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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der am 20. Mai 2014 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr.
10-2014-0060459 in Anspruch.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Steuern einer Luftflussrate (oder Luftstroms) in einen Fahrzeugmotorraum und ein dazugehöriges Steuerverfahren, und insbesondere ein System zum Steuern eine Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum und ein zugehöriges Steuerverfahren, welches die Kühlwirkung und das aerodynamische Verhalten verbessert.
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Beschreibung verwandter Techniken
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Im allgemeinen werden ein Kühler zum Kühlen eines Motors und ein Kondensator zum Kondensieren eines Kältemittels in einer Klimaanlage in einem Fahrzeug befestigt, und die Temperaturen des Kühlers und des Kondensators werden durch Betätigen eines Kühlgebläses gesenkt. Es ist vorteilhaft, eine Temperatur des Motors beim ersten Starten des Fahrzeugs schnell auf ein angemessenes Niveau zu erhöhen, um so den Treibstoffverbrauch zu senken, und die Temperatur des Motors soll auf einer angemessenen Temperatur gehalten werden.
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Das Kühlgebläse wird üblicherweise durch den Betrieb des Motors betrieben, wobei diese mechanische Methode den Nachteil hat, dass sich der Benzinverbrauch des Fahrzeugs verschlechtert, da das Kühlgebläse immer betrieben wird, wann immer der Motor läuft.
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In letzter Zeit wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Motors eingesetzt, und mit Bezug auf das obige Verfahren wird das Kühlgebläse nur bei Bedarf aufgrund eines Fahrzustands des Fahrzeugs betrieben, mit der Wirkung, dass dabei der Treibstoffverbrauch weiter verbessert wird, und als Ergebnis sich diese Art und Weise weiter verbreitet.
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Des Weiteren, wenn eine Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht wird, beeinflussen die aerodynamischen Eigenschaften den Benzinverbrauch und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in signifikanter Weise, und, falls in den Motorraum des Fahrzeugs strömende Luft abgesperrt wird, wenn das Fahrzeug sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt, reduziert sich der Luftwiderstand (oder Strömungswiderstand), der durch den Luftfluss durch den Motorraums entsteht, so dass der Treibstoffverbrauch verbessert werden kann.
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Aus der
DE 10 2010 063 451 A1 ist ein System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Aus der
DE 196 52 398 A1 ist ein System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum mit elektromagnetisch bewegten Klappen bzw. Lamellen bekannt. Ein weiteres System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum ist aus der
DE 10 2006 024 522 A1 bekannt.
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Die Information in dem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ soll nur das Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung verbessern und sollte nicht als ein Anerkenntnis oder irgendeine Art von Andeutung dienen, dass diese Information den Stand der Technik, der einem Fachmann bereits bekannt ist, bildet.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung zielen auf die Lösung der Aufgabe des Bereitstellens eines Systems zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum (z.B. Verbrennungsmotor-Raum z.B. eines Kraftfahrzeugs) und eines dazugehörigen Steuerverfahrens, welches die Kühlleistung und das aerodynamische Verhalten eines Fahrzeugs verbessern können.
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Zusätzlich zielen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung auf die Lösung der Aufgabe des Bereitstellens eines Systems zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum und eines zugehörigen Steuerverfahrens, welche den Luftwiderstand durch Minimieren des Betriebs eines Kühlgebläses und Absperren des Luftflusses in einen Motorraum reduzieren kann.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch ein System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Steuerverfahren für ein System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß Anspruch 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung weist ein System zum Steuern der Luftflussrate (oder Luftstroms) in einen Fahrzeugmotorraum auf: einen Lüfterkragen (oder Lüfterhutze), in welchen ein Kühlgebläse mit einem Gebläsemotor und einem Gebläseflügel (oder Gebläseblatt) montiert (oder befestigt) ist, einen Radialteil (Radialverschluss, ein Verschluss der sich radial bewegt), welcher in dem Lüfterkragen vorgesehen ist und einem Betriebsbereich des Gebläseflügels entspricht (der Radialteil kann so groß sein wie der Kreis, der durch den sich drehenden Gebläseflügels abgedeckt wird), mit einer in seinem Zentrum positionierten Verschlussnabe und einer Mehrzahl von Radialeinheiten, die an der Verschlussnabe angeordnet sind und die eine Mehrzahl von Radialverschlüssen (Radialblenden) aufweisen, die selektiv von der Verschlussnabe in Außenumfangsrichtungen entfaltbar (ausfahrbar) oder selektiv in Verschlussnabenrichtung einfaltbar (einfahrbar) sind, und ein Radialeinheitbetriebsteil (Radialeinheitbetätigungsteil) zum Entfalten der Mehrzahl an Radialeinheiten von der Verschlussnabe in die Außenumfangsrichtungen oder zum Einfalten der Mehrzahl der Radialeinheiten in die Verschlussnabenrichtung.
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Eine Seite von jeder von den Radialeinheiten kann sich mit einer Seite einer benachbarten Radialeinheit überlappen, so dass jede Radialeinheit die benachbarte Radialeinheit unterstützt/stützt.
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Eine Führungsnut (oder Führungsrille) und eine Führungsschiene (oder Führungsleiste oder Leitschiene) sind an jedem Radialverschluss ausgebildet, und zum Führen der Bewegung der radialen Verschlüsse ist die Führungsschiene, die am an der Außenseite positionierten Radialverschluss ausgebildet ist, in die Führungsnut, die am an der Innenseite positionierten Radialverschluss ausgebildet ist, eingesetzt.
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Der Radialeinheitbetriebsteil kann ein in/auf der Verschlussnabe angeordnetes Nabenzahnrad, ein mit der Zahnradnabe und einem äußersten (vom Zentrum des Radialteils aus gesehen) Verschluss der Radialverschlüsse im Eingriff stehendes flexibles Zahnrad (oder Zahrradwelle) zum Bewegen des äußersten Verschlusses in eine Zentrumsrichtung oder in die Außenumfangrichtungen (in Richtung weg vom Zentrum des Radialteils) gemäß einer Drehung des Nabenzahnrads, und einen Servomotor zum selektiven Drehen des Nabenzahnrads aufweisen.
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Ein Anschlag kann an jedem Radialverschluss ausgebildet sein und jeder Radialverschluss kann durch den Anschlag eingefaltet (eingefahren) werden, wenn sich der äußerste Radialverschluss zum Zentrum des Radialteils bewegt.
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Ein Antriebsgewinde (oder Mitnehmergewinde) kann an dem äußersten Radialverschluss ausgebildet sein, um in das flexible Zahnrad einzugreifen, und ein Zahnradführungsteil kann - bis auf den äußersten Radialverschluss - an jedem der Radialverschlüsse ausgebildet sein, um das flexible Zahnrad zu führen.
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Der Servomotor kann zum Steuern der Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung eingerichtet sein.
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Das System zum Steuern der Luftflussrate in den Fahrzeugmotorraum kann weiter eine Mehrzahl von Klappen aufweisen, die in dem Lüfterkragen vorgesehen sind und einen Teil eines Teils, in dem der radiale Bereich nicht befestigt ist, öffnen und schließen.
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Elektromagnete können an der Mehrzahl von Klappen vorgesehen werden, so dass die Mehrzahl von Klappen gemäß einem elektrischen Strom, der den Elektromagneten zugeführt wird, geöffnet und geschlossen werden.
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Der Lüfterkragen, in welchem der Radialverschluss und die Mehrzahl von Klappen vorgesehen sind, kann zwischen einem Motor (Verbrennungsmotor) und einem Kühler vorgesehen sein.
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Das System zum Steuern der Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum kann weiter eine Einkapselung (Kapselung) aufweisen, die den Motorraum umgibt.
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Das System zum Steuern der Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum kann weiter eine Steuereinheit aufweisen, die die Operationen des Radialeinheitbetriebsteils, der Klappen und des Kühlgebläses gemäß den Betriebsbedingungen eines Fahrzeugs in vorbestimmten Modi steuert, in welchen die vorbestimmten Modi einen ersten Modus, in welchem die Mehrzahl von Klappen geschlossen sind, der Radialverschluss komplett geschlossen und der Betrieb des Kühlgebläses abgeschaltet ist, einen zweiten Modus, in welchem die Mehrzahl von Klappen geschlossen sind, der Radialverschluss komplett geöffnet und der Betrieb des Kühlgebläses anhand eines Betriebszustandes des Fahrzeugs gesteuert wird, einen dritten Modus, in welchem die Mehrzahl von Klappen geöffnet sind, der radiale Verschluss komplett geöffnet ist, und der Betrieb des Kühlgebläses ausgeschaltet ist, und einen vierten Modus, in welchem die Mehrzahl von Klappen geschlossen sind, der offene Bereich des radialen Verschluss gesteuert ist und der Betrieb des Kühlgebläses ausgeschaltet ist, aufweisen.
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Das System zum Steuern der Luftflussrate in den Fahrzeugmotorraum kann weiter aufweisen: einen Atmosphärische-Temperatur-Sensor, welcher eine atmosphärische Temperatur (Umgebungstemperatur, Lufttemperatur) misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, einen Geschwindigkeitssensor, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, einen Klimaanlagedrucksensor, welcher einen Klimaanlageinnendruck misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, einen Klimaanlageschaltersensor, welcher ein Betriebssignal eines Klimaanlageschalters misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, und einen Kältemitteltemperatursensor, welcher eine Kältemitteltemperatur misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, wobei die Steuereinheit den Betriebszustand des Fahrzeugs anhand der entsprechenden Signale von den jeweiligen Sensoren bestimmen kann und den Betrieb des Radialeinheitbetriebsteils, der Mehrzahl von Klappen und des Kühlgebläses gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs in irgendeinem der Modi von dem ersten bis vierten Modus steuert.
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Das System zum Steuern der Luftflussrate in den Fahrzeugmotorraum kann weiter einen Ladeluftkühler (oder Zwischenkühler oder intercooler)-Temperatursensor aufweisen, der eine Temperatur eines Ladeluftkühlers misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, wobei die Steuereinheit weiter ein Signal des Ladeluftkühlertemperatursensors empfangen kann, um so den Betriebszustand des Fahrzeuges zu bestimmen, und den Betrieb des Radialeinheitbetriebsteils, der Mehrzahl von Klappen und des Kühlgebläses in einem der Modi von dem ersten bis vierten Modus steuern kann.
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Gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung weist ein Steuerverfahren für ein System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum auf:
- Bestimmen, durch ein Steuergerät, eines Betriebszustandes von einem Fahrzeug anhand von Sensorsignalen, die Signale eines Atmosphärische-Temperatur-Sensors, eines Geschwindigkeitssensors, eines Klimaanlagedrucksensors, eines Klimaanlageschaltersensors, eines Kältemitteltemperatursensors und eines Positionssensors aufweist, und Bestimmen, ob es notwendig ist, einen Radialteil gemäß dem bestimmten Betriebszustand des Fahrzeugs komplett zu schließen, und komplettes Schließen des Radialteils, Schließen der Mehrzahl von Klappen und Abschalten des Betriebs des Kühlgebläses durch die Steuereinheit in einem Zustand, in welchem es erforderlich ist, einen Radialteil (Radialverschluss) komplett zu schließen, wobei das System aufweist: den Atmosphärische-Temperatur-Sensor, der eine atmosphärische Temperatur misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, den Geschwindigkeitssensor, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, den Klimaanlagedrucksensor, welcher einen Klimaanlageinnendruck misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, den Klimaanlageschaltersensor, welcher ein Betriebssignal eines Klimaanlageschalters misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, den Kältemitteltemperatursensor, welcher eine Kältemitteltemperatur misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, einen Lüfterkragen, in welchen das Kühlgebläse mit einem Gebläsemotor und einem Gebläseflügel (Gebläseblatt) angebracht ist, den Radialteil, welcher im Lüfterkragen vorgesehen ist und einer Betriebsfläche (Betriebsgebiet, Betriebsbereich) des Lüfterblatts entspricht, aufweisend eine Verschlussnabe, die in dessen Zentrum positioniert ist und eine Mehrzahl von Radialeinheiten, die an der Verschlussnabe angeordnet sind und eine Mehrzahl von Radialverschlüssen aufweisen, und die selektiv von der Verschlussnabe in Außenumfangsrichtungen entfaltet sind oder selektiv in eine Verschlussnabenrichtung gefaltet sind, einen Radialeinheitbetriebsteil zum Entfalten der Mehrzahl von Radialeinheiten von der Verschlussnabe aus in Richtungen zum Außenumfang oder zum Falten der Mehrzahl von Radialeinheiten in die Verschlussnabenrichtung (in Richtung Zentrum), die Mehrzahl von Klappen, die im Lüfterkragen vorgesehen sind und einen Teil von einem Teil (Bereich) öffnen oder schließen, wo der Radialteil nicht befestigt ist, und eine Steuereinheit, welche den Betrieb des (jedes) Radialeinheitbetriebsteils, jeder Klappe und des Kühlgebläses gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs steuert.
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Das Verfahren kann weiter aufweisen, für einen Fall, in dem es nicht notwendig ist, den Radialteil komplett zu schließen, Bestimmen, durch die Steuereinheit, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs einem vorbestimmten Niedergeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand entspricht, und komplettes (ganz) Öffnen des Radialteils, Schließen der Mehrzahl von Klappen, und Steuern des Betriebs des Kühlgebläses gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeuges durch die Steuereinheit, falls der Betriebszustand des Fahrzeugs einem Niedergeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand entspricht.
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Das Verfahren kann weiter aufweisen, für den Fall, in welchem der Betriebszustand des Fahrzeugs nicht dem Niedriggeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand entspricht, Bestimmen, durch die Steuereinheit, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs einem vorbestimmten Hochgeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand entspricht, und komplettes Öffnen des Radialteils, Öffnen der Mehrzahl von Klappen, und Ausschalten des Betriebs des Kühlgebläses durch die Steuereinheit, falls der Betriebszustand des Fahrzeugs dem Hochgeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand entspricht.
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Das Verfahren kann weiter aufweisen das Schließen der Mehrzahl von Klappen, das Ausschalten des Betriebs des Kühlgebläses, und das Steuern einer offenen (geöffneten) Fläche (Bereichs) des Radialteils gemäß einem Betriebszustand des Fahrzeugs durch die Steuereinheit in einem Fall, in welchem der Betriebszustand des Fahrzeugs nicht dem Hochgeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand entspricht.
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Das System zum Steuern der Luftflussrate in den Fahrzeugmotorraum kann weiter einen Ladeluftkühlertemperatursensor aufweisen, welcher eine Temperatur eines Ladeluftkühlers misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, und die Steuereinheit kann den Betriebszustand des Fahrzeugs ermitteln, wobei auch das Signal des Ladeluftkühlertemperatursensors beinhaltet wird.
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Gemäß dem System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dem zugehörigen Steuerverfahren kann die Kühlleistung verbessert werden, indem das Kühlgebläse anhand des Fahrzustands des Fahrzeugs gesteuert wird und das aerodynamische Verhalten kann durch Einstellen der Luftmenge, die in das Fahrzeug strömt, verbessert werden.
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Es sollte klar sein, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ oder „Fahrzeugs-“ oder andere ähnliche Ausdrücke, die hier benutzt werden, allgemeine Motorfahrzeuge, wie zum Beispiel Personenkraftwagen, inklusive Sport Utility Vehicle (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene gewerbliche Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, inklusive einer Mehrzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge, und Ähnliches, umfasst, und auch hybride Fahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in-Hybrid elektrische Fahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Alternativkraftstofffahrzeuge (zum Beispiel Treibstoff, der aus anderen Ressourcen als Petroleum hergestellt wird), umfasst. Wenn hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen hat, zum Beispiel Benzin und elektrisch betriebene Fahrzeuge.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegende Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, die offenkundig oder detaillierter dargestellt werden in den beigefügten Zeichnungen, die hier mit einbezogen werden, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, gewisse Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Querschnitt, der ein beispielhaftes System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum illustriert.
- 2 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes System zum Steuern der Luftflussrate in den Fahrzeugmotorraum gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.
- 3, 4, 5, und 6 sind Ansichten, die Betriebsmodi des beispielhaften Systems zum Steuern der Luftflussrate in den Fahrzeugmotorraum gemäß der vorliegenden Erfindung illustrieren.
- 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 sind Ansichten, die einen Radialbereich des beispielhaften Systems zum Steuern der Luftflussrate in den Fahrzeugmotorraum gemäß der vorliegenden Erfindung illustrieren.
- 14A, 14B, und 14C sind Ansichten, die eine Klappe des beispielhaften Systems zum Steuern der Luftflussrate in den Fahrzeugmotorraum gemäß der vorliegenden Erfindung illustrieren.
- 15 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren des beispielhaften Systems zum Steuern der Luftflussrate in den Fahrzeugmotorraum gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabstreu sind, sondern eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener, die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichenden Merkmale, darstellen. Die konkreten Entwurfsmerkmale der vorliegenden hier beschriebenen Erfindung beinhalten zum Beispiel spezifische Dimensionen, Orientierungen, Positionen und Formen, die zum Teil durch die jeweilige vorgesehene Anwendung und die Einsatzumgebung bestimmt werden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es wird nun im Detail Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en), von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen illustriert und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung(en) im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird/werden, sollte es klar sein, dass die vorliegende Beschreibung nicht vorgesehen ist, die Erfindung(en) auf diese beispielhaften Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil, die Erfindung(en) soll/sollen nicht nur diese beispielhaften Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die von dem durch die beigefügten Ansprüche definierten Umfang der Erfindung umfasst werden.
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1 zeigt einen Querschnitt, der ein System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert, und 2 ist ein Blockdiagramm, das das System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert.
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3, 4, 5, und 6 sind Ansichten, die Betriebsmodi des Systems zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustrieren, und 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 sind Ansichten, die einen Radialteil des Systems zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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Bezugnehmend auf 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13, umfasst ein System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Lüfterkragen 30, in welchem ein Kühlgebläse 20 mit einem Gebläsemotor 22 und einem Gebläseflügel 24 montiert ist, einen Radialteil 40, welcher im Lüfterkragen 30 vorgesehen ist und einem Betriebsbereichs des Gebläseflügels 24 entspricht, mit einer in seinem Zentrum positionierten Verschlussnabe 42 und einer Mehrzahl von an der Verschlussnabe 42 angeordneten Radialeinheiten 44a, 44b und 44c, die selektiv von der Verschlussnabe 42 aus in Außenumfangsrichtungen entfaltbar oder selektiv in Verschlussnabenrichtung einfaltbar sind und die eine Mehrzahl von Radialverschlüssen 43a - 43d aufweisen, und ein/einen Radialeinheitbetriebsteil 50 zum Entfalten der Mehrzahl von Radialeinheiten 44a, 44b und 44c von der Verschlussnabe 42 in die Außenumfangsrichtungen oder zum Einfalten der Mehrzahl der Radialeinheiten 44a, 44b und 44c in Verschlussnabenrichtung.
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Obwohl in 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 nur ein Teil der Radialeinheit beschrieben wird, kann die Mehrzahl der Radialeinheiten, wie in 3, 4, 5, und 6 gezeigt, eingefaltet oder entfaltet werden, um einen Kreis zu bilden.
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Das System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum kann weiter eine Mehrzahl von Klappen 60 aufweisen, welche im Lüfterkragen 30 vorgesehen sind, und einen Teil eines Bereichs, in dem der Radialteil 40 nicht angebracht ist, öffnen oder schließen. Weiter ist der mit den Radialverschlüssen 43a - 43d und der Mehrzahl von Klappen 60 versehene Lüfterkragen 30 zwischen einem Motor 70 und einem Kühler 80 angeordnet.
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Ein Kondensator 82 kann vor dem Kühler 80 vorgesehen sein, und ein Ladeluftkühler 84 kann vor dem Kondensator 82 vorgesehen sein.
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Zusätzlich kann das System zum Steuern einer Luftflussrate in einem Fahrzeugmotorraum gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiter eine Einkapselung 90 aufweisen, die den Motorraum umgibt, wobei die Einkapselung 90 dazu dient, die Übertragung von vom Motor 70 erzeugten Lärm und Vibrationen außerhalb der Fahrzeugkarosserie 10 zu verhindern, und den Luftwiderstand beim Strömen des Windes in den Motorraum reduziert, indem der durch die Bewegung des Fahrzeugs erzeugte Wind geführt wird.
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Zusätzlich erhält die Einkapselung 90 die vom Motor 70 erzeugte Wärme, und ermöglicht es, den Motor 70 bei der optimalen Betriebstemperatur zu betreiben, wenn sich das Fahrzeug nach einer gewissen Zeit nach einem Fahrzeughalt wieder in Bewegung setzt.
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Die Einkapselung 90 kann einen Teil des Motors 70 umgeben oder den Motor 70 komplett umgeben.
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Bezugnehmend auf 2, kann das System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum einen Atmosphärische-Temperatur-Sensor 110, welcher eine atmosphärische Temperatur (oder Lufttemperatur) misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, einen Geschwindigkeitssensor 120, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, einen Klimaanlagedrucksensor 130, welcher einen Klimaanlageinnendruck misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, einen Klimaanlageschaltersensor 140, welcher ein Betriebssignal von einem Klimaanlagenschalter misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, einen Kältemitteltemperatursensor 150, welcher eine Kältemitteltemperatur misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, und einen Positionssensor 170, welcher eine geöffnete Fläche oder einen Arbeitswinkel des Radialteils 40 misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, aufweisen.
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Die Steuereinheit 100 ermittelt den Betriebszustand des Fahrzeugs anhand der entsprechenden Signalen der jeweiligen Sensoren und steuert den Betrieb des Radialeinheitbetriebsteils 50, der Mehrzahl von Klappen 60 und des Kühlgebläses 20 gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs.
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Das System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum weist weiter einen Ladeluftkühlertemperatursensor 160 auf, welcher eine Temperatur des Ladeluftkühlers 84 misst und ein entsprechendes Signal ausgibt, wobei die Steuereinheit 100 weiter ein Signal von dem Ladeluftkühlertemperatursensor 160 empfangen kann, um so den Betriebszustand des Fahrzeugs zu ermitteln und den Betrieb des Radialeinheitbetriebsteils 50, der Mehrzahl von Klappen 60 und des Kühlgebläses 20 zu steuern.
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Bezugnehmend auf 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13, überlappt eine Seite von jeder der Radialeinheiten 44a, 44b und 44c mit einer Seite der benachbarten Radialeinheit 44a, 44b und 44c, so dass jede der Radialeinheiten 44a, 44b und 44c die benachbarte Radialeinheit 44a, 44b und 44c unterstützt.
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Das heißt, dass beide Seiten der Mehrzahl von Radialeinheiten 44a, 44b und 44c eine an der anderen aufgestapelt sind und die benachbarten Radialeinheiten 44a, 44b und 44c unterstützen.
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An jedem der Radialverschlüsse 43a, 43b, 43c und 43d sind eine Führungsnut 45a, 45b und 45c (kein Bezugszeichen beim Radialverschluss 43d) und eine Führungsschiene 46a, 46b, 46c und 46d ausgebildet, und die Führungsschiene 46b, 46c und 46d, die am (jeweils) außen positionierten Radialverschluss 43b, 43c und 43d ausgebildet ist, ist zum Führen der Bewegung der Radialverschlüsse 43b, 43c und 43d in die Führungsnut 45a, 45b und 45c eingesetzt, die am (jeweils) innen positionierten Radialverschluss 43a, 43b und 43c ausgebildet ist.
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Der Radialeinheitbetriebsteil 50 weist auf: ein an der Verschlussnabe 42 angeordnetes Nabenzahnrad 56, ein über ein Endzahnrad 57 mit dem Nabenzahnrad 56 im Eingriff stehendes und mit dem äußersten Verschluss 43d der Radialverschlüsse 43a, 43b, 43c und 43d im Eingriff stehendes flexibles Zahnrad (oder flexible Zahnradwelle oder Schraubenwelle) 52 zum Bewegen des äußersten Verschlusses 43d in Zentrumsrichtung oder in Außenumfangsrichtungen gemäß einer Drehung des Nabenzahnrads 56, und einen Servomotor zum selektiven Drehen des Nabenzahnrads 56.
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Ein Anschlag 47a, 47b, 47c und 47d ist an jedem Radialverschluss 43a, 43b, 43c und 43d ausgebildet und jeder der Radialverschlüsse 43a, 43b, 43c und 43d wird durch den Anschlag 47a, 47b, 47c und 47d eingefaltet, wenn der äußerste Radialverschluss 43d in Zentrumsrichtung des Radialteils 40 bewegt wird.
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Ein Antriebsgewinde 48 ist am äußersten Radialverschluss 43d ausgebildet, um in das flexible Zahnrad 52 einzugreifen, und ein Zahnradführungsteil (Zahnradführungsabschnitt) 49a, 49b und 49c ist - bis auf den äußersten Radialverschluss 43d - in jedem Radialverschluss 43a, 43b und 43c zum Führen des flexiblen Zahnrads 52 ausgebildet.
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Der Servomotor 58 ist zum Steuern der Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung eingerichtet, um die ausgefaltete Fläche (ausgebreitete Fläche) des Radialteils 40 gemäß der Steuerung des Steuereinheit 100 zu steuern.
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14A, 14B und 14C sind Ansichten, die eine Klappe des Systems zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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Bezugnehmend auf 14A, 14B und 14C, sind Elektromagneten 62 an der Mehrzahl von Klappen 60 vorgesehen, sodass die Mehrzahl von Klappen 60 gemäß einem elektrischen Strom, der den Elektromagneten 62 zur Verfügung gestellt wird, geöffnet oder geschlossen werden, und es sind an den Klappen 60 jeweilige Klappendrehschäfte 64 vorgesehen, so dass die jeweiligen Klappen 60 um die Drehschäfte 64 gedreht werden können.
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Der Klappendrehschaft 64 kann eine Torsionsfeder sein, und die Klappe 60 kann, wenn dem Elektromagnet 62 kein elektrischer Strom zugeführt wird, in einem geöffneten Zustand verbleiben. In dem Fall, dass eine elektrische Stromversorgung versagt, kann die Klappe 60 im geöffneten Zustand verharren, sodass ein Überhitzen des Motors 70 vermieden wird.
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3, 4, 5 und 6 sind Ansichten, die Betriebsmodi des Systems zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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Der in 3 dargestellte Betriebsmodus zeigt einen Zustand, in dem die Mehrzahl von Klappen 60 geschlossen sind und der Radialteil 40 ganz geschlossen ist, und der Betrieb des Kühlgebläses 20 kann in diesem Fall abgeschaltet sein.
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Der in 4 dargestellte Betriebsmodus zeigt einen Zustand, in dem die Mehrzahl von Klappen 60 geschlossen sind und der Radialteil 40 komplett geöffnet ist, und der Betrieb des Kühlgebläses 20 kann in diesem Fall anhand des Betriebszustands des Fahrzeugs gesteuert werden.
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Der in 5 dargestellte Betriebsmodus zeigt einen Zustand, in dem die Mehrzahl von Klappen 60 geöffnet sind und der Radialteil 40 ganz geöffnet ist, und der Betrieb des Kühlgebläses 20 kann in diesem Fall abgeschaltet sein.
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Der in 6 dargestellte Betriebsmodus zeigt einen Zustand, in dem die Mehrzahl von Klappen 60 geschlossen sind und eine geöffnete (oder offene) Fläche des Radialteil 40 gesteuert wird, und der Betrieb des Kühlgebläses 20 kann in diesem Fall abgeschaltet sein.
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15 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerverfahren des Systems zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Im Folgenden wird das Steuerverfahren des Systems zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14A, 14B, 14C und 15 beschrieben.
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Die Steuereinheit 100 bestimmt den Betriebszustand des Fahrzeugs anhand von Sensorsignalen, die Signale vom Atmosphärische-Temperatur-Sensor 110, dem Geschwindigkeitssensor 120, dem Klimaanlagedrucksensor 130, dem Klimaanlageschaltersensor 140 und dem Kältemitteltemperatursensor 150 umfassen (S10), und bestimmt anhand des ermittelten Betriebszustandes des Fahrzeugs, ob es notwendig ist, den Radialteil 40 komplett zu schließen (S20).
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Der Zustand, in welchem es erforderlich ist, den Radialteil 40 komplett (oder ganz) zu schließen, ist ein Zustand in welchem Kühlung nicht erforderlich ist, und kann zum Beispiel ein Zustand sein, in welchem es erforderlich ist, den Motor 70 für eine vorbestimmte Zeit aufzuwärmen, nachdem der Motor des Fahrzeugs gestartet wurde, ein Zustand sein, in welchem es erforderlich ist, eine Temperatur des Motors 70 beizubehalten, wenn der Motor ausgeschaltet wird, und ein Zustand sein, in welchem sich das Fahrzeug in einem Niedergeschwindigkeit- und Niederlast-Zustand bewegt. Der entsprechende Zustand kann im Voraus in einem zuvor bestimmten Kennfeld (englisch: „map“) gespeichert werden, und die Steuereinheit 100 kann das Kennfeld mit dem Betriebszustand des Fahrzeugs vergleichen, um so zu bestimmen, ob es notwendig ist den Radialteil 40 komplett zu schließen.
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Im Fall, dass es erforderlich ist, den Radialteil 40 komplett zu schließen, schließt die Steuereinheit 100 den Radialteil 40 komplett, schließt die Mehrzahl von Klappen 60 und schaltet den Betrieb des Kühlgebläses 20 ab (S30).
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In diesem Fall ist es möglich, den Motor 70 aufzuwärmen und eine geeignete Temperatur beizubehalten, und die aerodynamischen Eigenschaften können durch das Absperren der in den Motorraum fließenden Luft verbessert werden, da der Radialteil 40 und die Mehrzahl der Klappen 60 geschlossen sind.
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Im Fall, dass es nicht erforderlich ist, den Radialteil 40 komplett zu schließen, ermittelt die Steuereinheit 100, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs einem zuvor bestimmten Niedergeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand entspricht (S40). Im Fall, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs dem Niedergeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand entspricht, öffnet die Steuereinheit 100 den Radialteil 40 komplett, schließt die Mehrzahl von Klappen 60 und steuert den Betrieb des Kühlgebläses 20 gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs (S50).
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Als ein Beispiel kann der zuvor bestimmte Niedergeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand ein Zustand sein, in welchem die Fahrzeuggeschwindigkeit ungefähr 30 bis 40 km/h ist und eine Motordrehzahl 2000 bis 4000 U/min beträgt, oder kann als ein Zustand definiert werden, in welchem Kühlung durch den Betrieb des Kühlgebläses 20 erforderlich ist. Das heißt, dass der Niedergeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand als ein Zustand definiert werden kann, in welchem Kühlung notwendig ist, wobei aber die Kühlung durch den Wind, der durch die Fahrzeugbewegung erzeugt wird, nicht ausreicht.
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Der entsprechende Zustand ist in dem vorbestimmten Kennfeld gespeichert, die Steuereinheit 100 kann das Kennfeld mit dem Betriebszustand des Fahrzeugs vergleichen, um so zu bestimmen, ob es notwendig ist, das Kühlgebläse 20 zu betreiben, und die Steuereinheit 100 steuert den Betrieb des Kühlgebläses 20 gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs. Die Steuereinheit 100 kann das Kühlgebläse 20 betreiben indem sie die Anzahl von Umdrehungen des Kühlgebläses 20 anhand des vorbestimmten Kennfelds bestimmt/ermittelt, oder die Steuereinheit 100 kann das Kühlgebläse 20 kontinuierlich oder intermittierend betreiben indem sie eine Betriebsdauer des Kühlgebläses 20 bestimmt/ermittelt.
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Im Fall, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs nicht dem Niedergeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand entspricht, ermittelt die Steuereinheit 100, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs einem vorbestimmten Hochgeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand entspricht (S60). Falls der Betriebszustand des Fahrzeugs dem Hochgeschwindigkeit-und Hochlast-Zustand entspricht, öffnet die Steuereinheit 100 den Radialteil 40 komplett, öffnet die Mehrzahl der Klappen 60 und schaltet den Betrieb des Kühlgebläses 20 ab (S70).
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Als ein Beispiel, kann der vorbestimmte Hochgeschwindigkeit- und Hochlast-Zustand ein Zustand sein, in dem eine Fahrzeuggeschwindigkeit ungefähr 90 bis 110 km/h ist, und eine Motordrehzahl 2000 bis 4000 U/min beträgt, oder kann als Zustand definiert werden, in dem Kühlung erforderlich ist und die Kühlung, die durch den Wind, der durch die Bewegung des Fahrzeugs erzeugt wird, ausreichend ist.
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Die entsprechende Bedingung ist in dem vorher bestimmten Kennfeld gespeichert und die Steuereinheit 100 kann das Kennfeld mit dem Betriebszustand des Fahrzeugs vergleichen, um so zu bestimmen, ob die Kühlung durch den Wind, der durch die Bewegung des Fahrzeugs erzeugt wird, ausreichend ist.
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Im Fall, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs nicht dem Hochgeschwindigkeit-und Hochlast-Zustand entspricht, schließt die Steuereinheit 100 die Mehrzahl der Klappen 60, schaltet den Betrieb des Kühlgebläses 20 ab, und steuert die geöffnete Fläche des Radialteils 40 anhand des Betriebszustands des Fahrzeugs (S80, S90, und S100).
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Das heißt, dass die Steuereinheit 100 anhand des Betriebszustands des Fahrzeugs bestimmt, ob Kühlung erforderlich ist, der Betrieb des Kühlgebläses 20 nicht notwendig ist, und der in das Fahrzeug fließende Wind gesteuert werden soll.
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Die entsprechende Bedingung ist im zuvor bestimmten Kennfeld gespeichert, die Steuereinheit 100 kann das Kennfeld mit dem Betriebszustand des Fahrzeugs vergleichen, um so zu bestimmen, ob der Betrieb des Radialteils 40 notwendig ist, und die Steuereinheit 100 bestimmt die geöffnete (offene) Fläche des Radialteils 40 gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs, und steuert das Öffnen (den Öffnungsbetrieb) des Radialteils 40.
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Die Steuereinheit 100 bestimmt mit Hilfe des Positionssensors 170, ob eine Position des Radialteils 40, das heißt, die geöffnete Fläche des Radialteils 40, angemessen ist. Das heißt, die Steuereinheit 100 ermittelt, ob die gegenwärtig geöffnete Fläche des Radialteils 40 der bestimmten geöffneten Fläche des Radialteils 40 entspricht (S80). Im Fall, dass die gegenwärtige geöffnete Fläche des Radialteils 40 nicht mit der bestimmten geöffneten Fläche des Radialteils 40 übereinstimmt, steuert die Steuereinheit 100 den Betrieb des Radialeinheitbetriebsteils (shutter actuator) 50 und steuert die geöffnete Fläche (offene Fläche) des Radialteils 40 (S100).
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Weiter schließt die Steuereinheit 100 die Mehrzahl von Klappen 60, schaltet den Betrieb des Kühlgebläses 20 ab und behält die geöffnete Fläche des Radialteils 40 bei (S90).
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Im Fall, dass der Ladeluftkühler 84 am Motor 70 befestigt ist, kann die Steuereinheit 100 weiter das entsprechende Signal des Ladeluftkühlertemperatursensors 160 berücksichtigen, um so den Betriebszustand des Fahrzeugs zu bestimmen.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß dem System zum Steuern einer Luftflussrate in einen Fahrzeugmotorraum gemäß den verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung und deren Steuerverfahren, das Kühlverhalten verbessert werden, indem der Einsatz eines Kühlgebläses abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs gesteuert wird, und das aerodynamische Verhalten kann durch Einstellen einer in das Fahrzeug strömenden Luftmenge verbessert werden.
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Zur Vereinfachung der Erläuterung und zur genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Ausdrücke „oben“, „unten“, „innen“ und „außen“ benutzt, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen von derartigen Merkmalen, wie sie in den Figuren gezeigt sind, zu beschreiben.
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Die vorhergehenden Beschreibungen der spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden für den Zweck der Illustration und Beschreibung präsentiert. Sie sollen nicht als erschöpfend oder die Erfindung auf die offenbarten genauen Formen einschränkend aufgefasst werden, und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um gewisse Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu beschreiben, so dass andere Fachleute befähigt werden, die verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie auch deren verschiedenen Alternativen und Modifikationen, zu erstellen und einzusetzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hier beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeugkarosserie (vehicle body)
- 20
- Kühlgebläse (cooling fan)
- 22
- Gebläsemotor (fan motor)
- 24
- Gebläseflügel (fan blade)
- 30
- Lüfterkragen (fan shroud)
- 40
- Radialteil (radial portion)
- 42
- Verschlussnabe (shutter hub)
- 43
- Radialverschluss (radial shutter)
- 44
- Radialeinheit (radial unit)
- 45
- Führungsnut (guide groove)
- 46
- Führungsschiene (guide rail)
- 47
- Anschlag
- 48
- Antriebsgewinde (driving thread)
- 49
- Zahnradführungsteil (gear guide portion)
- 50
- Radialeinheitbetriebsteil (radial unit operating portion)
- 52
- flexibles Zahnrad (flexible gear)
- 56
- Nabenzahnrad (hub gear)
- 57
- Endzahnrad (end gear)
- 58
- Servomotor (servo motor)
- 60
- Klappen (flaps)
- 62
- Elektromagnet (electro magnet)
- 64
- Drehschaft (rotation shaft)
- 70
- Motor (engine)
- 80
- Kühler (radiator)
- 82
- Kondensator (condenser)
- 84
- Ladeluftkühler (intercooler)
- 90
- Einkapselung (encapsulation)
- 100
- Steuereinheit (control unit)
- 110
- Atmosphärische-Temperatur-Sensor (atmospheric temperature sensor)
- 120
- Geschwindigkeitssensor (speed sensor)
- 130
- Klimaanlagedrucksensor (air conditioning pressure sensor)
- 140
- Klimaanlageschaltersensor (air conditioning switch sensor)
- 150
- Kältemitteltemperatursensor (refrigerant temperature sensor)
- 160
- Ladeluftkühlertemperatursensor (intercooler temperature sensor)
- 170
- Positionssensor (position sensor)
