DE3436609A1 - Steuervorrichtung fuer eine pumpe zur anwendung in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Steuervorrichtung fuer eine pumpe zur anwendung in einem kraftfahrzeug

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Description

Dr.-lng. Roland Lle&6£an£ .:.:..: * :..: * * · * Patentanwalt
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Telex 521«82>alid Telekopierer (069)2720460, 2720481 Telegramme patemus müncfien
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Steuervorrichtung für eine Pumpe zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Pumpe zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem Gleichstrommotor/ der die Pumpe antreibt.
Fig. 1 zeigt eine konventionelle Vorrichtung dieser Art. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszahl 1 eine Luftpumpe zum Fördern von Luft zu einer Abgasvorrichtung eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt)r Bezugszahl 2 einen Gleichstrommotor zum Antreiben der Luftpumpe 1, Bezugszahl 3 ein Leistungs-Relais zum Bewirken von Start und Stop des Gleichstrommotors 2, Bezugszahl 4 eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Feldwicklung des Leistungs-Relais 3, Bezugszahl 5 eine Sensorgruppe, die Eingangssignale in die Steuervorrichtung 4 abgibt, Bezugszahl 6 eine Schmelzsicherung, Bezugszahl 7 einen Zündschalter und Bezugszahl 8 eine Batterie.
Die Funktionsweise der wie oben gestalteten konventionellen Vorrichtung sei nun beschrieben.
Beim Einschalten des Zündschalters 7 wird ein Motor (nicht gezeigt) gestartet. Wenn ein Signal von den Sensoren 5 in die Steuervorrichtung 4 eingeleitet wird, um Förderung von Sekundärluft durch die Luftpumpe 1 zu bewirken, wird die Feldwicklung
des Leistungs-Relais 3 durch die Steuervorrichtung in den leitenden Zustand versetzt, um einen Kontakt des Leistungs-Relais 3 zu schließen, wodurch der Gleichstrommotor 2 zum Fördern von Luft durch die Luftpumpe 1 zu einer Abgabevorrichtung (nicht gezeigt) angetrieben wird, um dadurch das Abgas zu reinigen. Wenn die Reinigung vollzogen ist, wird der Kontakt des Leistungs-Relais 3 durch die Steuervorrichtung geöffnet, um den Gleichstrommotor 2 anzuhalten und die Förderung von Sekundärluft durch die Luftpumpe 1 abzustellen. Somit wird die Luftpumpe 1 zum Reinigen des Abgases über ein von den Sensoren abgegebenes Signal nur dann in Betrieb gesetzt, wenn Sekundärluft benötigt wird.
Im folgenden wird die grundsätzliche Charakteristik der Luftpumpe, im gezeigten Beispiel einer Flügelzellenpumpe, anhand der Fig. 2 beschrieben. In Fig. 2 sind auf der Abszisse der Förderdruck und auf der Ordinate die Fördermenge aufgetragen. Wie aus der Figur ersichtlich, wird mit hoher Drehzahl des Gleichstrommotors die Fördermenge der Luftpumpe groß. Wenn die Drehzahl des Gleichstrommotors gemäß Fig. 3 hoch ist, nimmt jedoch der im Gleichstrommotor fließende Strom zu. üblicherweise ist die Kapazität einer Luftpumpe so gewählt, daß sie etwa zweimal dem unter normalen Bedingungen erforderlichen Wert entspricht, wobei Betriebsumstände, wie niedrige Dichte der Luft, z. B. bei niedrigem Atmosphärendruck in hoch gelegenen Gebieten oder bei hoher Temperatur, und eine Verringerung der Drehzahl des Gleichstrommotors aufgrund von Spannungsschwankungen und einer Verschlechterung der Pumpe in Rechnung gestellt sind.
Bei der konventionellen Steuervorrichtung der Luft-
pumpe für ein Kraftfahrzeug mit der oben beschriebenen Konstruktion wird die Luftpumpe stets bei hoher Drehzahl, d. h. mit großem Stromverbrauch des Gleichstrommotors ohne Rücksicht auf die jeweiligen Betriebsumstände betrieben. Wenn die Luftpumpe ferner bei hoher Luftdichte betrieben wird, wird zu viel Luft gefördert, was zu einem nutzlosen Stromverbrauch führt, wodurch die Lebensdauer sowohl der Pumpe als auch des Gleichstrommotors verringert wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile der konventionellen Steuervorrichtung zu beseitigen und eine Steuervorrichtung für eine Luftpumpe zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug vorzusehen, bei welcher die Drehzahl des Gleichstrommotors abhängig von der gewünschten Luftmenge so veränderbar ist, daß die Steuervorrichtung den Gleichstrommotor bei hoher Drehzahl betreibt, wenn die Luftdichte niedrig ist, z. B. bei niedrigem Atmosphärendruck in hoch gelegenen Gebieten, während sie den Gleichstrommotor bei niedriger Drehzahl betreibt, wenn die Luftdichte hoch ist, z. B. in tief gelegenen Gebieten.
Diese Aufgabe ist bei einer Steuervorrichtung für eine Pumpe zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem Gleichstrommotor, einer von diesem angetriebenen Luftpumpe und einer Abgasvorrichtung zum Nachverbrennen und Reinigen des Abgases eines Motors durch Betätigen der Luftpumpe dadurch gelöst, daß Sensoren zum Messen der in die Abgasvorrichtung einzuspeisenden erforderlichen Luftmenge vorgesehen sind, und daß die Steuervorrichtung variabel zum Steuern der Drehzahl des Gleichstrommotors abhängig von der, Luf tntenge ausgebildet ist.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen im Vergleich zum Stand der Technik und an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen: 5
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer
Steuervorrichtung einer konventionellen
Luftpumpe für ein Kraftfahrzeug; Fig. 2 ein Diagramm der Fördermenge über dem Förderdruck einer Flügelzellen-Luftpumpe; Fig. 3 ein Diagramm des Stromverbrauchs eines
Gleichstrommotors über der Drehzahl und Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführung einer Steuervorrichtung einer Luftpumpe für ein Kraftfahrzeug gemäß
der Erfindung.
Anhand der Fig. 4 ist nun eine bevorzugte Ausführung einer Steuervorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben, wobei gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 1 gleiche oder funktionsgleiche Teile bezeichnen.
Gemäß Fig. 4 umfaßt eine variable Steuervorrichtung ein Relais 9a und ein damit in Reihe geschaltetes Relais 9b zum An- oder Abschalten. Zum Relais 9a ist ein Widerstand 9c für Hochgeschwindigkeitsbetrieb parallel geschaltet. Ein Anschluß des Relais 9a und des Widerstands 9c ist mit dem Gleichstrommotor verbunden und ein Anschluß des Relais 9b ist geerdet. Eine Sensorgruppe 10 umfaßt zwei Sensoren 10a und 10b. Der Sensor 10a dient zum Erfassen einer relativ hohen Luftdichte, um eine elektrische Schaltung, welche den Sensor umfaßt, zu erden. Der Sensor 10b dient zum Erfassen einer relativ niedrigen Luftdichte, um eine elektrische Schaltung,
welche den Sensor umfaßt, zu erden. Beide Sensoren 10a, 10b sind je an eine Feldwicklung zum Betätigen je eines der Relais 9a, 9b angeschlossen.
Es sei nun die Funktion der oben beschriebenen Steuervorrichtung erläutert.
Ein Motor wird durch Drehen des Zündschalters 7 gestartet. Wenn hierbei ein Signal für niedrige Drehzahl vom Sensor 10b zur variablen Steuervorrichtung 9 geleitet wird, wird die Wicklung des Relais 9b zum Betätigen des Relais 9b erregt. Aufgrund des Widerstandes 9c, der mit dem Relais 9b in Reihe geschaltet ist, wird der Gleichstrommotor mit niedriger Drehzahl betrieben, um die Luftpumpe zum Fördern einer kleinen Luftmenge zu veranlassen, wobei der Gleichstrommotor 2 mit kleinem Stromverbrauch betrieben wird. Wenn das Kraftfahrzeug in einem hoch gelegenen Gebiet fährt, wo der Atmosphärendruck niedrig ist, wird der Sensor 10a der Sensorgruppe 10 wirksam, um eine Schaltung einschließlich der Wicklung des Relais 9a für Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu erden. Demgemäß wird der Gleichstrommotor mit hoher Drehzahl aufgrund des durch die Relais 9a und 9b fließenden Stromes betrieben, um somit die Luftpumpe 1 eine große Luftmenge fördern zu lassen. Wenn die Sekundärluft nicht benötigt wird, stoppt die variable Steuervorrichtung 9 den Gleichstrommotor 2, so daß die Luftpumpe 1 stillgesetzt wird.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Drehzahl des Gleichstrommotors 2 in zwei Stufen aufgrund der Kombination zweier Gruppen von Relais 9a, 9b und Sensoren 10a, 10b geändert. Jedoch kann auch eine größere Anzahl von Stufen zum Verändern
der Drehzahl erhalten werden, wenn man die Anzahl der Relais und der Sensoren vergrößert. Die Anwendung einer großen Anzahl von Relais und Sensoren verhilft zu einer im wesentlichen kontinuierlichen Drehzahländerung des Gleichstrommotors.
Als Beispiel für eine Luftpumpe 1 wurde eine Flügelzellenpumpe gewählt. Jedoch kann die gleiche Wirkung auch unter Verwendung anderer Pumpenbauarten, wie einer Membranpumpe, einer Kolbenpumpe oder dgl. erhalten werden. Die Steuervorrichtung nach der Erfindung führt zum selben Resultat im Falle der Verbrennung atomisierter Teilchen eines Dieselmotors neben dem Nachverbrennen des Abgases.
Wenngleich die Steuervorrichtung Relais verwendet, kann die gleiche Wirkung auch unter Einsatz von Halbleiterschaltungen erreicht werden.
Folgende ausgezeichneten Vorteile lassen sich mit der Erfindung erzielen, wenn eine Luftpumpe stufenweise oder kontinuierlich mit niedriger oder hoher Drehzahl abhängig von der erforderlichen Luftmenge für einen optimalen Betrieb angetrieben ist: Da ein Gleichstrommotor je nach den Umständen bei niedriger Drehzahl betrieben werden kann, werden der Stromverbrauch des Gleichstrommotors verringert, die Lebensdauer der Luftpumpe erhöht, die Lebensdauer des Gleichstrommotors erhöht und die Geräuschbildung vermindert.
- Leerseite -

Claims (4)

Patentansprüche
1./Steuervorrichtung für eine Pumpe zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem Gleichstrommotor, einer von diesem angetriebenen Luftpumpe und einer Abgasvorrichtung zum Nachverbrennen und Reinigen des Abgases eines Motors durch Betätigen der Luftpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren (10a,10b) zum Messen der in die Abgasvorrichtung einzuspeisenden, zum Abgasreinigen erforderlichen Luftmenge vorgesehen sind, und daß die Steuervorrichtung (9) variabel zum Steuern der Drehzahl des Gleichstrommotors (2) abhängig von der Luftmenge ausgebildet ist.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die variable Steuervorrichtung (9) die Drehzahl des Gleichstrommotors (2) stufenweise verändert.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Steuervorrichtung (9) die Drehzahl des Gleichstrommotors (2) kontinuierlich verändert.
4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Steuervorrichtung (9) zwei oder mehr in Reihe geschaltete Relais (9a,9b) aufweist, die mit Ausnahme eines Relais auf der geerdeten Seite jeweils parallele Widerstände (9c) haben, und daß die Anzahl der Sensoren (10a, 10b) der Anzahl der Relais (9a,9b) entsprechen, wobei ein Anschluß jedes Sensors (10a,10b) mit einer Feldwicklung jedes Relais (9a,9b) verbunden und der andere Anschluß bei Betätigung des betreffenden Sensors (10a,10b) geerdet ist.
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