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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Steuerungsverfahren für eine Lüfterkupplung mit einem externen Steuerungssystem, mit dem die Lüfterdrehung zur Kühlung eines Motors in einem Fahrzeug, etc., in Übereinstimmung mit der Temperaturänderung der externen Peripherie und Änderungen in den Fahrbedingungen gesteuert wird.
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Stand der Technik
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Bei einer Lüfterkupplungsvorrichtung der oben genannten Art, ist das Interieur eines abgedichteten Gehäuses, das sich aus einem Behälter und einem Deckel zusammensetzt, in einen Ölvorratsbehälter und einen Drehmomentübertragungsraum zur internen Anbringung einer Antriebsscheibe durch eine Partitionsplatte, die eine Ölversorgungsbohrung aufweist, unterteilt. Ein Sperrelement ist in einem Bereich der inneren Umfangswand des abgedichteten Gehäuses gegenüber der äußeren Umfangsfläche der Antriebsscheibe angebracht, um das Öl während der Zeit, in der sich der Lüfter dreht, umzuleiten und aufzustauen. Ein Ölzirkulationsdurchgang ist zwischen Ölvorratsbehältern neben dem Drehmomentübertragungsraum ausgebildet und mit dem Sperrelement verbunden. Die Lüfterkupplungsvorrichtung umfasst ein Ventilelement zum Öffnen der in der Partitionsplatte liegenden Ölversorgungsbohrung, für den Fall, dass die Temperatur der externen Peripherie einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Ist die Temperatur gleich oder kleiner als ein bestimmter Schwellwert, schließt das Ventilelement die Ölversorgungsbohrung der obigen Partitionsplatte. In einem System zur Steuerung der Drehmomentübertragung von der Antriebsseite zur angetriebenen abgedichteten Gehäuseseite durch Vergrößerung und Verkleinerung einer effektiven Kontaktfläche des Öls innerhalb eines drehmomentübertragenden Zwischenraums, der zwischen sich gegenüberliegenden Wandflächen im Umfangsbereich der Antriebsscheibe und des abgedichteten Gehäuses ausgebildet ist, sind zwei Elektromagneten auf der Vorder- oder Hinterseite des abgedichteten Gehäuses angebracht. Ein Ventilelement mit magnetischen Eigenschaften ist zum Zwecke des Öffnens und Schließens der Ölversorgungsbohrung gegenüber einem der Elektromagneten angebracht. Des Weiteren ist ein Ventilhilfselement mit magnetischen Eigenschaften zum Zwecke des Öffnens und Schließens des Ölzirkulationsdurchgangs gegenüber dem anderen Elektromagneten angebracht (siehe
japanische Patentschrift Nr. 2911623 ).
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Jedoch ist die obige konventionelle und extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtung derart aufgebaut, dass der Elektromagnet und ein Anker zur Ansteuerung des Ventilelementes durch einen Behälter aus unmagnetischem Material von einander getrennt sind. Folglich kann eine elektromagnetische Kraft des Elektromagneten auf den Anker nur unzureichend übertragen werden. Ferner wird zur Anziehung des Ankers eine exzessive elektromagnetische Kraft benötigt, wodurch das Gewicht und die Größe des Elektromagneten entsprechend vergrößert werden. Hieraus erwächst das Problem, dass eine derartige Lüfterkupplungsvorrichtung weder kompakt noch in Leichtbauweise gefertigt werden kann, und der Stromverbrauch entsprechend hoch ist. Überdies liegt ein Nachteil darin, dass sich die Funktion des Ankers, d. h. Funktionsfähigkeit des Öffnen und Schließens des Ventilelements für den Fall, dass sich der Anker in der Position getrennt von der rotierenden Welle befindet, durch die Aufnahme des Leitungswiderstandes des Öls verschlechtert, da der Anker während der Drehbewegung des Lüfters stets von Öl umgeben ist.
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Deshalb haben die Erfinder vorher eine extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtung vorgeschlagen (
JP-A-2003-239741 ). In dieser extern steuerbaren Lüfterkupplungsvorrichtung ist ein kreisringförmiges elektromagnetisches Material zwischen dem obigen Elektromagneten und dem Ventilelement angeordnet. Die extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtung ist derart aufgebaut, dass das elektromagnetische Material an das abgedichtete Gehäuse montiert ist, wodurch der magnetische Fluss des Elektromagneten durch das elektromagnetische Material auf das Ventilelement übertragen wird. Auf diese Weise ist die Lüfterkupplungsvorrichtung kompakt und in Leichtbauweise ausgeführt, so dass der Stromverbrauch reduziert und die Steuerbarkeit der Lüfterdrehbewegung verbessert wird.
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Demgegenüber ist eine viskose Anschlussflüssigkeit zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes seitens des Motors eines Fahrzeugs auf einen den Kühler kühlenden Lüfter und dessen Steuerungsverfahren in
JP-A-9-119455 offenbart. Bei dem zur Anpassung der Ölversorgung zugrundeliegenden System wird die Menge der Anschlussflüssigkeit durch das Öffnen und Schließen eines Ventils durch die Deformation eines temperaturempfindlichen Bi-Metalls, das temperaturabhängig auf den am Kühler vorbeiströmenden Wind reagiert, geregelt und dadurch die Lüfterdrehung geändert. Dieses System wird detailliert erklärt. Diesem System liegt die Aufgabe zugrunde, Lüftergeräusche und Schlupfwärme während des Motorenleerlaufs zu vermeiden. In diesem System wird die Motordrehzahl erfasst und ihr gemessener Wert mit einem im Voraus definierten Schwellwert verglichen. Ist die Motordrehzahl kleiner als der definierte Schwellwert, so wird die Lüfterdrehgeschwindigkeit ermittelt und ihrerseits mit einem im Voraus definierten Schwellwert verglichen. Bei einer gegenüber dem Schwellwert größeren Lüfterdrehgeschwindigkeit hingegen wird eine Korrektur des Eingangssignals eingeleitet, wobei das Ventilelement in die Schließposition bewegt wird.
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Eine extern gesteuerte Lüfterkupplung, die sich durch einen einfachen Aufbau und einen geringen Energieverbrauch auszeichnet, ist aus der
DE 101 31 402 A1 bekannt. Die bekannte Lüfterkupplung erlaubt die Steuerung der Drehzahl des Lüfters in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsbedingungen. Die Kupplung verfügt über ein abgedichtetes Gehäuse, das an einer Drehachse, an der eine Antriebsscheibe befestigt ist, gelagert ist. Das Gehäuse wird von einer Trennplatte in ein Ölreservoir und die Antriebsscheibe enthaltene Drehmomentübertragungskammer getrennt. Die Trennplatte weist eine Ölversorgungsöffnung auf, die von einem Ventil geschlossen oder geöffnet wird, um die Drehmomentübertragung zu steuern. Das Ventil wird von einem Permament-Magneten in der geschlossenen Stellung gehalten, wenn ein dem Permanent-Magneten zugeordneter Elektromagnet stromlos ist. Bei stromführenden Elektromagneten hingegen wird die Magnetkraft des Permanent-Magneten aufgehoben, so dass das Ventilelement die Bohrung in der Trennplatte öffnet.
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Aus der
EP 0 288 658 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Kraftfahrzeugklimaanlage bekannt, bei dem die Kompressorleistung, die Kondensatorleistung und die Verdampferleistung der Klimaanlage direkt oder indirekt von Sensormitteln erfasst und als elektrische Größe an eine elektronische Steuerschaltung gegeben werden. Die Steuerschaltung wirkt auf elektrisch ansteuerbare Stellmittel, mit denen die Kompressor-, Kondensator- und/oder Verdampferleistung verändert werden.
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Die
DE 41 28 791 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer Fluidkupplung für einen Kühlerlüfter, bei dem ein Eingriff in die Steuerung einer zu großen Drehzahldifferenz des Lüfters relativ zur Motordrehzahl vorgenommen wird.
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Die
US 6,125,981 A offenbart ein Verfahren zur Steuerung einer Fluidkupplung für einen Kühlerlüfter, das einen Eingriff in die Steuerung bei einer plötzlichen Öffnung der Drosselklappe vorsieht.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Temperatur einer Motorenkühlflüssigkeit, die das Kühlverhalten des Motors beeinflusst, kann aber in dem letzteren Steuerungsverfahren (
JP-A-9-119455 ) der viskosen Anschlussflüssigkeit des Systems zur Änderung der Ölversorgungsmenge nicht als direkte Regelgröße und zur Änderung der Lüfterdrehung herangezogen werden, in dem das Öffnen und Schließen des Ventils auf der Deformation eines temperaturempfindlichen Bi-Metalls basiert das temperaturabhängig auf den am Kühler vorbeiströmenden Wind reagiert. Nachteilig an dem Steuerungsverfahren ist, dass die unnötige Lüfterdrehung einen Motorleistungsverlust mit sich bringt, die Kraftstoffkosten zunehmen, keine bevorzugte Lüfterdrehgeschwindigkeit zur Kühlung des Kondensators einer Klimaanlage aufrechterhalten werden kann, und die mit der übermäßigen Lüfterdrehung während einer Beschleunigungszeit einhergehenden Lüftergeräusche etc. nicht vermieden werden können.
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Darüber hinaus wird im konventionellen Steuerungsverfahren der extern steuerbaren Lüfterkupplung, sofern die Kupplung eingeschaltet ist und die Drehung der Kupplung nach Festlegung einer Steuerfläche für die Lüfterdrehgeschwindigkeit von einer Aus-Fläche zu einer Ein-Fläche eingeleitet wurde, keine ausreichende Steuerungsunterstützung gewährt, wodurch eine übermäßige Lüfterdrehung generiert wird. Da ferner nur die Lüfterdrehgeschwindigkeit zur Beurteilung der Steuerung herangezogen wird, ist das Steuerungsverfahren insofern von Nachteil, als dass die damit verbundene übermäßige Drehung des Lüfters zum Zeitpunkt einer plötzlichen Drehzahländerung des Motors auftritt und das Lüfterdrehverhalten etc. dadurch instabil wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Steuerungsverfahrens der viskosen Anschlussflüssigkeit des Systems zur Änderung der Ölversorgungsmenge durch Öffnen und Schließen des Ventils durch die Verformung eines Bi-Metalls, das auf den am Kühler vorbeiströmenden Wind reagiert, wodurch die Lüfterdrehung geändert wird, und die Nachteile des konventionellen Steuerungsverfahrens der extern steuerbaren Lüfterkupplung zu beheben. Die vorliegende Erfindung schafft ein Steuerungsverfahren für eine extern steuerbare Lüfterkupplung zur Verbesserung des Motorverhaltens, der Kraftstoffkosten, des Kühlverhaltens des Kondensators einer Klimaanlage, zur Verminderung von übermäßiger Lüfterdrehung und den damit einhergehenden Lüftergeräuschen, zur Reduktion der Ansprechverzögerung bezüglich der Steuerungsanweisungen an den Lüfter und zur Reduktion der übermäßigen Lüfterdrehung zum Zeitpunkt einer sich ändernden Motordrehzahl und während der Motorstartzeit und zur Stabilisierung des Drehverhaltens des Lüfters.
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Eine erste bevorzugte Ausführungsform des Steuerungsverfahrens der vorliegenden Erfindung betrifft die Steuerung einer externen steuerbaren Lüfterkupplung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Die zweite bevorzugte Ausführungsform des Steuerungsverfahrens der vorliegenden Erfindung betrifft ein zum obigen ähnliches, jedoch anderes Steuerungsverfahren der extern steuerbaren Lüfterkupplung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2.
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In Übereinstimmung mit dem Steuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung, kann die Lüfterdrehung derart gesteuert werden, so dass man immer innerhalb eines bevorzugten Temperaturbereiches hinsichtlich des Motorenverbrennungswirkungsgrades durch die Regelung der Kühlflüssigkeitstemperatur im Kühler als direkten Regelparameter liegt. Des Weiteren kann die bezüglich der Kühlungseffizienz des Kondensators einer Klimaanlage bevorzugte Lüfterdrehung aufrechterhalten und das Kühlverhalten der Klimaanlage durch ständige Ermittlung des Ein/Aus-Zustandes und des Drucks im Klimakompressor verbessert werden. Ferner wird die mit dem Motorstart und der Beschleunigung aus dem Leerlauf heraus einhergehende übermäßige Lüfterdrehung unterbunden, und Lüftergeräusche werden durch Ermittlung der Motordrehzahl und der Drosselklappenbeschleunigung reduziert. Außerdem wird die obere Grenze der Lüfterdrehgeschwindigkeit auf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit gesetzt, die seitens des Motors gefordert wird. Das Signal für die Lüftersteuerung wird zeitweilig auf der Grundlage von Differenzgeschwindigkeiten zwischen der Motordrehzahl, der Lüfterdrehgeschwindigkeit und der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit ausgeblendet. Das Signal für die Lüftersteuerung wird zeitweilig auf der Grundlage von der Beschleunigung der Motordrehzahl oder der Beschleunigung der Drosselklappe ausgeblendet. Die Änderungsrate der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit wird durch die Festlegung einer Grenze auf der Basis der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit begrenzt. Im folgenden können viele großartige Effekte durch die Benutzung derartiger Mittel erzielt werden. Die Ansprechverzögerung bezüglich der Steuerungsanweisungen an den Lüfter wird abgemindert und die damit verbundene übermäßige Drehung zum Zeitpunkt des sich ändernden Motorenzustandes (Motordrehzahl), während des Motorstarts, etc. reduziert, wodurch das Drehverhalten des Lüfters stabilisiert wird. Darüber hinaus werden Motorleistungsverluste durch den Lüfter (Kraftstoffkosten werden verbessert) und Lüftergeräusche etc. reduziert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 eine Ausführungsform der extern steuerbaren Lüfterkupplungsvorrichtung in der Querschnittsansicht,
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2 eine schematische Darstellung eines Beispiels für den gesamten Aufbau eines Steuerungssystems zur Ausführung eines Steuerungsverfahrens für die obige extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtung,
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3 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Steuerungsverfahrens der obigen extern steuerbaren Lüfterkupplungsvorrichtung,
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4 eine Darstellung eines Beispiels für die Lüftersteuerung, die das in 2 gezeigte Steuerungssystem nutzt,
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5 eine Darstellung eines Beispiels, das das in 2 gezeigte Steuerungssystem nutzt, und in der die Lüfterdrehung mit einer Ein-Aus-Rate der Netzspannung als Ventilöffnungs- und Ventilschließungs-Steuerungssignal gesteuert wird.
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6 eine Darstellung eines Beispiels, das das in 2 gezeigte Steuerungssystem nutzt, und in der die Lüfterdrehung mit einer Ein-Aus-Frequenz der Netzspannung als Ventilöffnungs- und Ventilschließungs-Steuerungssignal gesteuert wird.
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7 eine Darstellung eines Beispiels der Lüfterdrehung mit einem Betrag der elektrischen Leistung (W) der Stromquelle als Ventilöffnungs- und Ventilschließungs-Steuerungssignal in dem Lüftersteuerungsbeispiel des in 2 gezeigten Steuerungssystems.
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8 eine Darstellung eines Beispiels, in der die Lüfterdrehgeschwindigkeit durch die Festlegung einer oberen Grenze für die Umdrehungszahl mit Bezug auf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) gesteuert wird, die in dem Lüftersteuerungsbeispiel, das das in 2 gezeigte Steuerungssystem nutzt, seitens der Motors angefordert wird.
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9 eine Darstellung eines konkreten Beispiels für die Steuerung der Lüfterdrehgeschwindigkeit, in der eine obere Grenzlinie für die Drehgeschwindigkeit in ähnlicher Weise, mit Bezug auf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS), festgelegt ist.
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10 eine Darstellung eines Lüftersteuerungsbeispiels, in dem das Signal für die Lüftersteuerung temporär ausgeblendet wird, sofern die Differenzgeschwindigkeit zwischen der Motordrehzahl (ES) und der Lüfterdrehzahl (FS) kleiner ist als ein bestimmter Wert (konstante Differenzgeschwindigkeit A) (ES – FS < A).
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11 eine Darstellung eines Lüftersteuerungsbeispiels, in dem das Signal für die Lüftersteuerung temporär ausgeblendet wird, sofern die Differenzgeschwindigkeit zwischen der Motordrehzahl (ES) und der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) kleiner ist als ein bestimmter konstanter Wert A (konstante Differenzgeschwindigkeit A) und die Lüfterdrehgeschwindigkeit (FS) größer ist als die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) (ES – ETFS < A und FS > ETFS).
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12 eine Darstellung eines Lüftersteuerungsbeispiels, in dem das Signal für die Lüftersteuerung temporär ausgeblendet wird, sofern die Beschleunigung a der Motordrehzahl größer wird als ein bestimmter Wert A (a > A).
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13 eine Darstellung eines Lüftersteuerungsbeispiels, in dem das Signal für die Lüftersteuerung temporär ausgeblendet wird, sofern die Beschleunigung a' der Drosselklappe größer wird als ein bestimmter Wert A (a' > A).
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14 eine Darstellung eines Lüftersteuerungsbeispiels zur Stabilisierung des Lüfterdrehverhaltens durch Begrenzung der Änderungsrate der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit auf der Basis der Änderungsrate der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS).
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Beste Betriebsart zur Ausführung der Erfindung
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1 zeigt eine extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, deren abgedichtetes Gehäuse 2 sich aus einem Behälter 2-1 und einem Deckel 2-2 zusammensetzt und auf einer rotierenden Antriebswelle 1 mittels eines Kugellager 13 gelagert ist. Das Interieur dieses abgedichteten Gehäuses 2 ist durch die Partitionsplatte 4 in einen Ölvorratsbehälter 5 und einen Drehmomentübertragungsraum 6 unterteilt, wobei die Partitionsplatte 4 mit einer Ölversorgungsbohrung 8 versehen ist. Eine fest auf dem Ende der Antriebswelle 1 sitzende Antriebsscheibe 3 ist derart innerhalb des Drehmomentübertragungsraums 6 untergebracht, dass ein drehmomentübertragender Zwischenraum zwischen der Antriebsscheibe 3 und den inneren Wandflächen im Umfangsbereich des Drehmomentübertragungsraums 6 entsteht.
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Ein Sperrelement 15 ist in einem Bereich an der inneren Umfangswand des Deckels 2-2, gegenüber einem Bereich der äußeren Umfangsfläche der Antriebsscheibe 3, angebracht, um das Öl während der Zeit, in der sich der Lüfter dreht, umzuleiten und aufzustauen.
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Für die Ölversorgung ist ein Ventilelement 9, bestehend aus einer Blattfeder 9-1 und einem Anker 9-2, im Behälter 2-1 zum Öffnen und Schließen eines Ölzirkulationsdurchgangs 7, der im Behälter 2-1 zum Sammeln des Öls angeordnet ist, angebracht. Die Blattfeder 9-1 liegt am Behälter 2-1 an und ist derart ausgebildet, dass sie den Widerstand des Öls im Ölvorratsbehälter 5 zum Zeitpunkt der Lüfterdrehung nicht leicht aufnehmen kann, wobei der Anker 9-2 des Ventilelementes nahe der Antriebswelle 1 angeordnet ist.
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Ein Elektromagnet 11 ist in einem Gehäuse 12 untergebracht, wobei das Gehäuse 12 bezüglich des abgedichteten Gehäuses 2 antriebseitig auf einem Kugellager 14 sitzt und hierdurch auf der Antriebswelle 1 gelagert ist. Des Weiteren ist ein kreisförmiges magnetisches Element 10 (magnetisches Material) derart am Behälter 2-1 montiert, dass es dem Anker 9-2 des obigen Ventilelementes gegenüberliegt. Ein Teil des Gehäuses 12 des Elektromagneten ist unregelmäßig in das magnetische Element 10 eingepasst. Der Betätigungsmechanismus des Ventilelementes 9 zum Zwecke der Ölversorgung ist derart ausgelegt, dass das ringförmige magnetische Element 10 effektiv den magnetischen Fluss des Elektromagneten 11 auf den Anker 9-2 überträgt.
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In der obigen Lüfterkupplungsvorrichtung ist die Ölversorgungsbohrung 8 bei abgeschaltetem Elektromagneten 11 (nicht magnetisiert) geschlossen, wobei der Anker 9-2 vom magnetischen Element 10 durch die Wirkung der Blattfeder 9-1 getrennt ist. Folglich ist die Ölversorgung in den Drehmomentübertragungsraum 6 unterbunden. Im Gegensatz dazu wird der Anker 9-2 bei eingeschaltetem Elektromagnetten 11 (magnetisiert) gegen die Wirkung der Blattfeder 9-1 vom kreisförmigen magnetischen Element 10 angezogen. Somit kommt der Anker 9-2 des Ventilelementes 9 mit der Behälterseite 2-1 in Kontakt, wodurch die Ölversorgungsbohrung 8 geöffnet und der Drehmomentübertragungsraum 6 mit Öl versorgt wird.
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Das Steuerungssystem zur Ausführung des Steuerungsverfahrens für die obige extern steuerbare Lüfterkupplungsvorrichtung wird im folgenden auf der Basis von 2 erklärt.
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Zuerst wird die Temperatur des Kühlmittels eines Kühler 21, die Lüfterdrehgeschwindigkeit 22 eines Lüfters, die Temperatur eines Getriebeöls, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl 28, der Druck des Kompressors einer Klimaanlage, das Ein- oder Aus-Signal der Klimaanlage, etc. einem arithmetischen Haupt-Controller 27 zugeführt. Dieser Haupt-Controller ermittelt hieraus eine optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (Bereich der Lüftergeschwindigkeit). Ein Ventilöffnungs-Schließungssignal, das zur Änderung der Lüfterdrehgeschwindigkeit benötigt wird, wird an ein Relais innerhalb des arithmetischen Haupt-Controllers 27 oder an ein vom Haupt-Controller 27 separiertes Relais-Gehäuse 26 gesendet. In diesem Relais oder dem Relais-Gehäuse 26, wird die Schaltung ausgeführt und der Elektromagnet 11 der Lüfterkupplungsvorrichtung 24 mit Strom versorgt, wobei das Ventilelement 9 für die Ölversorgung geöffnet und geschlossen wird. Die durch die Ölversorgung durch Öffnen und Schließen des Ventils hervorgerufene Änderung der Lüfterdrehgeschwindigkeit wird gemessen und an den arithmetische Haupt-Controller 27 zurückgeführt. Im Steuerungssystem wird daraufhin die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (Bereich der Lüfterdrehgeschwindigkeit) erneut auf Grundlage der Basisdaten, wie der Temperatur des Kühlmittels im Kühler 21, der Temperatur des Getriebeöls, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl 28, etc. ermittelt. Die Bezugszeichen 23 und 25 in 2 bezeichnen einen Lüfterdrehsensor und eine Batterie.
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Das Steuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung, die das in 2 gezeigte Steuerungssystem nutzt, wird nachfolgend auf Basis der 3 und 4 erklärt.
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Die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (TFS) wird auf der Grundlage von Daten, wie der Temperatur des Kühlmittels im Kühler, der Temperatur des Getriebeöls, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl, etc. während des Fahrzeugbetriebs bestimmt. Es wird die Regelabweichung (FS – TFS = E) zwischen dieser optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit (TFS) und der aktuellen Lüfterdrehgeschwindigkeit FS ermittelt. Ein Ventilöffnungs- und -schließungssignal wird auf der Grundlage dieser Regelabweichung E berechnet und an das Relais ausgegeben, wodurch das Ventilelement für die Ölversorgung der Lüfterkupplungsvorrichtung geöffnet oder geschlossen wird. 4 zeigt ihr Regelungsbeispiel für die Lüfterdrehgeschwindigkeit. In diesem Beispiel kann die Lüfterdrehgeschwindigkeit des kühlenden Lüfters durch das Signal zum Öffnen und Schließen der Ventils auf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (TFS) geregelt werden, wobei das Signal zum Öffnen und Schließen der Ventils auf Basis der Regelabweichung E mit Bezug auf die aktuelle Lüfterdrehgeschwindigkeit FS berechnet wird.
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Zum Beispiel kann als Signal zum Öffnen und Schließen der obigen Ventilöffnung eine Ein/Aus-Versorgungsspannungsrate α, eine Versorgungsspannungsfrequenz β oder ein Betrag der elektrischen Leistung (W) einer Stromquelle verwendet werden.
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5 zeigt ein Beispiel, in dem die Lüfterdrehung auf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (TFS) mit (α) der Ein/Aus-Spannungsrate als Ventilöffnungs-Ventilschließungs-Steuerungssignal geregelt wird. 6 zeigt ein Beispiel, in dem die Lüfterdrehung auf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (TFS) mit (β) der Ein-Aus-Spannungsfrequenz als Ventilöffnungs-Ventilschließungs-Steuerungssignal geregelt wird. 7 zeigt ein Beispiel, in dem die Lüfterdrehung auf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (TFS) mit (γ) dem Betrag der elektrischen Leistung (W) einer Stromquelle als Ventilöffnungs-Ventilschließungs-Steuerungssignal geregelt wird. Wie man den Steuerungsbeispielen entnehmen kann, wird die Lüfterdrehgeschwindigkeit in der vorliegenden Erfindung durch die Ermittlung von Daten, wie der Temperatur des Kühlmittels im Kühler, der Temperatur des Getriebeöls, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl, etc. geändert. Dementsprechend kann die Wassertemperatur innerhalb eines bestimmten Bereiches gehalten werden, und die Ein- und Ausschaltvorgänge der Lüfterkupplungsvorrichtung können in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl ungeachtet der Kühlflüssigkeitstemperatur im Kühler gesteuert werden, so dass die mit der übermäßigen Lüfterdrehung einhergehenden Lüftergeräusche unterbunden werden können.
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Zusätzlich können zu den obigen Parametern die Getriebetemperatur, die Ansauglufttemperatur, ein Kompressordruck einer Klimaanlage, die Drosselklappenstellung, etc. als Parameter zur Beurteilung der Lüftersteuerung herangezogen werden.
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8 zeigt ein Steuerungsbeispiel, in dem die übermäßige Drehung des Lüfters durch Reduktion der Ansprechverzögerung bezüglich der Steuerungsanweisungen an die Lüfterdrehgeschwindigkeit vermindert wird, und stellt ein Verfahren zur Steuerung der Lüfterdrehgeschwindigkeit dar, bei dem die obere Grenze für die Drehgeschwindigkeit durch die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS), die seitens des Motors gefordert wird, festgelegt wird. In diesem Steuerungsverfahren wird eine obere Grenzlinie für die Drehgeschwindigkeit geringfügig unterhalb einer Einschaltgeschwindigkeit, wie in 8 gezeigt, mit Bezug auf die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS), die seitens des Motors im normalen Betrieb gefordert wird, festgesetzt. Die Drehgeschwindigkeit auf dieser Linie wird als obere Grenze der Lüfterdrehgeschwindigkeit geregelt.
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Befindet sich die Kupplung im Einschaltzustand, strömt übermäßig viel Öl in das Innere des Drehmomentübertragungsraums der Kupplung und verbleibt dort. Folglich wird im nächsten Takt, nach der Ausgabe des Signals zur Reduktion der Lüfterdrehgeschwindigkeit, die Reaktion bezüglich dieses Signals durch die Zeit für das Umleiten und Aufstauen des Öls im Ölvorratsbehälter verzögert. Ferner wird das übermäßige Öl innerhalb des Drehmomentübertragungsraums zur Einflussgröße für die übermäßige Drehung, wenn sich die Motordrehzahl innerhalb eines Augenblicks von niedriger Drehzahl zu hoher Drehzahl, wie z. B. im Falle eines Motorstarts oder einer Beschleunigung aus dem Leerlauf heraus, ändert. Deshalb dringt kein übermäßiges Öl in den Drehmomentübertragungsraum ein, sofern die obere Drehgeschwindigkeitsgrenze der optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) auf ein Niveau geringfügig unterhalb des Einschaltdrehung herabgesetzt wird. Folglich kann die Ansprechverzögerung bezüglich des Signals für die Lüfterdrehgeschwindigkeit im nächsten Takt so kurz wie möglich gehalten und die mit der zum Zeitpunkt einer sich ändernden Motordrehzahl und des Motorstarts einhergehende übermäßige Lüfterdrehung reduziert werden.
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9 zeigt ein konkretes Beispiel für die Steuerung der Lüfterdrehgeschwindigkeit, in dem die obere Grenzlinie für die Drehgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der obigen optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) eingestellt wird. Wenn sich, wie diesem Beispiel gezeigt, die Motordrehzahl (ES) von 1000 U/min auf 4000 U/min ändert und die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) konstant 2000 U/min beträgt, wird die Lüfterdrehgeschwindigkeit (FS) auf die obere Grenzlinie für die Lüfterdrehgeschwindigkeit geregelt, sofern die Motordrehzahl (ES), wie für den Falle (α), konstant 1000 U/min beträgt. Analog dazu wird die Lüfterdrehgeschwindigkeit (FS) auf die obere Grenzlinie für die Lüfterdrehgeschwindigkeit geregelt, sofern die Motordrehzahl (ES), wie für den Fall (β), von 1000 U/min auf 2000 U/min beschleunigt wird. Im Falle (γ) wird die Lüfterdrehgeschwindigkeit (FS) konstant auf 2000 U/min geregelt, wenn die Motordrehzahl (ES) von 2000 U/min auf 4000 U/min beschleunigt wird.
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Die obere Grenzlinie für die Drehgeschwindigkeit kann mit einer Formel (Näherungsformel) mittels der Motordrehzahl (n) als Variable, etc. ermittelt werden.
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Die 10 und 11 zeigen Steuerungsbeispiele, in denen die übermäßige Drehung zum Zeitpunkt der Drehzahländerung des Motors durch zwischenzeitiges Ausblenden des Steuerungssignals für die Lüftersteuerung auf Grundlage der Differenzgeschwindigkeiten zwischen der Motordrehzahl, der Lüfterdrehgeschwindigkeit (aktueller Messwert) und der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit reduziert wird. Im Steuerungsbeispiel der 10 wird das Steuerungssignal für die Lüftersteuerung zwischenzeitig ausgeblendet, sofern die Differenzgeschwindigkeit zwischen der Motordrehzahl (ES) und der Lüfterdrehgeschwindigkeit (FS) kleiner als ein bestimmter Wert (konstante Differenzgeschwindigkeit A) (ES – FS < A) ist. Im Steuerungsbeispiel der 11 wird das Steuerungssignal für die Lüftersteuerung zwischenzeitig ausgeblendet wird, so fern die Differenzgeschwindigkeit zwischen der Motordrehzahl (ES) und der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) kleiner als ein bestimmter Wert (konstante Differenzgeschwindigkeit A) und die Lüfterdrehgeschwindigkeit (FS) größer ist als die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS). (ES – ETFS < A und FS > ETFS).
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Die Lüfterkupplung, als Gegenstand des Steuerungssystems der vorliegenden Erfindung, beinhaltet ein System zum Umleiten des Öls in den Drehmomentübertragungsraum durch die Differenzgeschwindigkeit zwischen der Antriebsdrehzahl und der Lüfterdrehzahl. Folglich nimmt die Umleitgeschwindigkeit des Öls mit kleiner werdender Differenzgeschwindigkeit ab, was die Ursache für eine übermäßige Drehung des Lüfters zum Zeitpunkt eines sich ändernden Motorenzustandes (niedrige Motordrehzahl ⇒ hohe Motordrehzahl) ist. Dementsprechend wird das Steuerungssignal für die Lüfterkupplung bei Differenzgeschwindigkeiten kleiner einem bestimmten Wert zeitweilig ausgeblendet. Somit wird eine übermäßige Ölversorgung vermieden und die damit einhergehende übermäßige Drehung des Lüfters reduziert.
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12 und 13 zeigen Steuerungsbeispiele zur Reduktion der übermäßigen Lüfterdrehung zum Zeitpunkt einer sich ändernden Motordrehzahl, wobei das Steuerungssignal für die Lüfterdrehgeschwindigkeit auf Grundlage der Beschleunigung der Motordrehzahl oder der Beschleunigung der Drosselklappe zeitweilig ausgeblendet wird. Im Beispiel der 12 wird das Steuerungssignal für die Lüfterdrehgeschwindigkeit abgeschaltet, wenn die Beschleunigung a der Motordrehzahl einen bestimmten Wert A übersteigt (a > A). Im Beispiel der 13 wird das Steuerungssignal für die Lüfterdrehgeschwindigkeit abgeschaltet, wenn die Beschleunigung a' der Drosselklappe einen bestimmten Wert A übersteigt (a' > A).
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Es wird für den Moment geprüft, ob die Motordrehzahl beschleunigt wurde, so dass daraufhin das Steuerungssignal für die Lüfterdrehgeschwindigkeit ausgeblendet wird, um die übermäßige Lüfterdrehung zu reduzieren.
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14 zeigt ein Steuerungsbeispiel, in dem das Drehverhalten des Lüfters durch Festlegung einer Schwelle bezüglich der Änderungsrate der obigen optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit auf Grundlage der Änderungsrate der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) stabilisiert wird. Wenn z. B., wie in 14 gezeigt, die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) von 1000 U/min (α) auf 3000 U/min (β) über die Zeit t angehoben wird, so beträgt die Änderungsrate der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) für den Zeitraum Δt 2000 U/min/Δt. Wird für die Änderungsrate während des Zeitraums Δt eine Schwelle (z. B. 500 U/min/Δt) festgelegt, so ändert sich die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) von (α) nach (γ) entsprechend.
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Ändert man die optimale Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) innerhalb kurzer Zeit rasch, wird die Steuerungsausgabe der Lüfterdrehsteuerung instabil (der Fehler zwischen der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit und der aktuellen Lüfterdrehgeschwindigkeit nimmt zu). Dementsprechend verschlechtert sich das konvergente Verhalten und das Lüfterdrehverhalten wird instabil. Folglich kann der Fehler der optimalen Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) reduziert werden, wenn für die Änderungsrate der Lüfterdrehgeschwindigkeit (ETFS) eine Schwelle definiert wird, so dass sich das Lüfterdrehverhalten stabilisiert.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung wird für die Lüfterkupplung zur Kühlung des Kühlers eines Kraftfahrzeugs angewandt, wodurch das Betriebsverhalten eines Motors verbessert, die Kraftstoffkosten gesenkt, das Kühlverhalten des Kondensators einer Klimaanlage (A/C) verbessert und die mit der übermäßigen Drehung des Lüfters einhergehenden Geräusche unterdrückt werden. Darüber hinaus kann die Ansprechverzögerung bezüglich der Steuerungsanweisungen an den Lüfter verringert und die während der Änderung der Motordrehzahl und während des Motorstarts auftretende Drehung des Lüfters reduziert sowie das Drehverhalten des Lüfters stabilisiert werden.
