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Thema: Regelung einer Wasserkühlung

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Regelung einer Wasserkühlung

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    Hallo Leute,

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

    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
    Grüße Paul

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Der Kühlkreislauf, und damit die Motortemperatur, wird durch einen Thermostat 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

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    ... und das Thermostatventil heisst in der Regelungstechnik einfach Zweipunktregler: http://de.wikipedia.org/wiki/Zweipunktregler .
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    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.

  5. #5
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    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

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte Avatar von Thomas E.
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    Zitat Zitat von atmega-test Beitrag anzeigen
    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.
    Grüße
    Thomas

  7. #7
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    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

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte Avatar von Thomas E.
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    Zitat Zitat von atmega-test Beitrag anzeigen
    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!
    Grüße
    Thomas

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Zitat Zitat von Thomas E. Beitrag anzeigen
    Nein, 103 Grad sind nicht zu hoch.
    ... wenn man im Kühlsystem bestehenden Drück berücksichtigt.
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte Avatar von Thomas E.
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    Zitat Zitat von PICture Beitrag anzeigen
    ... 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.
    Grüße
    Thomas

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