EP1069290A2 - Kühlsystem für Fahrzeug - Google Patents

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EP1069290A2
EP1069290A2 EP00114597A EP00114597A EP1069290A2 EP 1069290 A2 EP1069290 A2 EP 1069290A2 EP 00114597 A EP00114597 A EP 00114597A EP 00114597 A EP00114597 A EP 00114597A EP 1069290 A2 EP1069290 A2 EP 1069290A2
Authority
EP
European Patent Office
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blower
fan
cooling system
temperature sensor
time interval
Prior art date
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Granted
Application number
EP00114597A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1069290A3 (de
EP1069290B1 (de
Inventor
Jim Milton Shoemaker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
Publication of EP1069290A2 publication Critical patent/EP1069290A2/de
Publication of EP1069290A3 publication Critical patent/EP1069290A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1069290B1 publication Critical patent/EP1069290B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/04—Pump-driving arrangements
    • F01P5/043—Pump reversing arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/048—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using electrical drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/06—Cleaning; Combating corrosion
    • F01P2011/063—Cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2025/00—Measuring
    • F01P2025/08—Temperature

Definitions

  • the invention relates to a cooling system with a heat exchanger, a blower, at least one temperature sensor and one Fan control, at least with the fan and the Temperature sensor is effectively connectable, and a vehicle.
  • Show vehicles and especially all-terrain vehicles usually electric blowers to a heat exchanger to cool, circulated through the engine coolant. Rough Environmental conditions cause dirt to accumulate the heat exchanger. Systems are therefore known through which the Direction of rotation of the blower is periodically, briefly reversible, around the heat exchanger or a fan filter of accumulated To get rid of dirt.
  • Fan controls for cooling systems such as those in of DE-C1-3711392 are often shown to have several Thermostats to run a blower with a low Effect speed until the temperature reaches a limit achieved, and to enable high-speed operation if the temperature exceeds this limit.
  • a variation of the blower operation increases the effectiveness, reduces the Noise generation and the load on the battery and Alternator until the drive is normal Has reached operating speed.
  • a cooling system with a fan control provided that relatively simple and therefore is inexpensive to manufacture and still features of a more complex and expensive system.
  • a cooling system with a fan control provided that relatively simple and therefore is inexpensive to manufacture and still features of a more complex and expensive system.
  • a power source or a vehicle battery or one Alternator especially during or shortly after Starting a drive or a heat source in general be reduced.
  • temperature switch or sensors can be dispensed with.
  • the fan in the first Operating state which it is preferably during starting or for a short time beyond this, with a low one Speed is driven or rotated.
  • a special one great relief of the battery / power source or the Alternator and good starting behavior results if it is provided that the fan in this first Operating state is deactivated.
  • the blower in one Takes time interval that follows the first time interval, the fan is generally activated so that cooling of the heat exchanger through the cooling system by means of Air drawn in or discharged is blown.
  • the blower preferably only above a specifiable Temperature limit is activated, so that cooling only takes place when this is necessary and the blower in the remaining time is deactivated or with a lower time Speed is driven.
  • the fan then preferably takes the third operating state when the system to be cooled is normal Has reached operating state.
  • the blower can in this Operating status are driven permanently. Preferably but provided that it be with a low and a high Speed can rotate.
  • the one from the temperature sensor The output value provided can do this in this operating state serve to determine the speed of the fan in such a way that the fan rotates at a low speed, if the temperature sensor provides an output value that is below a or the predefinable limit value, and with rotates at high speed when this limit is reached or exceeded.
  • the temperature sensor can measure the temperature and for example, a continuously changing signal submit.
  • the temperature sensor preferably comprises one Switch or is designed as one that in Dependence on the temperature related to a limit value closes or opens.
  • a reversal can be used to this will result in contamination on the heat exchanger or on a blower filter or other cover have accumulated by a counter to the operating direction to remove directed air flow.
  • the blower can do this have a fourth operating state, which it is preferably in regular intervals during operation and preferably with a certain time interval from commissioning or takes a start.
  • the time intervals in the are provided essentially the same. But is preferred at least the third time interval in which the blower stops third operating state, which is preferably the operating state corresponds to that of the blower during continuous operation occupies much longer than the first time interval that preferably corresponds to an initial or starting phase in which cooling is not absolutely necessary for a short time or in of them, in terms of generating noise and additional electrical load can be dispensed with.
  • the time intervals can be fixed, so that each Operation can be carried out immediately. But it is also conceivable individual, some or all time intervals variable for example depending on an ambient temperature or whether a cold or warm start is carried out shape.
  • the time intervals or the temperature sensors and the fan can be controlled manually or via timers.
  • the temperature sensor and the blower are preferably stationary connected to a microprocessor. This can Time intervals depending on the time since starting or Put the past time into operation and determine the blower depending on the values determined in this way and the output of the Activate temperature sensor or in connection with it.
  • Such a cooling system can be used in industrial, agricultural or also construction and forestry Devices are used. But it is preferably on Vehicles and especially on all-terrain vehicles used because they are often exposed to harsh environmental influences are and should be cheap and robust. At Such vehicles can be transport vehicles for Persons and / or loads or also industrial, agricultural or construction and forestry Working machines such as trucks, tractors or harvesting machines or also vehicles for military purposes.
  • a Blower control circuit or a blower control 10 for a Cooling system of a vehicle generally designated 12 is shown.
  • the cooling system 12 has a heat exchanger 14 and an electrically powered blower 16 to blow air to blow through the heat exchanger 14 to remove heat from one To remove coolant that circulates in the heat exchanger 14.
  • the blower 16 is reversible and, as shown, at least two speeds that are low Include speed and high speed.
  • the Vehicle has a battery or power source 18 that with a conventional ignition lock or switch 20, which switches off, has a start and a start position, is equipped. On Starter 22 for a vehicle drive is with a Start port connected to the switch 20.
  • the positive connection (B +) of the current source 18 is via a Line 30 with a pair of inputs with one Forward relay 34 or connected to a reverse relay 36.
  • the other input of each of the relays 34, 36 is ground connected.
  • the relays 34 and 36 have first control terminals 44 and 46, which with respective relay coils and a switchable output 48 of the switch 20 are connected.
  • the Relay coils have second connections 54 and 56, which with a setting control module or one Front and rear timing device 60 Connections 64 and 66 are connected.
  • Switchable output 48 is also with a connection 72 of a thermostat, Temperature switch or temperature sensor 70 via a coil a speed relay 74 connected.
  • the temperature sensor 70 is open when the coolant is below a preselected one Temperature, preferably about 180 degrees, and closes, if the temperature of the coolant is above this temperature increases.
  • the other connection of the temperature sensor 70 is with Ground connected so that the speed relay 74 is activated is when the temperature is above the preselected level or preselected limit increases.
  • the connection 72 is also with timing device 60 via port 76 connected so that a high voltage at the terminal 76 is present when the temperature sensor 70 is open, and a low voltage is present when the temperature sensor 70 closed is.
  • the forward relay 34 has an output 84 which is direct with a low speed input line 86 of the Blower 16 is connected. An outgoing from the fan 16 Line 88 is connected to a terminal 96 of the reverse relay 36 connected.
  • the blower 16 also has one High-speed input line 100 on the one switchable connection 104 of the speed relay 74 in Connection is established. Diodes D1 and 2, which are between ground and the Connections 84 and 96 are connected, protect against large, reverse voltage peaks caused by switching the inductive fan drive load.
  • the timing control unit 60 has a microcontroller or - processor 110 with a connector 1 connected to a power source Vcc, preferably a five V source, and a connector 8, connected to ground.
  • a capacitor is C1 connected between terminal 8 and ground.
  • the connections 64 and 66 are with connections 5 and 2 of the microcontroller 110 connected via resistors R1 and R2.
  • Grounded NPN transistors T1 and T2 have collectors that are connected to connections 64 and 66 are connected, and bases connected to the connections 7 and 3 of the microcontroller 110 via resistors R3 and R4 and with Ground are connected via resistors R5 and R6.
  • Voltage-limiting diodes D3 and D4 are outgoing Collectors of transistors T1 and T2 with current source 18 connected.
  • the microcontroller 110 activates the transistors T1 and T2 briefly and checks connections 5 and 2 to the Collector-emitter voltage Vce of the transistors T1 and T2 via to check the resistors R1 and R2.
  • a Transistor output connection mistakenly directly with the Power source 18 is connected or if a short circuit with the Connection B + is present, a high voltage Vce becomes one saturated state during the short, activated Transistor test period are determined and the microprocessor 110 prevents any lengthening that causes damage Being active of the transistor.
  • a resistor R7 connect the terminal 72 of the Temperature sensor 70 with the input 6 of the microcontroller 110.
  • a resistor R8 and a capacitor C2 are in parallel connected between input 6 and ground. If the Coolant temperature the selected temperature (about 180 Degree), the temperature sensor 70 closes the Ground input 76 and send a temperature signal to the Microcontroller 110 to deliver. Closing the Temperature sensor 70 activated when port 48 is acted upon the speed relay 74 to the To apply high-speed drive of the fan 16 and high speed operation of the fan 16 after a delay period at a drive start enable. The fan 16 normally rotates in one Forward direction to air through the heat exchanger 14 in one to steer the first direction.
  • Forward relay 34 For a fan operation in Forward relay 34 is active (T1 is activated) to the positive connection of the current source 18 directly with the low speed input line 86 and with the To connect speed relay 74.
  • the forward relay 36 remains inactive (as in FIG. 1 with T2 in the switched off State is shown) to the line 88 of the fan 16 to connect to ground.
  • T2 is activated and T1 deactivated, so that the forward relay 34 is deactivated and the reverse relay 36 is activated, whereby line 88 from the positive terminal of the Current source 18 is applied.
  • the microcontroller 110 evaluates the vehicle start accumulated drive operating time and the Coolant temperature to automatically turn the blower 16 on and off turn off and the fan speed and direction to control automatically. To the full power of the power source 18 for the starting process of the drive to deliver the Drive load during the first few moments of Drive operation to reduce until the operation has stabilized, and to reduce noise, prevents the Timing device 60 a fan operation during a first delay (122 in FIG. 3) after the start (120), regardless of the position of the temperature sensor 70.
  • microcontroller 110 holds transistors T1 and T2 in a deactivated state (connections 7 and 3 have a low voltage) for a period of time or a time interval t1, preferably approximately 20 seconds, see above that lines 84, 86 and 88 via relays 34 and 36 are grounded, and the fan 16 is still not driven becomes.
  • a time interval t1 preferably approximately 20 seconds, see above that lines 84, 86 and 88 via relays 34 and 36 are grounded, and the fan 16 is still not driven becomes.
  • the microcontroller 110 establishes a second one Time interval t2 (see 124 in FIG. 3), which is preferred is about four minutes in which the fan 16 in its deactivated state remains.
  • the microcontroller 110 determines the position of the Temperature sensor 70 by monitoring input 6.
  • the Microcontroller 110 to the terminal 7 to a high voltage turn on transistor T1 and turn forward relay 34 on activate so that the fan starts to work. If the If the temperature sensor 70 remains open, the microcontroller 110 sets terminal 7 high to turn on forward relay 34 and the blower 16 for a time interval t3 (126 in FIG. 3) activate, which is preferably about five minutes. The fan speed is determined by the position of the Temperature sensor 70 determined. If the temperature sensor 70 is closed, relay 74 will activate the To apply high-speed input line 100.
  • the microprocessor initiates 110 a short routine to reverse the fan 16 to the Reverse direction of air flow through the heat exchanger 14 to help remove contaminants that may have accumulated.
  • the power supply to the Blower 16 for a short time interval (see t4 of 128), preferably about two seconds, so that the Blower 16 stops by connections 7 and 3 of the Microcontroller 110 applied with a low voltage to turn transistors T1 and T2 off Deactivate relays 34 and 36.
  • the fan 16 in the opposite direction operated for a time interval t5 (see 130 in FIG.
  • the microcontroller 110 occupies the connections 7 and 3 again with a low voltage, so that the Relays 34 and 36 are deactivated and the blower 16 for one Time interval t6 (132 in Fig. 3) is not driven and stops. After the time interval t6, the fan 16 turns on Time interval t3 (at 126) again in the forward direction operated. The forward-reverse cycle 126-132 will continued until the vehicle is parked or the power supply is interrupted for some reason.

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Abstract

Fahrzeuge und insbesondere geländegängige Fahrzeuge weisen üblicherweise elektrische Gebläse auf, um einen Wärmetauscher zu kühlen, durch den Motorkühlmittel zirkuliert. Rauhe Umweltbedingungen bewirken ein Anlagern von Verschmutzungen an dem Wärmetauscher. Es sind daher Systeme bekannt, um die Drehrichtung des Gebläses periodisch, kurzzeitig umzukehren, um den Wärmetauscher oder einen Gebläsefilter von angesammeltem Schmutz zu befreien. Es wird ein Kühlsystem (12) mit einem Wärmetauscher (14), einem Gebläse (16), wenigstens einem Temperatursensor (70) und einer Gebläsesteuerung (10), die mit zumindest mit dem Gebläse (16) und dem Temperatursensor (70) wirksam verbindbar ist, vorgeschlagen, das einfach im Aufbau und somit kostengünstig ist. Darüber hinaus wird ein Fahrzeug mit einem solchen Kühlsystem vorgeschlagen. Kühlsysteme werden beispielsweise im Fahrzeugbau eingesetzt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem mit einem Wärmetauscher, einem Gebläse, wenigstens einem Temperatursensor und einer Gebläsesteuerung, die zumindest mit dem Gebläse und dem Temperatursensor wirksam verbindbar ist, und ein Fahrzeug.
Fahrzeuge und insbesondere geländegängige Fahrzeuge weisen üblicherweise elektrische Gebläse auf, um einen Wärmetauscher zu kühlen, durch den Motorkühlmittel zirkuliert. Rauhe Umweltbedingungen bewirken ein Anlagern von Verschmutzungen an dem Wärmetauscher. Es sind daher Systeme bekannt, durch die die Drehrichtung des Gebläses periodisch, kurzzeitig umkehrbar ist, um den Wärmetauscher oder einen Gebläsefilter von angesammeltem Schmutz zu befreien.
Gebläsesteuerungen für Kühlsysteme, wie sie beispielsweise in der DE-C1-3711392 gezeigt werden, weisen oftmals mehrere Thermostate auf, um einen Gebläsebetrieb mit einer niedrigen Geschwindigkeit zu bewirken, bis die Temperatur einen Grenzwert erreicht, und einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu ermöglichen, wenn die Temperatur diesen Grenzwert übersteigt. Ein Variieren des Gebläsebetriebs steigert die Effektivität, reduziert die Lärmentstehung sowie die Belastung von Batterie und Lichtmaschine, bis der Antrieb seine normale Betriebsgeschwindigkeit erreicht hat.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird darin gesehen, daß bekannte Kühlsysteme und mit solchen ausgestattete Fahrzeuge komplex und somit teuer sind.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1 und 10 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickelnde Merkmale aufgeführt sind.
Auf diese Weise wird ein Kühlsystem mit einer Gebläsesteuerung zur Verfügung gestellt, das verhältnismäßig einfach und somit kostengünstig in der Herstellung ist und trotzdem die Merkmale eines komplexeren und teureren Systems aufweist. Durch eine solche Anordnung kann die Entstehung von Lärm und die Belastung einer Stromquelle bzw. einer Fahrzeugbatterie oder auch einer Lichtmaschine insbesondere während des oder kurz nach dem Anlassen eines Antriebs bzw. allgemein einer Wärmequelle verringert werden. Durch das Vorsehen verschiedener Zeitspannen bzw. -intervalle kann in vielen Anwendungsfällen auf die Verwendung mehr als eines Thermostaten, Temperaturschalters- bzw. sensors verzichtet werden.
Es kann vorgesehen sein, daß das Gebläse in dem ersten Betriebszustand, den es vorzugsweise während des Anlassens bzw. kurzzeitig über dieses hinaus einnimmt, mit einer niedrigen Geschwindigkeit angetrieben wird bzw. rotiert. Eine besonders große Entlastung der Batterie/Stromquelle bzw. der Lichtmaschine und ein gutes Anlaßverhalten ergibt sich aber dann, wenn vorgesehen ist, daß das Gebläse in diesem ersten Betriebszustand deaktiviert ist.
Bei dem zweiten Betriebszustand, den das Gebläse in einem Zeitintervall einnimmt, das auf das erste Zeitintervall folgt, ist das Gebläse im allgemeinen aktiviert, so daß eine Kühlung des Wärmetauschers durch das Kühlsystem mittels durch das Gebläse angesaugter bzw. abgegebener Luft erfolgt. Ist der zweite Betriebs zustand von einer Ausgabe des Temperatursensors abhängig, so kann dadurch bewirkt werden, daß das Gebläse vorzugsweise nur oberhalb eines vorgebbaren Temperaturgrenzwerts aktiviert ist, so daß eine Kühlung nur erfolgt, wenn diese notwendig ist, und das Gebläse in der übrigen Zeit deaktiviert ist oder auch mit einer niedrigeren Geschwindigkeit angetrieben wird.
Den dritten Betriebszustand nimmt das Gebläse vorzugsweise dann ein, wenn das zu kühlende System seinen normalen Betriebszustand erreicht hat. Das Gebläse kann in diesem Betriebszustand dauerhaft angetrieben werden. Vorzugsweise ist aber vorgesehen, daß es mit einer niedrigen und einer hohen Geschwindigkeit rotieren kann. Der von dem Temperatursensor bereitgestellte Ausgabewert kann in diesem Betriebszustand dazu dienen, die Geschwindigkeit des Gebläses derart zu bestimmen, daß das Gebläse mit einer niedrigen Geschwindigkeit rotiert, wenn der Temperatursensor einen Ausgabewert liefert, der unterhalb eines bzw. des vorgebbaren Grenzwertes liegt, und mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert, wenn dieser Grenzwert erreicht bzw. überschritten wird.
Der Temperatursensor kann die Temperatur messen und beispielsweise fortlaufend ein sich veränderndes Signal abgeben. Vorzugsweise umfaßt der Temperatursensor aber einen Schalter bzw. ist als ein solcher ausgebildet, der in Abhängigkeit von der Temperatur bezogen auf einen Grenzwert schließt bzw. öffnet.
Ist die Drehrichtung bzw. die Wirkrichtung des Gebläses umkehrbar, so kann eine Umkehrung dazu genutzt werden, um hierdurch Verschmutzungen, die sich auf dem Wärmetauscher oder auf einem Gebläsefilter oder auch einer sonstigen Abdeckung angesammelt haben, durch einen entgegen der Betriebsrichtung gerichteten Luftstrom zu entfernen. Hierzu kann das Gebläse einen vierten Betriebszustand aufweisen, den es vorzugsweise in regelmäßigen Abständen während des Betriebs und vorzugsweise mit einem gewissen zeitlichen Abstand von einer In-Betriebnahme bzw. einem Anlassen einnimmt.
Es wäre denkbar, daß alle oder einige der Zeitintervalle im wesentlichen gleichlang vorgesehen sind. Vorzugsweise ist aber zumindest das dritte Zeitintervall, in dem das Gebläse seinen dritten Betriebszustand, der vorzugsweise dem Betriebszustand entspricht, den das Gebläse während eines Dauerbetriebs einnimmt, wesentlich länger als das erste Zeitintervall, das vorzugsweise einer Anfangs- bzw. Anlaßphase entspricht, in der eine Kühlung kurzzeitig nicht unbedingt notwendig ist bzw. in der auf sie, im Hinblick auf die Erzeugung von Lärm und zusätzlicher elektrischer Belastung verzichtet werden kann.
Die Zeitintervalle können fest sein, so daß sie bei jedem Betrieb gleich ausgeführt werden. Es ist aber auch denkbar, einzelne, einige oder alle Zeitintervalle variabel beispielsweise in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur oder davon, ob ein Kalt- bzw. Warmstart ausgeführt wird, zu gestalten.
Die Zeitintervalle bzw. die Temperatursensoren und das Gebläse können manuell oder auch über Zeitmesser gesteuert werden. Vorzugsweise stehen der Temperatursensor und das Gebläse aber mit einem Mikroprozessor in Verbindung. Dieser kann die Zeitintervalle in Abhängigkeit von der seit einem Anlassen bzw. In-Betriebnehmen vergangenen Zeit bestimmen und das Gebläse abhängig von den so ermittelten Werten und der Ausgabe des Temperatursensors bzw. in Verbindung mit diesem ansteuern.
Ein solches Kühlsystem kann an industriellen, landwirtschaftlichen oder auch bau- und forstwirtschaftlichen Geräten eingesetzt werden. Vorzugsweise wird es aber an Fahrzeugen und insbesondere an geländegängigen Fahrzeugen eingesetzt, da diese oft rauhen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind und günstig und robust ausgebildet sein sollen. Bei solchen Fahrzeugen kann es sich um Transportfahrzeuge für Personen und/oder Lasten oder auch um industrielle, landwirtschaftliche oder bau- und forstwirtschaftliche Arbeitsmaschinen wie Lastwagen, Traktoren oder Erntemaschinen oder auch um Fahrzeuge für militärische Zwecke handeln.
In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1
einen schematischen Schaltplan einer Gebläsesteuerung,
Fig. 2
einen Schaltplan einer Zeitsteuerungseinheit für die Gebläsesteuerung aus Fig. 1 und
Fig. 3
einen Ablaufplan für einen Betrieb der Gebläsesteuerung.
Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Gebläsesteuerkreis bzw. eine Gebläsesteuerung 10 für ein Kühlsystem eines Fahrzeugs, das allgemein mit 12 bezeichnet ist, gezeigt wird. Das Kühlsystem 12 weist einen Wärmetauscher 14 und ein elektrisch angetriebenes Gebläse 16 auf, um Luft durch den Wärmetauscher 14 zu blasen, um Hitze von einem Kühlmittel abzuführen, das in dem Wärmetauscher 14 zirkuliert. Das Gebläse 16 ist umkehrbar und weist, wie dargestellt, zumindest zwei Geschwindigkeiten auf, die eine niedrige Geschwindigkeit und eine hohe Geschwindigkeit einschließen. Das Fahrzeug weist eine Batterie bzw. eine Stromquelle 18 auf, die mit einem üblichen Zündschloß oder Schalter 20, der eine Aus-, eine An- und eine Startstellung aufweist, ausgestattet ist. Ein Anlasser 22 für einen Fahrzeugantrieb ist mit einem Startanschluß an dem Schalter 20 verbunden.
Der positive Anschluß (B+) der Stromquelle 18 ist über eine Leitung 30 mit einem Paar von Eingängen mit einem Vorwärtsrelais 34 bzw. mit einem Rückwärtsrelais 36 verbunden. Der andere Eingang jedes der Relais 34, 36 ist mit Masse verbunden. Die Relais 34 und 36 weisen erste Steuerterminals 44 und 46 auf, die mit jeweiligen Relaisspulen und einem schaltbaren Ausgang 48 des Schalters 20 verbunden sind. Die Relaisspulen weisen zweite Anschlüsse 54 und 56 auf, die mit einem Einstellsteuerungsmodul bzw. einer Zeitsteuerungseinrichtung 60 über vordere und rückwärtige Anschlüsse 64 und 66 verbunden sind. Der schaltbare Ausgang 48 ist ebenso mit einem Anschluß 72 eines Thermostaten, Temperaturschalters bzw. Temperatursensors 70 über eine Spule eines Geschwindigkeitsrelais 74 verbunden. Der Temperatursensor 70 ist offen, wenn das Kühlmittel unter einer vorgewählten Temperatur, vorzugsweise ungefähr 180 Grad liegt, und schließt, wenn die Temperatur des Kühlmittels über diese Temperatur ansteigt. Der andere Anschluß des Temperatursensors 70 ist mit Masse verbunden, so daß das Geschwindigkeitsrelais 74 aktiviert ist, wenn die Temperatur über das vorgewählte Niveau bzw. den vorgewählten Grenzwert ansteigt. Der Anschluß 72 ist auch mit der Zeitsteuerungseinrichtung 60 über den Anschluß 76 verbunden, so daß an dem Anschluß 76 eine hohe Spannung anliegt, wenn der Temperatursensor 70 offen ist, und eine niedrige Spannung anliegt, wenn der Temperatursensor 70 geschlossen ist.
Das Vorwärtsrelais 34 weist einen Ausgang 84 auf, der direkt mit einer Niedriggeschwiridigkeitseingangsleitung 86 des Gebläses 16 verbunden ist. Eine von dem Gebläse 16 abgehende Leitung 88 ist mit einem Terminal 96 des Rückwärtsrelais 36 verbunden. Das Gebläse 16 weist auch eine Hochgeschwindigkeitseingangsleitung 100 auf, die mit einem schaltbaren Anschluß 104 des Geschwindigkeitsrelais 74 in Verbindung steht. Dioden D1 und 2, die zwischen Masse und die Anschlüsse 84 und 96 geschaltet sind, schützen vor großen, umgekehrten Spannungsspitzen, die durch ein Schalten der induktiven Gebläseantriebslast verursacht werden.
Die Zeitsteuerungseinheit 60 weist einen Mikrokontroller bzw. - prozessor 110 mit einem Anschluß 1, der mit einer Stromquelle Vcc, vorzugsweise einer Fünf-V-Quelle, und einem Anschluß 8, der mit Masse verbunden ist, auf. Ein Kondensator C1 ist zwischen den Anschluß 8 und Masse geschaltet. Die Anschlüsse 64 und 66 sind mit Anschlüssen 5 und 2 des Mikrokontrollers 110 über Widerstände R1 und R2 verbunden. Geerdete NPN Transistoren T1 und T2 weisen Kollektoren, die mit den Anschlüssen 64 und 66 verbunden sind, und Basen auf, die mit den Anschlüssen 7 und 3 des Mikrokontrollers 110 über Widerstände R3 und R4 und mit Masse über Widerstände R5 und R6 verbunden sind. Spannungsspitzen begrenzende Dioden D3 und D4 sind abgehend den Kollektoren der Transistoren T1 und T2 mit der Stromquelle 18 verbunden. Der Mikrokontroller 110 aktiviert die Transistoren T1 und T2 kurz und prüft die Anschlüsse 5 und 2, um die Kollektor-Emitter Spannung Vce der Transistoren T1 und T2 über die Widerstände R1 und R2 zu prüfen. Wenn ein Transistorausgangsanschluß irrtümlich direkt mit der Stromquelle 18 verbunden ist oder wenn ein Kurzschluß mit dem Anschluß B+ vorliegt, wird eine hohe Spannung Vce eines gesättigten Zustands während der kurzen, aktivierten Transistortestperiode ermittelt werden und der Mikroprozessor 110 verhindert jedes Beschädigungen hervorrufende, verlängerte Aktiv-Sein des Transistors.
Ein Widerstand R7 verbinden den Anschluß 72 des Temperatursensors 70 mit dem Eingang 6 des Mikrokontrollers 110. Ein Widerstand R8 und ein Kondensator C2 sind parallel zwischen den Eingang 6 und Masse geschaltet. Wenn die Kühlmitteltemperatur die vorgewählte Temperatur (ungefähr 180 Grad) erreicht, schließt der Temperatursensor 70, um den Eingang 76 zu erden und um ein Temperatursignal an den Mikrokontroller 110 zu liefern. Ein Schließen des Temperatursensors 70 bei beaufschlagtem Anschluß 48 aktiviert das Geschwindigkeitsrelais 74, um den Hochgeschwindigkeitsantrieb des Gebläses 16 zu beaufschlagen und um einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Gebläses 16 nach einer Verzögerungsperiode bei einem Antriebsstart zu ermöglichen. Das Gebläse 16 rotiert normalerweise in einer Vorwärtsrichtung, um Luft durch den Wärmetauscher 14 in einer ersten Richtung zu lenken. Für einen Gebläsebetrieb in Vorwärtsrichtung ist das Vorwärtsrelais 34 aktiv (T1 ist aktiviert), um den positiven Anschluß der Stromquelle 18 direkt mit der Niedriggeschwindigkeitseingangsleitung 86 und mit dem Geschwindigkeitsrelais 74 zu verbinden. Das Vorwärtsrelais 36 verbleibt inaktiv (wie es in Fig. 1 mit T2 in ausgeschaltetem Zustand dargestellt wird), um die Leitung 88 des Gebläses 16 mit Masse zu verbinden. Für einen Umkehrbetrieb des Gebläses 16 ist T2 aktiviert und T1 deaktiviert, so daß das Vorwärtsrelais 34 deaktiviert und das Rückwärtsrelais 36 aktiviert ist, wodurch die Leitung 88 von dem positiven Anschluß der Stromquelle 18 beaufschlagt wird.
Der Mikrokontroller 110 bewertet den Fahrzeugstart, die akkumulierte Antriebsbetriebsdauer und die Kühlmitteltemperatur, um das Gebläse 16 automatisch an- und abzuschalten und die Gebläsegeschwindigkeit und -richtung automatisch zu steuern. Um die volle Leistung der Stromquelle 18 für den Startvorgang des Antriebs zu liefern, um die Antriebslast während der ersten wenigen Momente des Antriebsbetriebs zu reduzieren, bis sich der Betrieb stabilisiert hat, und um den Lärm zu reduzieren, verhindert die Zeitsteuerungseirichtung 60 einen Gebläsebetrieb während einer ersten Verzögerung (122 in Fig. 3) nach dem Start (120), unabhängig von der Stellung des Temperatursensors 70. Beim Start 120, hält der Mikrokontroller 110 die Transistoren T1 und T2 in einem deaktivierten Zustand (die Anschlüsse 7 und 3 weisen eine niedrige Spannung auf) für eine Zeitdauer bzw. einen Zeitintervall t1, vorzugsweise ungefähr 20 Sekunden, so daß die Leitungen 84, 86 und 88 über die Relais 34 und 36 geerdet sind, und das Gebläse 16 weiterhin nicht angetrieben wird. Angenommen, daß die Temperatur des Kühlmittels unter der vorgewählten Temperatur liegt, so daß der Temperatursensor 70 offen ist, begründet der Mikrokontroller 110 ein zweites Zeitintervall t2 (siehe 124 in Fig. 3), welches vorzugsweise ungefähr vier Minuten beträgt, in dem das Gebläse 16 in seinem deaktivierten Zustand verbleibt. Während dieses Zeitintervalls t2, ermittelt der Mikrokontroller 110 die Stellung des Temperatursensors 70 durch ein Überwachen des Eingangs 6. Wenn die Kühlmitteltemperatur über das vorgewählte Niveau ansteigt, so daß der Eingang 6 eine niedrige Spannung aufweist, legt der Mikrokontroller 110 an den Anschluß 7 eine hohe Spannung an, um den Transistor T1 anzuschalten und um das Vorwärtsrelais 34 zu aktivieren, so daß das Gebläse beginnt zu arbeiten. Wenn der Temperatursensor 70 offen bleibt, setzt der Mikrokontroller 110 den Anschluß 7 hoch, um das Vorwärtsrelais 34 anzuschalten und das Gebläse 16 für ein Zeitintervall t3 (126 in Fig. 3) zu aktivieren, welches vorzugsweise ungefähr fünf Minuten beträgt. Die Gebläsegeschwindigkeit wird durch die Stellung des Temperatursensors 70 bestimmt. Wenn der Temperatursensor 70 geschlossen ist, wird sich das Relais 74 aktivieren, um die Hochgeschwindigkeitseingangsleitung 100 zu beaufschlagen. Wenn die Kühlmitteltemperatur dann unter die Grenzwerttemperatur abkühlt, so daß der Temperatursensor 70 öffnet, wird sich das Relais 74 deaktivieren, so daß nur die Niedriggeschwindigkeitseingangsleitung 86 beaufschlagt ist und das Gebläse 16 mit einer niedrigen Geschwindigkeit rotiert, bis der Temperatursensor 70 mit ansteigender Kühlmitteltemperatur schließt. Die anfänglichen deaktivierten Zeitintervalle und der Niedriggeschwindigkeitsbetrieb, wenn sich das Kühlmittel unterhalb der vorgewählten Temperatur befindet, reduzieren Lärm sowie Leistungsanforderungen und liefern den Eindruck und die Vorteile eines Systems, das zumindest zwei thermische Schalter aufweist, mit einem einzelnen Temperatursensor 70.
Nach dem Zeitintervall t3 (126) initiiert der Mikroprozessor 110 eine Kurzroutine, um das Gebläse 16 umzukehren, um die Richtung des Luftstroms durch den Wärmetauscher 14 umzukehren, um dazu beizutragen, Verschmutzungen zu entfernen, die sich angesammelt haben könnten. Zuerst wird die Stromversorgung des Gebläses 16 für ein kurzes Zeitintervall (siehe t4 von 128), vorzugsweise ungefähr zwei Sekunden, unterbrochen, so daß das Gebläse 16 anhält, indem die Anschlüsse 7 und 3 des Mikrokontrollers 110 mit einer niedrigen Spannung belegt werden, um die Transistoren T1 und T2 auszuschalten, um die Relais 34 und 36 zu deaktivieren. Nach der Verzögerung bzw. dem Zeitintervall t4 wird das Gebläse 16 in umgekehrter Richtung für ein Zeitintervall t5 (siehe 130 in Fig. 3) betrieben, wenn der Mikrokontroller 110 den Anschluß 3 mit einer hohen Spannung belegt, um den Transistor T2 anzuschalten, wodurch das Ruckwärtsrelais 36 aktiviert wird und Leistung an die Leitung 88 liefert. Das Gebläse 16 läuft in umgekehrter Richtung um Verschmutzungen von dem Wärmetauscher 14 (oder einem Gebläsefilter oder einer ähnlichen Schmutzsammeleinrichtung) zu entfernen.
Nach einem Zeitintervall t5, welches vorzugsweise ungefähr fünf Sekunden beträgt, belegt der Mikrokontroller 110 die Anschlüsse 7 und 3 wiederum mit einer niedrigen Spannung, so daß die Relais 34 und 36 deaktiviert sind und das Gebläse 16 für ein Zeitintervall t6 (132 in Fig. 3) nicht angetrieben wird und anhält. Nach dem Zeitintervall t6 wird das Gebläse 16 für ein Zeitintervall t3 (bei 126) wieder in Vorwärtsrichtung betrieben. Der Vorwärts - Rückwärts - Zyklus 126 - 132 wird fortgesetzt bis das Fahrzeug abgestellt oder die Stromzufuhr aus irgendeinem Grund unterbrochen wird.
Nur beispielhaft werden die folgenden Bauteilwerte angegeben, mit denen ein zuverlässiger Betrieb ermittelt wurde:
R1, R2
10 kΩ
R3 bis R8
1 kΩ
C1, C2
0,01 µF
Mikrokontroller 110
PIC12C508 erhältlich von Microchip Technology Inc.
Nach der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform, wird es deutlich werden, daß verschiedenen Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie sie durch die beiliegenden Ansprüche beschrieben wird, abzuweichen.

Claims (10)

  1. Kühlsystem (12) mit einem Wärmetauscher (14), einem Gebläse (16), wenigstens einem Temperatursensor (70) und einer Gebläsesteuerung (10), die zumindest mit dem Gebläse (16) und dem Temperatursensor (70) wirksam verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläsesteuerung (10) eine Zeitsteuerungseinrichtung aufweist, die wenigstens zwei Zeitintervalle (t1, t2, t3, t4, t5, t6) zur Verfügung stellt, und daß die Gebläsesteuerung (10) das Gebläse (16) bei Betriebsbeginn für ein erstes Zeitintervall (t1) in einen ersten Betriebszustand, nach Ablauf des ersten Zeitintervalls (t1) für ein zweites Zeitintervall (t2) in einen zweiten Betriebszustand und nach Ablauf des zweiten Zeitintervalls (t2) in einen dritten Betriebszustand bringt.
  2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (16) in dem ersten Betriebszustand deaktiviert ist.
  3. Kühlsystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betriebszustand von einer Ausgabe des Temperatursensors (70) abhängig ist und daß das Gebläse vorzugsweise zumindest im wesentlichen nur dann aktiviert wird bzw. ist, wenn der Temperatursensor (70) eine Temperatur ermittelt, die über einem vorbestimmten Wert liegt.
  4. Kühlsystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (16) in dem dritten Betriebszustand mit wenigstens einer hohen und einer niedrigen Geschwindigkeit rotieren kann, wobei die Höhe der Geschwindigkeit vorzugsweise durch eine Ausgabe des Temperatursensors (70) bestimmt wird.
  5. Kühlsystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (70) einen temperaturabhängigen Schalter aufweist bzw. als ein solcher ausgeführt ist.
  6. Kühlsystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Gebläses (16) umkehrbar ist, und/oder daß das Gebläse (16) durch die Gebläsesteuerung (10) in einen vierten Betriebszustand bringbar ist, in der es in einer zu der Richtung in den übrigen Betriebszuständen entgegengesetzten Richtung wirkt.
  7. Kühlsystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein drittes Zeitintervall (t3), in dem das Gebläse (16) seinen dritten Betriebszustand einnimmt, vorzugsweise wesentlich länger ist als das erste Zeitintervall (t1) und/oder daß ein Zeitintervall (t5), in dem sich das Gebläse (16) in seinem vierten Betriebszustand befindet, vorzugsweise wesentlich kürzer ist als das dritte Zeitintervall (t3).
  8. Kühlsystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Zeitintervalle (t1, t2, t3, t4, t5, t6) festgelegt und/oder variabel sind.
  9. Kühlsystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor (110) der mit dem Temperatursensor (70) und dem Gebläse (16) wirksam verbindbar ist.
  10. Fahrzeug, vorzugsweise ein geländegängiges Fahrzeug, mit einem Kühlsystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche.
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