DE102018200936A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Temperatur einer Fahrzeugkomponente mittels Luftleitmitteln - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung (1) zum Steuern einer Temperatur einer Fahrzeugkomponente (3), wie eines Verbrennungsmotors, durch eine Kühlvorrichtung (4) des Fahrzeuges (5) unter Verwendung mindestens eines einen Luftkühlstrom (8) steuernden beweglichen Luftleitmittels (2), das durch ein Stellmittel (25) verstellbar ausgeführt ist, um die Größe mindestens einer Lufteintrittsöffnung und/oder den Fluss des Luftkühlstromes steuern, wobei das Stellmittel (25) mit einer Steuerungseinrichtung (23) verbunden ist, die eine elektrische Steuereinheit (21) umfasst, wobei die Steuereinheit (21) mit einem Temperatursensor (22) zur Messung einer Außentemperatur verbunden ist und zum Vergleich mit einem Außentemperaturschwellwertes zur Frostwarnung ausgeführt ist, soll erreicht werden, dass mit einfachen Maßnahmen ein Schutz gegen vereiste Lamellen od. dgl. gegeben ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Steuerungseinrichtung (23) derart ausgeführt ist, dass zumindest zeitweise unterhalb des Außentemperaturschwellwertes zur Frostwarnung eine nur teilweise offene Luftleitmittel-Schutzposition (C) eingestellt wird, bei der das Luftleitmittel (2) teilweise geöffnet ist, so dass in der Schutzposition (C) ein Minimum an Luftkühlung gewährleistet ist, andererseits das Luftleitmittel aber teilweise geschlossen ist, so dass eine Luftkühlung reduziert ist, um einen Betrieb der zu kühlenden Komponente (3) zu optimieren.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Temperatur einer Fahrzeugkomponente, wie z.B. eines Verbrennungsmotors, durch eine Kühlvorrichtung des Fahrzeuges unter Verwendung mindestens eines beweglichen, den Luftkühlstrom steuernden Luftleitmittels, das durch ein Stellmittel verstellbar ausgeführt ist, um die Größe mindestens einer Lufteintrittsöffnung und/oder den Fluss des Luftkühlstromes zu steuern, wobei das Stellmittel mit einer temperaturabhängigen Steuerungseinrichtung verbunden ist, die einen Temperatursensor zur Messung einer Außentemperatur und eine Steuerungseinheit zur Verarbeitung eines Außentemperaturschwellwertes zur Frostwarnung aufweist.
• Bei modernen Kühlsystemen werden Verschließeinrichtungen eingesetzt, um verschieden hohe Luftströme eines Kühlers zu ermöglichen. So kann bei niedriger Außentemperatur oder während einer Aufwärmphase eines Verbrennungsmotors der Luftstrom des Motorkühlers gesteuert bzw. geregelt werden.
• Im Winter können durch Schnee und Eis Verschließeinrichtungen mit Lamellen od. dgl. blockieren, was eine nur uneffektive Kühlung des Verbrennungsmotors verursachen kann und somit zu einem höheren Treibstoffverbrauch oder sogar u. U. zu einer Beschädigung von Komponenten aufgrund von Überhitzung führen kann.
• Eine Lösung dieses Problems schlägt die US 8 662 569 B2 vor, die eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art beschreibt. Ein Verstellmotor zum Einstellen von Luftlamellen, die einen Kühlluftstrom steuern, kann mit zwei unterschiedlichen elektrischen Strömen betrieben werden. Unterhalb eines Außentemperaturschwellwertes mit Frostgefahr fließt ein hoher elektrischer Strom durch den Motor mit einer entsprechend höheren Kraft zum forcierten Bewegen der Lamellen, selbst wenn diese vereist sind. Sowohl der Motor als auch die Verstellkomponenten der Lamelle und die Lamellen selbst müssen dementsprechend für sehr hohe Kräfte dimensioniert sein.
• Eine andere Vorrichtung mit Eiserkennung einer Kühlvorrichtung mit Lamellen und einem Außentemperatursensor ist aus US 9 103 265 B2 bekannt. Ein Hallsensor dient dabei zum Erfassen einer Shutterposition, so dass ein Fehlersignal bei blockierten Lamellen ausgegeben werden kann. Wenn der Shutter durch Eis blockiert bzw. ungewollt geschlossen ist, wird zur Kühlung ein Lüfter eingeschaltet, um eine Motorüberhitzung zu vermeiden.
• Die US 2015 / 0 260 442 A1 beschreibt ein Verfahren zum Enteisen eines Außenbereichs eines Wärmetauschers in einem Kraftfahrzeug. Eine anders Verfahren zur Frostvermeidung bei einem Wärmetauscher ist aus der JP 2013 208 938 A bekannt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so zu verbessern, dass mit einfachen Maßnahmen ein Schutz gegen Vereisung von Lamellen oder ähnlichen Elementen, die als Luftleitmittel dienen und zum Steuern des Kühlerluftstromes dienen, gegeben ist.
• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren, wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben, gelöst.
• Durch die Erfindung wird in besonders effizienter Weise eine relativ einfache, aber sehr wirkungsvolle Maßnahme geschaffen, die einen Motor auch im Störungsfalle der Luftleitmittel vor Überhitzung schützt oder zumindest den Motorbetrieb effizienter werden lässt.
• Durch die erfindungsgemäße Schutzposition wird sichergestellt, dass dann, wenn die Lamellen od. dgl. vereisen, die Lamellen dann zumindest in dieser vorteilhaften Position vereisen. In der Schutzposition, in der sich die vereisten Lamellen befinden, kann einerseits so viel Kühlluft den Kühler erreichen, dass der Motor nicht in einem kritischen Überhitzungszustand gerät, wenn dieser sich zu schnell aufwärmen sollte. Andererseits ist die Kühlluft reduziert, so dass auch in der Schutzposition noch ein effektives Aufwärmen des Motors möglich ist und der Kraftstoffverbrauch optimiert ist, z.B. durch ein verbessertes aerodynamisches Verhalten der Lamellen.
• Es können ohne weiteres zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um die Lamellen „frei“ zu bekommen. Bevor dies aber geschieht, sollte unterhalb des Außentemperaturschwellwertes zur Frostwarnung zumindest zeitweise die nur teilweise offene Luftleitmittel-Schutzposition eingestellt werden, in der ein Minimum an Luftkühlung gewährleistet ist.
• Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, nach einem Parken, z.B., bevor ein Nachtfrost einsetzt, oder bei Vereisungsgefahr die Lamellen so weit offen zu lassen, dass ein Kompromiss an Sicherheit einerseits (keine Motorüberhitzung) und an Wirkungsgradverbesserung (besseres Aufwärmen) andererseits gegeben ist.
• Zwar wäre es denkbar, die Lamellen bei Vereisungsgefahr vollständig offen zu lassen. Dies würde dann aber eine ungewollt starke Motorkühlung bedeuten.
• Die erfindungsgemäße Schutzposition wird also bevorzugt nicht nur eingestellt, wenn das Fahrzeug in Betrieb ist, sondern auch dann, wenn es sich im Ruhebetrieb befindet, also dann, wenn es das Fahrzeug über den Zündschlüssel deaktiviert ist, oder wenn das Fahrzeug in den Ruhebetrieb gebracht wird.
• Die Schutzposition kann alternativ nur in einem Ruhebetrieb einstellbar sein.
• Da die Kühlvorrichtung für eine „worst-case“-Situation ausgelegt sein sollte, ist die Öffnungsschutzposition bevorzugt so einzustellen, dass dieser Fall berücksichtigt wird.
• Die Erfindung berücksichtigt eine niedrige Außentemperatur. Da eine Vereisung besonders bei Feuchte gegeben ist, können ohne weiteres weitere Parameter wie Außenfeuchtigkeit (Einsatz eines Feuchte- oder Schnee- oder Regensensors) oder Wetterprognosen (Wettersensoren oder Wetterinformationen, z.B. über das Internet) in die erfindungsgemäße Schutzstrategie einfließen. So muss der Temperaturschwellwert nicht fest vorgegeben sein, sondern kann variabel sein und von anderen Parametern abhängen. Der Temperaturschwellwert kann höher, z.B. bei +3°, eingestellt werden, wenn eine Kaltfront unterwegs ist, so dass die Lamellen auch bei ungünstigen Bedingungen sicher die Schutzposition erreichen können.
• Die Schutzposition, der Wärmetauscher und die im vorderen Fahrzeugende erforderliche Öffnung sind für den ungünstigsten Fall, beispielsweise für eine hohe Geschwindigkeit, eine hohe Zuladung und/oder eine hohe Anhängerlast dimensioniert.
• Die Lamellen können in der Schutzposition so viel Luft leiten, dass diese für alle oder zumindest für die allermeisten Fahrbedingungen ausreichend sind.
• Die Erfindung trägt auch dem Gedanken Rechnung, dass eine kleine Öffnung für einen geringen aerodynamischen Widerstand und eine große Öffnung für eine ausreichende Kühlung bei verschiedenen Fahrbedingungen eingesetzt werden kann. Dies wird durch den erfindungsgemäßen Vereisungsschutz sichergestellt.
• Durch die Erfindung wird somit ein Minimum an Luftkühlung gewährleistet, weil selbst dann, wenn die Lamellen in der Nacht vereisen sollten, diese in der teilweise offenen Schutzposition vereisen. Andererseits begrenzen die Lamellen in dieser Position den Luftstrom, so dass noch eine angemessene Motorerwärmung stattfinden kann.
• Unterhalb des Außentemperaturschwellwertes wird also eine nur teilweise offene Luftleitmittelposition eingestellt, um eine Blockierung des beweglichen Luftleitmittels durch Eis und/oder Schnee zu vermeiden und/oder um einen Notbetrieb bei entsprechend blockiertem Luftleitmittel zu gewährleisten.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die insbesondere als Lamellen oder als ein oder mehrere Klappen ausgeführten Luftleitmittel in einem Parkmodus des Fahrzeuges aktiv. So kann bei Nachtfrost oder bei schnell fallenden Temperaturen die erfindungsgemäße Schutzstrategie realisiert werden. Das bedeutet, dass die entsprechende Steuerung entweder nie abgeschaltet werden darf oder unterhalb des Temperaturschwellwertes aktiviert bzw. hochgefahren werden muss. Um die Fahrzeugbatterie zu schonen, kann ein Standby-Betrieb realisiert werden. Die Steuerung schaltet erst bei einem Frostsignal des Temperatursensors in einen Steuerungsmodus um.
• In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Außentemperaturschwellwert bei 0° C bis +3° C, insbesondere bei etwa +1° C liegt. Es ist günstig, den Schwellwert knapp oberhalb der Null-Grad-Grenze einzustellen, damit eine zuverlässige Einstellung der Lamellen noch möglich ist.
• Damit entsprechende Gegenmaßnahmen, z.B. zum Enteisen der Lamellen, möglich sind, ist es von besonderem Vorteil, wenn mindestens ein Blockiererfassungssensor zur Erfassung eines blockierten Zustandes des Luftleitmittels vorhanden ist, der vorzugsweise als Drehmomentsensor ausgeführt ist. Der Drehmomentsensor erfasst, falls sich Lamellen nicht mehr um die entsprechende Achse drehen können. Der Drehmomentsensor ist vorzugsweise an einer Lamellenachse oder an einer anderen mechanisch mit der Lamellenachse verbundenen Antriebsachse angeordnet. Es können auch mehrere Drehmomentsensoren an verschiedenen Achsen angeordnet sein.
• Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Anti-Eis-Entblockiereinheit vorhanden ist, die derart ausgeführt ist, dass diese ein blockiertes Luftleitmittel, vorzugsweise durch einen Antifrostmittel-Enteisungsprozess und/oder durch einen Wärmeprozess, freigibt. So ist es möglich, die Schutzposition der Lamellen zu verlassen, wenn die Lamellen durch das Frostschutzmittel oder durch ihre Erwärmung wieder voll beweglich sind.
• Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Steuerungseinrichtung derart ausgeführt ist, dass das Luftleitmittel zyklisch auf einen Blockierzustand hin getestet wird, vorzugsweise nur unterhalb des Temperaturschwellwertes, indem es durch das Stellmittel geöffnet und geschlossen wird oder umgekehrt, um einen Blockierzustand des Luftleitmittels zu erfassen. Dadurch ist es möglich, Maßnahmen zum Enteisen der Lamellen zu treffen, nur wenn diese auch tatsächlich vereist sind. Eine Enteisung erfolgt also nicht immer, wenn die Außentemperatur in den Frostbereich gelangt sind, sondern nur bei tatsächlichem Bedarf. Auch kann ein entsprechendes Signal „Lamellen blockiert“ ausgegeben werden, um den Fahrer entsprechend zu informieren. Eine entsprechende Prüfung muss nicht auf den Frostbereich beschränkt sein, sondern kann auch bei höheren Temperaturen bzw. bei anderen Fehlerursachen, wie bei durch Schmutz oder durch andere Gegenstände blockierten Lamellen oder bei Ausfall des Lamellenantriebs, stattfinden.
• Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Luftleitmittel-Schutzposition einen 20%- bis 40%-Öffnungszustand, vorzugsweise einen etwa 30%-Öffnungszustand, des Luftleitmittels umfasst.
• Der Öffnungszustand in % kann sich auf eine prozentuelle Lufteintrittsfläche beziehen. Bei geschossenen Lamellen kann die Fläche 0% sein. Bei vollständig offenen Lamellen kann die Fläche 100% sein. Dazwischen kann die für einen Volumenstrom maßgebliche Lufteintrittsfläche prozentual verkleinert sein. Bei 0,3 m² wirksamer maximaler Lufteintrittsfläche beträgt die Öffnungsfläche in der Schutzposition 0,09 m² (30%).
• Der Öffnungszustand in % kann sich auch auf eine prozentuelle Winkelveränderung beziehen. Bei geschossenen Lamellen kann der Winkel 0° sein. Bei ganz offenen Lamellen kann der Winkel 90° sein. Dazwischen kann der für einen Volumenstrom maßgebliche Lamellenwinkel prozentual verkleinert sein. In der Schutzposition beträgt der Lamellenwinkel 54 ° (30%).
• Der Öffnungszustand in % kann sich auf einen Volumenstromwert, einen physikalischen Kühlwert oder auch auf einen anderen Parameter beziehen.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die die Kühlvorrichtung als Flüssigkeitskühler, insbesondere als Wasserkühler, ausgeführt ist, und die zu kühlende Fahrzeugkomponente einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges darstellt.
• Vorteilhaft ist es, zu prüfen, ob die Außentemperatur unterhalb des Außentemperaturschwellwertes liegt. Wenn die Außentemperatur einen Außentemperaturschwellwert unterschreitet, dann kann ein Steuerungsbefehl zum Öffnen des Luftleitmittels ausgegeben werden. Nachdem der Steuerungsbefehl zum Öffnen des Luftleitmittels ausgegeben worden ist, kann geprüft werden, ob eine Einstellung des Luftleitmittels entsprechend einem Sollwert erfolgt. Wenn die Lamellen korrekt arbeiten, kann nach einer bestimmten Zeit die Prüfung wiederholt werden. Wenn dagegen keine Einstellung des Luftleitmittels entsprechend dem Sollwert erfolgt, sind die Lamellen mutmaßlich vereist. Dann kann ein Fehlersignal ausgegeben und/oder Gegenmaßnahmen getroffen werden.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem,
• 3 eine perspektivische Darstellung eines Kühlers mit Lamellen,
• 4 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Lamellen,
• 5 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Enteisungssystems für die erfindungsgemäße Vorrichtung,
• 6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Enteisungssystems für die erfindungsgemäße Vorrichtung,
• 7 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Enteisungssystems für die erfindungsgemäße Vorrichtung,
• 8 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Enteisungssystems für die erfindungsgemäße Vorrichtung,
• 9 ein Ablaufdiagramm eines Vereisungs-Prüfverfahrens, und
• 10 eine schematische Darstellung einer Steuerungseinrichtung der Vorrichtung.
• 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 dient zum Steuern einer Temperatur, z.B. einer Betriebstemperatur einer in 2 gezeigten Fahrzeugkomponente 3, bei der es sich im Ausführungsbeispiel um einen Verbrennungsmotor handelt. Der Verbrennungsmotor 3 ist mittels einer Kühlmittelleitung 20 mit einer Kühlvorrichtung 4 bzw. einem Kühler verbunden. Die Steuerung der Betriebstemperatur erfolgt durch die Kühlvorrichtung 4 des Fahrzeuges 5 unter Verwendung mehrerer, einen Luftkühlstrom 8 steuernder Lamellen 6 (Luftleitmittel 2), die das Ausmaß mindestens einer Lufteintrittsöffnung 7 (2) und/oder den Fluss des Luftkühlstromes 8 steuern. Die Lamellenanordnung bildet einen Shutter.
• Mit „A“ ist in 1 eine Lamellenposition bei hoher Temperatur gekennzeichnet, falls eine maximale Motorkühlung erforderlich ist. Eine hohe Motorkühlung kann zum Beispiel bei hohen Umgebungstemperaturen, bei einer steilen Steigung der Fahrstrecke oder einer hohen Anhängerlast, wie bei einem angehängten Wohnwagen oder einem anderen Lastanhänger, erforderlich sein. Diese Lamellenposition ermöglicht, dass in der Kühlvorrichtung 4, nachfolgend kurz nur Kühler genannt, die im Frontbereich des Fahrzeuges 5 eintretende Luft in Richtung von Kühlleitungen gelenkt wird.
• In vorteilhafter Weise sind die Lamellen 6 bei hoher Geschwindigkeit stromlinienförmig, z.B. waagerecht, positioniert, was den Treibstoffverbrauch senkt.
• Mit „B“ ist in 1 eine Lamellenposition bei niedriger Temperatur gekennzeichnet, wenn keine Vereisung der Lamellen gegeben ist, beispielsweise im Winter oder für den Fall, dass sich der Verbrennungsmotor in der Startphase befindet und noch kalt ist. In diesem Falle ist eine minimale Motorkühlung gewünscht. Durch den dann minimierten Freiraum zwischen den Lamellen 6 wird eine wirksame Lufteintrittsöffnung minimiert, weil die Lamellen 6 senkrecht stehen.
• Die Vorrichtung 1 stellt eine Anordnung für einen Flüssigkeitskühler dar, insbesondere einen Wasserkühler mit Kühlkanälen 11 zur Kühlung des Verbrennungsmotors, der als Komponente 3 in 2 gekennzeichnet ist. Dieses Kühlprinzip kann auch auf andere Kühlungen des Fahrzeuges oder auch auf Komponenten eines Elektrofahrzeuges angewendet werden. Das Fahrzeug kann ein Pkw, Lkw, Motorrad, Bus, Wohnmobil und dergleichen sein.
• Die Lamellen 6 dienen zur Steuerung bzw. Regelung einer Betriebstemperatur bzw. eines Luftstromes bzw. einer Luftzuströmung und zu einem temperatur-, geschwindigkeits- und/oder lastabhängigen Kühlen des Kühlwassers und damit des Verbrennungsmotors 3 des Fahrzeuges 5.
• Die Lamellen 6 sind an einem Lamellenträgerteil 18 (3 und 4) bzw. einem Kühlergrill, einem Kühlergehäuse od. dgl. angeordnet.
• Die Temperatursteuerung erfolgt somit durch Verwendung der Lamellen 6, die den Luftkühlstrom 8 steuern und die als Luftleitmittel 2 dienen. Die Lamellen 6 sind durch ein Stellmittel 25 verstellbar, wobei dieses in 1 aus zeichnerischen Vereinfachungsgründen nur an der unteren Lamelle 6 gekennzeichnet ist. Das Stellmittel 25 dreht alle Lamellen gleichzeitig bzw. synchron. Dadurch kann der wirksame Durchtrittsquerschnitt mindestens der Lufteintrittsöffnung 7 und/oder der Fluss des Luftkühlstromes gesteuert werden.
• Das mechanische Stellmittel 25 ist, wie 1 zeigt, mit einer temperaturabhängigen Steuerungseinrichtung 23 (10) verbunden. Die Steuerungseinrichtung 23 umfasst eine Steuereinheit 21 und einen Elektromotor 24 oder einen vergleichbaren Antrieb, der über einen Getriebeverbund 25 oder eine vergleichbare Lösung gleichzeitig alle Lamellen 6 bewegt und von der elektrischen bzw. elektronischen Steuerungseinheit 21 gesteuert wird. Die Steuerungseinheit 21 ist mit einem Temperatursensor 22 zur Messung einer Außentemperatur verbunden und zur Verarbeitung eines Außentemperaturschwellwertes zur Frostwarnung ausgebildet.
• Das Stellmittel 25 kann eine Antriebswelle sein, die über ein Zahnrad oder ein anderes Antriebsmittel mit dem Motor 24 verbunden ist. Das Stellmittel 25 (Aktor) kann in der Lamellenanordnung integriert sein, wie die 3 zeigt.
• An der Steuereinheit 21 ist ein Hauptsensor 29 zur Messung der Temperatur des Motors 3 zur Lamellensteuerung im Normalbetrieb angeschlossen.
• Die Steuerungseinrichtung 23 bzw. die Steuereinheit 21 ist derart ausgeführt, dass zumindest zeitweise unterhalb des Außentemperaturschwellwertes zur Frostwarnung eine nur teilweise offene Luftleitmittel-Schutzposition, wie in 1 mit „C“ gekennzeichnet, eingestellt wird.
• Die Lamellen 6 sind in der Position C nur teilweise geöffnet, so dass in der Schutzposition ein ausreichender Spalt zwischen den Lamellen und somit ein Minimum an Luftkühlung gewährleistet ist. Dieser Spalt erlaubt das Eintreten von Kühlluft in den Kühler 4, so dass ein Erreichen einer kritischen Motortemperatur selbst bei ungünstigsten Bedingungen, wie bei einer Anhängerlast, einer Steigung od. dgl., verhindert wird.
• Andererseits aber sind die Lamellen 6 in der Position C teilweise geschlossen, so dass eine Luftkühlung im Vergleich zur Position C erheblich reduziert ist, um einen Betrieb des zu kühlenden Verbrennungsmotors zu optimieren. Optimal ist es, wenn ein Temperaturanstieg im Motor in den ersten Minuten nach Motorstart schneller, also z.B. etwa 1,5- bis viermal so steil im Vergleich zur Position A, verläuft.
• Die Steuerungseinrichtung 23 ist derart ausgeführt, dass eine entsprechende Schutzpositionseinstellung der Lamellen 6 in einem Parkmodus des Fahrzeuges 5 aktiv ist. Wenn der Motor 3, z.B. durch Betätigung eines Zündschlüssels, ausgeschaltet wird, kann ein Steuerungsbefehl erfolgen, der die Lamellen 6 in die Position C bewegt und dort verharren lässt, sofern der Temperatursensor 22 einen Temperaturwert von höchstens etwa +1° ausgibt.
• Wie 1 veranschaulicht, ist weiterhin ein Blockiererfassungssensor 19 zur Erfassung eines blockierten Zustandes der Lamellen vorgesehen. Dieser kann als Drehmomentsensor ausgeführt sein. Der Sensor 19 misst das Drehmoment des Stellmittels 25 bzw. eines entsprechenden Aktorelements, das eine Betätigungswelle oder ein anderes drehbares Teil sein kann. Liegt das Drehmoment über einem Schwellwert, wird ein Fehlersignal ausgegeben. Alternativ kann der Strom des Motors 24 gemessen werden, der sich erhöht, wenn die Lamellen eingefroren sind. Liegt der Strom über einem Schwellwert, kann ein Fehlersignal ausgeben werden. Der Motor 24 kann also gleichzeitig als Sensor dienen.
• Die Vorrichtung ist mit einer an die Steuereinheit 21 angeschlossenen Anti-Eis-Entblockiereinheit 27 (1) versehen. Die Anti-Eis-Entblockiereinheit 27 ist zum Schmelzen des Eises und/oder des Schnees ausgeführt, der die Blockierung verursacht. Ausführungsformen dieser Einheit 27 sind in den 5 bis 8 gezeigt. Diese ist derart ausgeführt, dass durch Eis oder durch Schnee blockierte Lamellen 6 durch einen Antifrostmittel-Enteisungsprozess, wie 5 zeigt, oder durch einen Wärmeprozess, wie die 6 bis 8 zeigen, freigegeben werden.
• Die Einheit 21 ist in der Variante nach 5 als Frostschutzmittel-Versprüheinheit ausgeführt. Die Einheit 21 umfasst einen Frostschutzmittelbehälter bzw. Tank 28, eine Pumpe 17, die im Tank 28 integriert sein kann, sowie Düsen 30, die in Richtung der Lamellen 6 gerichtet sind, wie in 3 gezeigt. Die Düsen 30 sind an einer Frostschutzmittelleitung 31 angeschlossen, die zum Tank 28 führt. Die Pumpe 17 wird durch die Einheit 21 gesteuert. Der Tank 28 kann der Wischwassertank sein.
• Alternativ kann eine Sprühdosenlösung mit einem steuerbaren Druckventil zum Enteisen dienen oder einer andere Art des Versprühens gewählt werden. Nach dem Versprühen kann der Blockiererfassungssensor 19 eingesetzt werden, um festzustellen, ob die Aktion erfolgreich war. Dieser Vorgang kann wiederholt werden, bis sich die Lamellen 6 bewegen.
• Zum Enteisen kann alternativ oder zusätzlich auch ein durch Wärmezufuhr wirkendes Prinzip gemäß den 6 bis 8 angewendet werden.
• 6 zeigt eine erste Variante der Anti-Eis-Entblockiereinheit 27 mit Heizelementen 32, wie Heizdrähte 32, die z.B. in die Lamellen 6 integriert sind. Die Heizelemente sind mit Strom, analog einer Scheibenentfrostung, beheizbar und an Vereisungsstellen 33, vorzugsweise an den sich berührenden Lamellenenden angeordnet, wie 4 zeigt. Der Strom wird durch die Steuereinheit 21 gesteuert.
• 7 zeigt eine Lösung mit rohrartigen Heizelementen 34, die mit einem - vorzugsweise flüssigen - Wärmemittel 35 beheizbar sind. Der Kühler 4 ist mit Kühlleitungen 39 an den Motor 3 angeschlossen. Zum Enteisen kann das Kühlmittel des Kühlers 4 oder ein separates Wärmemittel 35 vorgesehen sein. Ein elektrisches und/oder hydraulisches Ventil 40, das mit der Steuereinheit 21 und der Versorgungsleitung 37 verbunden ist, steuert die Wärmezufuhr an die Lamellen 6. Die Leitung 37 kann an dem Motor 3 oder dem Kühler 4 angeschlossen sein. Bei dieser Anordnung ist ein Thermostat 38 vorgesehen, der auch mit der Leitung 37 verbunden ist.
• 8 zeigt ein Enteisungsprinzip, bei dem ein Lüfter 36, insbesondere ein Kühlerlüfter des Kühlers 4 eingesetzt wird und zwar mit umgekehrter Drehrichtung. Der Lüfter 36 ist zwischen dem Motor 3 und den Lamellen 6 angeordnet. Durch die Drehrichtungsumkehr wird warme Motorluft in die Lamellenanordnung geblasen, so dass diese enteisen können. Der Lüfter 36 kann alternativ ein Elektroheizlüfter sein. Dieser ist mit der Steuerungseinheit 21 verbunden.
• Die Vorrichtung 1 kann somit derart ausgebildet sein, dass eine Anti-Eis-Entblockiereinheit 27 vorhanden ist, die derart ausgebildet ist, dass diese die Lamellen 6 durch einen Antifrostmittel-Enteisungsprozess freigeben kann (vgl. 5).
• Die Vorrichtung 1 kann auch derart ausgebildet sein, dass eine Anti-Eis-Entblockiereinheit 27 vorhanden ist, die derart ausgeführt ist, dass diese die Lamellen 6 durch Wärmeeinwirkung freigibt (vgl. 6 bis 8).
• Die Vorrichtung 1 kann auch derart ausgebildet sein, dass die Anti-Eis-Entblockiereinheit 27 Heizelemente umfasst, die durch einen Erwärmungsprozess die Lamellen 6 freigeben (vgl. 6 und 7).
• Die Vorrichtung 1 kann auch derart ausgebildet sein, dass die Heizelemente in den Luftleitmittel integriert sind (vgl. 6 und 7).
• Die Vorrichtung 1 kann auch derart ausgebildet sein, dass die Heizelemente als elektrische Heizelemente ausgeführt sind (vgl. 6).
• Die Vorrichtung 1 kann auch derart ausgebildet sein, dass die Heizelemente als Heizungskanäle ausgeführt sind, die von einem Wärmemittel, das vorzugsweise durch die Komponente erwärmt wird, durchströmt werden (vgl. 7).
• Die Vorrichtung 1 kann auch derart ausgebildet sein, dass ein Wärmeluftstrom, der durch den Motor 3 aufgeheizt wird, durch einen Lüfter 36 zu den Luftleitmittel geblasen wird, um die Lamellen 6 zu enteisen (vgl. 8).
• 9 veranschaulicht ein Verfahren zum zyklischen Testen eines Vereisungszustandes der Lamellen 6.
• Die Steuerungseinrichtung 23 ist derart ausgeführt, dass die Lamellen zyklisch auf einen Blockierzustand hin getestet werden. Dieser Test geschieht nur unterhalb des Temperaturschwellwertes. Es wird versucht, die Lamellen 6 durch das Stellmittel zu öffnen und zu schließen oder umgekehrt. Ist dies erfolgreich, sind die Lamellen nicht vereist. Folgen die Lamellen 6 dagegen nicht der Steuereinrichtung, dann sind diese blockiert. Dies kann durch den Sensor 19 festgestellt werden.
• Bei S1 in 9 wird durch Messung des Sensors 22 geprüft, ob der Temperaturschwellwert von +1° vorliegt bzw. unterschritten wird.
• Wenn ja, dann werden bei S2 die Lamellen 6 in die 100% Position bewegt (voll geöffnet) und wieder in die Ausgangslage (30%) bewegt.
• Bei erfolgreichen Test (S3) werden keine Enteisungsmaßnahmen eingeleitet (S4). Nach x Sekunden Wartezeit (S5) wird der Test wiederholt (S2).
• Wenn ein Fehlersignal „Lamellen vereist“ ausgegeben wird (NEIN bei S3), dann wird eine Enteisungsmaßnahme eingeleitet (S7) und vorher ein Zählerwert, der die Versuche zählt, mit einem maximalen Zählerwert (maximale Anzahl der Versuche) verglichen (S6).
• Ist der Zählerwert kleiner als der Maximalwert (JA bei S6), dann wird eine (wiederholte) Enteisungsmaßnahme durchgeführt (S7) und der Zählerwert um eins erhöht (S8). Es erfolgt eine erneute Prüfung (S2). Erreicht der Zählerwert den Maximalwert, folgt eine Fehlermeldung „Enteisung nicht möglich“ (S9).
• Angewendet werden somit die Schritte:
• - Prüfen, ob die Außentemperatur unterhalb des Außentemperaturschwellwerts liegt (oder gleich diesem Schwellwert ist),
• - wenn die Außentemperatur einen Außentemperaturschwellwert unterschreitet, Ausgeben eines Steuerungsbefehls zum Öffnen des Luftleitmittels,
• - Prüfen, nachdem der Steuerungsbefehl zum Öffnen des Luftleitmittels ausgegeben worden ist, ob eine Einstellung des Luftleitmittels entsprechend einem Sollwert erfolgt ist,
• - wenn eine Einstellung des Luftleitmittels entsprechend einem Sollwert erfolgt ist, dann Wiederholen des Prüfungsvorgangs nach einer definierten Zykluszeit,
• - wenn keine Einstellung des Luftleitmittels entsprechend einem Sollwert erfolgt ist, dann Wiederholung eines Enteisungsvorgangs solange, bis dieser Erfolg hat oder ein Maximalwert von Versuchen erreicht ist.
• Die Erfindung bzw. die Vorrichtung 1 zum Steuern einer Temperatur mit einer Luftleitmittel-Schutzposition C ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Kühlung ist nicht auf einen Verbrennungsmotor beschränkt. Die Erfindung kann auch zur Kühlung einer Klimaanlagen- oder AC-Komponente, insbesondere eines Klimaanlagen-Kondensors, für eine Batteriekühlung, eine Kühlung von Brennstoffzellenkomponenten od. dgl. eingesetzt werden.
• Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Luftleitmittel

3

Fahrzeugkomponente / Motor

4

Kühlvorrichtung / Kühler

5

Fahrzeug

6

Lamellen

7

Lufteintrittsöffnung

8

Luftkühlstrom

11

Kühlkanälen

17

Pumpe

18

Lamellenträgerteil

19

Blockiererfassungssensor

20

Kühlmittelleitungen

21

Steuereinheit

22

Temperatursensor

23

Steuerungseinrichtung

24

Elektromotor

25

Stellmittel

27

Anti-Eis-Entblockiereinheit

28

Tank

29

Hauptsensor

30

Düsen

31

Frostschutzmittelleitung

32

Heizdrähte

33

Vereisungsstellen

34

Heizelementen

35

Wärmemittel

36

Lüfter

37

Versorgungsleitung

38

Thermostat

39

Kühlleitungen

40

Ventil

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 8662569 B2 [0004]
• US 9103265 B2 [0005]
• US 20150260442 A1 [0006]
• JP 2013208938 A [0006]

Claims (10)

1. Vorrichtung (1) zum Steuern einer Temperatur einer Fahrzeugkomponente (3) durch eine Kühlvorrichtung (4) des Fahrzeuges (5) unter Verwendung mindestens eines einen Luftkühlstrom (8) steuernden beweglichen Luftleitmittels (2), das mittels eines Stellmittels (25) verstellbar ausgeführt ist, um die Größe mindestens einer Lufteintrittsöffnung und/oder den Fluss des Luftkühlstromes steuern, wobei das Stellmittel (25) mit einer Steuerungseinrichtung (23) verbunden ist, die eine elektrische Steuereinheit (21) umfasst, wobei die Steuereinheit (21) mit einem Temperatursensor (22) zur Messung einer Außentemperatur verbunden ist und zum Vergleich mit einem Außentemperaturschwellwertes zur Frostwarnung ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (23) derart ausgeführt ist, dass zumindest zeitweise unterhalb des Außentemperaturschwellwertes zur Frostwarnung eine nur teilweise offene Luftleitmittel-Schutzposition (C) eingestellt wird, bei der das Luftleitmittel (2) teilweise geöffnet ist, so dass in der Schutzposition (C) ein Minimum an Luftkühlung gewährleistet ist, andererseits aber teilweise geschlossen ist, so dass eine Luftkühlung reduziert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (23) derart ausgeführt ist, dass eine entsprechende Schutzpositionseinstellung des Luftleitmittels (2), das insbesondere als mindestens eine Lamelle (6) oder als mindestens eine Klappe ausgeführt ist, in einem Parkmodus des Fahrzeuges (5) aktiv ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außentemperaturschwellwert bei 0° C bis +3° C, insbesondere bei etwa +1°C, liegt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blockiererfassungssensor (19) zur Erfassung eines blockierten Zustandes des Luftleitmittels (2) vorgesehen ist, der vorzugsweise als Drehmomentsensor ausgeführt ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass eine Anti-Eis-Entblockiereinheit (27) vorgesehen ist, die derart ausgeführt ist, dass diese ein blockiertes Luftleitmittel (2), vorzugsweise durch einen Antifrostmittel-Enteisungsprozess und/oder durch einen Wärmeprozess freigibt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (23) derart ausgeführt ist, dass das Luftleitmittel (2) zyklisch auf eine Blockierzustand hin getestet wird, vorzugsweise nur unterhalb der Temperaturschwellwertes, indem es durch das Stellmittel (25) geöffnet und geschlossen wird oder umgekehrt, um einen Blockierzustand des Luftleitmittels (2) zu detektieren.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitmittel-Schutzposition einen 20%- bis 40%-Öffnungszustand, vorzugsweise einen etwa 30%-Öffnungszustand des Luftleitmittels (2) umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (4) als Flüssigkeits-Kühler, insbesondere als Wasserkühler, ausgebildet ist, und dass die zu kühlende Fahrzeugkomponente (3) ein Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges ist.
9. Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise unterhalb eines Außentemperaturschwellwertes eine nur teilweise offene Luftleitmittel-Schutzposition (C) eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Schritte: - Prüfen, ob die Außentemperatur unterhalb des Außentemperaturschwellwertes liegt, - wenn die Außentemperatur den Außentemperaturschwellwert unterschreitet, Ausgeben eines Steuerungsbefehls zum Öffnen des Luftleitmittels (2), - Prüfen, nachdem der Steuerungsbefehl zum Öffnen des Luftleitmittels (2) ausgegeben worden ist, ob eine Einstellung des Luftleitmittels entsprechend eines Sollwerts erfolgt ist, - wenn eine Einstellung des Luftleitmittels (2) entsprechend einem Sollwert erfolgt ist, dann Wiederholen des Prüfungsvorgangs nach einer definierten Zykluszeit, und - wenn keine Einstellung des Luftleitmittels (2) entsprechend einem Sollwert erfolgt ist, dann Wiederholung eines Enteisungsvorgangs solange, bis dieser Erfolg hat oder ein Maximalwert an Versuchen erreicht ist.

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