DE3812267A1 - Drehzahl-regelvorrichtung fuer ein hydraulisch betriebenes kuehlgeblaese einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahl-Regelvorrich­ tung für ein Kühlgebläse einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, z.B. eines Automobils, und insbesondere auf eine Drehzahl-Regelvorrichtung für ein hydraulisch betriebenes Kühlgebläse mit veränderlicher Geschwindigkeit für eine Brennkraftmaschine.

Es ist in der einschlägigen Technik allgemein bekannt, für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, z.B. eines Automo­ bils, ein Kühlgebläse zu betreiben, welches durch einen Hy­ draulikmotor einen Strom von kalter Luft dem Kühler des Mo­ tors zuführt, und die Drehzahl des Hydraulikmotors in Über­ einstimmung mit der Kühlmitteltemperatur und anderen Para­ metern zu regeln, wie das beispielsweise in der JP-GM- Schrift Nr. 49-40 183 (1974) und der JP-Patent-OS Nr. 58-13 119 (1983) offenbart ist.

Die Pumpe, die ein Arbeitsmittel dem Hydraulikmotor zuführt, ist mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt und wird insofern durch diese Maschine unmittelbar angetrie­ ben. Aus diesem Grund wird, wenn die Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl arbeitet, die Pumpe auch mit einer hohen Drehzahl getrieben, weshalb der Druck in der Pumpe erhöht wird. Wenn die Pumpe auf diese Weise mit einer hohen Dreh­ zahl unter hohem Druck betrieben wird, so wird ihre Stand­ zeit im Vergleich mit einem Betrieb bei einer niedrigen Drehzahl mit demselben Druck vermindert, und das Geräusch der Pumpe wird verstärkt.

Der Erfindung liegt im Hinblick auf den Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Drehzahl-Regelvorrich­ tung für ein Kühlgebläse einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug zu schaffen, wodurch die oben herausgestellten Probleme gelöst werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Drehzahl-Re­ gelvorrichtung für ein hydraulisch betriebenes Kühlgebläse einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, z.B. eines Automo­ bils, wobei das Kühlgebläse durch einen Hydraulikmotor an­ getrieben wird, der durch ein von einer antriebsseitig mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine verbundnen und von dieser angetriebenen Pumpe zugeführtem Arbeitsmittel betrieben wird, und wobei der Hydraulikmotor in seiner Dreh­ zahl in Abhängigkeit von der Durchsatzmenge des diesem zuge­ führten Arbeitsmittels geregelt wird, mit einem die Motor­ kühlmitteltemperatur erfassenden Kühlmittel-Temperaturfüh­ ler und mit einem die Drehzahl des Motors erfassenden Motor- Drehzahlfühler gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine auf die Kühlmitteltemperatur bezogene Gebläseregelgrößen- Bestimmungseinrichtung, die eine kühlmittelbezogene Geblä­ seregelgröße derart bestimmt, daß sich die Drehzahl des Kühlgebläses mit einem Anstieg der Kühlmitteltemperatur er­ höht, durch eine auf die Motordrehzahl bezogene Gebläseregel­ größen-Bestimmungseinrichtung, die eine motordrehzahlbezo­ gene Gebläseregelgröße derart bestimmt, daß die Drehzahl des Kühlgebläses mit einem Anstieg der Motordrehzahl ab­ nimmt, durch eine End-Gebläseregelgrößen-Bestimmungseinrich­ tung, die die Drehzahl des Kühlgebläses auf der Grundlage von entweder der kühlmittelbezogenen oder der motordrehzahl­ bezogenen Gebläseregelgröße danach bestimmt, welche gegenüber der anderen Gebläseregelgröße eine niedrigere Drehzahl des Kühlgebläses liefert, und durch eine Entlastungsventil-Durch­ satz- Regeleinrichtung, die einen ersten Teil des dem Hy­ draulikmotor von der Pumpe zugeführten Arbeitsmittels und einen zweiten Teil des von der Pumpe einem Ablaß zugeführten Arbeitsmittels in einer wechselseitig komplementären Bezie­ hung in Abhängigkeit von entweder der durch die End-Gebläse­ regelgrößen-Bestimmungseinrichtung bestimmten kühlmittelbe­ zogenen Gebläseregelgröße oder der durch die End-Gebläsere­ gelgrößen-Bestimmungseinrichtung bestimmten motordrehzahl­ bezogenen Gebläseregelgröße derart regelt, daß der erste Teil mit Bezug zum zweiten Teil vergrößert oder vermindert wird, wenn sich entweder die kühlmittelbezogene oder die motordrehzahlbezogene Gebläseregelgröße, auf deren Grundlage die End-Gebläseregelgrößen-Bestimmungseinrichtung die Dreh­ zahl des Kühlgebläses bestimmt, jeweils erhöht oder ver­ mindert.

Wenn die Maschine mit einer hohen Drehzahl betrieben wird, dann wird die mit dieser unmittelbar gekoppelte Pumpe mit einer entsprechend hohen Drehzahl angetrieben, jedoch ist es im allgemeinen nicht erforderlich, daß das Kühlgebläse ebenfalls mit einer entsprechend hohen Drehzahl betrieben wird. Ferner fährt das Fahrzeug im allgemeinen, wenn die Maschine mit hoher Drehzahl arbeitet, mit hoher Geschwindig­ keit, so daß der aus der Fahrzeugbewegung entstehende Luft­ zug dem Kühler vermittelt wird. (Selbstverständlich ist die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht immer proportional zur Dreh­ zahl der Maschine, was auf der Eingliederung eines Drehzahl- Wechselgetriebes beruht. Bei modernen Kraftfahrzeugen, die mit Maschinen hoher Leistung ausgestattet sind, kann jedoch in dem Beriebsbereich, in dem der Luftzug aus der Bewegung des Fahrzeugs in Betracht gezogen werden kann, die Änderung im Verhältnis zwischen der Motordrehzahl und der Fahrge­ schwindigkeit auf Grund des Arbeitens des Drehzahl-Wechsel­ getriebes vernachlässigt werden.) Deshalb wird durch Rege­ lung der Pumpe zur Erzeugung der hydraulischen Leistung zum Antrieb des Motorkühlgebläses in einem negativen Proportio­ nalverhalten entsprechend der Motordrehzahl in einem hohen Motor-Drehzahlbereich bei einem Umschalten von der Regelung der Pumpe in Übereinstimmung mit einem positiven Proportio­ nalverhalten entsprechend der Motortemperatur in einem nie­ drigen Drehzahlbereich des Motors die Regelung des Kühlge­ bläses in hohem Maß als Ganzes optimiert, während die auf die Pumpe zur Erzeugung der hydraulischen Leistung zum An­ trieb des Kühlgebläses aufgebrachte maximale Belastung auf einen gewünschten Grenzwert beschränkt wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß es das Verhältnis zwischen dem ersten Teil des dem Hydraulikmotor zum Antrieb des Kühlgebläses zugeführ­ ten Arbeitsmittels und des zweiten Teils des Arbeitsmittels, das von der Pumpe angesaugt, jedoch zu einem Ablaß abgeführt wurde, ohne irgendeine wesentliche Belastung an der Pumpe hervorzurufen, ist, welches in einem negativen Verhalten entspre­ chend der Motordrehzahl geregelt wird, wenn die Brennkraft­ maschine mit einer hohen Drehzahl arbeitet. Selbst wenn die Entlastungs- oder Ablaß-Durchsatzmenge erhöht wird, so ist die Pumpen-Durchsatzmenge selbst noch hoch und wird ein angemessener Strom an Arbeitsmittel dem Hydraulikmotor zum Antrieb des Kühlgebläses zugeführt, der ausreichend ist, um die Motortemperatur auf einem gewünschten Temperaturwert zu halten. Auf diese Weise können die Standzeit der Pumpe gesteigert und das Pumpengeräusch vermindert werden. Ferner wird auf diese Weise die Antriebskraft für die Pumpe vermin­ dert und insofern der Kraftstoffverbrauch herabgesetzt.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen anhand seiner bevorzugten Ausführungsform erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hydraulisch be­ triebenen Kühlgebläses, das mit einer Drehzahl-Regel­ vorrichtung gemäß der Erfindung versehen ist;

Fig. 2 ein Blockbild einer Ausführungsform einer Drehzahl- Regelvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm, in dem Gebläse-Regelkennwerte der Dreh­ zahl-Regelvorrichtung für ein Kühlgebläse gemäß der Erfindung dargestellt sind;

Fig. 4 einen Flußplan für die Steuerung der erfindungsgemä­ ßen Drehzahl-Regelvorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines hydraulisch be­ triebenen Kühlgebläses, das mit einer Drehzahl-Regelvorrich­ tung gemäß der Erfindung versehen ist. Das Kühlgebläse 10, das einen kühlenden Luftzug dem Kühler 12 einer Brennkraft­ maschine zuführt, wird durch einen Hydraulikmotor 16 in Um­ drehung versetzt.

Der Hydraulikmotor 16 weist einen solchen Aufbau auf, daß sich seine Drehzahl mit einem Anstieg in der Durchsatzmenge des ihm zugeführten Arbeitsmittels, wie z.B. Öl, erhöht, und er hat einen Arbeitsmitteleinlaß 18, der durch eine Lei­ tung 20 mit einem Durchsatz-Regelventil 22 verbunden ist, sowie einen Arbeitsmittelauslaß 24, der durch eine Leitung 26 mit einem Arbeitsmittelbehälter 28 verbunden ist.

Dem Durchsatz-Regelventil 22 ist eine Pumpe 30 zugeordnet, die antriebsseitig durch einen Riemenantrieb 34 mit einer Abtriebswelle 38 der Brennkraftmaschine 36 verbunden ist und von dieser unmittelbar in Umdrehung versetzt wird. Die Pumpe 30 zieht das Arbeitsmittel vom Behälter 28 durch eine Leitung 32 ab und fördert dieses zum Durchsatz-Regelven­ til 22.

Das Durchsatz-Regelventil 22 ist ein elektromagnetisch be­ triebenes Ventil, das in Abhängigkeit von der relativen Einschaltdauer eines seinem betätigenden Elektromagneten zugeführten Impulssignals die Durchsatzmenge des dem Hydrau­ likmotor 16 zugeführten Arbeitsmittels und die Durchsatzmen­ ge des einer Entlastungsleitung 23 zugeführten Hydraulik­ fluids regelt, wobei diese beiden Durchsatzmengen in einer komplementären Beziehung zueinander stehen. Mit dieser Aus­ bildung erhöht das Regelventil 22 die Durchsatzmenge des dem Hydraulikmotor 16 zugeführten Arbeitsmittels und vermin­ dert die Durchsatzmenge des der Entlastungsleitung 23 zuge­ führten Arbeitsmittels, wenn die relative Einschaltdauer des dem Elektromagneten zugeführten Impulssignals vergrößert wird.

Die relative Einschaltdauer des an das Durchsatz-Regelventil 22 gelegten Impulssignals wird durch ein elektrisches Steuer­ gerät 40 geregelt.

Dem Steuergerät 40 wird durch einen Kühlmittel-Temperatur­ fühler 42 eine auf die Kühlmitteltemperatur der Brennkraft­ maschine 36 bezogene Information und von einem Motor-Dreh­ zahlfühler 44 eine auf die Drehzahl der Maschine 36 bezogene Information zugeführt. Wie die Fig. 2 zeigt, umfaßt das Steu­ ergerät 40 eine auf die Kühlmitteltemperatur bezogene Geblä­ seregelgrößen-Bestimmungseinrichtung 50, die einen Gebläse­ regelgrößenwert, d.h. eine relative Einschaltdauer, be­ stimmt, so daß sich die Drehzahl des Kühlgebläses mit einem Anstieg in der Kühlmitteltemperatur erhöht. Ferner umfaßt das Steuergerät 40 eine auf die Drehzahl bezogene Gebläse­ regelgrößen-Bestimmungseinrichtung 52, die einen Gebläseregel­ größenwert bestimmt, so daß die Drehzahl des Kühlgebläses mit einem Anstieg in der Motordrehzahl abnimmt. Schließlich umfaßt das Steuergerät 40 eine End-Gebläseregelgrößen- Bestimmungseinrichtung 54, die als den End-Gebläseregelgrö­ ßenwert einen entweder auf dem durch die kühlmittelbezogene Gebläseregelgrößen-Bestimmungseinrichtung 50 bestimmten Gebläseregelgrößenwert oder dem durch die motordrehzahlbezo­ gene Gebläseregelgrößen-Bestimmungseinrichtung 52 bestimmten Gebläseregelgrößenwert basierenden End-Gebläseregelgrößen­ wert festsetzt, so daß die Drehzahl des Gebläses, wenn die Regelung durch den einen Wert erfolgt, niedriger wird, als wenn die Regelung durch den anderen Wert erfolgt. Das heißt mit anderen Worten, daß die auf dem Durch­ satz-Regelventil 22 beruhende Ablaß-Durchsatzmenge des Ar­ beitsmittels größer ist, wenn die Regelung durch den einen Wert erfolgt, als wenn sie durch den anderen Wert erfolgt, und daß die End-Gebläseregelgrößen-Bestimmungseinrichtung 54 ein Impulssignal mit einer relativen Einschaltdauer auf der Grundlage des End-Gebläseregelgrößenwerts zum Durchsatz- Regelventil 22 ausgibt.

Die kühlmittelbezogene Gebläseregelgrößen-Bestimmungsein­ richtung 50 wird so eingestellt, daß die Gebläseregelgröße Dt entsprechend einem Anstieg in der Kühlmitteltemperatur Tw ansteigt, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Die motordrehzahlbezogene Gebläseregelgrößen-Bestimmungsein­ richtung 52 wird so eingestellt, daß die Gebläseregelgröße Dn entsprechend einem Anstieg in der Motordrehzahl Ne ab­ nimmt, wie ebenfalls in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Fig. 4 zeigt einen Flußplan für ein Beispiel des Arbei­ tens der Drehzahl-Regelvorrichtung für ein Kühlgebläse gemäß der Erfindung. Die Steuerroutine des Flußplans von Fig. 4 wird wiederholt mit Zeitunterbrechungen ausgeführt. Im An­ fangsschritt 10 wird die Gebläseregelgröße Dt aus der vom Kühlmittel-Temperaturfühler 42 entsprechend der Kurve von Fig. 3 ermittelten Gebläseregelgröße Dt bestimmt. Nach dem Schritt 10 geht die Prozeßsteuerung zum Schritt 20 über.

Im Schritt 20 wird die Gebläseregelgröße Dn auf der Grundla­ ge der Motordrehzahl Ne, die vom Motor-Drehzahlfühler 44 entsprechend der Kurve von Fig. 3 ermittelt wurde, bestimmt. An den Schritt 20 schließt sich der Schritt 30 an.

Im Schritt 30 wird geprüft, ob die Regelgröße Dt, die von der Kühlmtitteltemperatur abhängt, geringer ist als die Re­ gelgröße Dn, die von der Motordrehzahl Ne abhängt, oder nicht. Wenn Dn < Dt ist, dann geht die Steuerung zum Schritt 40 über, während im anderen Fall die Prozeßsteuerung zum Schritt 50 übergeht.

Im Schritt 40 wird die von der Kühlmitteltemperatur abhän­ gige Gebläseregelgröße Dt als die End-Gebläseregelgröße D bestimmt.

Im Schritt 50 wird die von der Motordrehzahl abhängige Ge­ bläseregelgröße Dn als die End-Gebläseregelgröße D bestimmt.

Nach dem Schritt 40 und nach dem Schritt 50 geht die Pro­ zeßsteuerung zum Schritt 60 über, in dem ein lmpulssignal mit einer durch die End-Gebläseregelgröße D bestimmten rela­ tiven Einschaltdauer zum Durchsatz-Regelventil 22 ausgege­ ben wird. Auf diese Weise regelt das Durchsatz-Regelventil 22 die Durchsatzmenge des dem Hydraulikmotor 16 zugeführten Arbeitsmittels und die Durchsatzmenge des zur Entlastungs­ leitung 23 geführten Arbeitsmittels in einer wechselseitig komplementären Beziehung in Übereinstimmung mit der relati­ ven Einschaltdauer. Insofern wird das Kühlgebläse 10 mit einer Drehzahl, die von der relativen Einschaltdauer ab­ hängt, in Umdrehung versetzt und jeglicher Druckanstieg innerhalb der Pumpe 30 über den benötigten Wert hinaus ver­ mieden.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zur Regelung einer Drehzahl eines Kühlgebläses einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug, wie ein Automobil, offenbart, wobei das Ge­ bläse durch einen Hydraulikmotor angetrieben wird, der durch ein von einer unmittelbar vom Motor angetriebenen Pumpe zu­ geführtes Arbeitsmittel in Umdrehung versetzt wird. Die Vorrichtung regelt einen teilweisen Ablauf des dem Hydraulik­ motor von der Pumpe zugeführten Arbeitsmittels derart, daß in einem niedrigen Motor-Drehzahlbereich das Verhältnis des teilweisen Ablaufs mit einem Anstieg in der Motortemperatur vermindert wird, jedoch in einem hohen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine das Verhältnis des teilweisen Ablaufs vergrößert wird, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine zunimmt.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine spezielle Aus­ führungsform erläutert, auf die sie jedoch nicht begrenzt ist, da dem Fachmann bei Kenntnis der durch die Erfindung vermittelten Lehre Abwandlungen und Abänderungen an die Hand gegeben sind, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (4)

1. Drehzahl-Regelvorrichtung für ein hydraulisch betriebenes Kühlgebläse (10) einer Brennkraftmaschine (36) eines Fahrzeugs, z.B. eines Automobils, wobei das Kühlgebläse durch einen Hydraulikmotor (16) angetrieben wird, der durch ein von einer antriebsseitig mit einer Abtriebswel­ le (38) der Brennkraftmaschine verbundenen und von die­ ser angetriebenen Pumpe (30) zugeführtem Arbeitsmittel betrieben wird, und wobei der Hydraulikmotor in seiner Drehzahl in Abhängigkeit von der Durchsatzmenge des die­ sem zugeführten Arbeitsmittels geregelt wird, mit einem die Motorkühlmitteltemperatur erfassenden Kühlmittel- Temperaturfühler (42) und mit einem die Drehzahl des Motors erfassenden Motor-Drehzahlfühler (44), gekennzeichnet durch eine auf die Kühlmitteltemperatur (Tw) bezogene Gebläseregelgrößen-Bestimmungseinrichtung (50), die eine kühlmittelbezogene Gebläseregelgröße der­ art bestimmt, daß sich die Drehzahl des Kühlgebläses mit einem Anstieg der Kühlmitteltemperatur erhöht, durch eine auf die Motordrehzahl (Ne) bezogene Gebläseregel­ größen-Bestimmungseinrichtung (52), die eine motordreh­ zahlbezogene Gebläseregelgröße derart bestimmt, daß die Drehzahl des Kühlgebläses mit einem Anstieg der Motor­ drehzahl abnimmt, durch eine End-Gebläseregelgrößen- Bestimmungseinrichtung (54), die die Drehzahl des Kühl­ gebläses auf der Grundlage von entweder der kühlmittel­ bezogenen oder der motordrehzahlbezogenen Gebläseregel­ größe danach bestimmt, welche gegenüber der anderen Geblä­ seregelgröße eine niedrigere Drehzahl des Kühlgebläses liefert, und durch eine Entlastungsventil-Durchsatz-Regel­ einrichtung (22), die einen ersten Teil des dem Hydraulik­ motor von der Pumpe zugeführten Arbeitsmittels und einen zweiten Teil des von der Pumpe einem Ablaß zugeführten Arbeitsmittels in einer wechselseitig komplementären Beziehung in Abhängigkeit von entweder der durch die End-Gebläseregelgrößen-Bestimmungseinrichtung bestimmten kühlmittelbezogenen Gebläseregelgröße oder der durch die End-Gebläseregelgrößen-Bestimmungseinrichtung bestimmten motordrehzahlbezogenen Gebläseregelgröße derart regelt, daß der erste Teil mit Bezug zum zweiten Teil vergrößert oder vermindert wird, wenn sich entweder die kühlmittel­ bezogene oder die motordrehzahlbezogene Gebläseregelgrö­ ße, auf deren Grundlage die End-Gebläseregelgrößen-Be­ stimmungseinrichtung die Drehzahl des Kühlgebläses be­ stimmt, jeweils erhöht oder vermindert.

2. Drehzahl-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kühlmittelbezogene Gebläseregel­ größen-Bestimmungseinrichtung (50) die auf die Kühlmittel­ temperatur bezogene Gebläseregelgröße als ein erstes Signal (Dt) entsprechend einem Größenmaßstab und die mo­ tordrehzahlbezogene Gebläseregelgrößen-Bestimmungsein­ richtung (52) die auf die Motordrehzahl bezogene Ge­ bläseregelgröße als ein zweites Signal (Dn) nach dem glei­ chen Größenmaßstab wie für das erste Signal liefert und daß die End-Gebläseregelgrößen-Bestimmungseinrichtung (54) die Größenwerte des ersten sowie zweiten Signals vergleicht, um aus der kühlmittel- sowie der motordreh­ zahlbezogenen Gebläseregelgröße diejenige auszuwählen, die gegenüber der anderen eine niedrigere Drehzahl des Kühlgebläses liefert.

3. Drehzahl-Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Kühlmitteltemperatur bezogene Gebläseregelgrößen-Bestimmungseinrichtung (50) diese Gebläseregelgröße (Dt) so bestimmt, daß sie im we­ sentlichen proportional zum Anstieg der Kühlmitteltem­ peratur (Tw) bis zu einem Maximumwert zunimmt.

4. Drehzahl-Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Motordreh­ zahl bezogene Gebläseregelgrößen-Bestimmungseinrichtung (52) diese Gebläseregelgröße (Dn) so bestimmt, daß sie von einem Maximalwert im wesentlichen proportional zu einem Anstieg der Motordrehzahl (Ne) abnimmt.