauffolgenden Schritt S80, ob eine zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist, indem sie prüft, ob die Referenz- bzw. Zylinderkopftemperatur T_mat einen vorgegebenen zweiten Grenzwert T_thldt überschreitet oder ein Drehmoment M der Brennkraftmaschine 1 einen Drehmoment-Grenzwert M_thld überschreitet oder eine Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1 einen Drehzahl-Grenzwert n_thld überschreitet oder eine Fahrgeschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs einen Fahrgeschwindigkeits-Grenzwert v_thld überschreitet. Dabei reicht bereits das Überschreiten eines dieser Grenzwerte aus, damit die zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist (T_mat > T_thld, ODER M > M_thld ODER n > n_thld ODER v > V_thld). Erfasst die ECU 9 in Schritt S80, dass die zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist (S80: „Y”), fährt sie mit Schritt S90 fort, andernfalls (S80: „N”) kehrt sie zu Schritt S70 zurück und führt weiter den ersten Aufwärmbetriebsmodus aus.
In Schritt S90 führt die ECU 9 einen zweiten Aufwärmbetriebsmodus aus, in dem die Kühlmittelpumpe 2 gepulst betrieben wird. Das Stellventil 3 wird in dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus in eine vorgegebene Stellung gesteuert, in der es in einem Ausführungsbeispiel die Bypass- und die Radiatorleitung 12, 13 sperrt, in einem anderen Ausführungsbeispiel nur die Bypassleitung 12 öffnet und die Radiatorleitung 13 sperrt.
Die ECU 9 kann eine Pulsweite des gepulsten Betreibens in Schritt S90 in Abhängigkeit von einem Drehmoment und/oder einer Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Kühlmitteltemperatur T_cool und/oder einem Luft- und/oder Kraftstoffmassen- oder -volumenstrom, vorgegeben.
Anschließend prüft die ECU 9 in einem darauffolgenden Schritt S100, ob eine dritte Aufwärmbedingung erfüllt ist, indem sie prüft, ob die Kühlmitteltemperatur T_cool einen vorgegebenen dritten Grenzwert T_request – T_thld6 überschreitet oder das Drehmoment M den Drehmoment-Grenzwert M_thld überschreitet oder die Drehzahl n den Drehzahl-Grenzwert n_thld überschreitet oder die Fahrgeschwindigkeit v den Fahrgeschwindigkeits-Grenzwert v_thld überschreitet. Dabei reicht wiederum bereits das Überschreiten eines dieser Grenzwerte aus, damit die vierte Aufwärmbedingung erfüllt ist (T_cool > T_request – T_thld6 ODER M > M_thld ODER n > n_thld ODER v > v_thld).
Erfasst die ECU 9 in Schritt S100, dass die dritte Aufwärmbedingung erfüllt ist (S100: „Y”), fährt sie mit S60 fort, d. h. schaltet in den Regelbetriebsmodus um, andernfalls (S100: „N”) fährt sie mit Schritt S120 fort.
Wie durch T_request – T_thld6 angedeutet, ist der dritte Grenzwert um einen vorgegebenen Abschlag T_thld6 kleiner als die angeforderte Soll-Kühlmitteltemperatur T_request.
In Schritt S120 prüft die ECU 9, ob eine vierte Aufwärmbedingung erfüllt ist, indem sie prüft, ob die Kühlmitteltemperatur T_cool einen vorgegebenen vierten Grenzwert T_thld5 – T_Hyst unterschreitet.
Erfasst die ECU 9 in Schritt S120, dass die vierte Aufwärmbedingung erfüllt ist (S120: „Y”), kehrt sie zu Schritt S70 zurück und führt wieder den ersten Aufwärmbetriebsmodus aus, andernfalls (S120: „N”) kehrt sie zu Schritt S90 zurück und führt weiter den zweiten Aufwärmbetriebsmodus aus.
In einem auf Schritt S60 folgenden Schritt S130 prüft die ECU 9, ob die Brennkraftmaschine 1 weiterhin läuft bzw. befeuert wird bzw. ist. Solange dies der Fall ist (S130: „Y”), verbleibt sie in dem Regelbetriebsmodus.
Stellt die ECU 9 hingegen in Schritt S130 fest, dass die Brennkraftmaschine 1 nicht mehr läuft bzw. abgeschaltet (worden) ist (S130: „N”), fährt sie mit Schritt S140 fort, in dem sie die Kühlmittelpumpe 2 für eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine 1 betreibt. Diese Zeitdauer und/oder die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 2 kann in einer Ausführung fest oder variabel, insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere einer Umgebungs-, Kühlmittel-, Brennkraftmaschinen- und/oder Kraftfahrzeugtemperatur, vorgegeben sein bzw. werden.
Anschließend, d. h. nach Ablauf dieser vorgegebenen Zeitdauer, kehrt die ECU 9 bzw. das Verfahren zu Schritt S10 zurück.
Man erkennt, dass bei Überschreiten des Drehmoment-, Drehzahl- oder Fahrgeschwindigkeits-Grenzwerts sozusagen durch den zweiten Aufwärmbetriebsmodus „durchgeschaltet” und unmittelbar in den Regelbetriebsmodus umgeschaltet werden kann, wenn in 2 die Schritte S80 und S100 bejaht („Y”) werden.
Ein von der ECU 9 durchgeführtes Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, das in 3 dargestellt ist, entspricht teilweise dem vorstehend mit Bezug auf 2 erläuterten Verfahren, wobei gleiche Merkmale durch identische Bezugszeichen identifiziert sind.
Wurde die Brennkraftmaschine gestartet (S10: „Y”), wird in einem Schritt S20 das Stellventil 3 überprüft. Ergibt die Überprüfung, dass das Stellventil 3 nicht ordnungsgemäß funktioniert bzw. arbeitet (S20: „N”), wird in einem Schritt S30 eine Meldung ausgegeben und/oder ein Betrieb der Brennkraftmaschine 1 eingeschränkt, insbesondere verhindert.
Falls die ECU 9 feststellt, dass das Stellventil 3 ordnungsgemäß funktioniert (S20: „N”), fährt sie mit Schritt S40 fort.
In diesem betreibt sie die Kühlmittelpumpe 2 für eine fest oder variabel, insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere einer Umgebungs-, Kühlmittel-, Brennkraftmaschinen- und/oder Kraftfahrzeugtemperatur, vorgegebene Zeitdauer x0 nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1.
Anschließend prüft die ECU 9 in einem darauffolgenden Schritt S50, ob eine erste Aufwärmbedingung erfüllt ist. indem sie prüft, ob die vom Kühlmitteltemperatursensor 7 erfasste Kühlmitteltemperatur T_cool einen vorgegebenen ersten Grenzwert T_thld unterschreitet.
Erfasst die ECU 9 in Schritt S50, dass die Kühlmitteltemperatur T_cool den ersten Grenzwert T_thld unterschreitet (T_cool < T_thld ⇒ S50: „Y”), fährt sie mit Schritt S70 fort, andernfalls (S50: „N”) mit Schritt S60.
In Schritt S60 führt die ECU 9 einen Regelbetriebsmodus aus, in dem die Kühlmittelpumpe 2 gesteuert und das Drehstellventil 3 vorgesteuert geregelt wird, insbesondere jeweils auf Basis einer vorgegebenen angeforderten bzw. Soll-Kühlmitteltemperatur T_request.
Ist hingegen die erste Aufwärmbedingung erfüllt (S50: „Y”), schaltet die ECU 9 in Schritt S70 in einen ersten Aufwärmbetriebsmodus um.
In diesem wird die Kühlmittelpumpe 2 nicht betrieben. Die Bypass- und die Radiatorleitung 12, 13 sind in dem ersten Aufwärmbetriebsmodus durch das hierzu von der ECU 9 entsprechend gesteuerte Stellventil 3 vollständig gesperrt.
Anschließend prüft die ECU 9 in einem darauffolgenden Schritt S80, ob eine zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist, indem sie prüft, ob die Referenz- bzw. Zylinderkopftemperatur T_mat einen vorgegebenen zweiten Grenzwert T_thld1 überschreitet oder ein Drehmoment M der Brennkraftmaschine 1 einen Drehmoment-Grenzwert M_thld überschreitet oder eine Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1 einen Drehzahl-Grenzwert n_thld überschreitet oder eine Fahrgeschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs einen Fahrgeschwindigkeits-Grenzwert v_thld überschreitet. Dabei reicht bereits das Überschreiten eines dieser Grenzwerte aus, damit die zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist (T_mat > T_thld1 ODER M > M_thld ODER n > n_thld ODER v > v_thld).
Erfasst die ECU 9 in Schritt S80, dass die zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist oder eine Heizeranforderung erfasst wurde und die Referenztemperatur T_mat einen vorgegebenen fünften Grenzwert T_thld3 übersteigt (S80: „Y”), fährt sie mit Schritt S90 fort, andernfalls (S80: „N”) kehrt sie zu Schritt S70 zurück und führt weiter den ersten Aufwärmbetriebsmodus aus.
In Schritt S90 führt die ECU 9 einen zweiten Aufwärmbetriebsmodus aus, in dem die Kühlmittelpumpe 2 gepulst betrieben wird. Das Stellventil 3 wird in dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus in eine vorgegebene Stellung gesteuert, in der es in einem Ausführungsbeispiel die Bypass- und die Radiatorleitung 12, 13 sperrt, in einem anderen Ausführungsbeispiel nur die Bypassleitung 12 öffnet und die Radiatorleitung 13 sperrt.
Die ECU 9 kann eine Pulsweite des gepulsten Betreibens in Schritt S90 in Abhängigkeit von einem Drehmoment und/oder einer Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Kühlmitteltemperatur T_cool und/oder einem Luft- und/oder Kraftstoffmassen- oder -volumenstrom, vorgegeben.
Anschließend prüft die ECU 9 in einem darauffolgenden Schritt S100, ob eine dritte Aufwärmbedingung erfüllt ist, indem sie prüft, ob die Kühlmitteltemperatur T_cool einen vorgegebenen dritten Grenzwert T_request – T_thld6 überschreitet oder das Drehmoment M den Drehmoment-Grenzwert M_thld überschreitet oder die Drehzahl n den Drehzahl-Grenzwert n_thld überschreitet oder die Fahrgeschwindigkeit v den Fahrgeschwindigkeits-Grenzwert v_thld überschreitet. Dabei reicht wiederum bereits das Überschreiten eines dieser Grenzwerte aus, damit die vierte Aufwärmbedingung erfüllt ist (T_cool > T_request – T_thld6 ODER M > M_thld ODER n > n_thld ODER v > v_thld).
Erfasst die ECU 9 in Schritt S100, dass die dritte Aufwärmbedingung erfüllt ist (S100: „Y”), fährt sie mit S60 fort, d. h. schaltet in den Regelbetriebsmodus um, andernfalls (S100: „N”) fährt sie mit Schritt S110 fort.
Wie durch T_request – T_thld6 angedeutet, ist der dritte Grenzwert um einen vorgegebenen Abschlag T_thld6 kleiner als die angeforderte Soll-Kühlmitteltemperatur T_request.
In Schritt S110 prüft die ECU 9, ob eine Heizeranforderung vorliegt bzw. erfasst wurde, die Kühlmitteltemperatur T_cool einen vorgegebenen sechsten Grenzwert T_thld5 überschreitet und seit der Erfassung der Heizeranforderung und des überschrittenen sechsten Grenzwerts wenigstens eine vorgegebene Zeitdauer x1 vergangen ist.
Ist dies der Fall (S110: „Y”), schaltet die ECU 9 in einem Schritt S150 in einen Heizerbetriebsmodus um, andernfalls (S110: „N”) fährt sie mit Schritt S120 fort.
In dem Heizerbetriebsmodus bzw. Schritt S150 wird die Kühlmittelpumpe 2 mit einer heizeranforderungsabhängig vorgegebenen, konstanten Drehzahl kontinuierlich betrieben. Die heizeranforderungsabhängig vorgegebene Drehzahl ist beispielsweise in einem Kennfeld abgespeichert und steigt mit einer, insbesondere prozentualen, Heizeranforderung, insbesondere linear und/oder in diskreten Sprüngen.
In dem Heizerbetriebsmodus bzw. Schritt S150 ist bzw. wird die Radiatorleitung 13 geschlossen. Die Bypassleitung 12 ist bzw. wird geschlossen oder geöffnet, insbesondere in Abhängigkeit von der Kühlmittel- und/oder einer Öltemperatur.
In einem auf Schritt S150 folgenden Schritt S160 prüft die ECU 9, ob die Kühlmitteltemperatur T_cool einen vorgegebenen siebten Grenzwert T_thld5 – T_Hyst unterschreitet, der, wie durch „– T_Hyst” angedeutet, um einen Hystereabschlag T_Hyst kleiner ist als der sechste Grenzwert T_thld5. Ist dies der Fall (S160: „Y”), so schaltet die ECU 9 in den ersten Aufwärmbetriebsmodus um, indem sie zu Schritt S70 zurückkehrt. Andernfalls (S160: „N”) fährt sie mit Schritt S170 fort.
In diesem prüft sie, ob eine fünfte Aufwärmbedingung erfüllt ist, indem sie wie in Schritt S100 prüft, ob die Kühlmitteltemperatur T_cool den vorgegebenen dritten Grenzwert T_request – T_thld6 überschreitet oder das Drehmoment M den Drehmoment-Grenzwert M_thld überschreitet oder die Drehzahl n den Drehzahl-Grenzwert n_thld überschreitet oder die Fahrgeschwindigkeit v den Fahrgeschwindigkeits-Grenzwert v_thld überschreitet. Dabei reicht wiederum bereits das Überschreiten eines dieser Grenzwerte aus, damit die fünfte Aufwärmbedingung erfüllt ist (T_cool > T_request – T_thld6 ODER M > M_thld ODER n > n_thld ODER v > v_thld).
Ist die fünfte Aufwärmbedingung erfüllt (S170: „Y”), schaltet die ECU 9 in den Regelbetriebsmodus um, indem sie mit Schritt S60 fortfährt. Andernfalls (S170: „N”) kehrt sie zu Schritt S150 zurück und führt weiter den Heizerbetriebsmodus aus.
In Schritt S120 prüft die ECU 9, ob eine vierte Aufwärmbedingung erfüllt ist, indem sie prüft, ob die Kühlmitteltemperatur T_cool einen vorgegebenen vierten Grenzwert T_thld5 – T_Hyst unterschreitet. Dieser entspricht, wie aus der Bezeichnung ersichtlich, dem siebten Grenzwert.
Erfasst die ECU 9 in Schritt S120, dass die vierte Aufwärmbedingung erfüllt ist (S120: „Y”), kehrt sie zu Schritt S70 zurück und führt wieder den ersten Aufwärmbetriebsmodus aus, andernfalls (S120: „N”) kehrt sie zu Schritt S90 zurück und führt weiter den zweiten Aufwärmbetriebsmodus aus.
In einem auf Schritt S60 folgenden Schritt S130 prüft die ECU 9, ob die Brennkraftmaschine 1 weiterhin läuft bzw. befeuert wird bzw. ist. Solange dies der Fall ist (S130: „Y”), verbleibt sie in dem Regelbetriebsmodus.
Stellt die ECU 9 hingegen in Schritt S130 fest, dass die Brennkraftmaschine 1 nicht mehr läuft bzw. abgeschaltet (worden) ist (S130: „N”), fährt sie mit Schritt S140 fort, in dem sie die Kühlmittelpumpe 2 für eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine 1 betreibt. Diese Zeitdauer und/oder die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 2 kann in einer Ausführung fest oder variabel, insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere einer Umgebungs-, Kühlmittel-, Brennkraftmaschinen- und/oder Kraftfahrzeugtemperatur, vorgegeben sein bzw. werden.
Anschließend, d. h. nach Ablauf dieser vorgegebenen Zeitdauer, kehrt die ECU 9 bzw. das Verfahren zu Schritt S10 zurück.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste

1	Brennkraftmaschine
2	Kühlmittelpumpe
3	Drehstellventil
4	Heizer
5	Öl-Kühlmittel-Wärmetauscher
6	Radiator
7	Kühlmitteltemperatursensor
8	Referenztemperatursensor
9	ECU
L1	Heizerleitung
L2	Bypassleitung
L3	Radiatorleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 03/106825 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems mit einer Kühlmittelpumpe (2) für eine Brennkraftmaschine (1), mit den Schritten: Betreiben (S40) der Kühlmittelpumpe (2) für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Starten der Brennkraftmaschine (1); und anschließend Umschalten (S50) des Kühlsystems in einen ersten Aufwärmbetriebsmodus (S70), in dem die Kühlmittelpumpe (2) nicht betrieben wird, falls eine erste Aufwärmbedingung erfüllt ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit dem Schritt: Umschalten (S50) des Kühlsystems in einen Regelbetriebsmodus (S60), in dem die Kühlmittelpumpe (2) und/oder ein Stellventil (3) des Kühlsystems gesteuert oder geregelt wird, anstelle des ersten Aufwärmbetriebsmodus (S70), falls die erste Aufwärmbedingung nicht erfüllt ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit dem Schritt: Umschalten (S80) des Kühlsystems aus dem ersten Aufwärmbetriebsmodus in den Regelbetriebsmodus oder einen zweiten Aufwärmbetriebsmodus (S90), in dem die Kühlmittelpumpe (2) gepulst oder mit einer vorgegebenen Drehzahl betrieben wird, falls eine zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit dem Schritt: Umschalten (S100) des Kühlsystems aus dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus (S90) in den Regelbetriebsmodus (S60), falls eine dritte Aufwärmbedingung erfüllt ist; und/oder Umschalten (S120) des Kühlsystems aus dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus (S90) in den ersten Aufwärmbetriebsmodus (S70), falls eine vierte Aufwärmbedingung erfüllt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt: Überprüfen (S20) des Stellventils (3).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt: Betreiben (S140) der Kühlmittelpumpe (2) für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine (1).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Aufwärmbedingung erfüllt ist, falls eine Kühlmittel- oder Referenztemperatur einen vorgegebenen Grenzwert über- oder unterschreitet oder ein kinematischer oder kinetischer Parameter der Brennkraftmaschine oder eines Kraftfahrzeugs mit der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Kühlsystem mit einer Kühlmittelpumpe (2) für eine Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder mit: Mitteln (9) zum Betreiben der Kühlmittelpumpe (2) für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Starten der Brennkraftmaschine (1); und Mitteln (9) zum anschließenden Umschalten des Kühlsystems in einen ersten Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe (2) nicht betrieben wird, falls eine Aufwärmbedingung erfüllt ist.
Kühlsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, mit: Mitteln (9) zum Umschalten des Kühlsystems in einen Regelbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe (2) und/oder ein Stellventil (3) des Kühlsystems gesteuert oder geregelt wird, anstelle des ersten Aufwärmbetriebsmodus, falls die Aufwärmbedingung nicht erfüllt ist.
Kühlsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, mit: Mitteln (9) zum Umschalten des Kühlsystems aus dem ersten Aufwärmbetriebsmodus in den Regelbetriebsmodus oder einen zweiten Aufwärmbetriebsmodus, in dem die Kühlmittelpumpe (2) gepulst oder mit einer vorgegebenen Drehzahl betrieben wird, falls eine zweite Aufwärmbedingung erfüllt ist.
Kühlsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, mit: Mitteln (9) zum Umschalten des Kühlsystems aus dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus in den Regelbetriebsmodus, falls eine dritte Aufwärmbedingung erfüllt ist; und/oder Mitteln (9) zum Umschalten des Kühlsystems aus dem zweiten Aufwärmbetriebsmodus in den ersten Aufwärmbetriebsmodus, falls eine vierte Aufwärmbedingung erfüllt ist.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: Mitteln (9) zum Überprüfen des Stellventils (3).
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: Mitteln (9) zum Betreiben der Kühlmittelpumpe (2) für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine (1).
Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, mit einer Brennkraftmaschine (1) und einem Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.