WO2013029794A1

WO2013029794A1 - Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines lüfterantriebs

Info

Publication number: WO2013029794A1
Application number: PCT/EP2012/003655
Authority: WO
Inventors: Stefan Trittler; Christian Ott; Peter Schuh
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2011-09-03
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2013-03-07
Also published as: CN102979613B; RU2012137149A; DE102012017206A1; RU2613475C2; CN102979613A

Abstract

Offenbart ist eine Vorrichtung zur Steuerung eines Lüfterantriebs eines Ladeluftkühlers für einen Schienenfahrzeug, die eine Regeleinrichtung zur Regelung und/oder Steuerung des Ladeluftkühlers aufweist. Ein Kühlbedarf des Ladeluftkühlers wird dabei anhand von Motordaten einer Brennkraftmaschine ermittelt, deren Ladeluft gekühlt werden soll. Zusätzlich oder alternativ kann der Ladeluftkühler durch die Regeleinrichtung aufgrund einer Umgebungstemperatur und/oder einer Umgebungsluftdichte angesteuert werden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Lüfterantriebs

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines

Lüfterantriebs und einen Lüfter mit einer derartigen Vorrichtung, beispielsweise für

Schienenfahrzeuge, Stromgeneratoren, oder Baumaschinen, zur Kühlung von

Kühlkreisläufen.

In der Druckschrift EP 1 953 362 A2 ist eine derartige Vorrichtung zur Regelung einer Ladelufttemperatur für Brennkraftmaschinen offenbart. Die Vorrichtung hat einen

Ladeluftkühler, der insbesondere bei Schienenfahrzeugen mit einem aufgeladenen Dieselmotor eingesetzt wird. Mit dem Ladeluftkühler wird eine von einem Kompressor oder Turbolader verdichtete Ansaugluft vor dem Eintritt in Zylinder des Dieselmotors heruntergekühlt, womit ein höherer Füllungsgrad der Zylinder ermöglicht ist. Der Ladeluftkühler hat einen Ladelufteintritt und einen Ladeluftaustritt, wobei dazwischen eine von der Ladeluft durchströmte Rohranordnung vorgesehen ist. Die Rohranordnung wird hierbei von einem Luftstrom umströmt, wobei Wärme von der Ladeluft über die Rohre an den Luftstrom abgegeben wird. Der Luftstrom wird von einem Axiallüfter erzeugt, der einen von einem Hydromotor angetriebenen Rotor aufweist. Der Hydromotor wird dabei von einer

Regeleinrichtung gesteuert. Als Eingangsgrößen der Regeleinrichtung dient eine

Ladelufttemperatur am Ladelufteingang und -ausgang des Ladeluftkühlers, wobei die Ladelufttemperaturen über Sensoren gemessen werden. In Abhängigkeit der von der Regeleinrichtung erfassten Temperaturen kann die Drehzahl des Axiallüfters beziehungsweise des Hydromotors gesteuert werden. Nachteilig hierbei ist, dass eine derartige Vorrichtung durch die Mehrzahl von Sensoren äußerst kostenintensiv ist. Des Weiteren ist eine Regelgüte gering, weswegen der Axiallüfter die Ladeluft in der Regel stärker als

BESTÄTIGUNGSKOPIE erforderlich kühlt, was zu einem hohen Energiebedarf, hohen Betriebsgeräuschen und einem hohen Verschleiß der Vorrichtung führt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung eines Lüfterantriebs und einen Lüfter mit dem Lüfterantrieb zu schaffen, die kostengünstig sind und im Betrieb vergleichsweise geringe Geräusche, einen geringen Energiebedarf und einen geringen Verschleiß aufweisen. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Lüfterantriebs zu schaffen, die zu einem kostengünstigen Betrieb, zu vergleichsweise geringen Geräuschen , einen geringen Energiebedarf und einen geringen Verschleiß des Lüfterantriebs führen.

Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , hinsichtlich des Lüfters gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß hat eine Vorrichtung bzw. ein Antriebsregler zur Steuerung eines Lüfterantriebs eines Lüfters für Schienenfahrzeuge, Stromgeneratoren oder Baumaschinen oder eines Lüfters als Ladeluftkühler einer Brennkraftmaschine oder, beispielsweise eines Benzin- oder Dieselmotors, oder eines Lüfters einer anderen Antriebsmaschine, wie beispielsweise eines Elektromotors, eine Regeleinrichtung für den Lüfterantrieb. Der Lüfter kann beispielsweise einen oder mehrere Wärmetauscher eines oder mehrerer

Kühlkreisläufe, beispielsweise eines Kühlwasser oder einer Ladeluft, kühlen. Die Kühlung kann hierbei parallel erfolgen. Wird der Lüfter zur Kühlung einer Ladeluft eingesetzt, so kann er hierbei komprimierte beziehungsweise aufgeladene Ladeluft für Brennräume der

Brennkraftmaschine kühlen, um den Füllungsgrad der Brennräume zu erhöhen.

Vorteilhafterweise ist der Lüfterantrieb durch die Regeleinrichtung in Abhängigkeit von Leistungsdaten eines Systems und/ oder von Motordaten der Brennkraftmaschine und/ oder Maschinendaten vorsteuerbar. Über die Leistungsdaten, die Motordaten und/oder die Maschinendaten kann eine Abwärme ermittelt werden. Die Lösung hat den Vorteil, dass die Kühlung des einen Kühlkreislaufs oder der mehreren Kühlkreisläufe, insbesondere der Ladeluft, durch den Lüfterantrieb in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine steuerbar ist, und somit beispielsweise bei einer Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine dies unmittelbar beispielsweise zu einer Änderung einer Drehzahl des Lüfterantriebs durch die Vorsteuerung der

Regeleinrichtung führt, da die Ladeluft bei einer Leistungserhöhung der Brennkraftmaschine stärker erhitzt wird. Im Unterschied dazu wird im Stand der Technik die Änderung des Betriebszustand der Brennkraftmaschine, siehe beispielsweise EP 1 953 362 A2, durch eine Messung der Ladelufttemperatur an einem Ladelufteingang und -ausgang des

Ladeluftkühlers erfasst und der Lüfterantrieb erst während dieser Messungen oder danach an den neuen Betriebszustand angepasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit die Drehzahl des Lüfterantriebs bereits vorher oder gleichzeitig mit der Änderung der Ladelufttemperatur, die sich aufgrund der Änderung des Betriebszustands der

Brennkraftmaschine ergibt, anpassen, wodurch der Lüfterantrieb vorgesteuert ist. In der Regel werden Motordaten einer Brennkraftmaschine von einem Motorsteuergerät erfasst, weswegen zur Vorsteuerung des Lüfterantriebs keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind, im Gegensatz zum eingangs erläuterten Stand der Technik, bei dem zumindest zwei Sensoren bei dem Ladeluftkühler eingesetzt sind, was zu hohen Kosten führt. Durch die Vorsteuerung des Lüfterantriebs mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann somit direkt auf eine Änderung des Betriebszustands der Brennkraftmaschine reagiert werden, wodurch eine Regelgüte des Lüfterantriebs verbessert ist, was wiederum zu einer Verminderung des Energiebedarfs, zu einer Verminderung von Betriebsgeräuschen und zu einem geringeren Verschleiß des Ladeluftkühlers führt. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird somit der maximale Kühlbedarf des

Kühlkreislaufs oder der Kühlkreisläufe ermittelt.

Zusätzlich oder alternativ ist denkbar, den Lüfterantrieb durch die Regeleinrichtung in Abhängigkeit von Umgebungsdaten zu steuern. Hierdurch kann eine über die

Regeleinrichtung ermittelte Kühlleistung in einem zweiten Schritt, also nach der Ermittlung des maximalen Kühlbedarfs, in eine benötigte Lüfterantriebsleistung umgerechnet bzw. angepasst werden. Durch die Abhängigkeit von Umgebungsdaten kann somit der Kühlbedarf auf eine Stellgröße umgerechnet werden, die als Stellgröße für den Lüfterantrieb dient. Die Stellgröße dient dann beispielsweise zur Druckregelung eines Hydromotors für den Lüfterantrieb oder zur Drehzahlregelung eines elektrischen Motors für den Lüfterantrieb. Werden die

Umgebungsdaten bei der Umrechnung des Kühlbedarfs in die Stellgröße nicht

berücksichtigt, so könnte die Stellgröße zu hoch sein.

Bei den Umgebungsdaten handelt es sich beispielsweise um eine Umgebungstemperatur und/oder um einen Umgebungsluftdruck und/oder um eine Umgebungsluftdichte. Die Umgebungsluftdichte kann insbesondere aus der Umgebungstemperatur und dem

Umgebungsluftdruck bestimmt sein. Beispielsweise kann bei einer höheren

Umgebungstemperatur in der Regel, aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen, die Ladeluft ebenfalls eine erhöhte Temperatur aufweisen, da höhere Abgasemissionen der

Brennkraftmaschine erlaubt sind. Aufgrund des geringeren Kühlbedarfs kann die Ladeluft durch den Lüfterantrieb geringer oder bis zu einer bestimmten Grenze gekühlt werden, was zu einem verminderten Energiebedarf, einer Geräuschsreduzierung und eines geringeren Verschleißes führt.

Des Weiteren kann der Lüfterantrieb, wie bereits erläutert, in Abhängigkeit einer Umgebungsluftdichte durch die Regeleinrichtung gesteuert sein. Eine höhere

Umgebungsluftdichte führt zu einer höheren Kühlleistung des Ladeluftkühlers, da der Luftstrom zur Kühlung der Ladeluft mehr Wärme aufnehmen kann. Aus diesem Grund kann die Kühlleistung des Lüfterantriebs bei einer hohen Umgebungsluftdichte verringert werden, was zu einem geringeren Energiebedarf des Ladeluftkühlers, einer Reduzierung von

Betriebsgeräuschen und zu einem verminderten Verschleiß führt.

Die Regeleinrichtung kann bevorzugterweise den Lüfterantrieb zusätzlich zu den Motordaten in Abhängigkeit einer Kühlwassertemperatur eines vom Lüfter kühlbaren

Kühlwassers und/oder einer Ladelufttemperatur, insbesondere am Ausgang eines vom Lüfter kühlbaren Ladeluftkühlers, gesteuert sein. Der maximale Kühlbedarf kann somit mit zusätzlichen Daten ermittelt werden. In der Regel wird der Kühlbedarf von den

Vorsteuerdaten, also den Motordaten, definiert. Die Temperaturmessdaten können als Absicherung dienen, um einen unerwartet hohen Kühlbedarf auszuregeln. Mit Vorteil ist der Lüfterantrieb durch die Regeleinrichtung zusätzlich in Abhängigkeit von einer Ladelufttemperatur, insbesondere einer Ladelufttemperatur am Ausgang des Ladeluftkühlers, gesteuert. Hierdurch kann die Regelgüte des Lüfterantriebs

beziehungsweise des Ladeluftkühlers weiter verbessert werden, wodurch dieser optimal betrieben wird.

Bei den Motordaten handelt es sich insbesondere um aktuelle oder Real-Time- Lastdaten der Brennkraftmaschine, bei denen es sich beispielsweise um die Drehzahl und/oder die Lastanforderung und/oder um den Ladedruck handeln kann. Die Lastan- forderung kann beispielsweise durch die Stellung eines Gaspedals erfasst werden. Aus den Motordaten kann dann des Weiteren der Ladeluftbedarf und/oder Ladeluftkühlbedarf gewonnen werden.

Zur Änderung der Kühlleistung des Lüfterantriebs wird einfach über die Regelein- richtung dessen Drehzahl gesteuert, wobei eine höhere Drehzahl zu einer höheren

Kühlleistung führt.

Zum Erfassen der Motordaten kann auf eine bestehende Motor-Infrastruktur zurückgegriffen werden, indem beispielsweise die Motordaten von Busleitungen, insbesondere eines CAN-Buses, eines Motorsteuergerätes abgegriffen werden. Vorzugsweise weist die Regeleinrichtung das gleiche Netzwerkprotokoll wie das Motorsteuergerät auf, wobei es sich um das Netzwerkprotokoll SAE J1939 handeln kann.

Zur Vermeidung von großen Beschleunigungen bei einer Änderung der Drehzahl des Lüfterantriebs wird diese durch die Regeleinrichtung über eine Rampenfunktion geändert. Somit kann die Kühlleistung oder die Lüfterantriebsleistung über die Rampenfunktion geändert werden.

Die Kühlleistung kann in einer weiteren Umrechnung den für den hydraulischen Lüfterantrieb benötigten Ansteuerstrom eines hydraulischen Motorreglers ergeben, der insbesondere durch eine Druckvorgabe ansteuerbar ist. Falls ein elektrischer Lüfterantrieb eingesetzt wird, kann die Kühlleistung in elektrische Leistung umgerechnet werden. Denkbar wäre eine Drehzahl des Lüfterantriebs zu erfassen, und bei der Antriebsregelung des Lüfterantriebs zu Berücksichtigen und möglicherweise bei Bedarf zu begrenzen. Eine Drehzahlbegrenzung des Lüfterantriebs kann die Antriebsregelung beispielsweise nach der Ermittlung der benötigten Lüfterantriebsleistung erfolgen und/oder nach Änderung der Lüfterantriebsleistung über die Rampenfunktion.

Erfindungsgemäß hat ein Lüfter die vorstehend erläuterte Vorrichtung. Der Lüfter kann wie vorstehend erläutert parallel Wärmetauscher mehrerer Kühlkreisläufe, insbesondere ein Kühlwasser der Brennkraftmaschine und eine Ladeluft der Brennkraftmaschine, kühlten. Somit kann ein Antriebsregler für den Lüfter für mehrere Kühlkreisläufe eingesetzt werden.

Bei dem Lüfterantrieb handelt es sich vorteilhafter Weise um eine verstellbare

Hydropumpe zum Antreiben eines den Lüfter antreibenden Hydromotors, wobei insbesondere das Fördervolumen der Hydropumpe einstellbar ist und wobei die Hydropumpe von der Brennkraftmaschine angetrieben werden kann. Die Hydropumpe wird dann von der Regeleinrichtung gesteuert. Ein derartiger hydraulischer Lüfterantrieb weist mit Vorteil einen äußerst geringen Bauraumbedarf, beispielsweise im Vergleich zu einem Elektroantrieb auf, wodurch dieser platzsparend im Dachbereich eines Schienenfahrzeugs anordbar ist.

Selbstverständlich kann der Lüfter als Lüfterantrieb auch einen elektrischen Motor aufweisen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren für eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist folgende Schritte auf:

Ermittlung eines Kühlbedarfs und somit sammeln von Kühlanforderungen, insbesondere eines maximalen Kühlbedarfs, anhand von Motordaten einer

Brennkraftmaschine und/oder anhand der Kühlwassertemperatur und/oder anhand einer Ladelufttemperatur und/oder anhand einer Umgebungstemperatur, wobei die Motordaten insbesondere von der Regeleinrichtung abgegriffen werden; Einstellung einer Kühlleistung des Lüfterantriebs in Abhängigkeit vom Kühlbedarf, womit der Lüfterantrieb insbesondere anhand der Motordaten vorgesteuert werden kann.

Nach der Ermittlung des Kühlbedarfs kann die daraus resultierende Kühlleistung anhand von Umgebungsmessdaten, insbesondere der Umgebungstemperatur und/oder der Umgebungsluftdichte (80) und/oder des Umgebungsluftdrucks, in eine für die Kühlleistung benötigte Lüfterantriebsleistung umgerechnet wird.

Bevorzugterweise kann die Lüfterantriebsleistung in einen Ansteuerstrom für einen hydraulischen Motorregler eines hydraulischen Lüfters oder in einen Versorgungsstrom eines elektrisch angetriebenen Lüfters, insbesondere über einen Frequenzumrichter umgerechnet werden.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Hydraulikschaltplan eines Ladeluftkühlers

Figur 2 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und

Figur 3 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Figur 1 zeigt einen vereinfachten Hydraulikschaltplan von zwei hydraulischen La- deluftkühlern 2 und 4, die jeweils von einer Vorrichtung mit einer Regeleinrichtung 6 und 8 gesteuert sind. Die Ladeluftkühler 2 und 4 werden in der Schienentechnik zur Kühlung einer Ladeluft einer Brennkraftmaschine eingesetzt.

Der Ladeluftkühler 2 hat eine Hydropumpe 10, mit der ein Hydromotor 12 antreibbar ist. Die Hydropumpe 10 hat eine Antriebswelle 14, an die eine Brennkraftmaschine 15, insbesondere ein Dieselmotor, über eine Kupplung 16 zum Antreiben der Hydropumpe 10 ankuppelbar ist. Des Weiteren hat die Hydropumpe 10 einen Eingangsanschluss A, an den eine Druckmittelleitung 18 angeschlossen ist. Diese wiederum ist an einem

Druckmittelanschluss S eines Steuerblocks 20 angeschlossen. Des Weiteren hat die Hydropumpe 10 einen Druckanschluss P, an dem eine mit dem Hydromotor 12 verbundene Druckleitung 22 angeschlossen ist. Die Druckleitung 22 ist dabei mit einem Druckanschluss P des Hydromotors 12 verbunden. Der Hydromotor 12 hat neben dem Druckanschluss P einen Ablaufanschluss B, der mit einer Ablaufleitung 24 verbunden ist, die wiederum an einen Ablaufanschluss B des Steuerblocks 20 angeschlossen ist. Des Weiteren ist die Hydropumpe 10 mit einer Leckageleitung 26 und der Hydromotor 12 mit einer Leckageleitung 28 verbunden, die jeweils an einen Leckageanschluss L1 bzw. L2 des Steuerblocks 20 angeschlossen sind. In der Leckageleitung 28 des Hydromotors 12 ist ein in Strömungsrichtung weg vom Hydromotor 12 öffnendes Rückschlagventil 30 angeordnet. In der Ablaufleitung 24 sind ein erster und zweiter Druckmittelfilter 32 und 34 in Reihe angeordnet, wobei parallel zu einem jeweiligen Druckmittelfilter 32 bzw. 34 ein in

Strömungsrichtung weg vom Hydromotor 12 sich öffnendes Rückschlagventil 36 bzw. 38 angeordnet ist, das zum Abströmen von Druckmittel dient, falls der jeweilige Druckmittelfilter 32 bzw. 34 verstopft ist.

Der in der Figur 1 rechte Hydraulikkreislauf des Ladeluftkühlers 4 ist im Wesentlichen entsprechend dem vorbeschriebenen Hydraulikkreislauf aufgebaut. Eine Hydropumpe 40 ist dabei ebenfalls von einer Brennkraftmaschine 42 angetrieben und über eine

Druckmittelleitung 44 mit dem Steuerblock 20 und über eine Druckleitung 46 mit einem Hydromotor 48 verbunden. Dieser ist über eine Ablaufleitung 50 mit dem Steuerblock 20 verbunden, indem diese zwischen den beiden Druckmittelfiltern 32 und 34 in der

Ablaufleitung 24 des ersten Hydraulikkreislaufes mündet. In der Ablaufleitung 50 ist ebenfalls ein Druckmittelfilter 52 angeordnet, zu dem parallel ein Rückschlagventil 54 geschaltet ist. Eine Leckageleitung 56 der Hydropumpe 40 ist mit dem Steuerblock 20 verbunden und eine Leckageleitung 58 des Hydromotors 8 mündet in der Leckageleitung 28 des Hydromotors 12 stromabwärts des Rückschlagventils 30, wobei die Leckageleitung 58 ebenfalls ein

Rückschlagventil 60 aufweist.

Der Hydromotor 12 hat eine Abtriebswelle 62, die über eine Kupplung 64 an eine Antriebswelle 66 eines Rotors 68 ankuppelbar ist. Mit dem Rotor 68 wird ein Luftstrom zur Kühlung einer Ladeluft der Brennkraftmaschine 15 erzeugt.

Die Ladeluftkühler 2 und 4 weisen jeweils einen im Wesentlichen gleichen hydraulischen Kreislauf auf, die zur Kühlung eines Ladeluftstroms oder jeweils für einen jeweiligen Ladeluftstrom eingesetzt sind. Es ist denkbar, dass nur ein Ladeluftkühler 2 oder 4 mit einer Regeleinrichtung 6 bzw. 8 vorgesehen ist. Des Weiteren ist denkbar eine Vielzahl derartiger hydraulischer Kreisläufe vorzusehen. Im Folgenden wird der Einfachheit halber die Erfindung anhand des in der Figur 1 linken Ladeluftkühlers 2 erläutert. Dieser dient zur Kühlung einer Ladeluft, die durch einen Kompressor oder Turbolader der Brennkraftmaschine 15 verdichtet wurde, um einen erhöhten Füllgrad von Zylindern der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Eine Drehzahl des Rotors 68 ist dabei abhängig von der Drehzahl des Hydromotors 12, über den dieser angetrieben ist, wobei diese Drehzahl wiederum von der Förderleistung der Hydropumpe 10 abhängt. Zur Kühlung der Ladeluft wird eine herkömmliche Anordnung eingesetzt. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Wärmetauscher handeln, der von der Ladeluft durchströmt und von der vom Rotor 68 erzeugten Luftstrom bzw. Kühlluftstrom umströmt wird. Der Kühlluftstrom nimmt dann Wärme der Ladeluft über den Wärmetauscher auf. Je größer die Drehzahl des Rotors 68 ist, desto größer ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlluftstroms und somit die Kühlleistung des Ladeluftkühlers 2.

Die Hydropumpe 10 ist verstellbar, wodurch eine von ihr geförderter Druckmittel- volumenstrom einstellbar ist. Bei der Hydropumpe 10 handelt es beispielsweise um eine verschwenkbare Axialkolbenpumpe. Zum Betrieb des Hydromotors 12 fördert die

Hydropumpe 10 Druckmittel vom Druckmittelanschluss S des mit einer Druckmittelquelle verbundenen Steuerblocks 20 über die Druckmittelleitung 18 und die Druckleitung 22 zum Hydromotor 10. Nach diesem gelangt das Druckmittel über die Ablaufleitung 24 zu dem Ablaufanschluss B des Steuerblocks 20, der mit einer Druckmittelsenke verbunden ist. Der zu fördernde Druckmittelvolumenstrom der Hydropumpe 10 wird über die Regeleinrichtung 6 eingestellt, wobei die Einstellung von bestimmten Eingangsgrößen der Regeleinrichtung 6 abhängt. Dies ist in der folgenden Figur 2 näher erläutert. In Figur 2 ist die Vorrichtung zur Steuerung des Lüfterantriebs 2 mit der Regeleinrichtung 6 vereinfacht in Form eines Blockschaltbilds dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Abbildung in der Figur 2 schematisch die Funktionsweise der Regeleinrichtung 6 verdeutlichen soll. Die Regeleinrichtung 6 weist mehrere Eingangsgrößen 70 bis 80 auf, die als Pfeile in der Figur 2 dargestellt sind. Bei der Eingangsgröße 70 handelt es sich um eine Motorlastanforderung, die von nicht dargestellten Busleitungen eines CAN- Buses der Brennkraftmaschine 15 aus Figur 1 abgegriffen ist. Der CAN-Bus ist hierbei auf übliche Weise mit einem Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine 15 in Verbindung und Teil der üblichen Motor-Infrastruktur der Brennkraftmaschine 15. Eine Motorlastanforderung ist beispielsweise durch die Stellung eines Gaspedals oder Gashebels der Brennkraftmaschine 15 bestimmbar, indem die Stellung bzw. ein Messsignal über die Busleitungen an das Motorsteuergerät gemeldet ist.

Des Weiteren wird von dem CAN-Bus eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 15 als Eingangsgröße 72 abgegriffen und der Regeleinrichtung 6 zugeführt.

Die Eingangsgröße 74 steht stellvertretend für weitere Daten, die von dem CAN-Bus abgreifbar sind, und mit denen ein Kühlbedarf durch die Regeleinrichtung 6 ermittelbar ist. Somit wird durch die Eingangsgrößen 70 bis 74 der Kühlbedarf der zu kühlenden Ladeluft anhand eines Motormodels ermittelt, was in der Figur 2 durch den Block 82 verdeutlicht ist.

Bei der Eingangsgröße 76 handelt es sich um die Ladelufttemperatur nach der Kühlung durch den Ladeluftkühler 2. Die Ladelufttemperatur 76 wird ebenfalls über

Busleitungen des CAN-Buses der Regeleinrichtung 6 zugeführt. Anhand der Ladeluft- temperatur 76 ermittelt die Regeleinrichtung 6 zusätzlich einen Kühlbedarf der Ladeluft, was durch den Block 84 verdeutlicht ist, auf den der Pfeil der Ladelufttemperatur 76 weist. In dem Block 84 ist die Funktion vereinfacht dargestellt, mit der ein Kühlbedarf anhand der

Ladelufttemperatur berechnet wird. Die Ladelufttemperatur ist hierbei auf einer Abszisse als Temp und der Kühlbedarf auf einer Ordinate als KB in % aufgetragen. Es ist durch die Funktion erkennbar, dass ab einer bestimmten Ladelufttemperatur der Kühlbedarf linear ansteigt, bis er 100 % erreicht hat.

Die beiden Kühlbedarfe, die in dem Block 82 und dem Block 84 ermittelt wurden, werden anschließend von der Regeleinrichtung 6 miteinander verglichen, was schematisch durch den in der Figur 2 rechts von den Blöcken 82 und 84 angeordneten Block 86 dargestellt ist, der beide Kühlbedarfe als Eingang aufweist . Anhand des größeren

Kühlbedarfs wird dann der Lüfterantrieb in Form der Hydropumpe 10 und des Hydromotors 12 gesteuert, siehe Figur 1. Gemäß dem Lüfterantrieb in der Figur 1 bedeutet ein höherer Kühlbedarf eine Verschwenkung der Hydropumpe 10 in Richtung einer erhöhten

Fördermenge des Druckmittelvolumenstroms, wodurch die Drehzahl des Hydromotors 12 und somit die des Rotors 68 steigt. Ein in der Figur 2 rechter Block 90 stellt schematisch einen Ausgang der Regeleinrichtung 6 aus Figur 1 dar, über den der Druckmittelvolumenstrom der Hydropumpe 10 gesteuert ist. Eine Änderung des Kühlbedarfs führt somit zu einer Änderung einer Drehzahl des

Ladeluftkühlers 2, wobei die Drehzahländerung über eine Rampenfunktion erfolgt, die schematisch in dem Block 88 dargestellt ist, dessen Eingangsgröße der maximale

Kühlbedarf des Blocks 86 ist. Auf der Abszisse der Rampenfunktion ist der Kühlbedarf KB in % aufgetragen und auf der Ordinate die Zeit in der der Kühlbedarf gesteigert wird. Bei einem erhöhten Kühlbedarf wird die Hydropumpe 10 linear in Richtung eines erhöhten geförderten Druckmittelvolumenstrom verschwenkt. Bei einer Senkung des Kühlbedarfs wird die

Hydropumpe 10 dann linear zurückverschwenkt.

Es ist denkbar den Kühlbedarf alleine anhand der Eingangsgrößen 70, 72 und/oder 74 zu mittein ohne den Kühlbedarf mit dem durch die Ladelufttemperatur 76 ermittelten Kühlbedarf zu vergleichen.

Als weitere Eingangsgröße zur Bestimmung des Kühlbedarfs kann eine Umgebungsluftdichte 80 dienen, die aus einer Umgebungstemperatur und einem Umge- bungsluftdruck bestimmt ist. Der in den Blöcken 82 und 84 ermittelte maximale Kühlbedarf wird in Abhängigkeit von der Umgebungsluftdichte 80 durch einen Faktor angepasst, was schematisch durch den Block 92 verdeutlicht ist, der zwischen die Blöcke 88 und 90 in der Figur 2 angeordnet ist und als Eingang den Kühlbedarf der Rampenfunktion des Blocks 88 und die Umgebungsluftdichte 80 aufweist. Beispielsweise bei erhöhter Umgebungsluftdichte ist eine Kühlleistung des Ladeluftkühlers 2 größer, da die von diesem geförderte Luft zur Kühlung der Ladeluft mehr Wärme als eine Luft mit geringerer Dichte aufnehmen kann. Die Größe des Kühlbedarfs wird somit in Block 92 bei einer höheren Umgebungsluftdichte um einen bestimmten Faktor verringert und bei einer geringeren Umgebungsluftdichte entsprechend erhöht. Der Faktor des Blocks 92 ist der Rampenfunktion des Blocks 88 nachgeschaltet. Die Umgebungsluftdichte 80 bzw. die Umgebungstemperatur und der

Umgebungsluftdruck können ebenfalls über den CAN-Bus zur Regeleinrichtung 6 übertragen werden. Bei der Ermittlung des Kühlbedarfs im Block 84 aufgrund der Ladelufttemperatur 76 ist zusätzlich möglich, eine Umgebungstemperatur als Eingangsgröße 78 zu berücksichtigen, die über den CAN-Bus auf die Regeleinrichtung 6 übertragen ist. Dies ist durch einen Block 94 verdeutlicht. In dem Block 94 ist hierzu schematisch eine Funktion abgebildet. Auf der Ordinate ist ein Offset in °C und auf der Abszisse die Umgebungstemperatur aufgetragen. Ab einer bestimmten Temperatur wird ein Offset festgelegt, der beider Ermittlung des Kühlbedarfs im Block 84 berücksichtigt wird. Der Offset ist bis zu einer bestimmten

Umgebungstemperatur konstant, steigt dann linear mit der Umgebungstemperatur an und bleibt anschließend bei steigender Umgebungstemperatur wieder konstant. Daraus folgt, dass ab einer bestimmten Umgebungstemperatur der lineare Anstieg des Kühlbedarfs in der Funktion des Blocks 84 nach rechts entlang der Abszisse verschoben wird, indem der Offset zur Ladelufttemperatur auf der Abszisse hinzuaddiert wird, wodurch der Kühlbedarf bei steigender Umgebungstemperatur sinkt. Der sinkende Kühlbedarf folgt daraus, dass in der Regel gesetzliche Grenzwerte, insbesondere bei den Abgaswerten der Brennkraftmaschine 15 aus Figur 1 , bei steigender Umgebungstemperatur sich ebenfalls vergrößern. Hierdurch kann eine Verbrennung der Brennkraftmaschine bei hoher Umgebungstemperatur eine geringere Güte als bei einer niedrigen Umgebungstemperatur aufweisen, wodurch bei hoher Umgebungstemperatur die Ladeluft weniger gekühlt werden muss. Es ist vorgesehen, dass zwischen dem Block 86 und 88 ein Ersatzwert des Kühlbedarfs dem Block 88 über eine Eingangsgröße 96 zuführbar ist, falls in dem Block 86 kein Kühlbedarf ermittelbar ist. Hierfür wird über eine Schaltung 98 der Block 88 mit der

Eingangsgröße 96 verbunden und eine Verbindung 100 zwischen dem Block 88 und dem Block 86 getrennt.

Im Folgenden wird beispielhaft die Funktionsweise des Ladeluftkühlers 2 aus Figur 1 erläutert. Eine Änderung der Motorlastanforderung wird von der Regeleinrichtung 6 erkannt, indem diese vom Can-Bus der Brennkraftmaschine 15 abgegriffen wird (Eingangsgröße 70). Die Regeleinrichtung 6 ermittelt daraus den Kühlbedarf der Ladeluft, siehe Beschreibung der Figur 2, und steuert entsprechend den Ladeluftkühler 2 an. Dieser weist in der Figur 1 eine Hydropumpe 10 und einen Hydromotor 12 auf. Es ist denkbar, dass der Ladeluftkühler 2 vorrichtungstechnisch anders ausgestaltet ist, und beispielsweise einen Elektromotor zum Antreiben des Rotors 68 hat. Erhöht sich beispielsweise die Motorlastanforderung der Brennkraftmaschine 15, so kann gleichzeitig aufgrund der von der Regeleinrichtung erfassten Motordaten die Kühlleistung des Ladeluftkühlers 2 angehoben werden. Hierdurch kann der Ladeluftkühler 2 optimal an einen Kühlbedarf unmittelbar in Abhängigkeit der Motorlastanforderung betrieben werden. Im eingangs erläuterten Stand der Technik dagegen wird der Kühlbedarf verzögert aufgrund steigender Ladelufttemperatur ermittelt, die die Folge einer erhöhten Motorlastanforderung ist. Dies führt häufig zu einer plötzlichen Erhöhung der Kühlleistung des Ladeluftkühlers im Stand der Technik, was sich durch eine erhöhte

Geräuschemission bemerkbar macht („Aufheulen" des Ladeluftkühlers). Dagegen wird die Kühlleistung des Ladeluftkühlers 2 im Wesentlichen synchron zur Motorlast angepasst. Steigende Motorlast führt auch zu einer erhöhten Geräuschemission der Brennkraftmaschine 15. Die Geräuschemission des Ladeluftkühlers 2 steigt somit vorteilhafterweise auch im

Wesentlichen synchron zur Geräuschemission der Brennkraftmaschine. Durch die äußerst schnelle Kühlung der Ladeluft sind auftretende Temperaturschwankungen und

Temperaturspitzen im Ladeluftkühler ebenfalls vermindert, was zu einer erhöhten

Lebensdauer führt.

Durch den Abgriff der Eingangsgrößen von dem CAN-Bus der Brennkraftmaschine 15 ist mit Vorteil keine Datenübertragung zur Regeleinrichtung 6 durch eine übergeordnete Steuervorrichtung nötig. Es ist denkbar, die erfindungsgemäße Lüfterregelung beispielsweise auch bei

Kraftfahrzeugen, wie Lastkraftwägen oder Personenkraftwägen, einzusetzen und hierbei beispielsweise eine elektrische Lüfteranordnung zu regeln.

Gemäß Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Steuerung des Lüfterantriebs 2 bzw. 4 mit der Regeleinrichtung 102 schematisch in Form eines

Blockschaltbilds dargestellt. Gemäß eines eingangsseitigen Blocks 104 wird ein Kühlbedarf ermittelt. Als Eingangsgrößen zur Ermittlung des Kühlbedarfs sind Motordaten 106 vorgesehen. Anhand dieser Motordaten 106 kann die Regeleinrichtung 02 zur

Vorsteuerung des Lüfterantriebs 2 bzw.4 aus Figur 2 oder für einen nicht dargestellten Lüfter eingesetzt werden. Beispielsweise kann der nicht dargestellte Lüfter parallel einen oder mehrere Wärmetauscher eines oder mehrerer Kühlkreisläufe kühlen. Bei den Kühlkreisläufen kann es sich beispielsweise um Kühlwasser eines Verbrennungsmotors oder um Ladeluft eines Verbrennungsmotors handeln. Zusätzlich neben den Motordaten 106 können als Eingangsgrößen für den Block 104 zur Ermittlung des maximalen Kühlbedarfs eine Kühlwassertemperatur 108 und/oder eine Ladelufttemperatur 110 vorgesehen sein. In der Regel definieren die Vorsteuerdaten, also die Motordaten 106, den Kühlbedarf. Die

Temperaturmessdaten, also die Kühlwassertemperatur 108 und die Ladelufttemperatur 110, dienen zur Absicherung, um einen unerwarteten Kühlbedarf auszuregeln.

Nach dem ersten Schritt, also nach der Ermittlung des maximalen Kühlbedarfs eines oder mehrerer Kühlkreisläufe, folgt in einem zweiten Schritt die Ermittlung einer benötigten Kühlleistung, was durch den Block 112 in Figur 3 dargestellt ist. Als Eingangsgröße für den Block 112 dient der maximale Kühlbedarf 114, der sich aus dem Block 104 ergibt. Alternativ zum maximalen Kühlbedarf 114 kann zur Ermittlung der Kühlleistung dem Block 112 ein Ersatzwert 116 entsprechend der Regeleinrichtung aus Figur 2 zugeführt werden. Die Kühlleistung in dem Block 112 wird dann anhand des maximalen Kühlbedarfs 114 bzw. anhand des Ersatzwerts 116 unter Berücksichtigung von Umgebungsmessdaten 118, die gemäß Figur 3 als einen in den Block 112 mündenden Pfeil dargestellt sind, ermittelt. Bei den Umgebungsmessdaten 118 handelt es sich um eine Umgebungstemperatur und einen Umgebungsluftdruck. Die benötigte Kühlleistung wird dann anhand der

Umgebungsmessdaten 118 in eine für die Kühlleistung benötigte Lüfterantriebsleistung umgerechnet. Die Lüfterantriebsleistung, die durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 120 dargestellt ist, wird über eine Rampenfunktion, die als Block 122 dargestellt ist, ausgegeben, womit eine Änderungsgeschwindigkeit der Lüfterantriebsleistung 120 begrenzt wird. Die Lüfterantriebsleistung 120 wird im Anschluss in einen Ansteuerstrom für den nicht dargestellten Lüfter oder für die Ladeluftkühler 2 bzw. 4 umgerechnet, was durch den Block 124 dargestellt ist. Der sich daraus ergebende Ansteuerstrom für den hydraulischen

Motorregler des nicht dargestellten Lüfters oder für die Regeleinrichtungen 6 bzw. 8 (diese werden durch eine Druckvorgabe angesteuert) ist durch den Pfeil 126 dargestellt. Bevor die Lüfterantriebsleistung 120 in einen Ansteuerstrom 126 im Block 124 umgerechnet wird und nach der Rampenfunktion 122 ist gemäß Figur 3 eine Drehzahlbegrenzung für den nicht dargestellten Lüfter vorgesehen, was durch den Block 128 dargestellt ist. Dieser hat als Eingangsgröße eine Drehzahl 130 des nicht dargestellten Lüfters.

Durch die Regeleinrichtung 102 gemäß Figur 3 werden somit in einem ersten Schritt Kühlanforderungen gesammelt und es kann eine Vorsteuerung des Lüfters mit den

Motordaten 06 erfolgen. Im Anschluss daran erfolgt die Berechnung der Lüfterantriebsleistung 120 für einen bestimmten Kühlbedarf 114 mit Umgebungsmessdaten 118.

Es ist denkbar, dass die Lüfterantriebsleistung 120 anstelle des Ansteuerstroms für den nicht dargestellten hydraulischen Motorregler des hydraulischen Lüfters in einen Versorgungsstrom eines elektrisch angetriebenen Lüfters umgerechnet wird.

Durch die Regeleinrichtung 102 ist eine Vorsteuerung eines Lüfters und eine Anpassung an Umgebungsmessdaten ermöglicht.

Bezugszeichenliste

2 Ladeluftkühler

4 Ladeluftkühler

6 Regeleinrichtung

8 Regeleinrichtung

10 Hydropumpe

12 Hydromotor

14 Antriebswelle

15 Brennkraftmaschine

16 Kupplung

A Eingangsanschluss

B Ablaufanschluss

P Druckanschluss

S Druckmittelanschluss

L1 , L2 Leckageanschluss

18 Druckmittelleitung

20 Steuerblock

22 Druckleitung

24 Ablaufleitung

26 Leckageleitung

28 Leckageleitung

30 Rückschlagventil

32 Druckmittelfilter

34 Druckmittelfilter

36 Rückschlagventil

38 Rückschlagventil

40 Hydropumpe

42 Brennkraftmaschine

44 Druckmittelleitung

46 Druckleitung

48 Hydromotor

50 Ablaufleitung

52 Druckmittelfilter Rückschlagventil

Leckageleitung

Rückschlagventil

Abtriebswelle

Kupplung

Antriebswelle

Rotor

Eingangsgröße Motor / Lastanforderung

Eingangsgröße Motor / Drehzahl

Eingangsgröße Motor / weitere Daten

Eingangsgröße Motor / Ladelufttemperatur

Eingangsgröße Umgebung / Temperatur

Eingangsgröße Umgebung / Luftdichte

Block

Eingangsgröße/ Ersatzwert

Schaltung

Verbindung

Regeleinrichtung

Block / Kühlbedarf

Motordaten

Kühlwassertemperatur

Ladelufttemperatur

Block / Kühlleistung

maximale Kühlbedarf

Ersatzwert

Umgebungsmessdaten

Lüfterantriebsleistung 122 Rampenfunktion

124 Block / Umrechnung in Ansteuerstrom

126 Ansteuerstrom

128 Block / Drehzahlbegrenzung

130 Drehzahl

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Steuerung eines Lüfterantriebs (10, 12) eines Lüfters zur Kühlung eines Kühlkreislaufs oder mehrerer Kühlkreisläufe eines Systems, insbesondere einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine (15), wobei die Vorrichtung eine Regeleinrichtung (6) für den Lüfterantrieb (10, 12) hat, dadurch gekennzeichnet, dass über die

Regeleinrichtung (6) der Lüfterantrieb (10, 12) in Abhängigkeit von Leistungsdaten des Systems, insbesondere von Leistungsdaten der Maschine, insbesondere von Motordaten (70, 72, 74) der Brennkraftmaschine (15), vorsteuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei über die Regeleinrichtung (6) der Lüfterantrieb (10, 12) zusätzlich in Abhängigkeit von Umgebungsdaten (78; 118) steuerbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Umgebungsdaten (78; 118) eine

Umgebungstemperatur (78) und/oder ein Umgebungsluftdruck und/oder eine

Umgebungsluftdichte sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über die Regeleinrichtung der Lüfterantrieb zusätzlich in Abhängigkeit einer Kühlwassertemperatur (108) eines vom Lüfter kühlbaren Kühlwassers und/oder einer Ladelufttemperatur (1 0), insbesondere am Ausgang eines vom Lüfter kühlbaren Ladeluftkühlers (2), vorsteuerbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Motordaten (70, 72, 74; 106) aktuelle Lastdaten der Brennkraftmaschine (15) sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Lastdaten eine Drehzahl und/oder eine

Lastanforderung, insbesondere eine Stellung eines Gaspedals und/oder ein Ladedruck sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über die Regeleinrichtung (6) eine Drehzahl des Lüfterantriebs (10, 12) steuerbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Motordaten (70, 72, 74) und/oder die Umgebungstemperatur (76) und/oder die Umgebungsluftdichte (80) und/oder der Umgebungsluftdruck und/oder die Kühlwassertemperatur (108) und/oder die Ladelufttemperatur (76; 110) von Busleitungen, insbesondere eines CAN-Bus, für ein Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine (15) abgegriffen sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regeleinrichtung (6) die Kühlleistung des Lüfterantriebs (10, 12) mit einer Rampenfunktion (88; 122) ändert.

10. Lüfter mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

11. Lüfter nach Anspruch 10, wobei dieser parallel Wärmetauscher mehrerer Kühlkreisläufe, insbesondere ein Kühlwasser der Brennkraftmaschine und eine Ladeluft der

Brennkraftmaschine, kühlt.

12. Lüfter nach Anspruch 10 oder 11 , wobei der Lüfterantrieb eine verstellbare Hydropumpe (10) zum Antreiben eines den Lüfter antreibenden Hydromotors (12) aufweist, wobei die Hydropumpe (10) von der Regeleinrichtung (6) gesteuert ist, oder wobei der Lüfterantrieb einen elektrischen Motor aufweist.

13. Verfahren für eine Vorrichtung oder einen Lüfter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten:

- Ermittlung eines Kühlbedarfs anhand von Motordaten (70, 72, 74) und/oder anhand der Kühlwassertemperatur und/oder anhand einer Ladelufttemperatur (76) und/oder anhand einer Umgebungstemperatur (78);

- Einstellung einer Kühlleistung des Lüfterantriebs (10, 12) in Abhängigkeit vom Kühlbedarf.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei nach der Ermittlung des Kühlbedarfs die daraus resultierende Kühlleistung anhand von Umgebungsmessdaten, insbesondere der

Umgebungstemperatur (78) und/oder der Umgebungsluftdichte (80) und/oder des

Umgebungsluftdrucks, in eine für die Kühlleistung benötigte Lüfterantriebsleistung umgerechnet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Lüfterantriebsleistung in einen Ansteuerstrom (126) für einen hydraulischen Motorregler eines hydraulischen Lüfters oder in einen

Versorgungsstrom eines elektrisch angetriebenen Lüfters umgerechnet wird.