Regelung einer Wasserkühlung

[Powell]

Hallo Leute,

das Thema sollte eher in das Forum Regelungstechnik, gibts hier aber leider nicht :confused:

Folgendes: Ich möchte einen Kühlkreislauf für einen Verbrennungsmotor regeln. Regelgröße ist die Kühlwassertemperatur. Ich frage mich jetzt welche Stellgröße(n) welche Auswirkungen haben, sprich welche Regelung am sinnvollsten ist:

1. Luftstrom:

Ich habe die möglichkeit den Luftstrom des Fahrtwinds, welcher durch den Radiator strömt, zu reduzieren - hier ist relativ einleuchtend dass die Kühlleistung dann sinkt

2. Wasserstrom:

Ich könnte auch den Wasserstrom durch Drosselung der Pumpe regeln, doch frage ich mich welche Auswirkungen das tatsächlich hat. Das Wasser strömt langsamer durch den Motor, wird also über eine längere Zeit hin aufgewärmt, strömt aber auch langsamer durch den Kühler, wird also auch eine längere Zeit abgekühlt. Für mich ändert man mit dieser Regelgröße demnach überschlagen nur die maximale Temperaturdifferenz innerhalb der Systeme "Kühler" und "Motor", was für einen Verbrennungsmotor sicher nicht optimal ist.

Kennt sich jemand zufällig in dem Bereich aus oder kann mir Quellen zu Infos oder gar Berechnungsformeln geben?

Grüße Paul

[Wsk8]

Der Kühlkreislauf, und damit die Motortemperatur, wird durch einen Thermostat (http://de.wikipedia.org/wiki/Temperaturregler) geregelt. Solange der Motor nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat, ist das Thermostatventil geschlossen, und die Kühlflüssigkeit zirkuliert nur über Motor, Wasserpumpe und Heizungswärmetauscher. Öffnet der Thermostat, so wird der Haupt-Wasserkühler mit in den Kreislauf eingeschlossen, und die eigentliche Kühlung setzt ein. Das Thermostatventil öffnet bei ca. 75 Grad Celsius. Im Luxussegment gibt es mittlerweile auch Motoren mit mehreren Kreisläufen und kennfeldgesteuerten elektrischen Thermostaten.
Mehr ist das nicht.

mfg

[PICture]

Hallo!

... und das Thermostatventil heisst in der Regelungstechnik einfach Zweipunktregler: http://de.wikipedia.org/wiki/Zweipunktregler .

[ranke]

Früher gab es bei Kraftfahrzeugen auch Konstuktionen mit Luftregelung durch den Kühler (Kühlerjalousie) statt einem Thermostat. Der thermostatgesteuerte Kühlerbypass hat sich aber durchgesetzt, er hat den Vorteil, dass im Betriebsfall "Warmlauf" die Kühlwirkung noch geringer ist und die aufzuwärmende Wassermenge geringer. Dadurch wird die Betriebstemperatur schneller erreicht. Eine weitere, noch heute übliche Regelung betrifft den Betriebsfall, dass nicht ausreichend Fahrtwind durch den Kühler kommt, dann wird ein elektrischer Ventilator zugeschaltet. Das wurde bei älteren Konstruktionen durch einen fest mit dem Motor gekoppelten Gebläse abgedeckt. Später wurde die feste Kopplung durch thermisch arbeitende mechanische Kupplungen abgelöst bis der Quereinbau der Motoren zum elektromotorischen Lüfterantrieb zwang. Der Elektromotor wird nur bei Bedarf (Kriterium: zu hohe Rücklauftemperatur der Kühlflüssigkeit) zugeschaltet.

[atmega-test]

Habe sowas ähnliches bereits in Betrieb, mit einem Attiny 13 wird über den ADC Eingang über einen Spannungsteiler
mit einem NTC Widerstand , im Kühlwasser-Rücklauf zum Kühler die Temperatur gemessen. Bei erhöhter Temperatur wird der Lüftermotor
eingeschaltet (MosFET) , kühlt dann solange (ca. 2-3 Minuten) bis die erhöhte Temperatur wieder normal ist.
Funktioniert recht gut im Stadtverkehr bei Stop and Go.
Gruss
atmega-test

[Thomas E.]

Habe sowas ähnliches bereits in Betrieb, mit einem Attiny 13 wird über den ADC Eingang über einen Spannungsteiler
mit einem NTC Widerstand , im Kühlwasser-Rücklauf zum Kühler die Temperatur gemessen. Bei erhöhter Temperatur wird der Lüftermotor
eingeschaltet (MosFET) , kühlt dann solange (ca. 2-3 Minuten) bis die erhöhte Temperatur wieder normal ist.
Funktioniert recht gut im Stadtverkehr bei Stop and Go.

Bei mir war es ein 103° C -Temperaturschalter. Mehr nicht. :)

[atmega-test]

Tolle Idee mit dem Temperaturschalter hätte ich auch gerne verwendet, wenn folgende Optionen vorhanden wären:

1. Nach dem Drehen des Zündschlüssels - Test (Kurzlauf des Lüftermotors ca. 4 sec. lang.)
2. Rückmeldung Lüftermotor läuft und ist O.K.
3. Prüfung der Außentemperatur über den Temperatursensor- Entscheidung Sommer oder Winterbetrieb
(Sommerbetrieb Lüftermotor bei ca. 85 Grad einschalten, Winterbetrieb ... bei ca. 95 Grad)
4. Anzeige über grüne LED Temperatur O.K. und Prüfung ist der Sensor O.K. ?
5. Anzeige über rote LED Lüftermotor läuft.
Der Hintergrund ist folgender: Habe bereits eine Zylinderkopfdichtung gehimmelt weil
in gealterten Fahrzeugen das Einschalten des Lüftermotors nicht immer zuverlässig funktioniert,
darüberhinaus mit 103 Grad zu hoch bemessen ist.

Atmega-test

[Thomas E.]

Der Hintergrund ist folgender: Habe bereits eine Zylinderkopfdichtung gehimmelt weil
in gealterten Fahrzeugen das Einschalten des Lüftermotors nicht immer zuverlässig funktioniert,
darüberhinaus mit 103 Grad zu hoch bemessen ist.
Nein, 103 Grad sind nicht zu hoch. 620000km mit der ersten Kopfdichtung sagen woll alles. Das Wasserthermostat öffnet bei besagtem Fahrzeug auch erst bei 92 Grad vollständig. Übrigens: Wenn das Einschalten nicht zuverlässig funktioniert: Wartungsstau beseitigen!

[PICture]

Nein, 103 Grad sind nicht zu hoch.

... wenn man im Kühlsystem bestehenden Drück berücksichtigt. ;)

[Thomas E.]

... wenn man im Kühlsystem bestehenden Drück berücksichtigt. ;)
Hatte ich am Anfang, als das Sicherheitsventil kaputt war: Da rann es dann ab 100°C aus dem Überlaufschlauch. :)

[PICture]

Das ist ein gutes Beispiel, wie komplex auf ersten Blick einfache Sachen seien können ... Ich habe sogar ein Zerrissen eines Schlauchs unter roter Ampel erlebt. :cheesy:

[Thomas E.]

Es gibt bei den meisten Fahrzeugen ein Ventil, dass bei zu hohem Druck des Wasserkreislaufes öffnet sowie auch bei Entstehung von Vakuum im System Luft hineinlässt. Die Kühlwassertemperatur hat auch direkt etwas mit der Motorsteuerung zu tun.