DE10230941B4

DE10230941B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Betriebstemperatur einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10230941B4
Application number: DE10230941A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Atschreiter; Martin 71543 Kurz; Wolfgang 74626 Bass
Original assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: HKR Automotive GmbH
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP2004036623A; US20040031451A1; DE10230941A1; US6951192B2

Abstract

Verfahren zur Regelung der Betriebstemperatur einer Brennkraftmaschine (1), bei dem eine Kühlflüssigkeit in einem Kreislauf durch die Brennkraftmaschine (1) mittels einer von einem Pumpenmotor (7) betriebenen Pumpe (2) transportiert wird, die Temperatur der Kühlflüssigkeit gemessen wird, und der Pumpenmotor (7) durch eine Steuereinrichtung (5) in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit mittels eines getakteten Stroms mit einer vorbestimmten Schaltfrequenz gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer unterhalb der normalen Betriebstemperatur liegenden Temperatur der Kühlflüssigkeit die von dem Pumpenmotor (7) und der Steuereinrichtung (5) erzeugte Verlustwärme auf die Kühlflüssigkeit übertragen wird, wobei den jeweiligen Stromimpulsen des getakteten Stroms zur Steigerung der Verlustleistung bei einer erhöhten Schaltfrequenz eine Welligkeit mit ansteigenden und abfallenden Flanken aufgeprägt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Betriebstemperatur einer Brennkraftmaschine, bei denen eine Kühlflüssigkeit im Kreislauf durch die Brennkraftmaschine mittels einer von einem Elektromotor betriebenen Pumpe transportiert wird und in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit der Elektromotor gesteuert wird.
[Stand der Technik]
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der DE 100 58 374 A1 bekannt. Beim bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung haben Halbleiterbauelemente, welche zum Regeln des Betriebs des elektrischen Pumpenmotors und/oder des Lüftermotors dienen, die Funktion einer Zusatzheizung, wobei die Halbleiterbauelemente im Kaltstart der Brennkraftmaschine verlustbehaftet betrieben werden und die daraus resultierende Verlustwärme auf die Kühlflüssigkeit übertragen wird. Insbesondere beim Kaltstart der Brennkraftmaschine erreicht man ohne eine zusätzliche Heizeinrichtung, wie sie aus der EP 0 993 546 A1 bekannt ist, ein rasches Aufheizen des Kühlwassers, wodurch die Brennkraftmaschine innerhalb verkürzter Zeit auf ihre Betriebstemperatur in Größenordnung von 80°C bis 90°C gebracht wird.
Des Weiteren offenbart die Druckschrift DE 195 45 561 A1 eine Pumpe-Motoreinheit, wobei das Gehäuse der Pumpe sowie des Elektromotors zum Antrieb der Pumpe dicht beieinander angeordnet sind. Im Einzelnen sind die Pumpe und der Elektromotor über einen Kühlkörper miteinander verbunden, so dass die in dem Elektromotor (Pumpenmotor) erzeugte Verlustleistung in Form von Wärme über den Kühlkörper an das Pumpengehäuse abgegeben werden kann, und somit diese Abwärme in die durch die Pumpe umgewälzte Kühlflüssigkeit abgegeben werden kann. Zur Steuerung des Elektromotors für den Betrieb der Pumpe vorgesehene Halbleitereinrichtungen (Leistungselektronik) ist ebenfalls auf dem Kühlkörper angeordnet, so dass die in diesen Halbleiterbauelementen entstehende Abwärme in Folge von Verlustleistung auch über den Kühlkörper und das Pumpengehäuse der Kühlflüssigkeit zugeführt werden kann. Die Pumpe und der Elektromotor sowie die damit in Verbindung stehenden Halbleiterbauelemente werden mit einem guten Wirkungsgrad betrieben, und es wird der Volumenstrom der Kühlflüssigkeit gesteuert.
Die Druckschrift DE 100 47 222 A1 offenbart eine Verbrennungsmaschine mit einem Generator als Zuheizeinrichtung, wobei die zur Ansteuerung des Generators erforderliche Leistungselektronik (Halbleitereinrichtungen, Leistungshalbleiter) derart betrieben werden, dass sie eine hohe Verlustleistung aufweisen, wobei diese Verlustleistung zur Beheizung eingesetzt wird. Hierbei wird die Temperatur der Brennkraftmaschinen und insbesondere die Kühlmitteltemperatur erfasst, und in Abhängigkeit davon die Leistungselektronik des Generators eingestellt. Neben der Brennkraftmaschine sind die Leistungselektronik des Generators mit einem Wärmeübertrager an den Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen. Ferner wird ebenfalls die Abwärme des Generators (Verlustleistung) mittels eines Wärmeübertragers dem Kühlmittelkreislauf zugeführt. Bei der Ansteuerung der Leistungselektronik kann die Schaltfrequenz der Leistungshalbleiter in den Stromventilen der Leistungselektronik verändert werden.
Schließlich offenbart die Druckschrift DE 101 35 381 A1 ein Verfahren zur Temperierung des Innenraums eines Kraftfahrzeugs, wobei die Abwärme einer elektrischen Maschine, beispielsweise in Form eines Generators zur Stromerzeugung oder eines Elektromotors einem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine zur zusätzlichen Aufheizung des Kühlmittels zugeführt wird. Insbesondere wird die elektrische Maschine durch einen Pulswechselrichter gesteuert, wobei der Wirkungsgrad und damit die Wärmeverluste der elektrischen Maschine gesteuert oder geregelt werden können, so dass eine ausreichende erforderliche Wärmemenge zusätzlich an das Kühlmittel abgegeben werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der Betriebstemperatur einer Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass eine weitere Möglichkeit der raschen Aufheizung der Kühlflüssigkeit, insbesondere beim Kaltstart der Brennkraftmaschine, gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruches 1 sowie gemäß der Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruches 6 gelöst.
Bei der Erfindung wird die Kühlflüssigkeit durch die vom Pumpenmotor (nachstehend auch als Elektromotor bezeichnet) abgegebene Verlustwärme beim Kaltstart der Brennkraftmaschine bzw. beim Betrieb der Brennkraftmaschine unterhalb ihrer Betriebstemperatur zusätzlich aufgeheizt. Der Pumpenmotor wird dabei vorzugsweise mit gegenüber seinem Nennbetrieb erhöhter Verlustleistung betrieben. Dies führt zu einem erhöhten Stromfluss und damit zu einer erhöhten Verlustleistung, wobei insbesondere die Verlustleistung quadratisch mit dem Strom steigt. Vorzugsweise wird der Pumpenmotor mit einem pulsförmigen Strom versorgt. Durch entsprechende Veränderung der Schaltfrequenz der Stromimpulse des getakteten Stroms lässt sich der Betrieb steuern.
Im Rahmen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Regelung der Betriebstemperatur einer Brennkraftmaschine, wird eine Kühlflüssigkeit im Kreislauf durch die Brennkraftmaschine mittels einer von einem Pumpenmotor betriebenen Pumpe transportiert. Es wird die Temperatur der Kühlflüssigkeit gemessen, und es wird ferner der Pumpenmotor durch eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit, die zuvor erfasst wurde, mittels eines getakteten Stroms mit einer vorbestimmten Schaltfrequenz gesteuert. Insbesondere wird ferner entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren unterhalb einer normalen Betriebstemperatur der Temperatur der Kühlflüssigkeit die von dem Pumpenmotor und der Steuereinrichtung erzeugte Verlustwärme auf die Kühlflüssigkeit übertragen. Bei einer erhöhten Schaltfrequenz des getakteten Stroms zur Steigerung der Verlustleistung (insbesondere in der Steuereinrichtung) wird den jeweiligen Stromimpulsen des getakteten Stroms eine Welligkeit mit ansteigenden und abfallenden Flanken aufgeprägt.
Hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst die Vorrichtung zur Regelung der Betriebstemperatur einer Brennkraftmaschine einen durch die Brennkraftmaschine geführten Kühlflüssigkeits-Kreislauf, eine Pumpe für den Transport der Kühlflüssigkeit im Kühlflüssigkeits-Kreislauf, sowie einen Pumpenmotor zum Antreiben der Pumpe. Es ist ferner eine Steuerungseinrichtung vorgesehen zum Steuern des Pumpenmotors in Abhängigkeit von der zuvor erfassten Temperatur der Kühlflüssigkeit in dem Kühlflüssigkeits-Kreislauf der Brennkraftmaschine, wobei eine Ansteuerung des Pumpenmotors mittels eines getakteten Stroms mit einer vorbestimmten Schaltfrequenz vorgenommen wird. Insbesondere werden Teile des Pumpenmotors und der Steuereinrichtung im Kreislauf der Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine angeordnet, und bei einer zur Steigerung der Verlustleistung erhöhten Schaltfrequenz des getakteten Stroms wird den jeweiligen Stromimpulsen des getakteten Stroms eine Welligkeit mit ansteigenden und abfallenden Flanken aufgeprägt.
Im Einzelnen wird somit der Pumpenmotor in Form eines Elektromotors (beispielsweise eines elektronisch kommutierten Elektromotors) derart angesteuert, dass die in den Motorwicklungen entstehende Verlustleistung erhöht oder maximal wird. Dies wird für einen bestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine durchgeführt, wenn aus der Erfassung der Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlmittel-Kreislauf der Brennkraftmaschine bestimmt wird, dass die Temperatur des Kühlmittels niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (kleiner als ein Schwellenwert) ist. Der Schwellenwert entspricht einer normalen Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine und damit einer normalen Temperatur des Kühlmittels.
Wird somit beispielsweise durch die Bestimmung eine Temperatur des Kühlmittels niedriger als die vorbestimmte Temperatur erfasst, dann wird zum schnelleren Aufheizen des Kühlmittels eine Ansteuerung des Pumpenmotors durchgeführt, der die Pumpe zum Transportieren des Kühlmittels innerhalb des Kühlmittel-Kreislaufs der Brennkraftmaschine antreibt.
Die Ansteuerung erfolgt hierbei in der Weise, dass dem Pumpenmotor ein getakteter Strom zugeführt wird, wobei dieser getaktete Strom in einer Steuereinrichtung auf der Basis einer vorbestimmten Schaltfrequenz (Taktfrequenz) gebildet wird. Ferner werden den einzelnen Stromimpulsen des dem Pumpenmotor in dem vorliegenden Betriebszustand (Kaltstart oder Warmlaufphase) zugeführten Stroms eine Welligkeit mit ansteigenden und abfallenden Flanken aufgeprägt. Ein derartig gebildetes und geformtes Stromsignal wird durch die Steuereinrichtung dem Pumpenmotor zugeführt, wobei einerseits in dem Pumpenmotor in den Wicklungen desselben und andererseits in den Halbleiterbauelementen der Steuereinrichtung eine Verlustwärme (in Folge einer Verschlechterung des Wirkungsgrads der Ansteuerung) gebildet wird, die dem Kühlmittel-Kreislauf der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Zu diesem Zweck sind sowohl Teile der Steuereinrichtung als auch des Pumpenmotors in dem Kühlflüssigkeits-Kreislauf der Brennkraftmaschine angeordnet.
Durch die gesteigerte Verlustleistung in Folge der vorstehend angegeben Ansteuerung des Pumpenmotors durch die Steuereinrichtung mit den spezifizierten Stromimpulsen einschließlich der diesen Stromimpulsen aufgeprägten Welligkeit (nachstehend auch als „Ripples” bezeichnet) wird die Verlustleistung in dem Pumpenmotor und der Steuereinrichtung erhöht, so dass dem Kühlflüssigkeits-Kreislauf der Brennkraftmaschine eine angemessene zusätzliche Wärmemenge zugeführt werden kann, sofern die Temperatur der Kühlflüssigkeit niedriger ist als der vorbestimmte Wert, der einem normalen Betrieb der Brennkraftmaschine entspricht.
Ferner kann der Versorgungsstrom durch die Motorwicklungen alternierend in entgegengesetzten Richtungen angelegt werden. Durch ein auf diese Weise vorwärts und rückwärts gesteuertes Drehfeld sowie einen Stromfluss zwischen der Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des Drehfeldes oder durch einen Wechselstrom in den Wicklungen bei nur geringer mechanischer Leistungsabgabe für den Kühlflüssigkeitstransport erreicht man ebenfalls eine hohe Verlustwärmeabgabe durch den Elektromotor bzw. dessen Motorwicklungen.
Der Motor und die von ihm angetriebene Kühlflüssigkeitspumpe sind so angeordnet, dass die Verlustwärme an die Kühlflüssigkeit im wesentlichen direkt abgegeben wird. Hierzu kann der Motor in seinem Gehäuse und insbesondere im Bereich der Motorwicklungen des Stators Kanäle aufweisen, durch welche die Kühlflüssigkeit hindurchgeleitet wird. Bei der geringen mechanischen Leistungsabgabe des Elektromotors an die Pumpe wird die Kühlflüssigkeit für eine wirkungsvolle Wärmeaufnahme langsam an den Wärme abgebenden Teilen des Elektromotors vorbeibewegt. Vorzugsweise sind der Stator und Rotor des Pumpenmotors bzw. des Elektromotors sowie das Pumpenrad in einem Gehäuse angeordnet, wobei die Kühlflüssigkeit vorzugsweise an den Motorwicklungen des Stators für eine wirksame Wärmeübertragung vorbeigeführt wird.
[Beispiele]
Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt
1 einen Kühlflüssigkeitskreislauf einer Brennkraftmaschine;
2 ein Ausführungsbeispiel einer einen elektrischen Antrieb und eine Kühlflüssigkeitspumpe enthaltenden Baueinheit;
3 Stromimpulse zur Versorgung des Elektromotors der Kühlflüssigkeitspumpe bei Nennbetrieb; und
4 Stromimpulse, bei denen durch erhöhte Schaltfrequenz Ripples erzeugt werden und mit denen der Elektromotor der Kühlflüssigkeitspumpe in der Aufheizphase versorgt werden kann.
Die 1 stellt den Kühlflüssigkeitskreislauf einer Brennkraftmaschine 1 schematisch dar. Die Brennkraftmaschine 1 kann beispielsweise ein Ottomotor oder Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs sein. Die Kühlflüssigkeit wird durch ein Leitungssystem 3 in bekannter Weise mit Hilfe einer Pumpe 2, welche von einem elektrischen Pumpenmotor 7 angetrieben wird, transportiert. In einem Luft-/Wärmetauscher (Kühler) 4 wird die von der Brennkraftmaschine 1 kommende Kühlflüssigkeit bei Normalbetrieb abgekühlt. Im Bereich des Wärmetauschers 4 befindet sich ein Lüfterrad 10, welches von einem Lüftermotor 6 angetrieben wird. Eine Steuereinrichtung 5 dient zur Steuerung des Betriebs des elektrischen Pumpenmotors 7. Auch der Lüftermotor 6 wird von der Steuereinrichtung 5 gesteuert.
Insbesondere die Motorteile, vorzugsweise Motorwicklungen 12 (2) des Stators, welche bei entsprechendem Betrieb erhöhte Verlustwärme erzeugen, befinden sich in einem oder mehreren Kanälen, die von der Kühlflüssigkeit durchströmt werden. Hierzu sind der bzw. die Kühlflüssigkeitskanäle in unmittelbarer Nähe der Motorwicklungen 12 durch entsprechende Nuten zwischen den Statorwicklungen oder im Motorgehäuse transportiert. In der 1 ist dies schematisch dadurch dargestellt, dass die schematische Darstellung des Elektromotors 7 in der Kühlmittelleitung 3 angeordnet ist.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich der Elektromotor 7 und die Kühlmittelpumpe 2 als Baueinheit in einem Gehäuse 17. Als wesentliche Bestandteile des Elektromotors 7, bzw. elektrischen Antriebs sind ein Rotor 14, welcher vorzugsweise einen Permanentmagneten, insbesondere multipolmagnetisierten Permanentmagneten aufweist, sowie die Motorwicklungen 12, welche ein Drehfeld erzeugen, dargestellt. Der Rotor 14 ist mittels einer Welle 18, die am oder im Gehäuse 17 gelagert ist, drehfest mit einem Pumpenrad 13 verbunden. Die Kühlflüssigkeit wird über einen Zulauf 15 in die Baueinheit geführt und verlässt die aus Elektromotor und Pumpe bestehende Baueinheit an einem Ablauf 16. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Motorwicklungen 12 im Gehäuse 17 von der transportierten Kühlflüssigkeit umspült, so dass die in den Motorwicklungen 12 erzeugte Verlustwärme an die Kühlflüssigkeit abgegeben wird. Die Kühlflüssigkeit wird bei diesem Ausführungsbeispiel auch während des Normalbetriebs bei der gewünschten Temperatur durch die Baueinheit geleitet. Bei getrennter Anordnung von Elektromotor und Pumpe kann im Normalbetrieb durch Verstellen eines nicht näher dargestellten Ventils die Kühlflüssigkeit durch eine entsprechende Überbrückungsleitung um den Elektromotor geleitet werden.
Ferner ist eine Temperaturmesseinrichtung 8, beispielsweise Thermostat vorgesehen. Die Temperaturmesseinrichtung 8 misst die Temperatur der Brennkraftmaschine 1 bzw. die Temperatur der Kühlflüssigkeit, welche die Brennkraftmaschine 1 verlässt. In Abhängigkeit von dieser Temperaturmessung erfolgt die Steuerung der beiden Elektromotore 6 und 7.
Wie aus der DE 100 58 374 A1 bekannt ist, können auch die Halbleiterbauelemente der Steuereinrichtung 5, insbesondere die Leistungshalbleiterbauelemente zur zusätzlichen Aufheizung der Kühlflüssigkeit in der Leitung 3 des Kühlmittelkreislaufs dienen.
Bei der Erfindung kommt eine durch den Elektromotor 7 angetriebene Kühlmittelpumpe 2 zum Einsatz, mit welcher die Kühlflüssigkeit durch das Leitungssystem 3 des Kühlflüssigkeitskreislaufs transportiert wird. Beim Elektromotor 7 handelt es sich vorzugsweise um einen elektronisch durch die Steuereinrichtung 5 kommutierten Elektromotor, in welchem mittels eines durch Halbleiterleistungsschalter der Steuereinrichtung 5 getakteten Motorstroms ein Drehfeld erzeugt wird. Die Ansteuerung erfolgt im Normalbetrieb derart, dass die Halbleiterschalter der Steuereinrichtung 5 zum Schaltzeitpunkt mit dem optimalen Drehfeld und somit mit dem optimalen Motorwirkungsgrad geschaltet werden, wie es in 3 dargestellt ist. Die Motorwicklungen 12 sitzen direkt im oder am Kühlwasser, vorzugsweise wie die 2 zeigt.
Der Elektromotor 7 kann vorzugsweise so gesteuert werden, dass sowohl die Steuereinrichtung 5, insbesondere deren Halbleiterleistungsbauelemente als auch der Elektromotor einen schlechten Wirkungsgrad gegenüber dem normalen Betrieb haben. Hierdurch entsteht eine erhöhte Verlustwärme, welche als Heizleistung zum Aufheizen der Kühlflüssigkeit beim Kaltstart der Brennkraftmaschine bzw. bei deren unter normaler Betriebstemperatur erfolgenden Betrieb. Es ist natürlich auch möglich, für das Aufheizen der Kühlflüssigkeit auf die normale Betriebstemperatur den Motor mit Nennbetrieb, z. B. mit einem gepulsten Motorstrom, wie er in 3 dargestellt ist, zu betreiben und die dabei entstehende Verlustwärme auf das Kühlmittel zu übertragen.
Ein schlechter Wirkungsgrad der elektronischen Bauelemente, insbesondere Halbleiterleistungsbauelemente der Steuereinrichtung 5 ergibt sich dadurch, dass die Halbleiterschalter mit einem niedrigen Gate-Steuerstrom mit langsam ansteigenden Flanken angesteuert werden. Die Verlustleistung während der Schaltflanken ist sehr hoch, da am Halbleiterschalter gleichzeitig Spannung und Strom vorhanden sind. In vorteilhafter Weise sinken dabei Störabstrahlungen.
Da bei jedem Schaltvorgang Verlustleistung erzeugt wird, kann bei Erhöhung der Schaltfrequenz eine entsprechend höhere Verlustwärme erreicht werden. Wie aus der 4 zu ersehen ist, können durch die erhöhte Schaltfrequenz den jeweiligen Stromimpulsen Ripples mit ansteigenden und abfallenden Flanken aufgeprägt werden, welche gegenüber einem gemäß 3 getakteten Motorstrom zu einer erhöhten Verlustwärme führen.
Bei nicht vollständigem Durchschalten des Halbleiterschalters verhält sich dieser wie ein Widerstand. Auch hierdurch erreicht man eine Verlustleistung und damit zusätzliche Wärmeabgabe an die Kühlflüssigkeit im Bereich der Steuereinrichtung 5, wie es aus der DE 100 58 374 A1 beschrieben ist.
Ferner ist es möglich, durch entsprechende Steuerung eines Ventiles 11 den elektrischen Lüftermotor, welcher Kühlmittelkanäle aufweist, in den Kühlmittelkreislauf zu schalten, wobei der Wärmetauscher (Kühler) 4 überbrückt wird. Durch verlustbehafteten Betrieb des elektrischen Lüftermotors 6 beispielsweise in der oben beschriebenen Weise kann ebenfalls eine zusätzliche Aufheizung der Kühlflüssigkeit erfolgen. In dem verkürzten Kühlflüssigkeitskreislauf (ohne Kühler) kann noch ein zusätzlicher elektrischer Widerstand angeordnet sein, dessen Verlustwärme an die Kühlflüssigkeit abgegeben wird.
Ferner kann durch ein gesteuertes Ventil 9 auch eine von der Brennkraftmaschine 1 angetriebene Lichtmaschine 10 in den Kühlmittelkreislauf geschaltet werden. Es ist auch möglich, diese Lichtmaschine 10 ständig im Kühlmittelkreislauf anzuordnen. Auch die von der Lichtmaschine 10 abgegebene Wärme dient zum Aufheizen der Kühlflüssigkeit.
Insbesondere bei verbrauchsarmen Brennkraftmaschinen, die beim Kaltstart eine relativ lange Zeit zum Erreichen der normalen Betriebstemperatur benötigen, erweist sich die Erfindung von Vorteil. Anstelle zusätzlicher Vorheizgeräte, wie sie beispielsweise in der EP 0 993 546 A1 beschrieben sind, erreicht man mit den ohnehin im Fahrzeug vorhandenen Komponenten ein rasches Erhitzen der Kühlflüssigkeit und damit Erwärmen der Brennkraftmaschine 1 auf die erforderliche Betriebstemperatur. Insbesondere der Schadstoffausstoß des Fahrzeugs wird dadurch verringert.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine
2: Kühlflüssigkeitspumpe
3: Kühlflüssigkeitsleitung
4: Wärmetauscher (Kühler)
5: Steuereinrichtung
6: elektrischer Lüftermotor
7: elektrischer Pumpenmotor
8: Thermostat
9: gesteuertes Ventil
10: Lichtmaschine
11: gesteuertes Ventil
12: Motorwicklungen
13: Pumpenrad
14: Rotor des Elektromotors
15: Zulauf der Kühlflüssigkeit
16: Ablauf der Kühlflüssigkeit
17: Gehäuse
18: Welle

Claims

Verfahren zur Regelung der Betriebstemperatur einer Brennkraftmaschine (1), bei dem eine Kühlflüssigkeit in einem Kreislauf durch die Brennkraftmaschine (1) mittels einer von einem Pumpenmotor (7) betriebenen Pumpe (2) transportiert wird, die Temperatur der Kühlflüssigkeit gemessen wird, und der Pumpenmotor (7) durch eine Steuereinrichtung (5) in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit mittels eines getakteten Stroms mit einer vorbestimmten Schaltfrequenz gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer unterhalb der normalen Betriebstemperatur liegenden Temperatur der Kühlflüssigkeit die von dem Pumpenmotor (7) und der Steuereinrichtung (5) erzeugte Verlustwärme auf die Kühlflüssigkeit übertragen wird, wobei den jeweiligen Stromimpulsen des getakteten Stroms zur Steigerung der Verlustleistung bei einer erhöhten Schaltfrequenz eine Welligkeit mit ansteigenden und abfallenden Flanken aufgeprägt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenmotor (7) mit gegenüber seinem Nennbetrieb erhöhter Verlustleistung betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenmotor (7) während des Aufheizens der Kühlflüssigkeit auf die Betriebstemperatur kurzzeitig, und insbesondere pulsförmig an oder über der Sättigungsgrenze betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aufheizung der Kühlflüssigkeit auf die Betriebstemperatur Motorwickelungen des Pumpenmotors (7) mit einem alternierenden Vorwärts- und Rückwärtserregerstromfluss gespeist werden, wobei von dem Pumpenmotor (7) eine geringe mechanische Leistung für den Transport der Kühlflüssigkeit abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Motorwickelungen des Pumpenmotors (7) erzeugte Verlustwärme auf die in der Nähe der Motorwickelungen geführte Kühlflüssigkeit übertragen wird.
Vorrichtung zur Regelung der Betriebstemperatur einer Brennkraftmaschine (1), mit: einem durch die Brennkraftmaschine (1) geführten Kühlflüssigkeits-Kreislauf, einer Pumpe (2) für den Transport der Kühlflüssigkeit im Kühlflüssigkeits-Kreislauf, einem Pumpenmotor (7), der die Pumpe (2) antreibt, und einer Steuereinrichtung (5) zum Steuern des Pumpenmotors (7) in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit mittels eines getakteten Stroms mit einer vorbestimmten Schaltfrequenz, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des Pumpenmotors (7) und der Steuereinrichtung (5) im Kreislauf der Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine (1) angeordnet sind, und bei einer erhöhten Schaltfrequenz zur Steigerung der Verlustleistung den jeweiligen Stromimpulsen des getakteten Stroms eine Welligkeit mit ansteigenden und abfallenden Flanken aufgeprägt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Verlustwärme abgebende elektrische Einrichtungen (6, 10) in Kühlflüssigkeits-Kreislauf mit Wärme übertragendem Kontakt mit der Kühlflüssigkeit angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) Halbleiterschalter für die getaktete Stromversorgung des Pumpenmotors (7) aufweist, wobei der Ansteuerstrom für die Halbleiterschalter langsam ansteigende Flanken aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenmotor (7) und die Pumpe (2) eine von der Kühlflüssigkeit durchströmte Baueinheit bilden.