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Title:
PUMP APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING A COOLANT MASS FLOW THROUGH A PUMP APPARATUS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/224065
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a pump apparatus (100) for conveying a coolant in an internal combustion engine, and to a method for determining a coolant mass flow. The pump apparatus (100) comprises a flow channel (120), a conveying device (130) arranged in the flow channel (120), a temperature sensor (140) arranged in the flow channel (120), a heating device (150) which is arranged in the flow channel (120) and is designed to supply a predetermined heating power (Qheat) to the coolant, and a control unit (160), which is designed to actuate the heating device (150) to supply a predetermined heating power (Qheat) and to determine the coolant mass flow (I) through the pump apparatus (100) on the basis of a temperature difference between a first temperature (T1) of the coolant prior to the predetermined heating power (Qheat) being supplied and a second temperature (T2) of the coolant once the predetermined heating power (Qheat) has been supplied and/or on the basis of a temperature difference between a first temperature (T1) of the coolant once the predetermined heating power (Qheat) has been supplied and a second temperature (T2) of the coolant once the first temperature (T1) has been determined.

Inventors:
ESER GERHARD (DE)
HEINRICH STEPHAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/062451
Publication Date:
November 28, 2019
Filing Date:
May 15, 2019
Export Citation:
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Assignee:
CPT GROUP GMBH (DE)
International Classes:
G01F1/69; F01P3/20; F01P5/10; F01P7/16
Domestic Patent References:
WO2012002639A12012-01-05
Foreign References:
US20070234980A12007-10-11
EP2853711A12015-04-01
US20140116128A12014-05-01
EP2154502A22010-02-17
DE102017112321A12017-12-14
DE102013219789A12015-04-02
DE102012204492A12013-09-26
US9857210B22018-01-02
US8497607B22013-07-30
US6370950B12002-04-16
US5347876A1994-09-20
Attorney, Agent or Firm:
WALDMANN, Alexander (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Pumpenvorrichtung (100) zum Fördern eines Kühlmittels eines Kühlkreislaufs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei die Pumpenvorrichtung (100) aufweist:

einen in einem Pumpengehäuse (110) angeordneten Strömungskanal (120), der dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel durch das Pumpengehäuse (110) zu leiten,

eine Fördereinrichtung (130), die dazu ausge bildet ist, das Kühlmittel durch den Strömungskanal (120) zu fördern,

einen im Strömungskanal (120) stromaufwärts oder stromabwärts der Fördereinrichtung (130) angeordneten Tempe ratursensor (140), der dazu ausgebildet ist, die Temperatur des durch den Strömungskanal (120) strömenden Kühlmittels zu er fassen,

eine im Strömungskanal (120) stromaufwärts des Temperatursensors (140) angeordnete Heizeinrichtung (150), die dazu ausgebildet ist, dem Kühlmittel eine Heizleistung (QHeiz) zuzuführen, und

eine Steuereinheit (160), die dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung (150) zum Zuführen einer vorbestimmten Heizleistung (QHeiz) anzusteuern und den Kühlmittelmassenstrom (rin) durch die Pumpenvorrichtung (100) zu ermitteln basierend auf einer Temperaturdifferenz zwischen einer ersten Temperatur (Ti) des Kühlmittels vor dem Zuführen der vorbe stimmten Heizleistung (QHeiz) und einer zweiten Temperatur (T2) des Kühlmittels nach dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung (QHeiz) , und/oder

einer Temperaturdifferenz zwischen einer ersten Temperatur (Ti) des Kühlmittels nach dem Zuführen der vorbe stimmten Heizleistung (QHeiz) und einer zweiten Temperatur (T2) des Kühlmittels nach dem Ermitteln der ersten Temperatur (Ti) .

2. Pumpenvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Temperatursensor (140) ein Heißleiter (NTC-Widerstand) , Kaltleiter ( PTC-Widerstand) oder ein Thermoelement ist.

3. Pumpenvorrichtung (100) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, wobei die Heizeinrichtung (150) ein mit dem Kühlmittel in direktem Kontakt stehender Heizdraht ist.

4. Pumpenvorrichtung (100) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, wobei der Temperatursensor (140) und/oder die Heizeinrichtung (150) stromabwärts der Fördereinrichtung (130) angeordnet sind.

5. Pumpenvorrichtung (100) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (160) dazu ausgebildet ist, den Kühlmittelmassenstrom (m) basierend auf der folgenden Formel zu ermitteln:

Q

m =

Cp (T2 - TJ mit :

Q eingebrachte Heizleistung

cP spezifische Wärmekapazität des Kühlmittels

Tp erste Temperatur

T2 zweite Temperatur

6. Verfahren zum Ermitteln eines Kühlmittelmas senstroms eines Kühlmittels eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei der Kühlmittel kreislauf eine Pumpenvorrichtung (100) aufweist, die einen in einem Pumpengehäuse (110) angeordneten Strömungskanal (120), der dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel durch das Pumpengehäuse (110) zu leiten, eine Fördereinrichtung (130), die dazu aus- gebildet ist, das Kühlmittel durch den Strömungskanal (120) zu fördern, einen im Strömungskanal (120) angeordneten Tempera tursensor (140), der dazu ausgebildet ist, die Temperatur des durch den Strömungskanal (120) strömenden Kühlmittels zu er fassen, und eine im Strömungskanal (120) stromaufwärts des Temperatursensors (140) angeordnetes Heizeinrichtung (150) umfasst, die dazu ausgebildet ist, dem Kühlmittel eine vor bestimmte Heizleistung (QHeiz) zuzuführen, wobei das Verfahren aufweist :

Erfassen einer ersten Temperatur (Ti) des Kühlmittels mittels des Temperatursensors (140),

Zuführen einer vorbestimmten Heizleistung (QHeiz) in das Kühlmittel mittels der Heizeinrichtung (150),

Erfassen einer zweiten Temperatur (T2) des Kühlmittels nach dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung (QHeiz) in das Kühlmittel mittels des Temperatursensors (140) , und

Ermitteln des Kühlmittelmassenstroms (rin) auf der Grundlage einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Tem peratur (Ti) und der zweiten Temperatur (T2) .

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Zuführen der vorbestimmten Heizleistung (QHeiz) ein Beaufschlagen der Hei zeinrichtung mit elektrischer Energie für eine vorbestimmte Zeit umfasst .

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 und 7, wobei das Erfassen der ersten Temperatur (Ti) vor dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung (QHeiz) erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, ferner mit :

Erfassen der Zeitspanne zwischen dem Erfassen der ersten Temperatur und dem Erfassen der zweiten Temperatur, wobei das Ermitteln des Kühlmittelmassenstroms (m) ferner auf der Grundlage der erfassten Zeitspanne erfolgt.

Description:
Beschreibung

Pumpenvorrichtung und Verfahren zum Ermitteln eines Kühlmit telmassenstroms durch eine Pumpenvorrichtung einer Brenn kraftmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpenvorrichtung einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Bestimmen eines Kühlmittelmassenstroms durch eine Pumpenvorrichtung einer Brennkraftmaschine .

Sowohl in modernen Brennkraftmaschinen als auch Elektrofahr zeugen ist es von Vorteil, den aktuellen Kühlmittelmassenstrom durch das Kühlsystem zu kennen. Insbesondere bei einem

Elektromotor ist es von Vorteil, die mit dem aktuellen Kühl mittelmassenstrom verknüpfte Kühlleistung, die an den Inverter abgegeben wird, zu kennen, damit der Inverter optimal betrieben werden kann und nicht in einen Notfallmodus aufgrund unzu reichender Kühlleistung schaltet. Ähnliches gilt für eine Brennkraftmaschine, die durch die Kenntnis der aktuellen Kühlleistung optimiert betrieben werden kann. Es ist bei spielsweise bekannt, den Kühlmittelmassenstrom durch Modelle abzuschätzen oder durch aufwändige Messverfahren zu ermitteln.

Die DE 10 2017 112 321 Al offenbart eine Betriebsstrategie einer elektrischen Pumpe. Das Verfahren umfasst ein Messen einer Kühlmitteltemperatur, ein Messen des elektrischen Stroms und der Spannung zum Pumpenmotor, ein Bestimmen der Pumpendrehzahl und des Kühlmittelstroms, ein Bestimmen der gewünschten Kühlmit telströmung, ein Bestimmen einer negativen Korrektur am

Strömungssteuerventil und der Pumpe, ein Bestimmen einer po sitiven Korrektur am Strömungssteuerventil und ein Durchführen dieser Korrektor zum Kühlmittelstrom. Aus der DE 10 2013 219 789 Al ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen einer Flussgeschwindigkeit eines Kühlmittels durch einen Kühlkanal bekannt.

Die DE 10 2012 204 492 Al beschreibt ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit von Hydraulikkomponenten im Kühl kreislauf eines Kraftfahrzeugs.

Weitere Verfahren zur Messung von Fluideigenschaften sind aus US 9 857 210 B2 , US 8 497 607 B2, US 6 370 950 Bl und US 5 347 876 A bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen die Aufgabe zu Grunde, eine Pumpenvorrichtung und ein Verfahren bereitzu stellen, mit denen der Kühlmittelmassenstrom durch die Pum penvorrichtung möglichst genau und kostengünstig ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einer Pumpenvorrichtung nach Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte Aus gestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zugrunde, den durch eine Pumpenvorrichtung strömenden Kühl mittelmassenstrom mittels einer in der Pumpenvorrichtung an geordneten Heizeinrichtung und eines in der Pumpenvorrichtung angeordneten Temperatursensors auf dem Prinzip von eingebrachter Heizleistung zu ermitteln. Insbesondere kann dadurch eine kompakte Pumpenvorrichtung und ein vereinfachtes Verfahren zum Ermitteln des Kühlmittelmassenstroms geschaffen werden.

Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist eine Pumpenvorrichtung zum Fördern eines Kühlmittels eines Kühl kreislaufs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs offenbart. Die erfindungsgemäße Pumpenvorrichtung umfasst einen in einem Pumpengehäuse angeordneten Strömungskanal, der dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel durch das Pumpengehäuse zu leiten, eine Fördereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel durch den Strömungskanal zu fördern, einen im Strömungskanal stromaufwärts oder stromabwärts der Fördereinrichtung ange ordneten Temperatursensor, der dazu ausgebildet ist, die Temperatur des durch den Strömungskanal strömenden Kühlmittels zu erfassen, eine im Strömungskanal stromaufwärts des Tempe ratursensors angeordnete Heizeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, dem Kühlmittel eine vorbestimmte Heizleistung zuzuführen, und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, die Heiz einrichtung zum Zuführen der vorbestimmten Heizleistung an zusteuern und den Kühlmittelmassenstrom durch die Pumpenvor richtung zu ermitteln basierend auf einer Temperaturdifferenz zwischen einer ersten Temperatur des Kühlmittels vor dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung und einer zweiten Temperatur des Kühlmittels nach dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung und/oder einer Temperaturdifferenz zwischen einer ersten Temperatur des Kühlmittels nach dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung und einer zweiten Temperatur des Kühlmittels nach dem Ermitteln der ersten Temperatur.

Somit können sowohl die Aufheizkurve des Kühlmittels als auch die Abkühlkurve des Kühlmittels aufgrund des Zuführens der vor bestimmten Heizleistung zum Ermitteln des Kühlmittelmassen stroms ausgewertet werden. Alternativ kann die Zeit und/oder die in das Kühlmittel eingebrachte Heizleistung untersucht werden, die benötigt wird, um das Kühlmittel ausgehend von der ersten Temperatur auf eine zweite vorbestimmte zweite Temperatur zu erwärmen. Alternativ kann die Zeit untersucht werden, die das Kühlmittel nach dem Aufheizen auf eine vorbestimmte erste Temperatur benötigt, sich auf eine vorbestimmte zweite Tem peratur abzukühlen. Insbesondere sind der Temperatursensor und die Heizeinrichtung in der Pumpenvorrichtung, insbesondere im Pumpengehäuse, in tegriert, was zu einer kompakten Pumpenvorrichtung führt. Ebenfalls sind nur eine einzige Heizeinrichtung als Wärmequelle und nur ein einziger Temperatursensor als Wärmesenke vorgesehen, was die Bauteileanzahl zum Erfassen des Kühlmittelmassenstroms reduziert und die Struktur der gesamten Pumpenvorrichtung weitere vereinfacht.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pumpenvorrichtung ist der Temperatursensor ein Heißleiter (NTC-Widerstand) , Kaltleiter ( PTC-Widerstand) oder ein Ther moelement .

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungs gemäßen Pumpenvorrichtung ist die Heizeinrichtung ein mit dem Kühlmittel in direktem Kontakt stehender Heizdraht. Mittels eines solchen Heizdrahts kann die vorbestimmte Heizleistung direkt in das Kühlmittel eingebracht werden. Die vorbestimmte Heizleistung kann beispielsweise mittels Beaufschlagen der Heizeinrichtung mit einer vorbestimmten elektrische Energie für eine vorbestimmte Zeit erfolgen. Alternativ sind die Heiz einrichtung und der Temperatursensor in einem Bauteil inte griert, was die Kompaktheit der gesamten Pumpenvorrichtung noch weiter erhöhen kann.

Vorteilhaft ist es, wenn der Temperatursensor und/oder die Heizeinrichtung stromabwärts der Fördereinrichtung angeordnet sind. Alternativ kann es jedoch auch möglich sein, den Tem peratursensor und/oder die Heizeinrichtung stromaufwärts der Fördereinrichtung vorzusehen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Pumpenvorrichtung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, den Kühlmittelmassenstrom m basierend auf dem folgenden mathematischen Zusammenhang zu ermitteln: mit :

Q He iz zugeführte vorbestimmte Heizleistung c P spezifische Wärmekapazität des Kühlmittels Tp erste Temperatur des Kühlmittels vor dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung

T 2 zweite Temperatur des Kühlmittels nach dem

Zuführen der vorbestimmten Heizleistung

Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ermitteln eines Kühlmittelmassenstroms eines Kühlmittels eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs offenbart. Der Kühlmittelkreislauf weist dabei eine Pumpenvorrichtung auf, die einen in einem Pumpengehäuse angeordneten Strömungskanal, der dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel durch das Pumpengehäuse zu leiten, eine Förder einrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel durch den Strömungskanal zu fördern, einen im Strömungskanal stromaufwärts oder stromabwärts der Fördereinrichtung angeordneten Tempe ratursensor, der dazu ausgebildet ist, die Temperatur des durch den Strömungskanal strömenden Kühlmittels zu erfassen, und eine im Strömungskanal stromaufwärts des Temperatursensors ange ordnete Heizeinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, dem Kühlmittel eine vorbestimmte Heizleistung zuzuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Erfassen einer ersten Temperatur des Kühlmittels mittels des Temperatursensors vor einem Zuführen einer vorbestimmten Heizleistung in das Kühl mittel, ein Zuführen der vorbestimmten Heizleistung in das Kühlmittel mittels der Heizeinrichtung, ein Erfassen einer zweiten Temperatur des Kühlmittels nach dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung in das Kühlmittel mittels des Temperatursensors und ein Ermitteln des Kühlmittelmassenstroms auf der Grundlage einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur.

Vorzugsweise erfolgt das Erfassen der ersten Temperatur vor dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung erfolgt. Somit kann die Aufheizkurve des Kühlmittels aufgrund des Zuführens der vor bestimmten Heizleistung zum Ermitteln des Kühlmittelmassen stroms ausgewertet werden.

Alternativ erfolgen das Erfassen der ersten Temperatur nach dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung und das Erfassen der zweiten Temperatur nach dem Erfassen der ersten Temperatur . Somit kann die Abkühlkurve des Kühlmittels aufgrund des vorherigen Zuführens der vorbestimmten Heizleistung zum Ermitteln des Kühlmittelmassenstroms ausgewertet werden.

Es kann bevorzugt sein, sowohl die Aufheizkurve als auch die Abkühlkurve zur redundanten Bestimmung des Kühlmittelmassen stroms auszuwerten.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Erfassen der Zeitspanne zwischen dem Erfassen der ersten Temperatur und dem Erfassen der zweiten Temperatur. Das Ermitteln des Kühlmittelmassenstroms erfolgt dabei ferner auf der Grundlage der erfassten Zeitspanne. Vorzugsweise zeigt die Zeitspanne diejenige Zeit an, die das Kühlmittel benötigt, sich ausgehend von der durch Zuführen der Heizleistung erhöhten ersten Temperatur wieder auf die ur sprüngliche zweite Temperatur abzukühlen.

Somit kann die Zeit und/oder die in das Kühlmittel eingebrachte Heizleistung untersucht werden, die benötigt wird, um das Kühlmittel ausgehend von der ersten Temperatur auf eine zweite vorbestimmte zweite Temperatur zu erwärmen. Alternativ kann die Zeitspanne untersucht werden, die das Kühlmittel nach dem Aufheizen auf eine vorbestimmte erste Temperatur benötigt, sich auf eine vorbestimmte zweite Temperatur abzukühlen.

Vorzugsweise umfasst das Zuführen der vorbestimmten Heizleistung ein Beaufschlagen der Heizeinrichtung mit elektrischer Energie für eine vorbestimmte Zeit. Die vorbestimmte Heizleistung ist proportional zur elektrischen Leistung, mit der die Heizein richtung beaufschlagt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der hierin be schriebenen Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Pum

penvorrichtung einer Brennkraftmaschine zeigt,

Fig. 2 einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der Tempe ratur eines durch die Pumpenvorrichtung der Fig. 1 fließenden Kühlmittels zeigt,

Fig. 3 einen zum zeitlichen Verlauf der Fig. 2 korrelierenden beispielhaften zeitlichen Verlauf der in das Kühl mittel mittels einer in der Pumpenvorrichtung der Fig. 1 vorgesehenen Heizvorrichtung einbrachten Wärme leistung zeigt, und Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln des durch die Pumpenvorrichtung der Fig. 1 fließenden Kühlmittelmassenstroms darstellt.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figu- ren-übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht in allen dargestellten Figuren sämtliche Elemente mit Bezugszeichen gekennzeichnet .

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird primär der Kühl mittelmassenstrom bestimmt. Der Kühlmittelmassenstrom hängt aber physikalisch mit dem Kühlmittelvolumenstrom zusammen, der alternativ somit auch ermittelt werden kann.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Pumpenvorrichtung 100 zum Fördern eines Kühlmittels eines Kühlkreislaufs in einer

Brennkraftmaschine (nicht explizit dargestellt) . Das Kühlmittel kann beispielsweise eine Wasser-Glykol-Mischung mit einem vorbestimmten Mischungsverhältnis sein. Alternativ sind sämtliche im Stand der Technik bekannte Kühlmittel verwendbar. Die Pumpenvorrichtung 100 umfasst ein Pumpengehäuse 110, durch das sich entlang einer Längsachse 102 ein Strömungskanal 120 erstreckt, der dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel durch das Pumpengehäuse zu leiten. Insbesondere fließt das Kühlmittel entlang der Längsachse 102 von links nach rechts, das bei spielhaft in der Fig. 1 mittels der Pfeile 104, 106 angedeutet ist .

Im Strömungskanal 120 ist eine Fördereinrichtung 130 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel durch den Strömungskanal 120 zu fördern. In der Fig. 1 ist die Fördereinrichtung 130 beispielhaft als Flügelzellenpumpe dargestellt. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Fördereinrichtung 130 gemäße eines alternativen im Stand der Technik bekannten Pumpentyps aus geführt ist, wie z. B. als Kreiselpumpe.

Die Pumpenvorrichtung 100 der Fig. 1 umfasst ferner einen im Strömungskanal 120 stromabwärts der Fördereinrichtung 130 angeordneten Temperatursensor 140, der dazu ausgebildet ist, die Temperatur des durch den Strömungskanal strömenden Kühlmittels zu erfassen. Außerdem ist im Strömungskanal 120 stromabwärts der Fördereinrichtung 130 und stromaufwärts des Temperatursensors 140 ein Heizelement 150 angeordnet, das dazu ausgebildet ist, dem Kühlmittel eine vorbestimmte Heizleistung zuzuführen. Die Heizeinrichtung 150 ist insbesondere unmittelbar stromaufwärts des Temperatursensors 140 angeordnet.

Der Temperatursensor 140 und die Heizeinrichtung 150 sind jeweils über geeignete Verbindungsleitungen oder drahtlos mit einer Steuereinheit 160 verbunden, die dazu ausgebildet ist, die Signale des Temperatursensors zu verarbeiten sowie die Heiz einrichtung zu steuern. Insbesondre ist die Steuereinheit 160 dazu ausgebildet, aus einer Temperaturdifferenz zwischen einer ersten Temperatur des Kühlmittels vor einem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung und einer zweiten Temperatur des Kühlmittels nach dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung den Kühlmittelmassenstrom durch die Pumpenvorrichtung 100 zu er mitteln. Das erfindungsgemäße Ermitteln des Kühlmittelmas senstroms durch die Pumpenvorrichtung 100 wird im Folgenden unter Verweis auf die Fig. 2 bis 4 beispielhaft erläutert.

Die Fig. 2 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Temperatur des durch die Pumpenvorrichtung 100 der Fig. 1 strömenden Kühlmittels, die mittels des Temperatursensors 140 aufgezeichnet wird. Die Fig. 3 zeigt einen zeitlichen Verlauf der mittels der Heizeinrichtung 150 in das Kühlmittel eingebrachten Heizleistung. Der Fig. 3 kann entnommen werden, dass ab einem ersten Zeitpunkt ti die vor bestimmte Heizleistung Q He iz bis zu einem zweiten Zeitpunkt t 2 zugeführt wird. Da die Heizeinrichtung 150 in unmittelbarer Nähe des Temperatursensors 150 angeordnet ist, erhöht sich folglich während den Zeitpunkten ti und t 2 die Temperatur des Kühlmittels von einer ersten Temperatur Ti zu einer zweiten Temperatur T 2 (siehe Fig . 2 ) .

Insbesondere wird die Heizeinrichtung 130 mit einer vorbe stimmten elektrischen Energie beaufschlagt, wodurch sich die Heizeinrichtung 150 erwärmt und somit die vorbestimmte Heiz leistung dem Kühlmittel zugeführt wird. Somit ist durch Kenntnis der elektrischen Energie, mit der die Heizeinrichtung 150 beaufschlagt wird, auch die zugeführte Heizleistung Q He iz be kannt .

Mit Hilfe des Temperatursensors 140 kann die erste Temperatur Ti des Kühlmittels vor dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung Q He iz und die zweite Temperatur T 2 des Kühlmittels nach dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung bestimmt werden. Die Temperaturerhöhung, das heißt die Temperaturdifferenz zwischen der zweiten Temperatur T 2 und der ersten Temperatur T 2 , hängt von der aufgenommen Heizleistung Q He iz ab, die wiederum zum Kühl mittelmassenstrom m proportional ist. Somit kann auf der Grundlage der vorbestimmten Heizleistung Q Heiz/ der ersten Temperatur T 2 des Kühlmittels vor dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung Q He iz und der zweiten Temperatur T 2 des Kühlmittels nach dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung Q He iz der Kühlmittelmassenstrom m ermittelt werden. Das Ermitteln des Kühlmittelmassenstroms kann beispielsweise von der Steuer einheit 160 basierend auf der folgenden Formel erfolgen:

Qtleiz

m =

c P (T 2 - TJ mit :

Q He iz zugeführte vorbestimmte Heizleistung c P spezifische Wärmekapazität des Kühlmittels Tp erste Temperatur des Kühlmittels vor dem Zuführen der vorbestimmten Heizleistung

T 2 zweite Temperatur des Kühlmittels nach dem

Zuführen der vorbestimmten Heizleistung

Der in der Fig. 2 zwischen den Zeitpunkten ti und t 2 dargestellte Anstieg der Temperatur des Kühlmittels hängt insbesondere vom Kühlmittelmassenstrom m ab. Bei konstant zugeführter Heiz leistung gilt: Je höher der Kühlmittelmassenstrom m durch die Pumpenvorrichtung 100, desto flacher ist der Gradient des Anstiegs der Temperatur und je kleiner der Kühlmittelmassenstrom m durch die Pumpenvorrichtung 100, desto steiler ist der Gradient des Anstiegs der Temperatur.

Die Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Ermitteln eines Kühlmittelmassenstroms eines Kühlmittels eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs.

Das Verfahren der Fig. 4 beginnt beim Schritt 200 und gelangt dann zum Schritt 210, an dem abgefragt wird, ob eine Bestimmung des Kühlmittelmassenstroms notwendig ist. Die Bestimmung des Kühlmittelmassenstroms kann periodisch erfolgen, beispielsweise im zeitlichen Abstand von einer, zwei oder mehr Sekunden. Die Heizeinrichtung wird hierzu beispielweise für einige Milli sekunden aktiviert. Ferner kann der Gradient des Temperatur anstiegs auch ein Maß für den Kühlmittelmassenstrom sein, so dass kurz nach dem Aktivieren der Heizeinrichtung bereits eine qualitative Aussage über den aktuellen Kühlmittelmassenstrom getroffen werden kann.

Das Verfahren der Fig. 4 verbleibt beim Schritt 210 so lange, bis beim Schritt 210 bestimmt wird, dass eine Bestimmung des Kühlmittelmassenstroms des durch die Pumpenvorrichtung 100 der Fig. 1 strömenden Kühlmittels notwendig ist und gelangt dann zum Schritt 220, bei dem die erste Temperatur Ti des Kühlmittels mittels des Temperatursensors 140 erfasst wird. Die erfasste erste Temperatur TI wird beispielsweise in einem Speicher der Steuereinheit 160 abgelegt.

In einem darauffolgenden Schritt 230 wird die vorbestimmte Heizleistung Q He iz mittels der Heizeinrichtung 150 dem Kühlmittel zugeführt. Hierzu wird z. B. die Heizeinrichtung 150 für eine vorbestimmte Zeit mit einer vorbestimmten elektrischen Energie beaufschlagt .

Bei einem darauffolgenden Schritt 230 wird abgefragt, ob die vorbestimmte Heizleistung Q He iz mittels der Heizeinrichtung 150 dem Kühlmittel zugeführt wurde. Das Steuern der Heizeinrichtung 150 erfolgt mittels der Steuereinheit 160.

Wird beim Schritt 240 bestimmt, dass die vorbestimmte Heiz leistung noch nicht zugeführt worden ist, gelangt das Verfahren wieder zum Schritt 230 und es wird dem Kühlmittel weiterhin die vorbestimmte Heizleistung zugeführt.

Wird jedoch beim Schritt 240 bestimmt, dass die vorbestimmte Heizleistung bereits dem Kühlmittel zugeführt worden ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 250, an dem die zweite Temperatur T2 des Kühlmittels mittels des Temperatursensors 140 erfasst wird und wiederum im Speicher der Steuereinheit 160 abgelegt wird. Beim Schritt 260 wird dann auf der Grundlage der vorbestimmten Heizleistung Q Heiz , der erfassten ersten Temperatur Ti, der erfassten zweiten Temperatur T2 und der Wärmekapazität des Kühlmittels der durch die Pumpenvorrichtung 100 strömende Kühlmittelmassenstrom bestimmt . Danach gelangt das Verfahren zum Schritt 270 und wird beendet.

In einem alternativen Verfahren zum Ermitteln eines Kühlmit telmassenstroms eines Kühlmittels eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs ist es möglich, das Kühlmittel durch Zuführen von Heizleistung zunächst auf eine vorbestimmte erste Temperatur zu erwärmen. Sobald das Kühlmittel die erste Temperatur erreicht hat, wird das Zuführen der Heizleistung beendet und die Zeitspanne gemessen, die das Kühlmittel benötigt, sich von der vorbestimmten ersten Tem peratur auf eine (kleinere) vorbestimmte zweite Temperatur abzukühlen. Die Zeitspanne kann dann zum Ermitteln des Kühl mittelmassenstroms herangezogen werden, da diese Zeitspanne unmittelbar mit dem die zugeführte Wärme abtransportierenden Kühlmittelmassenstrom zusammenhängt .

In einem weiteren alternativen Verfahren zum Ermitteln eines Kühlmittelmassenstroms eines Kühlmittels eines Kühlmittel kreislaufs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs ist es möglich, das Kühlmittel von einer vorbestimmten ersten Tem peratur auf eine vorbestimmte zweite Temperatur durch Zuführen von Heizleistung zu erwärmen. Die dafür benötigte Heizleistung kann dann zum Ermitteln des Kühlmittelmassenstroms herangezogen werden .

Die vorliegende Erfindung basiert somit im Wesentlichen darauf, den Kühlmittelmassenstrom dadurch zu ermitteln, dass dem Kühlmittel eine Heizleistung zugeführt wird. Die Temperatur an der Messstelle hängt dabei unmittelbar mit dem Kühlmittel massenstrom ab, der die zugeführte Heizleistung aufnimmt und abtransportiert .




 
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