Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe, sowie einem Kühlkreislauf umfassend ein Kühlmittel zur Kühlung des Motors.

Zur Kühlung von Motoren, insbesondere Verbrennungsmotoren, werden heute in der Regel Kühlkreisläufe umfassend ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser mit den entsprechenden Frostschutzzusätzen, eingesetzt. Dabei durchströmt eine bestimmte Kühlmittelmenge pro Zeiteinheit den zu kühlenden Motor, nimmt dabei die abzuführende Wärme des Verbrennungsmotores auf und transportiert diese zu einem Kühler, beispielsweise einen Rippenkühler, in dem die aufgenommene und transportierte Wärmemenge an die Umgebung abgegeben wird. Die Kühlleistung eines solchen Systems wird im wesentlichen durch die umgewälzte Menge Kühlmittel bestimmt. Die Umwälzung des Kühlmittels erfolgt mittels einer Kühlmittelpumpe. Dabei bestimmt die Fördermenge der Kühlmitteipumpe den Kühlmittelfluß durch den Kühlkreislauf.

Wie aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, ist die Fördermenge der Kühlmittelpumpe im allgemeinen von deren Drehzahl abhängig. Herkömmliche Kühlmittelpumpen stehen in ständiger Triebverbindung mit dem Motor, sie arbeiten somit also motordrehzahlabhängig. Nachteilig an diesem Verfahren zur Kühlung eines Motors, insbesondere eines

Verbrennungsmotors ist, daß eine hohe Pumpleistung auch in Fällen, in denen diese nicht benötigt wird, zur Verfügung gestellt wird. Beispielsweise wird Sommers wie Winters bei einer derartigen Anordnung immer dieselbe Menge Kühlmittel durch den Kühlkreislauf gefördert, und zwar ohne Berücksichtigung der jeweiligen Betriebsparameter (z.B. Schubbetrieb und

Teillastbetrieb). Hierdurch kommt es zu einer unnötigen Leistungsaufnahme

von seiten des Motors, was in bestimmten Betriebssituationeπ zu einem unnötig hohen Kraftstoffverbrauch führt. Besonders gravierend wird dieses Problem, wenn in den Kühlkreislauf ein Retarder eingebracht wird, dessen Arbeitsmedium gleichzeitig Kühlmedium für den Motor ist. Dann muß zur sicheren Wärmeabfuhr die Fördermeπge der Kühlmittelpumpe so ausgelegt sein, daß auch noch bei zugeschaltetem Retarder die Wärme abgeführt werden kann. Dies erfordert Pumpen mit sehr hoher Leistung.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinheit anzugeben, mit dem die oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Antriebseinheit gemäß dem Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Antriebseinheit umfaßt mindestens eine drehzahlgeregelte Kühlmittelpumpe zur Förderung des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die

Antriebseinheit Mittel zur Bestimmung der Motortemperatur aufweist sowie eine Regelvorrichtung. Die Temperatur kann in Abtastintervallen, die in einem Bereich von mehreren Sekunden bis zu Millisekunden liegen, aufgenommen werden.

Es kann vorgesehen sein, daß eine Regelvorrichtung die drehzahlgeregelte Pumpe derart ansteuert, daß ein fest vorgegebener Temperaturmaximalwert für den Motor nicht überschritten wird. Dieser Wert kann in einer Weiterbildung in Abhängigkeit von der aktuellen Motorleistung vorgegeben werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, mit dem Kühlkreislauf immer nahe an der Temperaturgrenze des Motors zu fahren, was besonders

kraftstoffsparend ist, da die Leistung der Kühlmittelpumpe dann optimal angepaßt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäße Antriebseinheit des weiteren einen Retarder umfaßt, wobei dieser Retarder entweder mit einem seperaten Arbeitsmedium betrieben werden kann, und das Kühlmittel nur zum Wärmetausch eingesetzt wird oder aber auch in einer fortgebildeten Ausführungsform das Kühlmittel das Arbeitsmedium des Retarders selbst ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Retarder im

Kühlkreislauf zu- und abgeschaltet werden kann, beispielsweise mittels eines Umschaltventiles, der das Kühlmittel in einem Bypass am Retarder vorbei leitet, wenn dieser nicht arbeitet.

Eine besonders kraftstσffsparende Ausführungsform sieht vor, daß neben der drehzahlgeregelten Kühlmittelpumpe mindestens eine weitere Kühlmittelpumpe vorgesehen ist. Diese kann entweder motordrehzahlabhängig, fahrgeschwindigkeitsabhäπgig oder retarderdrehzahlabhängig betrieben werden.

Bei einem Kühlmittelkreislauf, der mehrere Kühlmittelpumpen umfaßt, kann die drehzahlgeregelte Kühlmittelpumpe so ausgelegt werden, daß sie die Grundkühllast im Kühlkreislauf zur Verfügung stellt und nur bei besonderen Belastungen die weitere Kühlmittelpumpe zugeschaltet wird, zum Beispiel bei Bergfahrt. Insbesondere erweist sich eine derartige Anordnung bei

Kühlkreisläufen, die einen Retarder umfassen, als besonders vorteilhaft. Hier kann vorgesehen sein, daß die drehzahlgeregelte Kühlmittelpumpe in ihrem Leistungsvermögen gerade so ausgelegt wird, daß sie für jede Betriebssituation des Motors bei nicht in Betrieb befindlichen oder abgeschaltetem Retarder eine ausreichende Kühlung des Motors gewähleistet.

In einer Weiterbildung dieses Gedankens kann dann vorgesehen sein, daß die mindestens eine weitere Kühlmittelpumpe, wenn der Retarder betrieben wird, zugeschaltet wird, so daß die im Retarder zusätzlich erzeugte Wärme noch sicher abgeführt werden kann, d. h. mit Hilfe dieser weiteren Kühlmittelpumpe in Kombination mit der drehzahlgeregelten Kühlmittelpumpe eine ausreichende Kühlung des Motors gewährleistet wird.

Selbstverständlich ist es in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung auch möglich, daß die weitere Kühlmittelpumpe, die motordrehzahlabhängig, oder aber fahrgeschwiπdigkeitsabhängig betrieben wird, in ihrem

Leistungsvermögen so bemessen wird, daß sie die für eine ausreichende Kühlung des Motors benötigte Grundleistung in allen Betriebszuständen zur Verfügung stellt. Die drehzahlgeregelte Kühlmittelpumpe wird dann nur bei zugeschaltetem Retarder betrieben und zwar genau derart, daß am Motor die zuvor bereits erwähnte maximale Motortemperatur nicht überschritten wird. Als

Kühlmittel gelangt in der Regel Wasser mit den entsprechenden Frostschutzmitteln zum Einsatz.

Der Retarder kann sowohl ein Primärretarder, also ein Retarder, dessen Drehzahl motordrehzahlabhängig ist, oder aber auch ein Sekundärretarder, dessen Drehzahl fahrgeschwindigkeitsabhängig ist, sein. Selbstverständlich ist es möglich, daß das Kühlmittel gleichzeitig als Arbeitsmittel des Retarders dient. Die Erfindung soll aber auch den Fall umfassen, daß das Kühlmittel des Motors nicht zugleich Arbeitsmittel des Retarders ist, sondern lediglich beispielsweise durch einen Wärmetauscher geleitet wird und von dort die

Wärme, die im Bremsbetrieb im Retarder erzeugt wird, aufnimmt.

Zur Bestimmung der Motortemperatur weist die Antriebseinheit beispielsweise einen Temperatursensor, der zur Bestimmung der Motortemperatur eingesetzt wird und in der Regel am Motor angebracht ist, auf. Dieser Sensor liefert

dann ein Temperatursignal an die Regelvorrichtung, die die drehzahlgeregelte Kühlmittelpumpe in Bezug auf ihre Fördermenge entsprechend ansteuert.

Besonders bevorzugt ist es, die Pumpe im Kühlmittelkreislauf mit einer separaten Ansteuerung, beispielsweise zum Inbetriebnehmen und Außerbetriebnehmen, zu versehen.

Die Erfindung soll nunmehr anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit. Fig. 2 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit mit einer weiteren Kühlmittelpumpe repräsentativ für Ausführungsformen mit mehreren

Kühlmittelpumpen. Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 2.

In Figur 1 ist eine Antriebseinheit bestehend aus einem Motor 1 sowie einem Kühlkreisiauf 3 dargestellt. Der Kühlkreislauf 3 umfaßt einen Kühler 5, eine

Kühlmittelpumpe 7, die als drehzahlgeregelte Kühlmittelpumpe ausgelegt ist, sowie einen Ausgleichsbehälter 9, der pumpensaugseitig immer für einen ausreichenden Überdruck sorgt. Des weiteren ist in dem Kühlkreislauf ein Umschaltventil 11 sowie ein Retarder 13 vorgesehen. Die Erfindung beschränkt sich aber keinesfalls nur auf solche Ausführungsformen, bei denen im Kühlmittelkreislauf ein Retarder angeordnet ist. Die Erfindung ist auch anwendbar, wenn nur eine Motorkühlung mittels eines Kühlkreislaufes und einer drehzahlgeregelten Kühlmittelpumpe vorgesehen ist.

Am Kühler führt eine Bypassleitung 40 vorbei, die sich im Punkt 42 verzweigt.

Im Punkt 42 ist ein Umschaltventil 44 angeordnet, das als 3/2-Wege Ventil

ausgelegt sein kann. Das 3/2-Wege-Ventil hat die Funktion den Kühlmittelstrom so zu steuern ,daß er entweder durch den Kühler oder aber durch die Bypassleitung 40 am Kühler vorbei geführt werden kann. In einer Betriebsphase mit hoher Wärmeabfuhr steuert das 3/2-Wege-Ventil den Kühlstrom teilweise oder größtenteils zum Kühler 5. In der Phase geringer Wärmeabführung steuert das 3/2-Wege-Umschaltventil 44 das Kühlmittel über die Bypassleitung zum Motor 1 bzw zur Pumpe 7. Das 3/2- Wege-Ventil kann als Dehnstoffregelventil ausgeführt sein oder als elektrisches oder pneumatische stetig regelndes Ventil.

Der Kühler kann mittels eines Lüfters 15 unterstützt werden. Der Motor 1 weist in vorliegendem Fall als Mittel zur Bestimmung der Temperatur einen Temperatursensor 20 auf. Selbstverständlich können auch mehrere Temperatursensoren an verschiedenen Stellen des Motors oder auch in der Kühlmittelleitung, beispielsweise in der die vom Motor wegführt, positioniert werden. Über die Signalleitung 22 wird einer Regelvorrichtung 24 ein Temperatursignal zugeführt, das die jeweils aktuelle Motortemperatur repräsentiert. Selbstverständlich ist es beispielsweise mit mehreren Temperatursensoren möglich, der Regelvorrichtung 24 eine Vielzahl von Temperatursignalen zuzuleiten und zur Bestimmung des Temperatur-

Istwertes, die als Führungsgröße in vorliegendem Regelkreis dient, eine Mittelung über eine Vielzahl von Temperatursignalen vorzunehmen. In der Regelvorrichtung 24 selbst ist ein für den Motor maximaler Temperaturwert als Sollwert für den Regelkreis abgelegt. Es ist möglich, daß dieser maximale Temperatur-Sollwert ein einziger Wert für alle Betriebszustände des Motors ist.

Ebenso kann ein Wert, der dem Lastzustand des Motors folgt auf die Pumpend rehzahlregelung direkt einwirken, d.h. die Pumpenregelung ist nicht nur alleine von dem Temeperatursollwert abhängig. Die Erkennung des Lastzustandes kann einem Drehmomentsensor oder der Regeleinheit für den Motor entnommen werden. Es sind nun verschiedene Regelalgorithmen denkbar. So kann die drehzahlgeregelte Kühlmittelpumpe 7 mit einer

bestimmten konstanten Drehzahl betrieben werden und die Regelung greift nur dann ein, wenn die Motortemperatur den vorgegebenen maximalen Temperaturwert überschreitet. Es wird dann πachgeregelt, d. h. die Fördermeπge erhöht.

In einer Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, mittels der drehzahlgeregelten Pumpe die Kühimittelmenge, die durch den Motor gefördert wird, immer gerade so zu bemessen, daß der Motor an der maximal zulässigen Kühlmitteltemperatur gefahren wird, d. h. die Kühlmittelpumpe wird in ihrer Drehzahl sowohl bei Abweichungen zu höheren wie auch zu niedrigeren Temperaturen, als der vorgegebenen Solltemperatur mittels der Regelvorrichtung 24 geregelt. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, daß im Kühlkreislauf immer nur genau die Fördermenge umläuft, die zur Erreichung der Motorsollwert-Temperatur erforderlich ist. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kühlmittelpumpe 7 drehzahlgeregelt ist, das bedeutet, ihre Fördermenge von der Drehzahl mit der sie umläuft, direkt abhängt.

Durch die in Fig. 1 dargestellte am Wasserkreislauf angeordnete Regelvorrichtung gemäß der Erfindung, die mit dem erfindungsgemäßen

Verfahren arbeitet, ist sichergestellt, daß die Fördermenge sowohl im Bypassbetrieb, d. h. wenn die Kühlmittelflüssigkeit durch Umschaltung des Umschaltventiies 11 im Bypass 26 am Retarder 13 vorbeigeleitet wird wie auch im Fall der Zuschaltung des Retarders 13 stets ausreichend ist, um eine genügende Motorkühlleistung zur Verfügung zu stellen. Als Vorteil gegenüber dem bislang verwendeten Kühlmittelpumpen kann aber ein erhebliches Einsparpotential genutzt werden, da bei abgeschaltetem Retarder die Fördermenge der Wasserpumpe 7 wesentlich niedriger ausfällt, wodurch eine Kraftstoff ei nsparung erzielt werden kann.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei in dem Kühlkreislauf neben der drehzahlgeregelten Pumpe 7 im Kühlkreisiauf eine weitere Pumpe 30 vorgesehen ist. Die Pumpe 30 ist in dieser Ausführungsform vor dem Schaltventil 11 für den Bypass 26 angeordnet. Für gleiche Aggregate wie in Fig. 1 werden in Fig. 2 wiederum gleiche

Bezugszeichen gewählt.

Der Vorteil der Ausbildung gemäß Fig. 2 ist darin zu sehen, daß die drehzahlgeregelte Pumpe 7, die von der Regelvorrichtung 24 in Abhängigkeit der über den Sensor 20 aufgenommenen Motortemperatur geregelt wird, in ihrer Fördermenge sehr gering ausgelegt werden kann, da im Kühlkreislauf eine weitere Pumpe 30 vorgesehen ist, die in vorliegendem Ausführungsbeispiel fahrgeschwindigkeitsabhängig betrieben wird und für eine Gruπdfördermenge im Kühlkreislauf sorgt. Die Pumpe 30 ist so dimensioniert, daß sie bei nicht betriebenem Retarder, d. h. in dem Zustand, in dem das Kühlmittel am Retarder durch die Bypassleitung 26 vorbei gelenkt wird, ausreichend ist, um die für die Motorkühlung benötigte Pumpieistung zur Verfügung zu stellen. Wird nunmehr Kühlmittel als Arbeitsmedium durch den Retarder 13 geleitet und dieses durch den im Betrieb befindlichen Retarder weiter mit Wärme belastet, so reicht die Fördermenge der Pumpe 30 nicht mehr aus, um die maximale, zulässige Motortemperatur einzuhalten. In diesem Fall wird die Regelung ansprechen und die Regelvorrichtung die drehzahigeregelte Pumpe 7 in Betrieb setzen, die dann genau mit einer solchen Drehzahl betrieben wird, daß eine zusätzliche Fördermenge zur Verfügung gestellt wird, um eine unzulässige Erwärmung des Motors zu verhindern. Die Regelvorrichtuπg arbeitet wiederum wie bei Fig. 1 beschrieben, d. h. bei Abweichungen von einem vorgegebenen Motortemperatur-Sollwert wird die Drehzahl der Pumpe 7 solange entsprechend eingestellt, bis diese vorgegebene Sollwert-Motortemperatur erreicht ist. Wie oben gesagt, erlaubt es die Regelung, den Kühlmittelkreislauf immer gerade so zu fahren, daß sich der Motor nahe an der maximal

zulässigen Temperatur befindet. Dies hat, wie bereits oben aufgezeigt, eine erhebliche Kraftstoffeinsparung zur Folge.

In einer in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsform werden wiederum für gleiche Aggregate dieselben Bezugsziffern wie schon in Fig. 1 und 2 verwendet. Nunmehr ist die weitere Pumpe 30 hinter dem Umschaltventil 11 unmittelbar vor dem Retarder 13 angeordnet. Die Grundlast zur Kühlmittelförderung übernimmt jetzt die drehzahlgeregelte Pumpe 7. Sie wird wiederum in Abhängigkeit von der Motortemperatur mittels der Regelvorrichtung 24 angesteuert und zwar derart, daß in Abhängigkeit vom vorgegebenen Sollwert und der Abweichung des Istwertes hiervon die drehzahlgeregelte Pumpe angesteuert wird. Die drehzahlgeregelte Pumpe kann in ihrer Fördermenge sehr gering ausgelegt werden, da sie nur die im Kühlmittelskreisiauf ohne zugeschalteten Retarder anfallende Wärme abtransportieren muß. Wird nun der Retarder zugeschaltet, so wird auch die weitere Pumpe 30 zugeschaltet und die zur Kühlung erforderliche höhere Fördermenge hierdurch zur Verfügung gestellt. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird also in dieser Ausführungsform die zusätzliche Kühlmittelmenge, die zur Reduktion der Wärmebelastung, die durch Zuschaltung des Retarders entsteht, von der weiteren

Kühlmittelpumpe 30 gefördert.

Sowohl gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 wie auch nach Fig. 3 kann die Regelvorrichtung zusätzlich über eine Signalleitung 32 mit dem Umschaltventil 11 verbunden sein, um hierüber ein Zustandssignal zugeführt zu bekommen, das Auskunft darüber gibt, ob das Kühlmittel durch den Retarder oder über den Bypass an diesem vorbeigeleitet wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist es dann beispielsweise möglich, die Regelung mittels der Regelvorrichtung 24 nur dann zu aktivieren, wenn auf der Signalleitung 32 ein Zustandssignal anliegt, das angibt, das Kühlmittel durch den Retarder geleitet wird und dort als Arbeitsmedium dient.

Der Antrieb der drehzahlgeregelten Pumpen 7 kann mittels eines Elektromotores, der wiederum an den elektrischen Stromkreis des Fahrzeuges angeschlossen ist, betrieben werden. Die Ansteuerung der hierfür beispielsweise in Frage kommenden Elektromotoren sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik, siehe hierzu beispielsweise "Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Auflage, 1995, Seiten V18 - V51" bekannt.

Selbstverständlich können neben dem Ausführungsbeispiel mit den dargestellten zwei Kühlmittelpumpen mehrere Kühlmittelpumpen vorgesehen sein, wovon eine oder mehrere drehzahlgeregelte Kühlmittelpumpen sind.