DE102010032317A1

DE102010032317A1 - Cooling device for internal combustion engine of vehicle, has control device connected with detecting element for detecting load parameter of internal combustion engine

Info

Publication number: DE102010032317A1
Application number: DE201010032317
Authority: DE
Inventors: Klaus Pochner
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-02

Abstract

The cooling device (1) has a coolant circuit (4) of an internal combustion engine (2), which comprises a coolant cooler (6) and an engine block (7). A coolant pump (5) is arranged in the coolant circuit. A control device (8) is connected with a detecting element (9,10,11) for detecting a load parameter of the internal combustion engine. The control device stays in communication with the coolant pump. Independent claims are also included for the following: (1) a method for cooling an internal combustion engine; and (2) a computer program for controlling a coolant pump in a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung eines Verbrennungsmotors und ein Verfahren zur Kühlung des Verbrennungsmotors. Dazu ist ein Temperatursensor in einem Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors angeordnet. Eine Kühlmittelpumpe ist in einem Kühlkreislauf, der durch einen Kühlmittelkühler und durch einen Motorblock des Verbrennungsmotors gepumpt wird, angeordnet.The invention relates to a cooling device of an internal combustion engine and a method for cooling the internal combustion engine. For this purpose, a temperature sensor is arranged in a coolant circuit of the internal combustion engine. A coolant pump is disposed in a cooling circuit that is pumped through a coolant radiator and through an engine block of the internal combustion engine.

Derartige Kühlvorrichtungen eines Fahrzeugmotors oder eines stationären Motors weisen üblicherweise einen Riementrieb auf, der die Kühlmittelpumpe antreibt, wobei eine Keilriemenscheibe auf einer aus einem Motorblock herausragenden Antriebswelle angeordnet ist und mittels eines Keilriemens, der meanderförmig unterschiedliche Keilriemenscheiben von Zusatzaggregaten des Motors antreibt, auch die Kühlmittelpumpe über eine entsprechende Keilriemenscheibe antreibt, um den Motorblock zu kühlen. Dazu ist üblicherweise die Kühlmittelpumpe mit ihrem Ansaugstutzen mit einem Kühler oder Wärmetauscher und mit ihrem Druckstutzen an dem Motorblock beispielsweise im Bereich des Zylinderkopfes über Kühlschläuche verbunden. Von dem Zylinderkopf aus wird die Kühlflüssigkeit durch entsprechende Kühlkanäle des Motorblocks geleitet und über einen Kühlmittelauslass und entsprechende Verbindungsleitungen dem Kühlmittelkühler zugeführt.Such cooling devices of a vehicle engine or a stationary engine usually have a belt drive, which drives the coolant pump, wherein a V-belt pulley is arranged on a projecting from an engine block drive shaft and by means of a V-belt, which drives meandering different V-belt pulleys of auxiliary units of the engine, the coolant pump over a corresponding V-belt pulley drives to cool the engine block. For this purpose, the coolant pump is usually connected with its intake manifold with a radiator or heat exchanger and with its discharge nozzle to the engine block, for example in the region of the cylinder head via cooling hoses. From the cylinder head, the cooling liquid is passed through corresponding cooling channels of the engine block and fed via a coolant outlet and corresponding connecting lines to the coolant radiator.

Aus der Druckschrift US 4,836,147 ist eine Kühlvorrichtung bekannt, die mit einer Kombination einer Kühlmittelpumpe und einem Elektromotor arbeitet. Diese Kombination aus Elektromotor und Kühlmittelpumpe ist an den Verbrennungsmotor angeschlossen. Dabei zirkuliert das Kühlmittel von einem Kühlmittelkühler erst durch den Zylinderkopf und dann durch den Motorblock und zurück in den Kühlmittelkühler. Um den Durchfluss durch den Kühlkreislauf zu variieren, ist als Antrieb der Kühlmittelpumpe ein Elektromotor mit zwei Geschwindigkeiten vorgesehen, um so die Durchschlussrate des Kühlmittels in Bezug auf die Abweichung zwischen der aktuellen Motortemperatur und einer optimalen Motortemperatur zu variieren. Darüber hinaus ist eine elektrische Kupplung mit dem Elektromotor verbunden, so dass unabhängig an der Drehzahl der Kurbelwelle der Elektromotor jederzeit zugeschaltet werden kann.From the publication US 4,836,147 For example, a cooling device is known which operates with a combination of a coolant pump and an electric motor. This combination of electric motor and coolant pump is connected to the combustion engine. The coolant circulates from a coolant radiator first through the cylinder head and then through the engine block and back into the coolant radiator. In order to vary the flow through the cooling circuit, a two-speed electric motor is provided as the drive of the coolant pump so as to vary the rate of passage of the coolant with respect to the deviation between the current engine temperature and an optimum engine temperature. In addition, an electric clutch is connected to the electric motor, so that regardless of the speed of the crankshaft, the electric motor can be switched on at any time.

Aus der Druckschrift US 6,425,353 W1 ist eine Kühlvorrichtung für einen Fahrzeugmotor bekannt, wobei der Kühlmittelkreislauf Passagen durch einen Motorblock und durch einen Wärmetauscher aufweist. Zu der Kühlvorrichtung gehört weiterhin eine Kühlmittelpumpe, die von einem Elektromotor unabhängig von dem Fahrzeugmotor angetrieben wird. Außerdem weist die Kühlvorrichtung einen Kühlmitteltemperatursensor und ein Steuergerät auf, das den Elektromotor mit unterschiedlichen Spannungsniveaus abhängig von der gemessenen Kühlmitteltemperatur versorgt.From the publication US 6,425,353 W1 For example, a cooling device for a vehicle engine is known, wherein the coolant circuit passages through an engine block and through a heat exchanger. To the cooling device further includes a coolant pump, which is driven by an electric motor independent of the vehicle engine. In addition, the cooling device has a coolant temperature sensor and a control unit which supplies the electric motor with different voltage levels as a function of the measured coolant temperature.

Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung ist es, eine Kühlmittelvorrichtung und ein Verfahren zur Kühlung eines Verbrennungsmotors anzugeben, wobei der Kühlmittelfluss bzw. die Kühlmittelpumpe derart angesteuert wird, dass eine möglichst gleichförmige Kühlmitteltemperatur bei unterschiedlichen Lastparametern des Verbrennungsmotors erreicht wird.Object of an embodiment of the invention is to provide a coolant device and a method for cooling an internal combustion engine, wherein the coolant flow or the coolant pump is driven such that a uniform possible coolant temperature is achieved at different load parameters of the internal combustion engine.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved with the objects of the independent claims. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Kühlvorrichtung eines Verbrennungsmotors und ein Verfahren zur Kühlung des Verbrennungsmotors geschaffen. Dazu ist ein Temperatursensor in einem Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors angeordnet. Die Kühlvorrichtung weist einen Kühlkreislauf durch einen Kühlmittelkühler und durch einen Motorblock des Verbrennungsmotors auf. Zudem befindet sich in dem Kühlmittelkreislauf eine Kühlmittelpumpe. Ein Steuergerät ist mit einem Erfassungselement zur Erfassung eines Lastparameters des Verbrennungsmotors verbunden. Das Steuergerät steht über eine Steuerleitung mit der Kühlmittelpumpe in Verbindung. Das Steuergerät ist zum Ausgeben einer von dem Lastparameter abhängige Einschaltdauer über die Steuerleitung an die Kühlmittelpumpe ausgebildet.According to one embodiment, a cooling device of an internal combustion engine and a method for cooling the internal combustion engine are provided. For this purpose, a temperature sensor is arranged in a coolant circuit of the internal combustion engine. The cooling device has a cooling circuit through a coolant radiator and through an engine block of the internal combustion engine. In addition, there is a coolant pump in the coolant circuit. A control unit is connected to a detection element for detecting a load parameter of the internal combustion engine. The control unit is connected via a control line with the coolant pump in connection. The control unit is designed to output a load duration dependent on the load parameter via the control line to the coolant pump.

Diese Kühlvorrichtung hat den Vorteil, dass deutlich kürzere Schaltzeiten für die Kühlmittelpumpe realisiert werden können, als wenn auf eine sichtbare Reaktion eines Temperaturfühlers gewartet werden muss. Mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung wird die Trägheit des Messsystems mit üblichen Temperaturfühler überwunden und der Verbrennungsmotor keiner Einschaltdauer von etwa 10 Sekunden bei einer üblichen Schalthysterese von z. B. 2°C ausgesetzt, die effektiv zu einem Temperatureinbruch von 30°C oder mehr führen kann. Für die Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird aus der gemessenen Temperatur zunächst ein Tastverhältnis berechnet und anhand dieses Tastverhältnisses kann eine autarke Schaltung der Kühlmittelpumpe vorgenommen werden. Ferner wird das Tastverhältnis mit einem Lastparameter korrigiert, um in Betriebspunkten mit hohem Kühlleistungsbedarf auch ein höheres Tastverhältnis vorzuhalten.This cooling device has the advantage that significantly shorter switching times for the coolant pump can be realized than when it is necessary to wait for a visible reaction of a temperature sensor. With the cooling device according to the invention, the inertia of the measuring system with conventional temperature sensor is overcome and the engine no duty cycle of about 10 seconds at a conventional switching hysteresis of z. B. 2 ° C, which can effectively lead to a temperature drop of 30 ° C or more. For the cooling device of the present invention, a duty cycle is first calculated from the measured temperature and based on this duty cycle, a self-sufficient circuit of the coolant pump can be made. Furthermore, the duty cycle is corrected with a load parameter in order to maintain a higher duty cycle in operating points with high cooling power requirement.

Der Lastparameter gibt an, wieweit der Motor belastet wird. Der Lastparameter kann beispielsweise der Motordrehzahl oder der Stellung des Gaspedals entsprechen.The load parameter indicates how much the engine is loaded. The load parameter may correspond, for example, to the engine speed or the position of the accelerator pedal.

Anstelle eines Tastverhältnisses ist es auch möglich, mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung eine vorbestimmte Einschaltdauer unter Berücksichtigung des Lastparameters zu bestimmen und die Zuschaltung der Wasserpumpe jeweils bei Erreichen eines Temperaturschwellwerts für die vorberechnete Einschaltdauer vorzunehmen. Instead of a duty cycle, it is also possible with the cooling device according to the invention to determine a predetermined duty cycle taking into account the load parameter and to make the connection of the water pump in each case upon reaching a temperature threshold for the pre-calculated duty cycle.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlvorrichtung eine Kupplung auf, die zwischen der Kühlmittelpumpe und einem Treibriemen angeordnet ist, und wobei die Kupplung mit dem Steuergerät in Verbindung steht. Durch diese elektronisch betätigbare Kupplung ist es möglich, vorausberechnete und mit einem Lastparameter korrigierte Tastverhältnisse mit der Kühlmittelpumpe vorzusehen, so dass neben der Vergleichmäßigung der Kühlmitteltemperatur zusätzlich auch ein Energiesparpotential realisiert wird, da beim Leerlauf der Kupplung weniger Energie vom Motor abgezogen wird als bei eingeschalteter Kupplung bzw. eingeschalteter Kühlmittelpumpe. Mit dieser ersten Ausführungsform ist die jeweilige Drehzahl der Kühlmittelpumpe von der Drehzahl der des Motors abhängig. Bei abgestelltem Motor ist es praktisch nicht möglich, die Wasserpumpe nachlaufen zu lassen, um eine erhöhte Temperatur des Motorblocks nach dem Abstellen des Motors herunterzukühlen.In a further embodiment, the cooling device has a coupling, which is arranged between the coolant pump and a drive belt, and wherein the coupling is in communication with the control device. By this electronically actuated clutch, it is possible to provide pre-calculated and corrected with a load parameter duty cycles with the coolant pump, so that in addition to the equalization of the coolant temperature also an energy saving potential is realized, since the idling of the clutch less energy is removed from the engine than when the clutch or switched coolant pump. With this first embodiment, the respective speed of the coolant pump is dependent on the speed of the engine. With the engine stopped, it is virtually impossible to run the water pump down to cool down an elevated temperature of the engine block after the engine has stopped.

Deshalb ist es vorgesehen, dass in einer weiteren Ausführungsform die Kühlvorrichtung einen Elektromotor aufweist, der die Kühlmittelpumpe antreibt und mit dem Steuergerät elektrisch in Verbindung steht. Nun kann die Kühlmittelpumpe völlig autark und unabhängig von der Motordrehzahl betrieben werden, so dass auch ein Nachlaufen der Wasserpumpe möglich ist, wenn der Motor bei erhöhter Temperatur abgeschaltet wird. Dazu kann die Kühlmittelpumpe mit einem Ansaugstutzen an den Kühlmittelkühler und mit einem Druckstutzen an dem Motorblock angeschlossen sein. Damit ist die Kühlmittelpumpe im Durchschnitt einer relativ niedrigen Kühlmitteltemperatur ausgesetzt, da am Ansaugstutzen und am Druckstutzen die Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Kühlmittelkühler kommt, vorherrscht.Therefore, it is provided that in a further embodiment, the cooling device comprises an electric motor which drives the coolant pump and is electrically connected to the control unit. Now, the coolant pump can be operated completely self-sufficient and independent of the engine speed, so that a running after the water pump is possible when the engine is turned off at elevated temperature. For this purpose, the coolant pump may be connected to an intake manifold to the coolant radiator and with a discharge port on the engine block. Thus, the coolant pump is exposed on average to a relatively low coolant temperature, as prevails at the intake manifold and the discharge nozzle, the temperature of the coolant that comes from the coolant radiator.

Andererseits ist es auch möglich, in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Kühlmittelpumpe mit einem Ansaugstutzen an den Motorblock und mit dem Druckstutzen an dem Kühlmittelkühler anzuschließen. In diesem Fall wird der Ansaugstutzen und Druckstutzen sowie die Kühlmittelpumpe der höheren Kühlmitteltemperatur nach Durchlaufen des Motorblockes ausgesetzt. Schließlich ist es auch noch möglich, die Kühlmittelpumpe in dem Motorblock zu integrieren, so dass kein eigenes Gehäuse für die Kühlmittelpumpe an dem Motorblock angeflanscht werden muss.On the other hand, it is also possible to connect in a further embodiment of the invention, the coolant pump with an intake manifold to the engine block and with the discharge nozzle to the coolant radiator. In this case, the intake manifold and discharge nozzle and the coolant pump is exposed to the higher coolant temperature after passing through the engine block. Finally, it is also possible to integrate the coolant pump in the engine block, so that no separate housing for the coolant pump must be flanged to the engine block.

Der Temperatursensor kann an einem Kühlmittelauslass des Motorblocks angeordnet sein, da dort die höchste Kühlmitteltemperatur zu erwarten ist und entsprechend auf diese erhöhte Kühlmitteltemperatur entsprechend mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung reagiert werden kann.The temperature sensor may be arranged on a coolant outlet of the engine block, since there the highest coolant temperature is to be expected and correspondingly can be reacted to this increased coolant temperature accordingly with the cooling device according to the invention.

Zur Ermittelung des Lastparameters sind unterschiedliche Erfassungselemente, die untereinander über einer CAN-Bus miteinander und mit dem Steuergerät kommunizieren. Dazu kann ein erstes Erfassungselement ein Drehzahlmesser sein, der die Drehzahl des Verbrennungsmotors als einen ersten Lastparameter ermittelt und dem Steuergerät über den CAN-Bus weiterleitet. Eine weitere Möglichkeit den Lastparameter zu ermitteln besteht darin, einen Stellungssensor an dem Gaspedal zu platzieren und diesen Stellwert über einen CAN-Bus an das Steuergerät zu übermitteln. Außerdem ist es möglich, für eine weitere Ermittlung des Lastparameters das Steuergerät mit einem Stellungssensor eines Ganghebels wiederum über den CAN-Bus zu verbinden. Mit diesen drei Sensoren ist es möglich, abhängig vom Lastparameter sowohl eine variable Einschaltdauer zu berechnen, für welche die Kühlmittelpumpe eingeschaltet wird, wenn ein entsprechendes Temperaturniveau erreicht ist oder ein Tastverhältnis für ein periodisches Ein- und Ausschalten des Elektromotors oder der Kupplung beim Antrieb der Kühlmittelpumpe einzustellen.To determine the load parameter are different detection elements that communicate with each other via a CAN bus with each other and with the control unit. For this purpose, a first detection element may be a tachometer, which determines the rotational speed of the internal combustion engine as a first load parameter and forwards it to the control unit via the CAN bus. Another way to determine the load parameter is to place a position sensor on the accelerator pedal and to transmit this control value via a CAN bus to the control unit. It is also possible to connect the controller with a position sensor of a gear lever in turn via the CAN bus for a further determination of the load parameter. With these three sensors, it is possible, depending on the load parameter to calculate both a variable duty cycle for which the coolant pump is turned on when a corresponding temperature level is reached or a duty cycle for a periodic switching on and off of the electric motor or the clutch when driving the coolant pump adjust.

Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Kühlung eines Verbrennungsmotors weist nachfolgende Verfahrensschritte auf. Zunächst wird der Lastparameter eines Verbrennungsmotors erfasst. Außerdem wird die Kühlmitteltemperatur erfasst. Aus beidem wird eine Einschaltdauer einer Kühlmittelpumpe unter Berücksichtigung des Lastparameters bei Erreichen eines Temperaturschwellwertes berechnet und die Kühlmittelpumpe für die berechnete Einschaltdauer eingeschaltet bzw. nach Ablauf der berechneten Einschaltdauer wird die Kühlmittelpumpe wieder abgeschaltet. Dieses Verfahren hat mehrere Vorteile, einerseits wird Energie gespart, andererseits wird der Verschleiß minimiert, da die Kühlmittelpumpe nur betrieben wird, wenn es für das Gesamtsystem von Vorteil ist.An embodiment of a method for cooling an internal combustion engine has the following method steps. First, the load parameter of an internal combustion engine is detected. In addition, the coolant temperature is detected. From both a duty cycle of a coolant pump is calculated taking into account the load parameter upon reaching a temperature threshold and the coolant pump for the calculated duty cycle turned on or after the calculated duty cycle, the coolant pump is switched off again. This method has several advantages, on the one hand energy is saved, on the other hand, the wear is minimized because the coolant pump is operated only if it is beneficial to the overall system.

Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Kühlung eines Verbrennungsmotors weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Auch bei diesem Verfahren wird zunächst ein Lastparameter des Verbrennungsmotors erfasst und die Kühlmitteltemperatur ermittelt. Daraus wird ein Tastverhältnis berechnet und variiert, um eine Kühlmittelpumpe zu betreiben und die Kühlmitteltemperatur gleichförmig beizubehalten. Dazu erfolgt ein periodisches Ein- und Abschalten der Kühlmittelpumpe entsprechend dem berechneten Tastverhältnis. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der Kühlmittelfluss ständig den Motorbelastungen und der aktuellen Kühlmitteltemperatur angepasst wird. Dabei ist es vorgesehen, dass zum Erfassen eines Lastparameters des Verbrennungsmotors ein Erfassungselement eine Motordrehzahl, eine Gashebelstellung und/oder eine Ganghebelstellung überwacht.Another embodiment of a method for cooling an internal combustion engine has the following method steps. Also in this method, a load parameter of the internal combustion engine is first detected and the coolant temperature is determined. From this, a duty ratio is calculated and varied to operate a coolant pump and maintain the coolant temperature uniform. For this purpose, a periodic switching on and off of the coolant pump takes place in accordance with the calculated duty cycle. This method has the advantage that the coolant flow is constantly adapted to the engine load and the current coolant temperature. It is provided that for detecting a load parameter of the internal combustion engine, a detection element monitors an engine speed, a throttle position and / or a gear lever position.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, das, wenn es auf einer Steuerschaltung eines Fahrzeugs abläuft, die Steuerschaltung veranlasst, die Kühlmittelpumpe entsprechend dem vorgestellten Verfahren anzusteuern.The invention also relates to a computer program which, when running on a control circuit of a vehicle, causes the control circuit to drive the coolant pump according to the presented method.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figur näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figure.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Kühlvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a schematic view of a cooling device of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention;

1 zeigt eine Prinzipskizze einer Kühlvorrichtung 1 eines Verbrennungsmotors 2 mit einem Kühlkreislauf 4. Ein Kühlmedium durchströmt in dem Kühlkreislauf 4 einen Motorblock 7 in Pfeilrichtung A und mit einem Teilstrom einen Kühlmittelkühler 6 in Pfeilrichtung B, sowie einen Bypass 27, der den Kühlmittelkühler 6 überbrückt und wird von einer Kühlmittelpumpe 5 aufrechterhalten. Die Kühlmittelpumpe 5 ist in diesem Fall mit ihrem Ansaugstutzen 16 einerseits mit dem Bypass 27 und andererseits über die Kühlmittelleitung 22 mit dem Kühlmittelkühler 6 verbunden. Der Druckstutzen 17 der Kühlmittelpumpe 5 steht mit dem Motorblock 7 in Verbindung. Das Kühlmittel kann in dem Kühlmittelkühler 6 durch einen Ventilator 23 der in Pfeilrichtung C um seine Achse 24 rotiert zusätzlich gekühlt werden. Der Teilstrom des Kühlmittelkreislaufs 4 durch den Kühlmittelkühler 6 kann durch ein Thermostat 25 am Kühlmittelauslass 18 des Motorblocks 7 unterbrochen sein, solange der Motorblock 7 nach Anlassen des Verbrennungsmotors 2 noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat und über den Teilstrom des Bypass 27 mit Kühlmittel versorgt wird. 1 shows a schematic diagram of a cooling device 1 an internal combustion engine 2 with a cooling circuit 4 , A cooling medium flows through in the cooling circuit 4 an engine block 7 in the direction of arrow A and a partial flow of a coolant radiator 6 in the direction of arrow B, and a bypass 27 holding the coolant cooler 6 bypasses and is powered by a coolant pump 5 maintained. The coolant pump 5 is in this case with its intake manifold 16 on the one hand with the bypass 27 and on the other hand via the coolant line 22 with the coolant cooler 6 connected. The discharge nozzle 17 the coolant pump 5 stands with the engine block 7 in connection. The coolant may be in the coolant cooler 6 by a fan 23 in the direction of arrow C about its axis 24 be rotated in addition to be cooled. The partial flow of the coolant circuit 4 through the coolant cooler 6 can by a thermostat 25 at the coolant outlet 18 of the engine block 7 be interrupted as long as the engine block 7 after starting the internal combustion engine 2 has not yet reached its operating temperature and via the partial flow of the bypass 27 is supplied with coolant.

Die Kühlmitteltemperatur wird außerdem am Kühlmittelauslass 18 des Motorblocks 7 von einem Temperatursensor 3 erfasst und über einen CAN-Bus 20 einem Steuergerät 8 der Kühlmittelvorrichtung 4 zugeführt. Das Steuergerät 8 steht über eine Steuerleitung 12 mit einem Elektromotor 15 in Verbindung, der die als Wasserpumpe ausgebildete Kühlmittelpumpe 5 antreibt. Der Elektromotor 15 wird periodisch in einem variablen Tastverhältnis ein- und ausgeschaltet. Dieses Tastverhältnis wird einerseits durch die Temperatur des Kühlmittels bestimmt und außerdem durch einen Lastparameter variiert, der in dem Steuergerät ermittelt wird, indem mit einem Erfassungselement 9 in Form eines Drehzahlmessers die Motordrehzahl überwacht wird, und zusätzlich mit einem Erfassungselement 10 in Form eines Stellsensors ein Ganghebel 21 sowie über einen weiteren Stellungssensor 11 die Stellung eines Gaspedals 19 überwacht wird.The coolant temperature is also at the coolant outlet 18 of the engine block 7 from a temperature sensor 3 detected and via a CAN bus 20 a control unit 8th the coolant device 4 fed. The control unit 8th is via a control line 12 with an electric motor 15 in connection, which is designed as a water pump coolant pump 5 drives. The electric motor 15 is periodically switched on and off in a variable duty cycle. This duty cycle is determined on the one hand by the temperature of the coolant and also varied by a load parameter, which is determined in the control unit, by using a detection element 9 in the form of a tachometer, the engine speed is monitored, and in addition to a detection element 10 in the form of a position sensor, a gear lever 21 as well as another position sensor 11 the position of an accelerator pedal 19 is monitored.

Die Messungen der Erfassungselemente 10 und 11 werden über einen CAN-Bus ebenfalls dem Steuergerät 8 zur Ermittlung des Lastparameters zugeführt, so dass die Kühlmittelpumpe 5 abhängig von dem Lastparameter und von der Kühlmitteltemperatur periodisch in einem vom Steuergerät 8 berechneten Tastverhältnis die Kühlmitteltemperatur aufrechterhalten kann, ohne dass die Kühlmittelpumpe minutenlang eingeschaltet bleibt und erhebliche Temperaturschwankungen des Kühlmittels verursacht. Vielmehr wird die Kühlmittelpumpe mit einer Einschaltphase von wenigen Sekunden pro Schaltperiode aufgrund des berechneten Tastverhältnis betrieben, wobei die nicht variable Periodizität zwischen 30 Sekunden und 90 Sekunden liegt. Das Tastverhältnis wird zugunsten der Einschaltphase innerhalb einer Periode vergrößert, wenn beispielsweise das Gaspedal auf Vollgas steht und damit ein höherer Kühlmitteldurchfluss gefordert ist.The measurements of the detection elements 10 and 11 are also via a CAN bus to the controller 8th supplied to determine the load parameter, so that the coolant pump 5 periodically in one of the controller depending on the load parameter and on the coolant temperature 8th calculated duty cycle can maintain the coolant temperature without the coolant pump remains switched on for minutes and causes significant temperature fluctuations of the coolant. Rather, the coolant pump is operated with a switch-on of a few seconds per switching period due to the calculated duty cycle, the non-variable periodicity is between 30 seconds and 90 seconds. The duty cycle is increased in favor of the switch-on within a period when, for example, the accelerator pedal is at full throttle and thus a higher coolant flow is required.

Die Kühlvorrichtung kann auch anstelle mit einem Tastverhältnis mit einem Temperaturschwellenwert arbeiten. Dazu wird eine Einschaltdauer der Kühlmittelpumpe unter Berücksichtigung des Lastparameters vorbestimmt, so dass die Kühlmittelpumpe erst wieder eingeschaltet wird, wenn erneut der Temperaturschwellenwert erreicht ist. Die vom Lastparameter abhängige Einschaltdauer wird jedoch so kurz gehalten, dass ein drastischer Temperaturabfall im Motorblock 7 vermieden wird.The cooling device may also operate with a temperature threshold instead of a duty cycle. For this purpose, a duty cycle of the coolant pump is predetermined taking into account the load parameter, so that the coolant pump is not turned on again until the temperature threshold is reached again. However, the duty cycle dependent on the load parameter is kept so short that a drastic drop in temperature in the engine block 7 is avoided.

Mit einer strichpunktierten Linie wird eine weitere Alternative der Kühlvorrichtung 1 in 1 gezeigt. Bei dieser Alternative wird die Kühlmittelpumpe 5 nicht von einem Elektromotor angetrieben, sondern über eine Kupplung 13 mit einem Riementrieb 14 bei Kühlmittelbedarf periodisch in einem Tastverhältnis gekoppelt, wobei der Riemenbetrieb 14 von einer Riemenscheibe 26, die an eine Welle des Verbrennungsmotors angeschlossen ist, angetrieben wird. Die elektrische Kupplung 13 steht bei dieser Ausführungsform über eine Steuerleitung 12a, die ebenfalls mit einer strichpunktierten Linie gekennzeichnet ist, mit dem Steuergerät 8 in Verbindung.With a dot-dash line is another alternative of the cooling device 1 in 1 shown. In this alternative, the coolant pump 5 not driven by an electric motor, but via a clutch 13 with a belt drive 14 coupled with coolant requirement periodically in a duty cycle, wherein the belt operation 14 from a pulley 26 , which is connected to a shaft of the internal combustion engine, is driven. The electrical coupling 13 is in this embodiment via a control line 12a , which is also marked with a dot-dash line, with the control unit 8th in connection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kühlvorrichtungcooler
22: Verbrennungsmotorinternal combustion engine
33: Temperatursensortemperature sensor
44: KühlmittelkreislaufCoolant circuit
55: KühlmittelpumpeCoolant pump
66: KühlmittelkühlerCoolant radiator
77: Motorblockblock
88th: Steuergerätcontrol unit
99: Erfassungselement (Drehzahlmesser)Detection element (tachometer)
10 10: Erfassungselement (Stellungssensor, Ganghebel)Detection element (position sensor, gear lever)
1111: Erfassungselement (Stellungssensor, Gashebel)Detection element (position sensor, throttle)
1212: Steuerleitungcontrol line
1313: Kupplungclutch
1414: Treibriemenbelts
1515: Elektromotorelectric motor
1616: Ansaugstutzenintake
1717: Druckstutzenpressure port
1818: Kühlmittelauslasscoolant outlet
1919: Gaspedalaccelerator
2020: CAN-BusCAN bus
2121: Ganghebelgear lever
2222: Kühlleitungcooling line
2323: Ventilatorfan
2424: Ventilatorachsefan axis
2525: Thermostatthermostat
2626: Riemenscheibepulley
2727: Bypassbypass

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4836147 [0003]
US 6425353 [0004]

Claims

Cooling device ( 1 ) of an internal combustion engine ( 2 ) comprising: - a coolant circuit ( 4 ) of the internal combustion engine ( 2 ) through a coolant cooler ( 6 ) and an engine block ( 7 ) of the internal combustion engine ( 2 ) - a coolant pump ( 5 ) in the coolant circuit ( 4 ) is arranged; wherein a control device ( 8th ) with at least one detection element ( 9 . 10 . 11 ) for detecting at least one load parameter of the engine ( 2 ) and wherein the control unit ( 8th ) with the coolant pump ( 5 ), and wherein the controller ( 8th ) for outputting a duty cycle dependent on the load parameter to the coolant pump ( 5 ) is trained.

Cooling device according to claim 1, wherein the switch-on duration is additionally controlled by a temperature sensor ( 3 ), which in the coolant circuit ( 4 ) is arranged, determined, coolant temperature is dependent.

Cooling device according to claim 1 or claim 2, wherein the cooling device ( 1 ) a coupling ( 13 ), which between the coolant pump ( 5 ) and a drive belt ( 14 ), and wherein the coupling ( 13 ) with the control unit ( 8th ).

Cooling device according to one of claims 1 to 3, wherein the cooling device ( 1 ) an electric motor ( 15 ), which the coolant pump ( 5 ) and with the control unit ( 8th ) is electrically connected.

Cooling device according to one of claims 1 to 4, wherein the coolant pump ( 1 ) with an intake manifold ( 16 ) to the coolant cooler ( 6 ) and with a discharge nozzle ( 17 ) to the engine block ( 7 ) connected.

Cooling device according to one of claims 1 to 4, wherein the coolant pump ( 5 ) with an intake manifold ( 16 ) to the engine block ( 7 ) and with a discharge nozzle ( 17 ) to the coolant cooler ( 6 ) connected.

Cooling device according to one of claims 1 to 4, wherein the coolant pump ( 5 ) in the engine block ( 7 ) is integrated.

Cooling device according to one of claims 2 to 7, wherein the temperature sensor ( 3 ) at a coolant outlet ( 18 ) of the engine block ( 7 ) is arranged.

Cooling device according to one of claims 1 to 8, wherein the control device ( 8th ) for determining the load parameter with a position sensor ( 10 ) of a gear lever ( 21 ) via a CAN bus ( 20 ) connected is.

Method for cooling an internal combustion engine, comprising the following method steps: - detecting a load parameter of the internal combustion engine ( 2 ), - detecting a coolant temperature; Calculating a duty cycle of a coolant pump ( 5 ) taking into account the load parameter when a temperature threshold is reached; - switching on the coolant pump ( 5 ) for the calculated duty cycle, and switching off the coolant pump ( 5 ) after expiry of the calculated duty cycle;

Method for cooling an internal combustion engine, comprising the following method steps: - detecting a load parameter of the internal combustion engine ( 2 ), - detecting a coolant temperature; Calculating and varying a duty cycle taking into account the load parameter and the coolant temperature for operating a coolant pump ( 5 ) to maintain a coolant temperature, and periodically turning on and off the coolant pump (FIG. 5 ) according to the calculated and varied duty cycle.

A method according to claim 12 or claim 13, wherein for detecting a load parameter of the internal combustion engine ( 2 ) a detection element ( 9 ) monitors an engine speed.

Method according to one of claims 12 to 14, wherein for detecting a load parameter of the internal combustion engine ( 2 ) a detection element ( 11 ) monitors a throttle position and / or a gear lever position.

A computer program that, when running on a control circuit of a vehicle, causes the control circuit to drive the coolant pump according to the method of any one of claims 10 to 12.