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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Bereitstellen von
komprimiertem Gas gemäß Oberbegriff
von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Überprüfen, ob ein Kompressor in einem
System zum Bereitstellen von komprimiertem Gas in Betrieb ist, gemäß Oberbegriff
von Patentanspruch 5.
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Stand der
Technik
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Systeme
zum Bereitstellen von komprimiertem Gas weisen im Allgemeinen einen
Kompressor, Leitungen für
komprimierte Luft und einen oder mehrere Tanks) für komprimierte
Luft, die durch den Kompressor versorgt werden, auf, beispielsweise
EP-A-0 191 150. Der Kompressor wird üblicherweise mittels eines
ersten Steuerelements gesteuert, das dazu ausgebildet ist, den Kompressor
auf einen ersten, aktiven Zustand, wenn der Kompressor in Betrieb
ist, d.h. Zuführen
von komprimiertem Gas zu den Tanks für komprimierte Luft, und auf
einen zweiten, passiven Zustand einzustellen, wenn der Kompressor nicht
in Betrieb ist. Bei bekannten Gestaltungen, wie beispielsweise in
US 4 863 355 dargestellt,
ist das erste Steuerelement mit einem Drucksensor verbunden, der
mit den Tanks verbunden ist, wobei das erste Steuerelement den Kompressor
auf einen aktiven oder einen inaktiven Zustand in Abhängigkeit
von dem durch den Drucksensor gemessenen Druck einstellt.
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Der
Stand der Technik umfasst somit Systeme zum Steuern eines Kompressors
in einem System zum Bereitstellen von komprimiertem Gas. Diesen
Systemen fehlt die Möglichkeit
zur Überprüfung, ob
der Kompressor die Tanks für
komprimierte Luft in dem System tatsächlich versorgt oder nicht.
Dies bedeutet, dass die Kenntnis, ob sich der Kompressor in einem
arbeitenden oder nicht in einem arbeitenden Zustand befindet, nicht
von dem Steuersystem gewonnen werden kann, da es nur ein Signal
bei Aktivierung an den Kompressor sendet und danach ignoriert, ob
komprimiertes Gas den Drucktanks zugeführt wird oder nicht.
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Kurze Offenbarung
der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zum Bereitstellen von komprimiertem
Gas zur Verfügung
zu stellen, bei dem es möglich
ist, zu überprüfen, ob
ein Kompressor komprimiertes Gas den Druckbehältern, die in dem System vorgesehen
sind, zuführt
oder nicht. Diese Aufgabe wird mittels eines Systems zum Bereitstellen
von komprimierter Luft gemäß kennzeichnendem
Teil von Patentanspruch 1 gelöst.
Aufgrund der Tatsache, dass das System ein zweites Steuerelement
aufweist, das signaltechnisch mit einem Drucksensor, der in den
Drucktanks angeordnet ist, verbunden ist, und dass das zweite Steuerelement
vorgesehen ist, um mittels des durch den Drucksensor erfassten Drucks
und der Änderungen des
Drucks in dem Drucktank festzulegen, dass der Kompressor in Betrieb
ist, ist es möglich,
zu überprüfen, ob
komprimiertes Gas den Drucktanks zugeführt wird. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform kann
diese Kenntnis zum Steuern eines Systems zum Kühlen von komprimierter Luft
verwendet werden. Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
kann diese Kenntnis auch dazu verwendet werden, eine Information,
ob der Kompressor sich im Arbeitszustand befindet, durch Vergleich
von Steuerinstruktionen von dem ersten Steuerelement und dem zweiten Steuerelement
zur Verfügung
zu stellen, wobei Funktionsfehler aufgefunden werden, wenn das erste Steuerelement
anzeigt, dass der Kompressor aktiv ist, und das zweite Steuerelement
anzeigt, dass der Kompressor passiv ist, oder umgekehrt. Gemäß einer
dritten Ausführungsform
kann diese Kenntnis auch als Information für eine präventive Wartung für den Austausch
von Trocknungspatronen in Lufttrocknern und/oder den Austausch von
Kompressoren verwendet werden.
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Diese
Aufgaben werden auch durch ein Verfahren gemäß kennzeichnendem Teil von
Patentanspruch 5 gelöst.
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Beschreibung
der Figuren
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Die
Erfindung wird detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
be schrieben, in denen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Systems zum Bereitstellen von komprimiertem
Gas;
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2 eine
schematische Darstellung eines Verfahrens zum Festlegen, ob ein
Kompressor in einem System zum Bereitstellen von komprimiertem Gas
arbeitet oder nicht;
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3 eine
schematische Darstellung eines Systems zum Kühlen von komprimierter Luft
mittels einer Lüftersteuerung,
wobei ein System zum Bereitstellen von komprimiertem Gas gemäß der Erfindung verwendet
wird;
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4 eine
schematische Darstellung eines Verfahrens zum Festlegen von Kühlungserfordernissen;
und
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5 eine
schematische Darstellung eines alternativen Verfahrens zum Festlegen
von Kühlungserfordernissen.
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Veranschaulichende
Ausführungsformen
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Systems zum Bereitstellen von
komprimiertem Gas. Das System weist einen Kompressor 2 auf,
der ein solcher herkömmlicher
Art ist und daher hier nicht detaillierter beschrieben wird. Der
Kompressor 2 weist eine Auslassöffnung 3 auf, an die
eine Gasleitung 4 angeschlossen ist. Die Leitung für komprimierte
Luft verbindet die Auslassöffnung 3 mit
der Einlassöffnung 5 an
einem oder mehreren Drucktanks 6. Es besteht die Möglichkeit,
zwischen der Auslassöffnung
des Kompressors 2 und der Einlassöffnung 5 des Drucktanks
oder der Drucktanks 6 eine oder mehrere aktive Komponenten,
beispielsweise einen Lufttrockner, anzuschließen. Das System weist des Weiteren
ein erstes Steuerelement 7 auf, das dazu vorgesehen ist,
den Kompressor 2 in herkömmlicher Weise zu steuern.
Die erste Steuereinheit ist eine solche herkömmlicher Art und wird daher
hier nicht detaillierter beschrieben; sie kann beispielsweise so
gestaltet sein, wie in einem der nachfolgend angegebenen Dokumente
beschrieben ist – Japanische
Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. 59-14 891 (1984), offengelegtes Japanisches Patent Nr. 158 392
(1984) oder US-Patent Nr. 4 863 355.
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Wie
in 1 angegeben kann das erste Steuerelement daher
mit einem Drucksensor 8 verbunden sein, der an dem Drucktank
oder den Drucktanks 6 vorgesehen ist.
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Das
erste Steuerelement ist in Hinblick darauf ausgebildet, eine aktive
Position einzunehmen, wenn der Kompressor zum Arbeiten gesteuert
wird, wodurch komprimiertes Gas den Drucktanks zugeführt wird,
und eine passive Position einzunehmen, wenn der Kompressor gesteuert
wird, nicht zu arbeiten. Der Kompressor 2 ist somit einerseits
so gestaltet, dass er in einer aktiven Arbeitsweise arbeitet, wenn
der Kompressor das System für
komprimierte Luft mit komprimierter Luft versorgt, und andererseits so
gestaltet, dass er ausgekuppelt oder inaktiv ist, wenn der Kompressor
das System nicht versorgt. Dies kann auf mehreren dem Fachmann gut
bekannten Wegen erreicht werden. Gemäß einer Ausführungsform
kann ein Ventil zwischen Zylinderräumen, die im Kompressor vorgesehen
sind, geöffnet
werden, wobei der volumetrische Wirkungsgrad des Kompressors abfällt und
der Kompressor in diesem Zustand keine komprimierte Luft mit einem
Druck erzeugen kann, der den Systemdruck übersteigt. Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
wird ein Ventil, das die Zylinderräume des Kompressors mit der
umgebenden Atmosphäre
verbindet, geöffnet.
Eine dritte Möglichkeit
besteht darin, den Kompressor über ein
auskuppelbares Getriebe anzutreiben.
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Das
System weist des Weiteren ein zweites Steuerelement 9 auf,
das signaltechnisch mit einem Drucksensor 10 verbunden
ist, der in dem Drucktank oder den Drucktanks 6 vorgesehen
ist. Der Drucksensor 10 kann aus dem Drucksensor bestehen,
der für
das erste Steuerelement verwendet wird, oder alternativ kann er
ein separater Drucksensor sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein separater Drucksensor verwendet, der die Zuverlässigkeit der Überprüfung vergrößert, ob
Fehler im System vorhanden sind oder nicht Das zweite Steuerelement 9 ist
vorgesehen, um mittels des durch den Drucksensor erfassten Drucks
und der Druckänderungen in
dem Drucktank festzulegen, dass der Kompressor in Betrieb ist, wie
nachfolgend beschrieben wird.
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Das
zweite Steuerelement legt somit mittels eines Drucksensors 10,
der in dem Drucktank angebracht ist und den Druck und Druckänderungen
in dem Drucktank 6 erfasst, ohne tatsächlich Signale für den Kompressor
zu erzeugen, fest, dass letzterer in Betrieb ist. Dies wird dadurch
erreicht, dass das zweite Steuerelement 9 festlegt, dass
der Kompressor 2 in Betrieb ist, wenn der Drucksensor 10 einen
Druck in dem Drucktank 6 unterhalb eines ersten Grenzwertes
erfasst; dass das zweite Steuerelement 9 festlegt, dass
der Kompressor nicht in Betrieb ist, wenn der Drucksensor 10 einen
Druck in dem Drucktank 6 oberhalb eines zweiten Grenzwertes
erfasst, und dass das zweite Steuerelement 9 festlegt,
dass der Kompressor 2 in Betrieb ist, wenn der Drucksensor 10 einen
Druck in dem Drucktank 6 zwischen dem ersten und dem zweiten
Grenzwert erfasst und der Sensor 10 erfasst, dass der Druck
ansteigt, und dass das zweite Steuerelement 9 festlegt,
dass der Kompressor 2 nicht in Betrieb ist, wenn der Drucksensor 10 einen
Druck in dem Drucktank 6 zwischen dem ersten und dem zweiten
Grenzwert erfasst und der Sensor erfasst, dass der Druck abfällt oder
konstant ist. Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist das Steuerelement auch vorgesehen, um festzulegen,
dass eine Gefahr eines Funktionsfehlers besteht, wenn der Druck
nicht über
einen unteren Grenzwert ansteigt, und dass ein Fehler besteht, wenn
der Druck über
einen oberen Grenzwert ansteigt.
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2 ist
eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Bestimmen, ob
der Kompressor 2 in einer aktiven Position angetrieben
ist oder nicht, wenn der Kompressor einem Drucktank 6 Luft
zuführt.
Ein erster Schritt 40 bestimmt, ob der Druck in dem Drucktank
oberhalb eines ersten Grenzwertes Pmax liegt.
Wenn dies der Fall ist, ist der Kompressor inaktiv. Ein zweiter
Schritt 41 bestimmt, ob der Druck unterhalb eines zweiten
Grenzwertes Pmin legt. Wenn dies der Fall
ist, ist der Kompressor aktiv. In einem dritten Schritt 42 wird
bestimmt, ob der Druck im Tank ansteigt. Wenn dies der Fall ist,
ist der Kompressor aktiv. Ansonsten ist der Kompressor inaktiv.
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3 ist
eine schematische Darstellung eines Systems zum Kühlen von
komprimierter Luft mittels einer Lüftersteuerung, wobei ein System
zum Bereitstellen von komprimiertem Gas gemäß der Erfindung verwendet wird.
Das System weist einen Kompressor 2 auf, der ein solcher
herkömmlicher
Art ist und daher hier nicht detailliert beschrieben wird. Der Kompressor 2 weist
eine Auslassöffnung 3 auf,
an die eine Leitung 4 für
komprimierte Luft angeschlossen ist. Die Leitung für komprimierte
Luft verbindet die Auslassöffnung
mit einer Einlassöffnung 11 einer ersten
aktiven Komponente 12. Die erste aktive Komponente 12 besteht
vorzugsweise aus einem Lufttrockner. Der Lufttrockner 12 weist
auch eine erste Auslassöffnung 13 auf,
an die eine zweite Leitung 14 für komprimierte Luft angeschlossen
ist. Die zweite Leitung 14 für komprimierte Luft verbindet
den Lufttrockner 12 mit einer Einlassöffnung 5 eines Drucktanks 6.
Der Drucktank 6 versorgt danach mehrere Luftverbraucher
(nicht dargestellt). Bei einer alternativen Ausführungsform besteht die erste
aktive Komponente aus einem Verteilungskreisventil, das das System
der komprimierten Luft in zwei oder mehr separate Kreise aufteilt.
Das System zum Bereitstellen von komprimierter Luft kann auch mehr
als einen Drucktank aufweisen. Bei der dargestellten veranschaulichenden
Ausführungsform
weist der Lufttrockner 12 auch eine zweite Auslassöffnung 15 auf,
die über
eine dritte Leitung 16 für komprimierte Luft an der
Auskupplungseinrichtung des Kompressors 2 angeschlossen
ist und als Mittel zur Übermittlung
eines pneumatischen Signals an die Auskupplungseinrichtung arbeitet.
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Das
System zum Bereitstellen von komprimierter Luft weist auch einen
steuerbaren Lüfter 17 auf.
Der Lüfter
wird durch eine Steuereinheit 18 gesteuert. Die Steuerung
des Lüfters 17 ist
eine solche, dass der Lüfter 17 mindestens
ein- und ausgeschaltet werden kann, alternativ kann die Steuerung
eine solche sein, dass die Drehzahl des Lüfters gesteuert werden kann.
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird der Lüfter 17 durch
einen in seiner Drehzahl geregelten Elektromotor angetrieben, jedoch kann
er auch mechanisch an einem veränderbaren Getriebes
eines Motors einer anderen Gattung, beispielsweise eines Verbrennungsmotors 20,
angeschlossen sein. Das variable Getriebe kann in einer dem Fachmann
gut bekannten Weise gestaltet sein; beispielsweise kann die Drehzahl über eine
Viskosekupplung gesteuert werden, die den Kraftausgang des Motors 20 mit
der Drehachse des Lüfters 17 verbindet.
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Bei
der dargestellten veranschaulichenden Ausführungsform ist der Lüfter 17 ein
steuerbarer Lüfter,
der in dem Kühlungssystem
des Verbrennungsmotors 20 vorgesehen ist. Das Kühlungssystem
weist eine Reihe von Kühlungskanälen (nicht dargestellt),
die im Inneren des Verbrennungsmotors angeordnet sind, Einlass-
und Auslasskanäle 18,
auf, die das Kühlmittel
vom Verbrennungsmotor 20 zu einem Kühler 19 führen. Das
Kühlungssystem
weist im Allgemeinen auch eine Pumpe 21 auf, die in einem Einlasskanal
angebracht ist. Der Lüfter 17 ist
vorzugsweise stromabwärts
des Kühlers 19 angeordnet, was
bedeutet, dass dann, wenn das System an einem Fahrzeug angebracht
ist, der ankommende Wind eine Kühlwirkung
am Kühler 19 ausgeübt.
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Die
Leitung 4 für
komprimierte Luft, die den Kompressor 2 mit der ersten
aktiven Komponente 12 verbindet, ist so angeordnet, dass
sie sich an dem durch den Lüfter 17 erzeugten
Luftstrom vorbei erstreckt, was bedeutet, dass der Lüfter die
durch den Kompressor komprimierte Luft kühlen kann, und wird somit erhitzt,
bevor sie die erste aktive Komponente 12 erreicht. Die
Leitung 4 für
komprimierte Luft ist vorzugsweise in einer solchen Weise angeordnet, dass
sie einen fortlaufend nach unten gerichteten Weg zwischen der Auslassöffnung 3 des
Kompressors und der Einlassöffnung 11 der
ersten aktiven Komponente aufweist. Dies bedeutet, dass es keine Taschen
gibt, in denen sich Wasser sammeln kann, und auf diese Weise ist
die Bildung von Eispfropfen bei kaltem Wetter vermieden. Ein fortlaufend
nach unten gerichteter Weg soll bedeuten, dass bei Anordnung an
einer flachen Basis der vertikale Abstand zwischen der flachen Basis
und der Leitung entlang des Wegs von der Auslassöffnung 3 zu der Einlassöffnung 11 abnimmt.
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Die
Steuereinheit 18 ist des Weiteren vorgesehen, Kühlungserfordernisse
für die
komprimierte Luft, die durch den Kompressor 2 zugeführt wird, festzulegen
und ein Aktivierungssignal für
den steuerbaren Lüfter 17 zu
erzeugen, wenn ein Kühlungserfordernis
besteht, wobei die erste aktive Komponente gegenüber einer thermischen Überlastung
durch die vom Kompressor aus zugeführte komprimierte Luft geschützt wird.
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Das
Kühlungserfordernis
für die
Leitung für komprimierte
Luft wird aus einer Information berechnet, die den Arbeitsstatus
des Kompressors 2 betrifft. Diese Information enthält eine
Information, ob der Kompressor aktiv ist oder nicht, wobei aktiv
bedeutet, dass der Kompressor das System für komprimierte Luft mit Luft
versorgt. Eine Information zur Drehzahl des Kompressors wird ebenfalls
verwendet, da die Temperatur der komprimierten Luft mit ansteigender Drehzahl
ansteigt.
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Der
Kompressor 2 ist somit so gestaltet, einerseits in einem
aktiven Arbeitszustand zu arbeiten, bei dem der Kompressor das System
für komprimierte
Luft mit komprimierter Luft versorgt, und andererseits ausgekuppelt
oder inaktiv zu sein, wenn der Kompressor das System nicht versorgt.
Dies kann auf mehreren dem Fachmann gut bekannten Wegen erreicht
werden. Gemäß einer
Ausführungsform kann
ein Ventil zwischen den Zylinderräumen, die sich im Kompressor
befinden, geöffnet
werden, in welchem Fall der volumetrische Wirkungsgrad des Kompressors
abnimmt und der Kpmpressor in diesem Zustand keine komprimierte
Luft mit einem Druck erzeugen kann, der oberhalb des Systemdrucks
liegt. Gemäß einer
zweiten Ausführungsform wird
ein Ventil, das die Zylinderräume
des Kompressors mit der umgebenden Atmosphäre verbindet, geöffnet. Eine
dritte Möglichkeit
besteht darin, den Kompressor über
ein auskuppelbares Getriebe anzutreiben.
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Die
Steuereinheit 18 weist ein zweites Steuerelement 9 entsprechend
der oben gegebenen Beschreibung auf, das mittels eines Drucksensors 10, der
in dem Drucktank 6 angebracht ist und den Druck und die
Druckänderungen
in dem Drucktank 6 erfasst, ohne tatsächlich Signale für den Kompressor zu
erzeugen, festlegt, dass letzterer in Betrieb ist. Dies wird dadurch
erreicht, dass die Steuereinheit festlegt, dass der Kompressor 2 in
Betrieb ist, wenn der Drucksensor einen Druck in dem Drucktank unterhalb
eines ersten Grenzwertes erfasst; dass die Steuereinheit festlegt,
dass der Kompressor nicht in Betrieb ist, wenn der Drucksensor einen
Druck in dem Drucktank oberhalb eines zweiten Grenzwertes erfasst,
und dass die Steuereinheit festlegt, dass der Kompressor in Betrieb
ist, wenn der Drucksensor einen Druck in dem Drucktank zwischen
dem ersten und dem zweiten Grenzwert erfasst und der Sensor erfasst,
dass der Druck ansteigt, und dass die Steuereinheit festlegt, dass
der Kompressor nicht in Betrieb ist, wenn der Drucksensor einen
Druck in dem Drucktank zwischen dem ersten und dem zweiten Grenzwert
erfasst und der Sensor erfasst, dass der Druck abfällt oder
konstant ist.
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4 ist
eine schematische Darstellung der Schritte, die gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung durchgeführt
werden, um festzulegen ob ein Kühlungserfordernis
besteht oder nicht. Ein erster Verfahrenschritt 30 legt
fest, ob der Kompressor 2 dem System Luft zuführt oder
nicht. Wenn der Kompressor nicht arbeitet, besteht kein Kühlungserfordernis.
Ein zweiter Schritt 31 bestimmt, ob die Drehzahl des Kompressors
einen bestimmten Grenzwert übersteigt.
Bei einer Ausführungsform,
bei der der Kompressor durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird,
wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors beachtet, und können Kühlungserfordernisse
bestehen, wenn die Drehzahl die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors übersteigt,
was einer Drehzahl von etwa 700 UpM entspricht. Ein dritter Schritt 32 bestimmt,
ob die Außentemperatur
einen bestimmten Grenzwert übersteigt.
Ein Kühlungserfordernis
besteht nur, wenn die Außentemperatur
diesen Grenzwert übersteigt.
Gemäß einer
Ausführungsform
ist dieser Grenzwert auf 0°C
eingestellt. Ein vierter Schritt 33 bestimmt, ob ein Fahrzeug,
in dem das System für
komprimierte Luft angebracht ist, mit einer Geschwindigkeit oberhalb
eines Grenzwertes vorwärts
angetrieben wird. Ein Kühlungserfordernis
besteht nur, wenn die Geschwindigkeit unterhalb dieses Grenzwertes
liegt. Gemäß einer
Ausführungsform
ist der Grenzwert auf 50 km/h eingestellt. Wenn die Überprüfungen der
Schritte eins bis vier durchgeführt worden
sind und die Antworten bestätigend
waren, erzeugt die Steuereinheit in einem fünften Schritt 34 ein
Aktivierungssignal für
den elektrisch gesteuerten Lüfter.
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5 zeigt
eine alternative Ausführungsform
zum Festlegen, ob ein Kühlungserfordernis
besteht oder nicht. Ein erster Verfahrenschritt 30 legt fest,
ob der Kompressor 2 dem System Luft zuführt oder nicht. Dies kann durch
eines der oben angegebenen Verfahren festgelegt werden. Wenn der
Kompressor nicht arbeitet, besteht kein Kühlungserfordernis. Ein zweiter
Schritt 31 bestimmt, ob die Drehzahl des Kompressors einen
bestimmten Grenzwert übersteigt.
Bei einer Ausführungsform,
bei der der Kompressor durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird,
wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors beachtet, und können Kühlungserfordernisse
bestehen, wenn die Drehzahl die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors über steigt,
die einer Drehzahl von etwa 700 UpM entspricht. In einem dritten
Schritt 35 werden die Parameter der Außentemperatur T und der Fahrzeuggeschwindigkeit
als Eingabedaten für
eine Steuerfunktion für
die Parameter der Geschwindigkeit und der Außentemperatur verwendet. In
Abhängigkeit
von der Kombination dieser zwei Werte wird ein Ausgangssignal erzeugt,
das angibt, ob ein Kühlungserfordernis
besteht oder nicht. In einem vierten Schritt 36 erzeugt
die Steuereinheit 18 ein Aktivierungssignal für den steuerbaren
Lüfter,
wenn ein Kühlungserfordernis
besteht.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben dargestellten Ausführungsformen
beschränkt
und kann stattdessen innerhalb des Umfangs der beigefügten Patentansprüche verändert werden.