DE3812267C2 - Drehzahl-Regelvorrichtung für ein hydraulisch betriebenes Kühlgebläse einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Drehzahl-Regelvorrichtung für ein hydraulisch betriebenes Kühlgebläse einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahl-Regelvorrich
tung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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.
Aus der Druckschrift JP-A-61-250 331 ist eine gattungsgemäße
Drehzahl-Regelvorrichtung für ein hydraulisch betriebenes
Kühlgebläse einer Brennkraftmaschine bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehzahl-Regelvorrichtung
für ein hydraulisch betriebenes Kühlgebläse zu schaffen, die
eine erhöhte Standzeit bei vermindertem Kraftstoffverbrauch
aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Kombination der im Patentanspruch
1 definierten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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 Betriebsbereich, 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 im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeich
nungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher 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.
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 Kühlmitteltemperatur 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 Impulssignal
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 Kühlgeblase 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 (3)
1. Drehzahl-Pegelvorrichtung für ein hydraulisch betriebenes
Kühlgebläse (10) einer Brennkraftmaschine (36) für ein
Fahrzeug,
- - wobei das Kühlgebläse (10) mittels eines Hydraulikmotors (16) angetrieben wird, der von einem Arbeitsmittel betrieben wird, das durch eine, mit der Antriebswelle (38) verbundene Pumpe (30) zugeführt wird,
- - wobei die Drehzahl des Hydraulikmotors (16) in Abhängigkeit von der Durchsatzmenge des Arbeitsfluids geregelt wird,
- - die Zufuhr des Arbeitsmittels des Hydraulikmotors (16) mittels eines Regelventils (22) geregelt wird, welches einstellbar das von der Pumpe (30) ausgetragene Arbeitsfluid in einen ersten, zum Hydraulikmotor (16) geförderten Durchfluß und in einen zweiten, zur Saugseite der Pumpe (30) rückfließenden Durchfluß teilt,
- - wobei ein Steuergerät (40) auf der Basis der Temperatur des Kühlmittels, das die Maschine kühlt und vom Kühlgebläse (10) gekühlt wird, und auf der Basis der Drehzahl der Maschine das Regelventil (22) steuert, wobei die Temperatur des Kühlmittels durch einen Kühlmitteltemperatur-Fühler (42) erfaßt wird, und die Drehzahl der Maschine durch einen Maschinen- Drehzahlfühler (44) erfaßt wird, um im wesentlichen die erste Strömung des Arbeitsfluids entsprechend einer Erhöhung der Kühlmitteltemperatur zu erhöhen und weiterhin die Strömung des Arbeitsfluids entsprechend der Maschinendrehzahl abzuändern,
- - wobei das Steuergerät (40) eine erste Größe (Dt) bestimmt, die allgemein ansteigt mit dem Anstieg der Kühlmitteltemperatur (Tw) und eine der Maschinendrehzahl entsprechenden zweiten Größe (Dn) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Größe (Dn) allgemein mit dem Ansteigen der Maschinendrehzahl (Ne) abfällt und das Regelventil (22) so geregelt wird, daß das Verhältnis des ersten zum zweiten Durchfluß des Arbeitsmittels jeweils der kleineren der ersten oder der zweiten Größe entspricht.
2. Drehzahl-Regelvorrichtung gemäß Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuergerät (40) die erste Größe (Dt) so bestimmt, daß
sie von einem Minimal-Wert im wesentlichen proportional zum
Anstieg der Kühltemperatur (Tw) ansteigt.
3. Drehzahl-Regelvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuergerät (40) die zweite Größe (Dn) so bestimmt, daß
sie von einem Maximal-Wert im wesentlichen proportional zum
Anstieg der Maschinendrehzahl (Ne) abfällt.
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