EP0640753A1 - Cooling system for an internal combustion engine - Google Patents

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EP0640753A1
EP0640753A1 EP94108811A EP94108811A EP0640753A1 EP 0640753 A1 EP0640753 A1 EP 0640753A1 EP 94108811 A EP94108811 A EP 94108811A EP 94108811 A EP94108811 A EP 94108811A EP 0640753 A1 EP0640753 A1 EP 0640753A1
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EP
European Patent Office
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temperature
expansion element
coolant
heating
combustion engine
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EP94108811A
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German (de)
French (fr)
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EP0640753B1 (en
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Gerhart Huemer
Norbert Dembinski
Günter Ranzinger
Josef Krowiorz
Jochem Huber
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • F01P7/167—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by adjusting the pre-set temperature according to engine parameters, e.g. engine load, engine speed
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    • F01P2025/13—Ambient temperature
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    • F01P2070/00—Details
    • F01P2070/04—Details using electrical heating elements

Definitions

  • the invention relates to a cooling system for an internal combustion engine of a motor vehicle with a radiator and a thermostatic valve, with which the temperature of the coolant can be regulated in a warm-up mode, a mixed mode and a cooler mode, the thermostatic valve containing an expansion element which can be heated electrically to reduce the coolant temperature .
  • the thermostatic valve regulates the flow of coolant between the internal combustion engine and the radiator in such a way that during the warm-up operation the coolant coming from the internal combustion engine flows back to the internal combustion engine through a short circuit, essentially bypassing the cooler, so that the coolant coming from the internal combustion engine partially during mixed operation flows back through the cooler and partly through the short circuit back to the internal combustion engine and that during cooler operation the coolant coming from the internal combustion engine essentially flows back through the cooler to the internal combustion engine.
  • the electrical heating of the expansion element serves to enlarge the opening cross section towards the cooler compared to an opening cross section caused by the temperature of the coolant.
  • a cooling system for example from DE 30 18 682 A1.
  • an electrical heating resistor is arranged in an expansion element of a thermostatic valve, to which electrical energy can be supplied through a working piston held stationary.
  • the electrical energy is supplied via a control device in order to be able to keep the coolant temperature regulated by the thermostatic valve constant better than with a normal thermostatic valve.
  • the actual coolant temperature is measured and compared with a predetermined upper and a predetermined lower temperature value. If the upper temperature value is reached, the heating resistor is supplied with electrical energy so that the thermostatic valve opens further in order to achieve an increased cooling capacity and thus a reduction in the actual coolant temperature.
  • a temperature control device is known from DE 37 05 232 A1, in which a valve which can be regulated by means of a servomotor is provided instead of a conventional thermostatic valve with an expansion element.
  • the servomotor for adjusting the valve is controlled as a function of a sensor which measures the coolant temperature in a line connected to the internal combustion engine.
  • the sensor is also equipped with a heating device.
  • the heating device can be switched on and off depending on the characteristics of the internal combustion engine.
  • a higher than the real coolant temperature can accordingly be simulated by heating the sensor in order to produce an increased cooling of the coolant.
  • Such a temperature control device is structurally particularly complex and therefore costly.
  • the invention has for its object to develop a cooling system of the type mentioned as simple as possible so that the operation of the internal combustion engine can be optimized in terms of fuel consumption and exhaust gas values without the performance of the internal combustion engine being reduced in the event of an increased power requirement.
  • the expansion element is designed such that the coolant temperature (T K , T Kist ) adjusts to an upper working limit temperature (T AG ) without heating the expansion element in mixed operation, and in that a control unit (18) is provided, which, depending on the detected operating and / or environmental variables (DK, n, v, T S , LAST, T Kist , LL) of the internal combustion engine (10) releases the heating of the expansion element if necessary in order to operate the Relocate cooling system to cooler operation.
  • a control unit (18) is provided, which, depending on the detected operating and / or environmental variables (DK, n, v, T S , LAST, T Kist , LL) of the internal combustion engine (10) releases the heating of the expansion element if necessary in order to operate the Relocate cooling system to cooler operation.
  • the upper working limit temperature is preferably equal to the most economical operating temperature of the internal combustion engine and is slightly lower than the maximum permissible operating temperature of the internal combustion engine.
  • the upper working limit temperature is preferably above 100 ° C., in particular approximately 105 ° C.
  • the maximum allowable operating temperature is the highest possible temperature with which the internal combustion engine can be operated in normal operation over a long period of time. This prevents damage to the internal combustion engine even if the electrical heating of the expansion element fails.
  • the maximum permissible operating temperature is usually between 105 ° C and 120 ° C.
  • an opening cross-section to the radiator is only set as a function of the coolant temperature.
  • This cross-section of the opening regulates the coolant temperature to the defined upper working limit temperature.
  • the expansion element e.g. by selecting an appropriate temperature-dependent material and a suitable design, designed so that the opening cross-section of the cooler is not yet maximum at the defined upper working limit temperature, d. H. no pure cooler operation is achieved. Additional heating of the expansion element enables a further enlargement of the opening cross section and thus a shift in the direction of the cooler operation.
  • the highest possible operating temperature of the internal combustion engine is achieved in normal operation, ie not when there is an increased power requirement, for example in full load operation or when driving uphill.
  • the power consumption of the internal combustion engine is lower due to lower friction, as a result of which the fuel consumption can be reduced and the exhaust gas composition can be improved.
  • electrical energy is supplied to the heatable expansion element depending on the operating and / or environmental variables in the sense that an increased cooling capacity is obtained by further opening the thermostatic valve and so that a reduced coolant temperature is reached quickly. Excessively high coolant or engine temperatures with increased performance requirements would lead to a reduced degree of filling and thus to a reduced performance.
  • An advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 2. It provides that the control blocks the heating or the supply of electrical energy to the expansion element when the detected actual temperature of the coolant is below a predetermined target temperature.
  • the specified target temperature is always below the defined upper working limit temperature. This ensures that the coolant temperature is only regulated in the direction of a reduced temperature level when a minimum temperature has already been reached.
  • a further advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 3. It is provided that the controller releases or blocks the heating of the expansion element depending on the vehicle speed. On the one hand, for example, idling can be determined when the motor vehicle is at a standstill, whereupon cooling may become necessary due to the lack of a headwind and thus the heating of the expansion element is released.
  • a further advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 4. It is provided that the controller releases or blocks the heating of the expansion element depending on the speed of the internal combustion engine, the throttle valve opening angle and / or the load state of the internal combustion engine.
  • the control unit (18) can compare the actual load state (LAST) and / or the actual throttle valve opening angle (DK) and / or the actual speed (n) with a predetermined threshold value and release the heating of the expansion element if this threshold value is exceeded.
  • the load state of the internal combustion engine can be determined, for example, by the speed of the internal combustion engine in connection with the opening angle of the throttle valve without height correction or in connection with the air mass in the intake tract with height correction.
  • a target temperature of the coolant as a function of the throttle valve angle and the rotational speed can also be determined in the form of a map. In this way it is ensured that at high load or at high speed or with a large throttle valve opening angle, the required power output of the internal combustion engine is not reduced by an excessively high operating temperature, which could lead to a deteriorated degree of filling and thus to a reduced output.
  • a further advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 5. It is provided that the controller releases the heating of the expansion element when the actual temperature of the intake air or the ambient temperature is above a predetermined value. This ensures that overheating of the internal combustion engine is prevented at high outside temperatures, for example when driving slowly, when idling at a standstill or during stop-and-go operation.
  • a further advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 6. It provides that the target temperature of the coolant is taken from one or more tables, characteristic curves and / or characteristic diagrams as a function of several operating and environmental variables. For example, a plurality of operating points, e.g. individual coolant target temperatures are assigned by the values of the speed of the internal combustion engine, the throttle valve opening angle and / or the vehicle speed. The supply of electrical energy to the expansion element is released when the target temperature taken from the map is below the current actual temperature of the coolant. With this design, it is possible to optimize the coolant temperature at every operating point or operating state of the internal combustion engine.
  • a further advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 7. It is provided that the control unit only releases the heating of the expansion element after a predetermined operating size or environmental size hysteresis and / or after a predetermined delay time when one that releases the heating of the expansion element Condition is met.
  • the heating of the expansion element is only released after a predetermined temperature hysteresis and / or after a predetermined delay time.
  • control unit blocks the heating of the expansion element only after a predetermined operating variable or environmental variable hysteresis and / or after a predetermined delay time if a condition that blocks the heating of the expansion element is fulfilled. For example, at a target temperature above the actual temperature, the supply of electrical energy to the expansion element is only blocked after a predetermined temperature hysteresis and / or after a predetermined delay time.
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in that the respectively predetermined target temperature is essentially determined by a maximum temperature of the coolant that is permissible as a function of the operating and / or environmental variables.
  • the intention of this embodiment according to the invention is that, in order to optimize fuel consumption and exhaust gas emissions, the highest possible operating temperature of the internal combustion engine is set, but this is dependent on the current load of the internal combustion engine is determined only to such an extent that damage to the internal combustion engine or loss of power due to overheating is avoided.
  • a release can also only be a switch-on option based on a certain condition. Actual activation can depend, for example, on a logical combination of several activation options caused by different operating and environmental parameters.
  • blocking can also be understood as a blocking option based on an individual condition or as an actual switch-off.
  • the cooling system for an internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 contains a cooler 11. Between the internal combustion engine 10 and the cooler 11 is a coolant pump 12 attached, which generates a flow of the coolant in the direction shown by arrows.
  • a feed line 13 leads from the coolant outlet of the internal combustion engine 10 to the coolant inlet of the cooler 11.
  • a return line 14 leads from the coolant outlet of the cooler 11 to the coolant inlet of the internal combustion engine 10.
  • a thermostatic valve 15 with an expansion element, not shown here, is arranged in the return line 14.
  • a short-circuit line 16 branches off from the flow line 13 to the thermostatic valve 15.
  • the cooling system essentially works in three operating modes.
  • a first mode of operation the so-called warm-up mode, particularly after the cold start of the internal combustion engine 10
  • the thermostatic valve 15 is set such that the coolant flow coming from the internal combustion engine 10 is essentially completely returned to the internal combustion engine 10 via the short-circuit line 16.
  • the cooling system works in mixed mode, i. H. the coolant coming from the internal combustion engine 10 runs partly through the cooler 11 and partly via the short-circuit line 16 back to the internal combustion engine 10.
  • the cooling system operates in the cooler mode, i. H. the coolant coming from the internal combustion engine 10 is essentially completely returned to the internal combustion engine 10 through the cooler 11.
  • the mode of operation of the cooling system can be adjusted by heating the expansion element of the thermostatic valve 15 via an electrical line 17 in the direction of the cooler operation, or can be switched completely to cooler operation. This reduces the temperature level of the coolant compared to the temperature level achieved with an operating mode without heating the expansion element. Then the heating is done via the electrical line 17 interrupted again, the now cooler coolant cools the expansion element of the thermostatic valve 15 until it assumes a regulated end position in mixed operation, so that the coolant temperature is raised again to a final temperature. According to the invention, the regulated end temperature in mixed operation is set to the upper working limit temperature.
  • the supply of the thermostatic valve 15 with electrical energy via the line 17 is initiated by a control unit 18, which receives and evaluates several signals of operating and / or environmental variables.
  • a temperature sensor 19 is arranged, which detects the actual temperature of the coolant and transmits it to the control unit 18.
  • a further temperature sensor 20 is arranged in a collector of the intake line of the internal combustion engine 10, which detects the temperature of the intake air (fresh air) and passes it on to the control device 18.
  • the control device 18 is preferably integrated in a known electronic motor control 21, for example an electronic motor control marketed by Robert Bosch GmbH under the trademark "Motronic".
  • the engine controller 21 provides signals for detecting operating and environmental variables, such as the vehicle speed, the ambient temperature, the speed of the internal combustion engine and / or the throttle valve opening angle. Furthermore, the engine controller 21 determines the load state of the internal combustion engine 10 from the detected signals. The load state is determined, for example, directly or indirectly from the position of the throttle valve, from the speed and / or the air mass in the intake pipe. Depending on the signals received from the control device 18, a target temperature of the coolant is determined, for example. If this target temperature is greater than the actual temperature of the coolant, the expansion element of the thermostatic valve 15 is heated via line 17.
  • heating expansion element a particularly advantageous logical combination of several individual conditions related to different operating and environmental variables of the motor vehicle.
  • control logic is stored, for example, in the control unit 18, the control unit 18 being integrated, for example, in an already existing control unit or being a separate integrated component in the thermostatic valve itself.
  • the operating and environmental variables throttle valve opening angle DK, engine speed n, actual temperature of the coolant T Kist , vehicle speed v and intake air temperature T S which are present, for example, in the form of sensor signals, are processed to control the coolant temperature.
  • status signals which were formed from a combination of the individual sensor signals or the operating and environmental variables can also be processed in the control system.
  • a status signal is the idle signal LL when the vehicle is at a standstill, this signal being formed, for example, from the vehicle speed v and the engine speed n.
  • the sensor signals throttle valve opening angle DK and engine speed n are used to determine the setpoint temperature T Ksoll of the coolant from a characteristic map K at the operating points determined by the throttle valve opening angle DK and the engine speed n.
  • the target temperature of the coolant T Ksoll determined in this way is compared with the actual temperature of the coolant T Kist . If the actual temperature T Kist is greater than the target temperature T Ksoll , the heating of the expansion element is released.
  • a release corresponds to a release option F (circled), not necessarily an actual heating.
  • a hysteresis element VT it is observed in a hysteresis element VT whether the difference ⁇ T between the actual and target temperature changes by more than a predetermined difference ⁇ T H. Only then is the release option F for heating the expansion element maintained. For this purpose, a logic high signal is emitted at the output of the hysteresis element VT. This output signal of the hysteresis element VT is fed to the inputs of the AND gates AND-1 and AND-3.
  • a logic high signal corresponds to a release option F in this exemplary embodiment.
  • Further release options F for switching on the heating of the expansion element are generated as a function of the intake air temperature T S.
  • the heating of the expansion element depending on the intake air temperature T S should only be released if at least one of the three thresholds TS1, TS2 and TS3 is exceeded.
  • a logic high signal is sent to the AND gate UND-1, at If the second threshold TS2 is exceeded, a logic high signal is output to the AND gate AND-2 and if the third threshold TS3 is exceeded a logic high signal is given to the AND gate AND-3.
  • the release option F for heating the expansion element can also depend on the vehicle speed threshold VS exceeding a vehicle speed threshold v, whereupon a logic high signal is output from the output of a further hysteresis element VV to a second input of the AND gate UND-2.
  • a logic high signal is output from the output of a further hysteresis element VV to a second input of the AND gate UND-2.
  • a difference value ⁇ v H Only then is a logic low signal (blocking option) again output from the output of the hysteresis element VV to the second input of the AND gate UND-2.
  • the hysteresis elements VT and VV can also be time delay elements or can be connected to time delay elements.
  • the outputs of the AND gates AND-1 to AND-3 are connected to three inputs of an OR gate OR. If a logic high signal is present on the output line of at least one AND gate, an enable option F in the form of a logic high signal is also generated at the output of the OR gate.
  • a time delay element ⁇ t can be provided at the output of the OR gate, through which one Release option F at the output of the OR gate only leads to the actual heating of the expansion element if this release option F is present for a predetermined time ⁇ t in order to prevent the heating from being switched on and off constantly in the event of short-term changes.
  • the vehicle speed threshold VS is preferably a vehicle speed v at which the internal combustion engine is subjected to high thermal loads.
  • the thresholds TS1 to TS3 of the intake air temperature T S are coordinated, for example, depending on the country version of the vehicle or the type of combustion engine or cooler.
  • the threshold TS3 will, for example, be lower than the thresholds TS1 and TS2, since in connection with the idling of the engine, in which no additional cooling occurs due to the wind, more cooling is required than, for example, at high vehicle speeds. Therefore, for example, the threshold TS2, which is designed in conjunction with the vehicle speed threshold VS, will be higher than the thresholds TS1 and TS3, since additional cooling from the airstream occurs when the vehicle speed is increased.
  • vehicle and intake air temperature thresholds will be empirically determined in trials. It is important, for example, in very cold ambient or intake air temperatures (for example in “northern countries”) to control the cooler operation as a function of the intake or ambient temperature in order to counter thermal shock of the internal combustion engine. In the case of very hot ambient or intake air temperatures (eg in "tropical countries”), control of the coolant temperature as a function of the intake or ambient temperature can prevent a weak start during hot idling or stop-and-go operation.
  • the heating can actually be switched on even if only one of the conditions shown in FIG. 2 is fulfilled, which leads to a release option F.
  • a release option F This means that, for example, the points marked with a circled F in FIG. 2 can each be individually connected directly to the switch-on device for heating the expansion element.
  • FIG. 3 shows a diagram of the course of the coolant temperature T K over time t at part load and full load, as can be achieved by means of the cooling system according to the invention.
  • the expansion element of the thermostatic valve 15 is designed, for example, by the composition of the expansion material to an upper working limit temperature T AG , which here is a coolant temperature of approximately 105 ° C. in the regulated mixed operation. This temperature is shown with an upper line.
  • T AG which here is a coolant temperature of approximately 105 ° C. in the regulated mixed operation. This temperature is shown with an upper line.
  • a temperature level of 105 ° C in the partial load range is expedient in order to reduce fuel consumption by reducing friction or the like and at the same time to improve the exhaust gas composition.
  • the coolant temperature should always be as hot as possible to optimize consumption, but should be cool to improve the filling in the case of performance requirements in the full-load range.
  • the coolant temperature T K is brought to the temperature level of 105 ° C with a higher temperature gradient dT / dt than is possible with other cooling systems in warm-up mode and then in mixed mode during part-load operation.
  • the expansion element of the thermostatic valve 15 is heated exclusively by the coolant temperature T K.
  • the expansion element is designed so that at 105 ° C here the possible adjustment path of the valve or the maximum possible opening cross section has not yet been set.
  • the expansion element can be heated so strongly, for example, that a maximum opening cross-section to the cooler is set in order to cool down as quickly as possible, thereby completely switching to cooler operation.
  • a temperature level of approx. 70 ° C is reached after a short cooling time. If the operation of the internal combustion engine 10 goes from full load at point E back to partial load, the supply of electrical energy to the expansion element is interrupted.
  • the now cooler coolant which flows around the expansion element, cools the expansion material and causes the thermostatic valve to be adjusted again by the expansion element solely as a function of the coolant temperature T K.
  • the thermostatic valve then regulates the coolant temperature T K and thus the temperature of the internal combustion engine 10 to the temperature level of 105 ° C.
  • Cooling the coolant temperature T K in full-load operation to, for example, a temperature level of approximately 70 ° C. has the advantage that the internal combustion engine 10 can then provide the full power. It is thus avoided that, due to an excessively high temperature, a lower degree of filling during combustion is obtained, which leads to a reduction in performance.
  • the regulated lowering of the coolant temperature T K by heating the expansion element can also be regulated depending on various other operating and / or environmental variables of the motor vehicle.
  • Full load can be caused, for example, by variables such as vehicle speed, engine speed or the throttle valve angle be recognized.
  • it is also sensible to lower the coolant temperature T K by heating the expansion element at very low vehicle speeds or when the vehicle is idling and at a standstill as well as at high outside temperatures, when driving uphill or in trailer operation.
  • the load state LAST can in turn be determined, for example, as a function of the throttle valve opening angle and the speed or the air mass in the intake pipe.
  • the setpoint temperature of the coolant assigned to an operating point determined by two operating variables can be calculated or empirically determined by experiments. It is also possible to determine a target temperature of the coolant as a function of several characteristic diagrams that process different operating and / or environmental variables of the vehicle.

Abstract

In a cooling system for an internal combustion engine (10) of a motor vehicle with a radiator (11) and a thermostat valve (15), by means of which the temperature of the coolant can be controlled in warm-up operation, mixed operation and radiator operation, the thermostat valve (15) containing an expansion element, which is electrically heatable for reducing the coolant temperature, the expansion element is designed in such a way that in warm-up operation and/or in mixed operation the coolant temperature is adjusted to an upper working temperature limit without heating of the expansion element. In addition a control unit is provided which, as a function of detected operating and/or environmental variables of the internal combustion engine, triggers the heating of the expansion element as required, in order to shift the operating mode of the cooling system from warm-up operation or from mixed operation at the upper working temperature limit to mixed operation or radiator operation at a coolant temperature lower than the upper working temperature limit. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges mit einem Kühler und einem Thermostatventil, mit dem die Temperatur des Kühlmittels in einem Warmlaufbetrieb, einem Mischbetrieb und einem Kühlerbetrieb regelbar ist, wobei das Thermostatventil ein Dehnstoffelement enthält, das zum Reduzieren der Kühlmitteltemperatur elektrisch beheizbar ist.The invention relates to a cooling system for an internal combustion engine of a motor vehicle with a radiator and a thermostatic valve, with which the temperature of the coolant can be regulated in a warm-up mode, a mixed mode and a cooler mode, the thermostatic valve containing an expansion element which can be heated electrically to reduce the coolant temperature .

Dabei regelt das Thermostatventil die Strömung des Kühlmittels zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Kühler derart, daß während des Warmlaufbetriebs das vom Verbrennungsmotor kommende Kühlmittel im wesentlichen unter Umgehen des Kühlers durch einen Kurzschluß hindurch zum Verbrennungsmotor zurückströmt, daß während des Mischbetriebs das von dem Verbrennungsmotor kommende Kühlmittel teilweise durch den Kühler hindurch und teilweise durch den Kurzschluß hindurch zum Verbrennungsmotor zurückströmt und daß während des Kühlerbetriebs das vom Verbrennungsmotor kommende Kühlmittel im wesentlichen durch den Kühler hindurch zum Verbrennungsmotor zurückströmt. Die elektrische Beheizung des Dehnstoffelements dient zum Vergrößern des Öffnungsquerschnittes zum Kühler hin gegenüber einem durch die Temperatur des Kühlmittels bedingten Öffnungsquerschnitt.The thermostatic valve regulates the flow of coolant between the internal combustion engine and the radiator in such a way that during the warm-up operation the coolant coming from the internal combustion engine flows back to the internal combustion engine through a short circuit, essentially bypassing the cooler, so that the coolant coming from the internal combustion engine partially during mixed operation flows back through the cooler and partly through the short circuit back to the internal combustion engine and that during cooler operation the coolant coming from the internal combustion engine essentially flows back through the cooler to the internal combustion engine. The electrical heating of the expansion element serves to enlarge the opening cross section towards the cooler compared to an opening cross section caused by the temperature of the coolant.

Eine Kühlanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus der DE 30 18 682 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Kühlanlage ist in einem Dehnstoffelement eines Thermostatventils ein elektrischer Heizwiderstand angeordnet, dem elektrische Energie durch einen stationär gehaltenen Arbeitskolben hindurch zuführbar ist. Die Zufuhr der elektrischen Energie erfolgt über eine Regeleinrichtung, um die vom Thermostatventil eingeregelte Kühlmitteltemperatur besser als bei einem normalen Thermostatventil konstant halten zu können. Hierzu wird die Ist-Kühlmitteltemperatur gemessen und mit einem vorgegebenen oberen und mit einem vorgegebenen unteren Temperaturwert verglichen. Wird der obere Temperaturwert erreicht, so wird der Heizwiderstand mit elektrischer Energie versorgt, so daß das Thermostatventil weiter öffnet, um eine erhöhte Kühlleistung und damit eine Absenkung der Ist-Kühlmitteltemperatur zu erreichen. Sinkt die Ist-Kühlmitteltemperatur danach unter den unteren Temperaturwert, so wird die Zufuhr von elektrischer Energie zu dem Heizwiderstand unterbrochen, so daß das Dehnstoffelement vom kälteren Kühlmittel abgekühlt wird. Dadurch wird der Ventilquerschnitt wieder verringert, so daß die Ist-Kühlmitteltemperatur wieder ansteigt. Diese Regelspiele werden ständig wiederholt, um eine Kühlmitteltemperatur von beispielsweise 95°C möglichst konstant einzuhalten.A cooling system according to the preamble of claim 1 is known for example from DE 30 18 682 A1. In this known cooling system, an electrical heating resistor is arranged in an expansion element of a thermostatic valve, to which electrical energy can be supplied through a working piston held stationary. The electrical energy is supplied via a control device in order to be able to keep the coolant temperature regulated by the thermostatic valve constant better than with a normal thermostatic valve. For this purpose, the actual coolant temperature is measured and compared with a predetermined upper and a predetermined lower temperature value. If the upper temperature value is reached, the heating resistor is supplied with electrical energy so that the thermostatic valve opens further in order to achieve an increased cooling capacity and thus a reduction in the actual coolant temperature. If the actual coolant temperature then drops below the lower temperature value, the supply of electrical energy to the heating resistor is interrupted, so that the expansion element is cooled by the colder coolant. As a result, the valve cross section is reduced again, so that the actual coolant temperature rises again. These control cycles are repeated continuously in order to maintain a coolant temperature of, for example, 95 ° C. as constant as possible.

Aus der DE 37 05 232 A1 ist eine Temperaturregeleinrichtung bekannt, bei der anstelle eines üblichen Thermostatventils mit einem Dehnstoffelement ein mittels eines Stellmotors regelbares Ventil vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Temperaturregeleinrichtung wird der Stellmotor zur Verstellung des Ventils in Abhängigkeit von einem Sensor gesteuert, der die Kühlmitteltemperatur in einer mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Leitung mißt. Der Sensor ist darüber hinaus mit einer Heizeinrichtung versehen. Die Heizeinrichtung ist in Abhängigkeit von Kennfeldgrößen des Verbrennungsmotors ein- und ausschaltbar. Bei dieser bekannten Temperaturregeleinrichtung kann demnach durch Beheizen des Sensors eine höhere als die reale Kühlmitteltemperatur vorgetäuscht werden, um eine verstärkte Kühlung des Kühlmittels zu erzeugen. Eine derartige Temperaturregeleinrichtung ist konstruktiv besonders aufwendig und damit konstenintensiv.A temperature control device is known from DE 37 05 232 A1, in which a valve which can be regulated by means of a servomotor is provided instead of a conventional thermostatic valve with an expansion element. In this known temperature control device, the servomotor for adjusting the valve is controlled as a function of a sensor which measures the coolant temperature in a line connected to the internal combustion engine. The sensor is also equipped with a heating device. The heating device can be switched on and off depending on the characteristics of the internal combustion engine. In this known temperature control device, a higher than the real coolant temperature can accordingly be simulated by heating the sensor in order to produce an increased cooling of the coolant. Such a temperature control device is structurally particularly complex and therefore costly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanlage der eingangs genannten Art möglichst einfach so weiterzubilden, daß damit der Betrieb des Verbrennungsmotors bezüglich des Kraftstoffverbrauchs und der Abgaswerte optimiert werden kann, ohne daß im Falle eines erhöhten Leistungsbedarfs die Leistung des Verbrennungsmotors verringert ist.The invention has for its object to develop a cooling system of the type mentioned as simple as possible so that the operation of the internal combustion engine can be optimized in terms of fuel consumption and exhaust gas values without the performance of the internal combustion engine being reduced in the event of an increased power requirement.

Diese Aufgabe wird nach dem Kennzeichenteil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß das Dehnstoffelement derart ausgelegt wird, daß sich die Kühlmitteltemperatur (TK, TKist) ohne Beheizung des Dehnstoffelementes im Mischbetrieb auf eine obere Arbeitsgrenztemperatur (TAG) einregelt, und daß eine Steuereinheit (18) vorgesehen ist, die abhängig von erfaßten Betriebs- und/oder Umweltgrößen (DK, n, v, TS, LAST, TKist, LL) des Verbrennungsmotors (10) die Beheizung des Dehnstoffelementes bei Bedarf freigibt, um die Betriebsweise der Kühlanlage hin zum Kühlerbetrieb zu verlagern.This object is achieved according to the characterizing part of claim 1 in that the expansion element is designed such that the coolant temperature (T K , T Kist ) adjusts to an upper working limit temperature (T AG ) without heating the expansion element in mixed operation, and in that a control unit (18) is provided, which, depending on the detected operating and / or environmental variables (DK, n, v, T S , LAST, T Kist , LL) of the internal combustion engine (10) releases the heating of the expansion element if necessary in order to operate the Relocate cooling system to cooler operation.

Die obere Arbeitsgrenztemperatur ist vorzugsweise gleich der verbrauchsgünstigsten Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors und ist geringfügig kleiner als die maximal zulässige Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors. Vorzugsweise liegt die obere Arbeitsgrenztemperatur über 100°C, insbesondere bei ca. 105°C. Die maximal zulässige Betriebstemperatur ist die höchst mögliche Temperatur, mit der der Verbrennungsmotor im Normalbetrieb über längere Zeit störungsfrei betrieben werden kann. Dadurch wird auch bei Ausfall der elektrischen Beheizung des Dehnstoffelements eine Beschädigung des Verbrennungsmotors verhindert. Üblicherweise liegt die maximal zulässige Betriebtemperatur zwischen 105°C und 120°C.The upper working limit temperature is preferably equal to the most economical operating temperature of the internal combustion engine and is slightly lower than the maximum permissible operating temperature of the internal combustion engine. The upper working limit temperature is preferably above 100 ° C., in particular approximately 105 ° C. The maximum allowable operating temperature is the highest possible temperature with which the internal combustion engine can be operated in normal operation over a long period of time. This prevents damage to the internal combustion engine even if the electrical heating of the expansion element fails. The maximum permissible operating temperature is usually between 105 ° C and 120 ° C.

Wird das Dehnstoffelement nicht elektrisch beheizt, stellt sich ein Öffnungsquerschnitt zum Kühler hin ausschließlich in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur ein. Dieser Öffnungsquerschnitt bewirkt ein Einregeln der Kühlmitteltemperatur auf die definierte obere Arbeitsgrenztemperatur. Dabei wird erfindungsgemäß das Dehnstoffelement, z.B. durch Auswahl eines entsprechenden temperaturabhängigen Materials und einer geeigneten konstruktiven Ausgestaltung, so ausgelegt, daß bei der definierten oberen Arbeitsgrenztemperatur der Öffnungsquerschnitt des Kühlers noch nicht maximal ist, d. h. kein reiner Kühlerbetrieb erreicht wird. So ist durch zusätzliches Beheizen des Dehnstoffelements eine weitere Vergrößerung des Öffnungsquerschnittes und damit eine Verlagerung in Richtung des Kühlerbetriebes hin möglich.If the expansion element is not electrically heated, an opening cross-section to the radiator is only set as a function of the coolant temperature. This cross-section of the opening regulates the coolant temperature to the defined upper working limit temperature. According to the invention, the expansion element, e.g. by selecting an appropriate temperature-dependent material and a suitable design, designed so that the opening cross-section of the cooler is not yet maximum at the defined upper working limit temperature, d. H. no pure cooler operation is achieved. Additional heating of the expansion element enables a further enlargement of the opening cross section and thus a shift in the direction of the cooler operation.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, daß der Öffnungsquerschnitt zum Kühler hin und der Öffnungsquerschnitt zu dem den Kühler umgehenden Kurzschluß hin gegensinnig verändert werden.In addition, it should be pointed out that the opening cross section to the cooler and the opening cross section to the short circuit bypassing the cooler are changed in opposite directions.

Durch die Erfindung wird im Normalbetrieb, d.h. nicht bei erhöhter Leistungsanforderung wie z.B. im Vollastbetrieb oder bei Bergfahrt, eine möglichst hohe Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors erreicht. Dabei ist beispielsweise aufgrund von geringerer Reibung die Leistungsaufnahme des Verbrennungsmotors geringer, wodurch sich der Kraftstoffverbrauch senken und die Abgaszusammensetzung verbessern läßt. Um jedoch dann, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors durch erhöhte Leistungsanforderung ein niedrigeres Kühlmitteltemperaturniveau erfordert, schnell auf dieses Kühlmitteltemperaturniveau umschalten zu können, wird abhängig von den Betriebs- und/oder Umweltgrößen elektrische Energie dem beheizbaren Dehnstoffelement in dem Sinne zugeführt, daß eine erhöhte Kühlleistung durch weiteres Öffnen des Thermostatventils erhalten wird und damit eine verringerte Kühlmitteltemperatur schnell erreicht wird. Zu hohe Kühlmittel- bzw. Motortemperaturen bei erhöhter Leistungsanforderung würden zu einem verringerten Füllungsgrad und damit zu einer verringerten Leistung führen.As a result of the invention, the highest possible operating temperature of the internal combustion engine is achieved in normal operation, ie not when there is an increased power requirement, for example in full load operation or when driving uphill. In this case, for example, the power consumption of the internal combustion engine is lower due to lower friction, as a result of which the fuel consumption can be reduced and the exhaust gas composition can be improved. However, when the operating status the internal combustion engine requires a lower coolant temperature level due to increased power requirements, to be able to quickly switch to this coolant temperature level, electrical energy is supplied to the heatable expansion element depending on the operating and / or environmental variables in the sense that an increased cooling capacity is obtained by further opening the thermostatic valve and so that a reduced coolant temperature is reached quickly. Excessively high coolant or engine temperatures with increased performance requirements would lead to a reduced degree of filling and thus to a reduced performance.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Anspruchs 2. Darin wird vorgesehen, daß die Steuerung die Beheizung bzw. die Zufuhr von elektrischer Energie zum Dehnstoffelement sperrt, wenn die erfaßte Ist-Temperatur des Kühlmittels unterhalb einer vorgegebenen Soll-Temperatur liegt. Die vorgegebene Soll-Temperatur liegt dabei stets unterhalb der definierten oberen Arbeitsgrenztemperatur. Damit wird sichergestellt, daß eine Regelung der Kühlmitteltemperatur in Richtung eines verringerten Temperaturniveaus nur dann vorgenommen wird, wenn eine Mindesttemperatur bereits erreicht ist.An advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 2. It provides that the control blocks the heating or the supply of electrical energy to the expansion element when the detected actual temperature of the coolant is below a predetermined target temperature. The specified target temperature is always below the defined upper working limit temperature. This ensures that the coolant temperature is only regulated in the direction of a reduced temperature level when a minimum temperature has already been reached.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Anspruchs 3. Darin wird vorgesehen, daß die Steuerung ein Freigeben bzw. Sperren der Beheizung des Dehnstoffelements in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit vornimmt.
Zum einen kann beispielsweise der Leerlauf bei Stillstand des Kraftfahrzeuges festgestellt werden, worauf eine Kühlung wegen des fehlenden Fahrtwinds notwendig werden kann und damit die Beheizung des Dehnstoffelementes freigegeben wird.A further advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 3. It is provided that the controller releases or blocks the heating of the expansion element depending on the vehicle speed.
On the one hand, for example, idling can be determined when the motor vehicle is at a standstill, whereupon cooling may become necessary due to the lack of a headwind and thus the heating of the expansion element is released.

Wird eine sehr hohe Fahrzeuggeschwindigkeit und z. B. auch zusätzlich ein großer Drosselklappenöffnungswinkel erfaßt, wird auf eine erhöhte Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor geschlossen, wodurch ebenfalls eine erhöhte Kühlung sinnvoll ist und damit die Beheizung des Dehnstoffelementes freigegeben werden kann.If a very high vehicle speed and z. B. also detected a large throttle valve opening angle, it is concluded that there is an increased power requirement on the internal combustion engine, which also makes increased cooling sensible and thus the heating of the expansion element can be released.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Anspruchs 4. Darin wird vorgesehen, daß die Steuerung ein Freigeben bzw. Sperren der Beheizung des Dehnstoffelementes in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors, des Drosselklappenöffnungswinkels und/oder dem Lastzustand des Verbrennungsmotors vornimmt.
Beispielsweise kann die Steuereinheit (18) den Ist-Lastzustand (LAST) und/oder den Ist-Drosselklappenöffnungswinkel (DK) und/oder die Ist-Drehzahl (n) mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleichen und bei Überschreiten dieses Schwellwertes die Beheizung des Dehnstoffelements freigeben.
Der Lastzustand des Verbrennungsmotors kann beispielsweise durch die Drehzahl des Verbrennungsmotors in Verbindung mit dem Öffnungswinkel der Drosselklappe ohne Höhenkorrektur oder in Verbindung mit der Luftmasse im Ansaugtrakt mit Höhenkorrektur festgestellt werden.
Es kann jedoch auch in Form eines Kennfeldes eine Soll-Temperatur des Kühlmittels in Abhängigkeit von dem Drosselklappenwinkel und der Drehzahl bestimmt werden.
Auf diese Weise wird sichergestellt, daß bei hoher Last oder bei hoher Drehzhal oder bei großem Drosselklappenöffnungswinkel die geforderte Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors nicht durch eine zu hohe Betriebstemperatur reduziert wird, die zu einem verschlechterten Füllungsgrad und damit zu einer verringerten Leistung führen könnte.A further advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 4. It is provided that the controller releases or blocks the heating of the expansion element depending on the speed of the internal combustion engine, the throttle valve opening angle and / or the load state of the internal combustion engine.
For example, the control unit (18) can compare the actual load state (LAST) and / or the actual throttle valve opening angle (DK) and / or the actual speed (n) with a predetermined threshold value and release the heating of the expansion element if this threshold value is exceeded.
The load state of the internal combustion engine can be determined, for example, by the speed of the internal combustion engine in connection with the opening angle of the throttle valve without height correction or in connection with the air mass in the intake tract with height correction.
However, a target temperature of the coolant as a function of the throttle valve angle and the rotational speed can also be determined in the form of a map.
In this way it is ensured that at high load or at high speed or with a large throttle valve opening angle, the required power output of the internal combustion engine is not reduced by an excessively high operating temperature, which could lead to a deteriorated degree of filling and thus to a reduced output.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Anspruchs 5. Darin wird vorgesehen, daß die Steuerung die Beheizung des Dehnstoffelementes freigibt, wenn die Ist-Temperatur der Ansaugluft oder der Umgebungstemperatur oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt. Damit wird sichergestellt, daß bei hohen Außentemperaturen beispielsweise bei langsamer Fahrt, bei Leerlauf im Stillstand oder bei Stop-and-go-Betrieb eine Überhitzung des Verbrennungsmotors verhindert wird.A further advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 5. It is provided that the controller releases the heating of the expansion element when the actual temperature of the intake air or the ambient temperature is above a predetermined value. This ensures that overheating of the internal combustion engine is prevented at high outside temperatures, for example when driving slowly, when idling at a standstill or during stop-and-go operation.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Anspruchs 6. Darin wird vorgesehen, daß die Soll-Temperatur des Kühlmittels durch ein oder mehrere Tabellen, Kennlinien und/oder Kennfelder in Abhängigkeit von mehreren Betriebs- und Umweltgrößen entnommen wird. Beispielsweise werden zur Erstellung eines Kühlmitteltemperatur-Kennfeldes einer Vielzahl von Betriebspunkten, die z.B. durch die Werte der Drehzahl des Verbrennungsmotors, des Drosselklappenöffnungswinkels und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit definiert sind, einzelne Kühlmittel-Soll-Temperaturen zugeordnet. Die Zufuhr der elektrischen Energie zum Dehnstoffelement wird freigegeben, wenn die aus dem Kennfeld entnommene Soll-Temperatur unterhalb der momentanen Ist-Temperatur des Kühlmittels liegt. Mit dieser Ausbildung ist es möglich, die Kühlmitteltemperatur zu jedem Betriebspunkt oder Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu optimieren.A further advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 6. It provides that the target temperature of the coolant is taken from one or more tables, characteristic curves and / or characteristic diagrams as a function of several operating and environmental variables. For example, a plurality of operating points, e.g. individual coolant target temperatures are assigned by the values of the speed of the internal combustion engine, the throttle valve opening angle and / or the vehicle speed. The supply of electrical energy to the expansion element is released when the target temperature taken from the map is below the current actual temperature of the coolant. With this design, it is possible to optimize the coolant temperature at every operating point or operating state of the internal combustion engine.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Anspruchs 7. Darin wird vorgesehen, daß die Steuereinheit die Beheizung des Dehnstoffelementes erst nach einer vorgegebenen Betriebsgrößen- oder Umweltgrößen-Hysterese und/oder nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit freigibt, wenn eine die Beheizung des Dehnstoffelementes freigebende Bedingung erfüllt ist.A further advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 7. It is provided that the control unit only releases the heating of the expansion element after a predetermined operating size or environmental size hysteresis and / or after a predetermined delay time when one that releases the heating of the expansion element Condition is met.

Beispielsweise wird bei einer Soll-Temperatur unterhalb der Ist-Temperatur die Beheizung des Dehnstoffelementes erst nach einer vorgegebenen Temperatur-Hysterese und/oder nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit freigegeben.For example, at a target temperature below the actual temperature, the heating of the expansion element is only released after a predetermined temperature hysteresis and / or after a predetermined delay time.

Ebenso ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 8 vorgesehen, daß die Steuereinheit die Beheizung des Dehnstoffelementes erst nach einer vorgegebenen Betriebsgrößen- oder Umweltgrößen-Hysterese und/oder nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit sperrt, wenn eine die Beheizung des Dehnstoffelementes sperrende Bedingung erfüllt ist. Beispielsweise wird bei einer Soll-Temperatur oberhalb der Ist-Temperatur die Zufuhr der elektrischen Energie zum Dehnstoffelement erst nach einer vorgegebenen Temperatur-Hysterese und/oder nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit gesperrt.It is also provided according to the subject matter of claim 8 that the control unit blocks the heating of the expansion element only after a predetermined operating variable or environmental variable hysteresis and / or after a predetermined delay time if a condition that blocks the heating of the expansion element is fulfilled. For example, at a target temperature above the actual temperature, the supply of electrical energy to the expansion element is only blocked after a predetermined temperature hysteresis and / or after a predetermined delay time.

Mit diesen beiden Ausgestaltungen der Erfindung wird erreicht, daß bei nur kurzfristigen Änderungen der Betriebs- und/oder Umweltgrößen die Anzahl der Regelvorgänge reduziert wird. Das heißt, wenn von der Freigabe der Beheizung auf ein Sperren und umgekehrt übergegangen werden soll, wird dieser Übergang solange verzögert, bis eine längerfristige Änderung festgestellt wird.With these two embodiments of the invention it is achieved that the number of control processes is reduced in the case of only brief changes in the operating and / or environmental parameters. This means that if you want to switch from heating release to blocking and vice versa, this transition is delayed until a longer-term change is detected.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht nach dem Gegenstand des Anspruchs 9 darin, daß die jeweils vorgegebene Soll-Temperatur im wesentlichen durch eine in Abhängigkeit von den Betriebs- und/oder Umweltgrößen zulässige Maximaltemperatur des Kühlmittels bestimmt wird. Die Intention dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist, daß zur Optimierung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen eine höchstmögliche Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors eingestellt wird, die jedoch abhängig von der momentanen Belastung des Verbrennungsmotors nur so hoch bestimmt wird, daß eine Beschädigung des Verbrennungsmotors oder ein Leistungsverlust aufgrund von Überhitzung vermieden wird.According to the subject matter of claim 9, a further advantageous embodiment of the invention consists in that the respectively predetermined target temperature is essentially determined by a maximum temperature of the coolant that is permissible as a function of the operating and / or environmental variables. The intention of this embodiment according to the invention is that, in order to optimize fuel consumption and exhaust gas emissions, the highest possible operating temperature of the internal combustion engine is set, but this is dependent on the current load of the internal combustion engine is determined only to such an extent that damage to the internal combustion engine or loss of power due to overheating is avoided.

Es sei ergänzend angemerkt, daß ein Freigeben der Zufuhr der elektrischen Energie bzw. der Beheizung nicht zwingend ein tatsächliches Einschalten der Enegiezufuhr zur Folge hat. Eine Freigabe kann auch lediglich eine auf einer bestimmten Bedingung basierende Einschaltoption sein. Ein tatsächliches Einschalten kann beispielsweise von einer logischen Verknüpfung mehrerer durch unterschiedliche Betriebs- und Umweltgrößen hervorgerufenen Einschaltoptionen abhängen. Ebenso kann auch der Begriff Sperren als Sperroption bezogen auf eine Einzelbedingung oder als tatsächliches Ausschalten verstanden werden.It should also be noted that releasing the supply of electrical energy or the heating does not necessarily result in the energy supply actually being switched on. A release can also only be a switch-on option based on a certain condition. Actual activation can depend, for example, on a logical combination of several activation options caused by different operating and environmental parameters. Likewise, the term blocking can also be understood as a blocking option based on an individual condition or as an actual switch-off.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1
ein Schemabild einer Kühlanlage, die der Erfindung zugrundeliegt
Fig. 2
einen Logikplan für eine mögliche erfindungsgemäße Regelung der Kühlanlage
Fig. 3
einen mit der erfindungsgemäßen Kühlanlage erreichbaren Temperaturverlauf der Kühlmitteltemperatur und
Fig. 4
die Darstellung eines Kühlmittel-Soll-Temperatur-Kennfeldes.
The invention is explained in more detail with reference to the following description and the accompanying drawings. Show it
Fig. 1
a schematic of a cooling system, which is the basis of the invention
Fig. 2
a logic plan for a possible control of the cooling system according to the invention
Fig. 3
a temperature profile of the coolant temperature that can be achieved with the cooling system according to the invention and
Fig. 4
the representation of a coolant target temperature map.

Die in Fig. 1 dargestellte Kühlanlage für einen Verbrennungsmotor 10 enthält einen Kühler 11. Zwischen dem Verbrennungsmotor 10 und dem Kühler 11 ist eine Kühlmittelpumpe 12 angebracht, die eine Strömung des Kühlmittels in die mit Pfeilen dargestellte Richtung erzeugt. Vom Kühlmittelaustritt des Verbrennungsmotors 10 führt eine Vorlaufleitung 13 zum Kühlmitteleingang des Kühlers 11. Vom Kühlmittelaustritt des Kühlers 11 führt zum Kühlmitteleintritt des Verbrennungsmotors 10 eine Rücklaufleitung 14. In der Rücklaufleitung 14 ist ein Thermostatventil 15 mit einem hier nicht dargestellten Dehnstoffelement angeordnet. Von der Vorlaufleitung 13 zweigt eine Kurzschlußleitung 16 zum Thermostatventil 15 ab.The cooling system for an internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 contains a cooler 11. Between the internal combustion engine 10 and the cooler 11 is a coolant pump 12 attached, which generates a flow of the coolant in the direction shown by arrows. A feed line 13 leads from the coolant outlet of the internal combustion engine 10 to the coolant inlet of the cooler 11. A return line 14 leads from the coolant outlet of the cooler 11 to the coolant inlet of the internal combustion engine 10. A thermostatic valve 15 with an expansion element, not shown here, is arranged in the return line 14. A short-circuit line 16 branches off from the flow line 13 to the thermostatic valve 15.

Die Kühlanlage arbeitet im wesentlichen in drei Betriebsweisen. In einer ersten Betriebsweise, dem sog. Warmlaufbetrieb insbesondere nach dem Kaltstart des Verbrennungsmotors 10, ist das Thermostatventil 15 so eingestellt, daß die vom Verbrennungsmotor 10 kommende Kühlmittelströmung über die Kurzschlußleitung 16 im wesentlichen vollständig zum Verbrennungsmotor 10 zurückgeführt wird. In einer zweiten Betriebsweise arbeitet die Kühlanlage im Mischbetrieb, d. h. das vom Verbrennungsmotor 10 kommende Kühlmittel läuft teilweise durch den Kühler 11 und teilweise über die Kurzschlußleitung 16 zurück zum Verbrennungsmotor 10. In einer dritten Betriebsweise arbeitet die Kühlanlage im Kühlerbetrieb, d. h. das vom Verbrennungsmotor 10 kommende Kühlmittel wird im wesentlichen vollständig durch den Kühler 11 hindurch zum Verbrennungsmotor 10 zurückgeführt.The cooling system essentially works in three operating modes. In a first mode of operation, the so-called warm-up mode, particularly after the cold start of the internal combustion engine 10, the thermostatic valve 15 is set such that the coolant flow coming from the internal combustion engine 10 is essentially completely returned to the internal combustion engine 10 via the short-circuit line 16. In a second mode of operation, the cooling system works in mixed mode, i. H. the coolant coming from the internal combustion engine 10 runs partly through the cooler 11 and partly via the short-circuit line 16 back to the internal combustion engine 10. In a third mode of operation, the cooling system operates in the cooler mode, i. H. the coolant coming from the internal combustion engine 10 is essentially completely returned to the internal combustion engine 10 through the cooler 11.

Die Betriebsweise der Kühlanlage kann durch Beheizung des Dehnstoffelementes des Thermostatventils 15 über eine elektrische Leitung 17 in Richtung des Kühlerbetriebes verstellt oder vollständig auf Kühlerbetrieb umgeschaltet werden. Damit verringert sich das Temperaturniveau des Kühlmittels gegenüber dem mit einer Betriebsweise ohne Beheizung des Dehnstoffelementes erreichten Temperaturniveau. Wird danach die Beheizung über die elektrische Leitung 17 wieder unterbrochen, so kühlt das jetzt kühlere Kühlmittel das Dehnstoffelement des Thermostatventils 15 ab bis es eine eingeregelte Endstellung im Mischbetrieb einnimmt, so daß die Kühlmitteltemperatur wieder auf eine Endtemperatur angehoben wird. Die eingeregelte Endtemperatur im Mischbetrieb wird erfindungsgemäß auf die obere Arbeitsgrenztemperatur festgelegt.The mode of operation of the cooling system can be adjusted by heating the expansion element of the thermostatic valve 15 via an electrical line 17 in the direction of the cooler operation, or can be switched completely to cooler operation. This reduces the temperature level of the coolant compared to the temperature level achieved with an operating mode without heating the expansion element. Then the heating is done via the electrical line 17 interrupted again, the now cooler coolant cools the expansion element of the thermostatic valve 15 until it assumes a regulated end position in mixed operation, so that the coolant temperature is raised again to a final temperature. According to the invention, the regulated end temperature in mixed operation is set to the upper working limit temperature.

Die Versorgung des Thermostatventils 15 mit elektrischer Energie über die Leitung 17 wird von einem Steuergerät 18 veranlaßt, das mehrere Signale von Betriebs- und/oder Umweltgrößen erhält und auswertet. Am Kühlmittelaustritt des Verbrennungsmotors 10 ist ein Temperatursensor 19 angeordnet, der die Ist-Temperatur des Kühlmittels erfaßt und an das Steuergerät 18 übermittelt. In einem Sammler der Ansaugleitung des Verbrennungsmotors 10 ist ein weiterer Temperatursensor 20 angeordnet, der die Temperatur der Ansaugluft (Frischluft) erfaßt und an die Steuereinrichtung 18 weitergibt. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 18 in einer bekannten elektronischen Motorsteuerung 21 integriert, beispielsweise an eine unter dem Warenzeichen "Motronic" von der Firma Robert Bosch GmbH vertriebene elektronische Motorsteuerung.The supply of the thermostatic valve 15 with electrical energy via the line 17 is initiated by a control unit 18, which receives and evaluates several signals of operating and / or environmental variables. At the coolant outlet of the internal combustion engine 10, a temperature sensor 19 is arranged, which detects the actual temperature of the coolant and transmits it to the control unit 18. A further temperature sensor 20 is arranged in a collector of the intake line of the internal combustion engine 10, which detects the temperature of the intake air (fresh air) and passes it on to the control device 18. The control device 18 is preferably integrated in a known electronic motor control 21, for example an electronic motor control marketed by Robert Bosch GmbH under the trademark "Motronic".

Die Motorsteuerung 21 stellt Signale zur Erfassung von Betriebs- und Umweltgrößen, wie der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Umgebungstemperatur, der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder den Drosselklappenöffnungswinkel, zur Verfügung. Ferner ermittelt die Motorsteuerung 21 den Lastzustand des Verbrennungsmotors 10 aus den erfaßten Signalen. Der Lastzustand wird beispielsweise direkt oder indirekt aus der Stellung der Drosselklappe, aus der Drehzahl und/oder der Luftmasse im Ansaugrohr bestimmt. Abhängig von den vom Steuergerät 18 erhaltenen Signalen wird beispielsweise eine Soll-Temperatur des Kühlmittels ermittelt. Wenn diese Soll-Temperatur größer als die Ist-Temperatur des Kühlmittels ist, wird das Dehnstoffelement des Thermostatventils 15 über die Leitung 17 beheizt.The engine controller 21 provides signals for detecting operating and environmental variables, such as the vehicle speed, the ambient temperature, the speed of the internal combustion engine and / or the throttle valve opening angle. Furthermore, the engine controller 21 determines the load state of the internal combustion engine 10 from the detected signals. The load state is determined, for example, directly or indirectly from the position of the throttle valve, from the speed and / or the air mass in the intake pipe. Depending on the signals received from the control device 18, a target temperature of the coolant is determined, for example. If this target temperature is greater than the actual temperature of the coolant, the expansion element of the thermostatic valve 15 is heated via line 17.

In Fig. 2 ist eine mögliche Kühlmitteltemperaturregelung dargestellt, bei der das tatsächliche Einschalten der Beheizung des Dehnstoffelementes ("Dehnstoffelement beheizen") über eine besonders vorteilhafte logische Verknüpfung mehrerer Einzelbedingungen bezogen auf verschiedene Betriebs- und Umweltgrößen des Kraftfahrzeuges gesteuert wird. Eine derartige Regellogik ist beispielsweise in der Steuereinheit 18 gespeichert, wobei die Steuereinheit 18 beispielsweise in einem ohnehin vorhandenen Steuergerät integriert oder auch ein eigenes integriertes Bauteil im Thermostatventil selbst sein kann.2 shows a possible coolant temperature control in which the actual switching on of the heating of the expansion element ("heating expansion element") is controlled via a particularly advantageous logical combination of several individual conditions related to different operating and environmental variables of the motor vehicle. Such control logic is stored, for example, in the control unit 18, the control unit 18 being integrated, for example, in an already existing control unit or being a separate integrated component in the thermostatic valve itself.

In Fig. 2 werden insbesondere die Betriebs- und Umweltgrößen Drosselklappenöffnungswinkels DK, Motordrehzahl n, Ist-Temperatur des Kühlmittels TKist, Fahrzeuggeschwindigkeit v und Ansauglufttemperatur TS, die beispielsweise in Form von Sensorsignalen vorliegen, zur Regelung der Kühlmitteltemperatur verarbeitet. Über die reinen Sensorsignale der Betriebs- und Umweltgrößen des Kraftfahrzeuges hinaus können auch Zustandssignale, die aus einer Verknüpfung der einzelnen Sensorsignale bzw. der Betrieb- und Umweltgrößen gebildet wurden, in der Regelung verarbeitet werden. Ein derartiges Zustandssignal ist in diesem Beispiel das Signal Leerlauf LL bei Fahrzeugstillstand, wobei dieses Signal beispielsweise aus der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der Motordrehzahl n gebildet wird. Es sind jedoch auch noch weitere Zustandssignale möglich, die in einer Regelung der Kühlmitteltemperatur verwendet werden, wie beispielsweise der bereits erwähnte Lastzustand des Verbrennungsmotors sowie Bergfahrt oder Hängerbetrieb, die vorzugsweise aus den Betriebsgrößen Drosselklappenöffnungswinkel DK und Fahrzeuggeschwindigkeit v gebildet werden.2, the operating and environmental variables throttle valve opening angle DK, engine speed n, actual temperature of the coolant T Kist , vehicle speed v and intake air temperature T S , which are present, for example, in the form of sensor signals, are processed to control the coolant temperature. In addition to the pure sensor signals of the operating and environmental variables of the motor vehicle, status signals which were formed from a combination of the individual sensor signals or the operating and environmental variables can also be processed in the control system. In this example, such a status signal is the idle signal LL when the vehicle is at a standstill, this signal being formed, for example, from the vehicle speed v and the engine speed n. However, other status signals are also possible, which are used in a control of the coolant temperature, such as, for example, the load condition of the internal combustion engine already mentioned, as well as driving uphill or on a trailer, which preferably result from the operating variables Throttle valve opening angle DK and vehicle speed v are formed.

In Fig. 2 werden die Sensorsignale Drosselklappenöffnungswinkel DK und Motordrehzahl n herangezogen, um aus einem Kennfeld K die Soll-Temperatur TKsoll des Kühlmittels zu den durch den Drosselklappenöffnungswinkel DK und die Motordrehzahl n bestimmten Betriebspunkten zu ermitteln. Die so bestimmte Soll-Temperatur des Kühlmittels TKsoll wird mit der Ist-Temperatur des Kühlmittels TKist verglichen. Ist die Ist-Temperatur TKist größer als die Soll-Temperatur TKsoll wird die Beheizung des Dehnstoffelements freigegeben. Eine Freigabe entspricht hier einer Freigabeoption F (eingekreist), nicht zwingend einem tatsächlichen Beheizen.2, the sensor signals throttle valve opening angle DK and engine speed n are used to determine the setpoint temperature T Ksoll of the coolant from a characteristic map K at the operating points determined by the throttle valve opening angle DK and the engine speed n. The target temperature of the coolant T Ksoll determined in this way is compared with the actual temperature of the coolant T Kist . If the actual temperature T Kist is greater than the target temperature T Ksoll , the heating of the expansion element is released. A release corresponds to a release option F (circled), not necessarily an actual heating.

Weiterhin wird in einem Hystereseglied VT beobachtet, ob sich die Differenz δT zwischen der Ist- und Soll-Temperatur um mehr als eine vorgegebene Differenz δTH ändert. Nur dann wird die Freigabeoption F zum Beheizen des Dehnstoffelementes aufrechterhalten. Dazu wird am Ausgang des Hysteresegliedes VT ein logisches High-Signal abgegeben. Dieses Ausgangssignal des Hysteresegliedes VT wird an die Eingänge der Und-Gatter UND-1 und UND-3 herangeführt.Furthermore, it is observed in a hysteresis element VT whether the difference δT between the actual and target temperature changes by more than a predetermined difference δT H. Only then is the release option F for heating the expansion element maintained. For this purpose, a logic high signal is emitted at the output of the hysteresis element VT. This output signal of the hysteresis element VT is fed to the inputs of the AND gates AND-1 and AND-3.

Generell entspricht in diesem Ausführungsbeispiel ein logisches High-Signal einer Freigabeoption F.In general, a logic high signal corresponds to a release option F in this exemplary embodiment.

Weitere Freigabeoptionen F zum Einschalten der Beheizung des Dehnstoffelements werden in Abhängigkeit von der Ansauglufttemperatur TS erzeugt. Die Beheizung des Dehnstoffelements in Abhängigkeit von der Ansauglufttemperatur TS soll nur dann freigegeben werden, wenn zumindest eine der drei Schwellen TS1, TS2 und TS3 überschritten ist. Bei Überschreiten der ersten Schwelle TS1 wird ein logisches High-Signal an das UND-Gatter UND-1, bei Überschreiten der zweiten Schwelle TS2 wird ein logisches High-Signal an das UND-Gatter UND-2 und bei Überschreiten der dritten Schwelle TS3 ein logisches High-Signal an das UND-Gatter UND-3 abgegeben.Further release options F for switching on the heating of the expansion element are generated as a function of the intake air temperature T S. The heating of the expansion element depending on the intake air temperature T S should only be released if at least one of the three thresholds TS1, TS2 and TS3 is exceeded. When the first threshold TS1 is exceeded, a logic high signal is sent to the AND gate UND-1, at If the second threshold TS2 is exceeded, a logic high signal is output to the AND gate AND-2 and if the third threshold TS3 is exceeded a logic high signal is given to the AND gate AND-3.

Weiterhin wird bei Leerlauf im Stillstand des Fahrzeuges das Zustandssignal LL (bei v = 0) in Form eines logischen High-Signals an das UND-Gatter UND-3 herangeführt.Furthermore, when the vehicle is idling, the status signal LL (at v = 0) is brought to the AND gate AND-3 in the form of a logic high signal.

Darüber hinaus kann nach diesem Ausführungsbeispiel die Freigabeoption F der Beheizung des Dehnstoffelements auch vom Überschreiten einer Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle VS der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängen, worauf ein logisches High-Signal vom Ausgang eines weiteren Hysteresegliedes VV an einen zweiten Eingang des UND-Gatters UND-2 ausgegeben wird. Zum Sperren (Sperroption) der Beheizung wird im Hystereseglied VV beobachtet, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v die Schwelle VS um einen Differenzwert δvH unterschritten hat. Erst dann wird wieder ein logisches Low-Signal (Sperroption) vom Ausgang des Hysteresegliedes VV an den zweiten Eingang des UND-Gatters UND-2 ausgegeben.In addition, according to this exemplary embodiment, the release option F for heating the expansion element can also depend on the vehicle speed threshold VS exceeding a vehicle speed threshold v, whereupon a logic high signal is output from the output of a further hysteresis element VV to a second input of the AND gate UND-2. To block (block) the heating, it is observed in the hysteresis element VV whether the vehicle speed v has fallen below the threshold VS by a difference value δv H. Only then is a logic low signal (blocking option) again output from the output of the hysteresis element VV to the second input of the AND gate UND-2.

Die Hystereseglieder VT und VV können auch Zeitverzögerungsglieder sein oder mit Zeitverzögerungsgliedern verbunden werden.The hysteresis elements VT and VV can also be time delay elements or can be connected to time delay elements.

Die Ausgänge der UND-Gatter UND-1 bis UND-3 sind mit drei Eingängen eines ODER-Gatters ODER verbunden. Wenn auf der Ausgangsleitung zumindest eines UND-Gatters ein logisches High-Signal anliegt, wird auch am Ausgang des ODER-Gatters eine Freigabeoption F in Form eines logischen High-Signals erzeugt.The outputs of the AND gates AND-1 to AND-3 are connected to three inputs of an OR gate OR. If a logic high signal is present on the output line of at least one AND gate, an enable option F in the form of a logic high signal is also generated at the output of the OR gate.

Darüber hinaus kann noch ein Zeitverzögerungsglied δt am Ausgang des ODER-Gatters vorgesehen sein, durch das eine Freigabeoption F am Ausgang des ODER-Gatters nur dann zum tatsächlichen Beheizen des Dehnstoffelementes führt, wenn diese Freigabeoption F für eine vorgegebenen Zeit δt anliegt, um bei kurzfristigen Änderungen ein ständiges Ein- und Ausschalten der Beheizung zu verhindern.In addition, a time delay element δt can be provided at the output of the OR gate, through which one Release option F at the output of the OR gate only leads to the actual heating of the expansion element if this release option F is present for a predetermined time δt in order to prevent the heating from being switched on and off constantly in the event of short-term changes.

Die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle VS ist vorzugsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit v, bei der der Verbrennungsmotor thermisch stark belastet wird. Die Schwellen TS1 bis TS3 der Ansauglufttemperatur TS werden beispielsweise in Abhängigkeit von der Länderausführung des Fahrzeuges oder der Bauart des Verbrennungsmotors oder des Kühlers abgestimmt. Die Schwelle TS3 wird beispielsweise niedriger liegen als die Schwellen TS1 und TS2, da in Verbindung mit dem Leerlauf des Motors, bei dem keine zusätzliche Kühlung durch Fahrtwind auftritt, eine stärkere Kühlung erforderlich ist, als beispielsweise bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten. Daher wird beispielsweise die Schwelle TS2, die in Verbindung mit der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle VS ausgelegt wird, höher als die Schwellen TS1 und TS3 sein, da bei erhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit zusätzlich Kühlung durch den Fahrtwind auftritt. Im allgemeinen werden die Fahrzeug- und Ansauglufttemperaturschwellen jedoch empirisch in Versuchen ermittelt werden. Wichtig ist beispielsweise bei sehr kalten Umgebungs- bzw. Ansauglufttemperaturen (z.B. in "Nordländern"), den Kühlerbetrieb in Abhängigkeit von der Ansaug- oder Umgebungstemperatur zu steuern, um einem Thermoschock des Verbrennungsmotors entgegenzuwirken. Bei sehr heißen Umgebungs- bzw. Ansauglufttemperaturen (z.B. in "Tropenländern") kann mit der Regelung der Kühlmitteltemperatur in Abhängigkeit von der Ansaug- oder Umgebungstemperatur eine Anfahrschwäche bei Heißleerlauf- bzw. Stop-and-go-Betrieb vermieden werden.The vehicle speed threshold VS is preferably a vehicle speed v at which the internal combustion engine is subjected to high thermal loads. The thresholds TS1 to TS3 of the intake air temperature T S are coordinated, for example, depending on the country version of the vehicle or the type of combustion engine or cooler. The threshold TS3 will, for example, be lower than the thresholds TS1 and TS2, since in connection with the idling of the engine, in which no additional cooling occurs due to the wind, more cooling is required than, for example, at high vehicle speeds. Therefore, for example, the threshold TS2, which is designed in conjunction with the vehicle speed threshold VS, will be higher than the thresholds TS1 and TS3, since additional cooling from the airstream occurs when the vehicle speed is increased. In general, however, vehicle and intake air temperature thresholds will be empirically determined in trials. It is important, for example, in very cold ambient or intake air temperatures (for example in "northern countries") to control the cooler operation as a function of the intake or ambient temperature in order to counter thermal shock of the internal combustion engine. In the case of very hot ambient or intake air temperatures (eg in "tropical countries"), control of the coolant temperature as a function of the intake or ambient temperature can prevent a weak start during hot idling or stop-and-go operation.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß in weiteren Ausführungsformen der Erfindung auch bei einer zu einer Freigabeoption F führenden Erfüllung nur einer der in Fig. 2 dargestellten Bedingungen die Beheizung tatsächlich eingeschaltet werden kann. D.h., daß beispielsweise die in Fig. 2 mit eingekreistem F gekennzeichneten Punkte jeder für sich auch direkt mit der Einschaltvorrichtung der Beheizung des Dehnstoffelementes verbunden sein können.In addition, it is pointed out that in further embodiments of the invention the heating can actually be switched on even if only one of the conditions shown in FIG. 2 is fulfilled, which leads to a release option F. This means that, for example, the points marked with a circled F in FIG. 2 can each be individually connected directly to the switch-on device for heating the expansion element.

In Fig. 3 ist in einem Diagramm der Verlauf der Kühlmitteltemperatur TK über der Zeit t bei Teillast und Vollast dargestellt, wie er sich mittels der erfindungsgemäßen Kühlanlage erreichen läßt. Das Dehnstoffelement des Thermostatventils 15 wird beispielsweise durch die Zusammmensetzung des Dehnstoffes auf eine obere Arbeitsgrenztemperatur TAG ausgelegt, die hier einer Kühlmitteltemperatur von ca. 105°C im eingeregelten Mischbetrieb ist. Diese Temperatur ist mit einer oberen Linie dargestellt. Ein Temperaturniveau von 105°C im Teillastbereich ist zweckmäßig, um durch Verminderung von Reibung oder dgl. den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und gleichzeitig die Abgaszusammensetzung zu verbessern. Grundsätzlich soll die Kühlmitteltemperatur zur Verbrauchsoptimierung immer so heiß wie möglich, aber bei Leistungsanforderungen im Vollastbereich zur Verbesserung der Füllung kühl sein.
Bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors wird im Bereich A bis B zunächst im Warmlaufbetrieb und anschließend im Mischbetrieb während eines Teillastbetriebes die Kühlmitteltemperatur TK mit einem höheren Temperaturgradienten dT/dt auf das Temperaturniveau von 105°C gebracht, als bei übrigen Kühlanlagen möglich ist. Dabei wird das Dehnstoffelement des Thermostatventils 15 ausschließlich durch die Kühlmitteltemperatur TK erwärmt.3 shows a diagram of the course of the coolant temperature T K over time t at part load and full load, as can be achieved by means of the cooling system according to the invention. The expansion element of the thermostatic valve 15 is designed, for example, by the composition of the expansion material to an upper working limit temperature T AG , which here is a coolant temperature of approximately 105 ° C. in the regulated mixed operation. This temperature is shown with an upper line. A temperature level of 105 ° C in the partial load range is expedient in order to reduce fuel consumption by reducing friction or the like and at the same time to improve the exhaust gas composition. Basically, the coolant temperature should always be as hot as possible to optimize consumption, but should be cool to improve the filling in the case of performance requirements in the full-load range.
When the internal combustion engine is cold started, the coolant temperature T K is brought to the temperature level of 105 ° C with a higher temperature gradient dT / dt than is possible with other cooling systems in warm-up mode and then in mixed mode during part-load operation. The expansion element of the thermostatic valve 15 is heated exclusively by the coolant temperature T K.

Das Dehnstoffelement ist so ausgelegt, daß bei hier 105 °C der mögliche Verstellweg des Ventils bzw. der maximal mögliche Öffnungsquerschnitt noch nicht eingestellt ist. So kann bei Vollast im Bereich zwischen C und E das Dehnstoffelement z.B. so stark beheizt werden, daß zur möglichst schnellen Abkühlung ein maximaler Öffnungsquerschnitt zum Kühler hin eingestellt wird und dadurch vollständig in den Kühlerbetrieb übergegangen wird. In diesem Beispiel wird nach einer kurzen Abkühlzeit ein Temperaturniveau von ca. 70°C erreicht. Geht der Betrieb des Verbrennungsmotors 10 von Vollast bei Punkt E wieder auf Teillast zurück, so wird die Zufuhr von elektrischer Energie zum Dehnstoffelement unterbrochen. Das nun kältere Kühlmittel, das das Dehnstoffelement umströmt, kühlt den Dehnstoff ab und bewirkt, daß sich wieder eine Verstellung des Thermostatventils durch das Dehnstoffelement allein in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur TK einstellt. Das Thermostatventil regelt dann wieder die Kühlmitteltemperatur TK und damit die Temperatur des Verbrennungsmotors 10 auf das Temperaturniveau von 105°C ein.The expansion element is designed so that at 105 ° C here the possible adjustment path of the valve or the maximum possible opening cross section has not yet been set. For example, at full load in the area between C and E, the expansion element can be heated so strongly, for example, that a maximum opening cross-section to the cooler is set in order to cool down as quickly as possible, thereby completely switching to cooler operation. In this example, a temperature level of approx. 70 ° C is reached after a short cooling time. If the operation of the internal combustion engine 10 goes from full load at point E back to partial load, the supply of electrical energy to the expansion element is interrupted. The now cooler coolant, which flows around the expansion element, cools the expansion material and causes the thermostatic valve to be adjusted again by the expansion element solely as a function of the coolant temperature T K. The thermostatic valve then regulates the coolant temperature T K and thus the temperature of the internal combustion engine 10 to the temperature level of 105 ° C.

Die Absenkung der Kühlmitteltemperatur TK im Vollastbetrieb auf beispielsweise ein Temperaturniveau von ca. 70°C hat den Vorteil, daß dann vom Verbrennungsmotor 10 die volle Leistung erbracht werden kann. Es wird damit vermieden, daß aufgrund einer zu hohen Temperatur ein geringerer Füllungsgrad bei der Verbrennung erhalten wird, der zu einer Leistungsverminderung führt. Die geregelte Absenkung der Kühlmitteltemperatur TK durch Beheizung des Dehnstoffelements kann jedoch auch abhängig von verschiedenen anderen Betriebs- und/oder Umweltgrößen des Kraftfahrzeuges geregelt werden.Lowering the coolant temperature T K in full-load operation to, for example, a temperature level of approximately 70 ° C. has the advantage that the internal combustion engine 10 can then provide the full power. It is thus avoided that, due to an excessively high temperature, a lower degree of filling during combustion is obtained, which leads to a reduction in performance. However, the regulated lowering of the coolant temperature T K by heating the expansion element can also be regulated depending on various other operating and / or environmental variables of the motor vehicle.

Vollast kann beispielsweise durch Größen wie die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl oder den Drosselklappenwinkel erkannt werden. Beispielsweise ist es auch sinnvoll, bei sehr niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder im Leerlauf und bei Stillstand des Fahrzeugs sowie bei hohen Außentemperaturen, bei Bergfahrten oder im Hängerbetrieb die Kühlmitteltemperatur TK durch Beheizen des Dehnstoffelementes abzusenken.Full load can be caused, for example, by variables such as vehicle speed, engine speed or the throttle valve angle be recognized. For example, it is also sensible to lower the coolant temperature T K by heating the expansion element at very low vehicle speeds or when the vehicle is idling and at a standstill as well as at high outside temperatures, when driving uphill or in trailer operation.

In Fig. 4 ist ein Kennfeld zur Bestimmung einzelner Soll-Temperaturen TKsoll des Kühlmittels bei einzelnen Betriebspunkten in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Lastzustand LAST dargestellt. Dabei kann der Lastzustand LAST beispielsweise wiederum in Abhängigkeit des Drosselklappenöffnungswinkels und der Drehzahl oder der Luftmasse im Ansaugrohr bestimmt sein.4 shows a map for determining individual target temperatures T Ksoll of the coolant at individual operating points as a function of the vehicle speed V and the load state LAST. The load state LAST can in turn be determined, for example, as a function of the throttle valve opening angle and the speed or the air mass in the intake pipe.

Die jeweils einem durch je zwei Betriebsgrößen bestimmten Betriebspunkt zugeordnete Soll-Temperatur des Kühlmittels kann berechnet oder durch Versuche empirisch ermittelt werden. Es ist auch möglich, eine Soll-Temperatur des Kühlmittels in Abhängigkeit von mehreren Kennfeldern zu bestimmen, die verschiedene Betriebs- und/oder Umweltgrößen des Fahrzeuges verarbeiten.The setpoint temperature of the coolant assigned to an operating point determined by two operating variables can be calculated or empirically determined by experiments. It is also possible to determine a target temperature of the coolant as a function of several characteristic diagrams that process different operating and / or environmental variables of the vehicle.

Insbesondere ist es erfindungsgemäß auch möglich, über die Abstimmung eines Kennfeldes und durch Abstimmung der Schwellwerte eine Kühlanlage für verschiedene Ländervarianten zu erhalten, ohne die Hardware oder die Software der Kühlanlage zu ändern.In particular, it is also possible according to the invention to obtain a cooling system for different country variants by tuning a characteristic map and by tuning the threshold values without changing the hardware or the software of the cooling system.

Claims (9)

Kühlanlage für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges mit einem Kühler und einem Thermostatventil, mit dem die Temperatur des Kühlmittels in einem Warmlaufbetrieb, einem Mischbetrieb und einem Kühlerbetrieb regelbar ist, wobei das Thermostatventil ein Dehnstoffelement enthält, das zum Reduzieren der Kühlmitteltemperatur elektrisch beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch Auslegung des Dehnstoffelementes die Kühlmitteltemperatur (TK, TKist) ohne Beheizung des Dehnstoffelementes im Mischbetrieb auf eine obere Arbeitsgrenztemperatur (TAG) einregelt und daß eine Steuereinheit (18) vorgesehen ist, die abhängig von erfaßten Betriebs- und/oder Umweltgrößen (DK, n, v, TS, LAST, TKist, LL) des Verbrennungsmotors (10) die Beheizung des Dehnstoffelementes bei Bedarf freigibt, um die Betriebsweise der Kühlanlage zum Kühlerbetrieb hin zu verlagern.Cooling system for an internal combustion engine of a motor vehicle with a cooler and a thermostatic valve, with which the temperature of the coolant can be regulated in a warm-up mode, a mixed mode and a cooler mode, the thermostatic valve containing an expansion element which is electrically heated to reduce the coolant temperature , characterized in that that the design of the expansion element regulates the coolant temperature (T K , T Kist ) without heating the expansion element in mixed operation to an upper working limit temperature (T AG ) and that a control unit (18) is provided, which is dependent on the detected operating and / or environmental variables (DK, n, v, T S , LAST, T Kist , LL) of the internal combustion engine (10) releases the heating of the expansion element if necessary in order to shift the mode of operation of the cooling system to the cooler operation. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (18) als Betriebsgröße des Verbrennungsmotors (10) die Ist-Temperatur (TK, TKist) des Kühlmittels erfaßt, diese Ist-Temperatur (TKist) mit einer vorgegebenen Soll-Temperatur (TKsoll) vergleicht und bei einer oberhalb der Soll-Temperatur (TKsoll) liegenden Ist-Temperatur (TKist) die Beheizung des Dehnstoffelementes freigibt.Cooling system according to claim 1, characterized in that the control unit (18) as the operating variable of the internal combustion engine (10) detects the actual temperature (T K , T Kist ) of the coolant, this actual temperature (T Kist ) with a predetermined target temperature (T Ksoll) compares and at a temperature above the target temperature (T Ksoll) actual temperature (T Kist) releases the heating of the expansion element. Kühlanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit als Betriebsgröße die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) erfaßt und abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) die Beheizung des Dehnstoffelementes bei Bedarf freigibt.Cooling system according to claim 1 or 2, characterized in that the control unit detects the vehicle speed (v) as the operating variable and, depending on the vehicle speed (v), releases the heating of the expansion element as required. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit die Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors, den Drosselklappenöffnungswinkel (DK) und/oder den Lastzustand (LAST) des Verbrennungsmotors (10) als Betriebsgrößen erfaßt und abhängig von der Drehzahl (n), dem Drosselklappenöffnungswinkel (DK) und/oder dem Lastzustand (LAST) die Beheizung des Dehnstoffelementes bei Bedarf freigibt.Cooling system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control unit detects the speed (s) of the internal combustion engine, the throttle valve opening angle (DK) and / or the load state (LAST) of the internal combustion engine (10) as operating variables and as a function of the speed ( n), the throttle valve opening angle (DK) and / or the load condition (LAST) releases the heating of the expansion element if necessary. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (18) die Ist-Temperatur (TS) der Ansaugluft oder der Umgebungsluft als Umweltgröße erfaßt, diese Ist-Temperatur (TS) mit einem vorgegebenen Schwellwert (TS1, TS2, TS3) vergleicht und bei Überschreiten dieses Schwellwertes die Beheizung des Dehnstoffelements freigibt.Cooling system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control unit (18) detects the actual temperature (T S ) of the intake air or the ambient air as an environmental variable, this actual temperature (T S ) with a predetermined threshold value (TS1, TS2, TS3) and, if this threshold value is exceeded, releases the heating of the expansion element. Kühlanlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Temperatur (TKsoll) des Kühlmittels in Abhängigkeit von beliebigen Betriebs- und/oder Umweltgrößen (DK, n, v, TS, LAST, TKist, LL) in Form einer Tabelle, einer Kennlinie oder eines Kennfeldes (K) bestimmt wird.Cooling system according to claim 1 to 5, characterized in that the target temperature (T Ksoll ) of the coolant as a function of any operating and / or environmental variables (DK, n, v, T S , LAST, T Kist , LL) in the form a table, a characteristic curve or a map (K) is determined. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (18) bei Erfüllung einer die Beheizung freigebenden Bedingung die Beheizung des Dehnstoffelements entsprechend einer Betriebsgrößen- oder Umweltgrößen-Hysterese (δvH, δTH) und/oder entsprechend einem vorgegebenen Zeitfenster (δt) verzögert freigibt.Cooling system according to one of claims 2 to 6, characterized in that the control unit (18), when a condition enabling the heating is met, the heating of the expansion element according to an operating variable or environmental variable hysteresis (δv H , δT H ) and / or according to a predetermined one Releases time window (δt) with a delay. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (18) bei Erfüllung einer die Beheizung sperrenden Bedingung die Beheizung des Dehnstoffelements entsprechend einer Betriebsgrößen- oder Umweltgrößen-Hysterese (δvH, δTH) und/oder entsprechend einem vorgegebenen Zeitfenster (δt) verzögert sperrt.Cooling system according to one of Claims 2 to 7, characterized in that the control unit (18), when a condition that blocks the heating, meets the heating of the expansion element in accordance with an operating variable or environmental variable hysteresis (δv H , δT H ) and / or in accordance with a predetermined one Time window (δt) blocks with a delay. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (18) kontinuierlich eine aktuelle in Abhängigkeit von den Betriebs- und/oder Umweltgrößen (DK, n, v, TS, LAST, TKist, LL) zulässige Maximaltemperatur des Kühlmittels ermittelt, durch die die Soll-Temperatur (TKsoll) des Kühlmittels im wesentlichen jeweils bestimmt wird.Cooling system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control unit (18) continuously a current maximum temperature permissible depending on the operating and / or environmental variables (DK, n, v, T S , LAST, T Kist , LL) of the coolant is determined, by which the target temperature (T Ksoll ) of the coolant is essentially determined in each case.
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