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(11) | EP 0 254 815 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Kühlluftklappen- und Gebläsesteuerung für Kraftfahrzeuge |
| (57) Zur Steuerung des Kühliuftbedarfs von einer Brennkraftmaschine und Zusatzaggregaten
eines Kraftfahrzeuges wird eine Kombination von elektromotorisch verstellbaren Kühlluftklappen
und stufenlos in ihrer Drehzahl verstellbaren elektromotorisch angetriebenen Lüftergebläsen
verwendet. Eine geschlossene, eine teilweise und eine vollständig geöffnete Stellung
der Kühlluftklappen sowie die Drehzahl des Gebläses werden entsprechend dem Kühlbedarf
der Brennkraftmaschine und den Zuständen einer Klimaanlage, einer Temperatur einer
Automatikgetriebe-Flüssigkeit, einer Temperatur eines Ansaugrohres der Brennkraftmaschine
und der Stellung eines Zündschalters und eines Motorhaubenkontaktschalters so angesteuert,
daß sich im Kühlluftkanal ein sich annähernd kontinuierlich mit dem Kühlbedarf verändernder
Kühlluftstrom einstellt. Vorteilhaft sind neben optimaler Aggregatschonung und günstigem
Betriebsmittelverbrauch eine verkürzte An-bzw. Warmlaufphase der Brennkraftmaschine
und eine verbesserte Aerodynamik des Kraftfahrzeuges durch Einschränkung der Durchströmung
des Brennkraftmaschinenraumes bei geschlossenen bzw. teilweise geöffneten Kühlluftklappen. |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Kühlluftklappen- und Gebläsesteuerung für Kraftfahrzeuge nach der Gattung des Hauptanspruchs.
[0002] Die Neuentwicklung von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Personenkraftwagen, steht in der jüngsten Zeit inner mehr unter dem Gesichtspunkt einer optimalen aerodynamischen Gestaltung, nicht zuletzt, um die Fahrleistungen zu erhöhen und den Verbrauch von Betriebsstoffen zu vermindern. Ein wesentlicher Faktor ist hierbei die für die Kühlung der Antriebs-(Brennkraft-)maschine notwendige Durchströmung des Brennkraftmaschinenraums, die sich negativ auf den sogenannten Luftwiderstandsbeiwert auswirkt. Ebenso ist es erwünscht, daß sich die Brennkraftmaschine nach einem Startvorgang aus dem kalten Zustand heraus schnell auf eine Betriebstemperatur, bei der sie mit optimaler Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer arbeiten kann, erwärmt und diese wahrend des Betriebs möglichst konstant einhält.
[0003] Aus der DE-OS 32 11 793 ist eine Kühlmitteltemperaturregelungsanlage für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor bekannt, der neben der üblichen Kühlmitteltemperaturregelung mittels Thermostat im Kurzschlußkreislauf des Kühlwassers der Brennkraftmaschine und dem thermostatisch ein- und ausgeschalteten Kühlluftgebläse zusätzlich ein Schott in einer von der Kühlluft durchströmten Öffnung im Wagenaufbau thermostatisch steuert.
[0004] Dadurch wird zwar die Forderung nach Verbesserung der Aerodynamik Rechnung getragen. Die verwendeten Regelorgane weisen jedoch alle mehr oder weniger Zweipunkt-Charakteristik auf, so daß sich damit die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine kaum konstant auf einem erforderlichen Niveau halten läßt. Durch die dadurch bedingten ständigen Schwankungen um einen Sollbetriebspunkt ergibt sich eine schlechte Regelgüte und damit eine Belastung und Abnützung der Brennkraftmaschine einschließlich aller vom Kühlwasser durchströmten Aggregate und Teile. Zudem ist das als Dehnstoffelement ausgeführte, lediglich vom Kühlmittel beeinflußte Verstellorgan des Schotts nur unzureichend abstimmbar und läßt keine weiteren Einflußgrößen zur Anpassung des Kühlluftstroms an den Kühlluftbedarf von Verbrennungsmotor und Neben- bzw. Zusatzaggregaten zu.
[0005] Zur Verbesserung der Regelgüte wurden auch schon kombinierte Regelsysteme mit kontinuierlich arbeitenden Verstellorganen vorgeschlagen, "Motortechnische Zeitschrift", Jahrgang 20, Heft 5, Mai 1959, Seite 141 bis 142. Diese hydraulisch oder hydrostatisch arbeitenden Systeme sind jedoch äußerst aufwendig und teuer; ihr Einsatz ist nur dann vertretbar, wenn die Brennkraftmaschine bereits eine Druckölversorgung aufweist. Ein weiteres Problem sind die bei hydraulischen oder hydrostatischen Systemen imτer vorhandenen Drucköl-Leckagen.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kühlmittel- und Gebläsesteuerung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die einen Wärnehaushalt einer Brennkraftmaschine einschließlich ihrer Neben- und Zusatzaggregate bei vertretbarem Aufwand optimal regelt und zudem aerodynamischen Gesichtspunkten des Kraftfahrzeugs voll gerecht wird.
[0007] Die Vorteile der Erfindung sind in erster Linie darin zu sehen, daß eine Kühlluftklappen- und Gebläsesteuerung für Kraftfahrzeuge geschaffen ist, die einen Kühlluftbedarf einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs einschließlich aller Neben- und Zusatzaggregate mit hervorragender Regelgüte steuert. Sie ist darüber hinaus leicht an unterschiedliche Gegebenheiten verschiedener Kraftfahrzeug- und Brennkraftmaschinentypen anpaßbar, benötigt wenig Einbauraum und ist kostengünstig in Herstellung und Einbau.
[0008] Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
[0009] Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Beispielen näher erläutert.
[0010] Es zeigt
Fig. 1 ein Schnittbild eines Brennkraftmaschinenraums eines Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 ein Schaltbild einer Kühlluftklappen- und Gebläsesteuerung nach der Erfindung,
Fig. 3 ein Diagramm, das eine Ansteuerfunktion für die Stellung von Kühlluftklappen in Abhängigkeit von einer Temperatur im Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine wiedergibt,
Fig. 4 ein Diagramm nach Fig. 3, jedoch für ein Gebläse,
Fig. 5 ein Diagramm nach Fig. 3, jedoch für eine Ansteuerfunktion für die Stellung der Kühlluftklappen in Abhängigkeit vom Druck in einem Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage,
Fig. 6 ein Diagramm nach Fig. 5, jedoch für ein Gebläse,
Fig. 7 ein Diagramm nach Fig. 3, jedoch für die Stellung der Kühlluftklappen in Abhängigkeit von der Temperatur eines Schmiermittels eines Getriebes,
Fig. 8 ein Diagramm nach Fig. 3, jedoch für das Gebläse,
Fig. 9 ein Diagramm nach Fig. 3, jedoch für die Stellung der Kühlluftklappen in Abhängigkeit von der Temperatur eines Saugrohrs bzw. des Kühlmittelkreislaufs bei abgestellter Brennkraftmaschine,
Fig. 10 ein Diagramm nach Fig. 9, jedoch für das Gebläse,
Fig. 11 ein Spannungs-Zeit-Diagramm eines Tastverhältnisses.
[0011] In Fig. 1 ist mit 1 ein Kraftfahrzeug gezeigt, in dessen Vorderbau bzw. Brennkraftmaschinenraum 2 eine Brennkraftmaschine 3 angeordnet ist. Diese ist über Kühlmittelleitungen (Vorlauf 4, Rücklauf 5) mit einem Wärmetauscher (Flüssigkeitskühler 6) verbunden, der über eine Karosserieöffnung 7 an einem Wagenbug 8 und einen Kühlluftkanal 9 mit Fahrtwind beaufschlagbar ist.
[0012] Der Kühlluftkanal 9 ist mittels in ihrer Stellung steuerbarer Kühlluftklappen 10 öffen- bzw. verschließbar. Die Kühlluftklappen 10 werden über ein Steuergestänge 11 (Kurbeltrieb) von einem Elektromotor 12 mit angeflanschtem Getriebe 13 gesteuert. Auf einer (nicht gezeigten) Getriebeausgangswelle ist eine Steuerscheibe 14 drehfest angeordnet, über die die Kühlluftklappen 10 in eine geschlossene xk = 0 %, eine teilweise xk = 30 % und eine vollständig geöffnete xk = 100 % Stellung gesteuert werden können. Steuerscheibe 14 und Elektromotor 12 sind hierzu über ein Relais, auf das später noch eingegangen wird, mit einem Steuergerät 15 verbunden.
[0013] Es sei hier erwähnt, daß die in Fig. 1 gezeigten gestrichelten Verbindungen zwischen den einzelnen Aggregaten lediglich symbolische Wirkverbindungen darstellen, die nichts über Art und Anzahl verlegter elektrischer Leitungen (Signalleitungen, Energieversorgungsleitungen) aussagen. Diese ergeben sich dem einschlägigen Fachmann von selbst aufgrund der baulichen Eigenheiten der verwendeten Geräte.
[0014] Im Kühlmittelkreislauf 4, 5, 6 der Brennkraftmaschine 3 ist ferner noch ein übliches Thernostatventil 16 gezeigt, das den Kühlkreislauf in der Anwännphase der Brennkraftmaschine 3 über eine Bypassleitung 17 kurzschließt.
[0015] Zwischen Wärmetauscher 6 und Brennkraftmaschine 3 ist ein elektromotorisch angetriebenes Gebläse 18 angeordnet, über das der Wärmetauscher 6, die Brennkraftmaschine 3 und ein - in Fahrtrichtung gesehen - vor dem Wärmetauscher angeordneter Kondensator 19 einer Klimaanlage 20 (schematisch dargestellt) zwangsbelüftet werden können (selbstverständlich können im Kühlluftstrom auch noch weitere Wärmetauscher, beispielsweise ein Ladeluftkühler oder ein Kühler für einen Flüssigkeitskreislauf eines Automatikgetriebes - neben, über- oder hintereinander - angeordnet sein).
[0016] Eine Drehzahl des Gebläses 18 ist über das Steuergerät 15 und eine später gezeigte elektronische Endstufe stufenlos in seiner Drehzahl verstellbar. Eine Einflußgröße für die Steuerung von Gebläsedrehzahl und Kühlluftklappenstellung ist hierbei eine Temperatur tm (Kühlmitteltemperatur) der Brennkraftmaschine 3, die mittels eines Kühlmitteltemperaturfühlers 21 im Rücklauf 5 des Kühlmittelkreislaufs 4 bis 6 erfaßt wird.
[0017] Neben der Kühlmitteltemperatur tm gehen noch weitere Einflußgrößen in die Steuerung ein. Dazu erhält das Steuergerät 15 Signale von einem Zündschalter 22 (Zündung ein- bzw. ausgeschaltet), einem Klimaanlagenschalter 23 (Klimaanlage ein/aus), einem Temperaturfühler 24 (Temperaturschalter) im Flüssigkeitskreislauf des Automatikgetriebes, einem Druckfühler 25 in einem Kältemittelkreislauf der Klimaanlage 20, einem Temperaturfühler 26 (Tenperaturschalter) in oder am Ansaugrohr 27 der Brennkraftmaschine 3 und einem Haubenkontaktschalter 28, der eine Schließstellung einer Klappe (Motorhaube 29) zum Verschließen des Brennkraftmaschinenraums 2 überwacht. Schließlich kann an das Steuergerät 15 noch ein Übertemperaturschalter 30 angeschlossen sein, der die Temperatur der Brennkraftmaschine an ihrem Zylinderblock oder -kopf überwacht und gegebenenfalls eine Warnlanpe in einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs direkt und/oder indirekt über einen Zentralinformator (zum Anzeigen von Gefahrenzuständen; hier nicht gezeigt) ansteuert.
[0018] Im Schaltbild nach Fig. 2 ist die elektrische Verschaltung der einzelnen Elemente zu erkennen. Das Steuergerät 15 ist über einen Eingang 31 direkt und über einen Eingang 32 über den Zündschalter 22 indirekt mit dem Pluspol (+) einer Batterie 33 verbunden, deren Minuspol (-) an Fahrzeugmasse 34 liegt; an dieser ist das Steuergerät 15 über einen Eingang 35 angeschlossen.
[0019] Als Kühlmitteltemperaturfühler 21 ist ein NTC-Widerstand 36 an Eingänge 35 und 37 angeschlossen. Signale von Klimaanlagenschalter 23, dem Temperaturfühler 26 am Saugrohr (Temperaturgrenzwertschalter) und dem Temperaturfühler 24 im Flüssigkeitskreislauf des Automatikgetriebes (Temperaturgrenzwertschalter) erreichen das Steuergerät 15 über Eingänge 38 bis 40.
[0020] An einem Eingang 41 liegt ein Signal vom Druckfühler 25 im Kältemittelkreislauf der Klimaanlage an; dieser ist als kontinuierlich arbeitender Druckfühler ausgeführt. Schließlich ist ein Eingang 42 noch mit dem Haubenkontaktschalter 28 verbunden.
[0021] Das elektromotorisch angetriebene Lüftergebläse ist im Schaltplan als Doppelelektrolüfter mit je zwei Antriebsmotoren 43, 44 und elektronischen Endstufen 45, 46 ausgeführt, was bezüglich der Endstufen aus Redanzgründen, bezüglich der Elektrolüfter auch aus Gründen einer besseren räumlichen Anordnung erfolgen kann. Selbstverständlich ist die Funktionstüchtigkeit der Schaltung auch bei einfacher Ausführung gewährleistet.
[0022] Jeweils ein Antriebsmotor 43, 44 und eine elektronische Endstufe 45, 46 sind in Reihe liegend, parallel an die Laststromversorgung angeschlossen; die Endstufen 45, 46 sind ansteuerseitig ebenfalls parallel geschaltet.
[0023] Über einen Ausgang 47 des Steuergeräts 15 erhalten die elektronischen Endstufen 45, 46 ein Freigabesignal, das eventuell auch entfallen kann.
[0024] Die elektronischen Endstufen 45, 46, die als Halbleiterschalter ausgeführt sind, erhalten über einen Ausgang 48 des Steuergeräts 15 ein Tastverhältnis in Form eines pulsbreitenmDdulierten Rechtecksignals. Selbstverständlich kann die Gebläsesteuerung auch so ausgelegt sein, daß das Tastverhältnis in den elektronischen Endstufen 45, 46 erzeugt wird und das Steuergerät 15 lediglich ein entsprechendes analoges oder digitales Signal ausgibt.
[0025] Schließlich führt von den elektronischen Endstufen 45, 46 noch eine Rückmeldeleitung zu einem Eingang 49 des Steuergeräts 15, über die diesem signalisiert werden kann, ob im Leistungskreis der Endstufe ein Fehler vorliegt (Kurzschluß, Leitungsunterbrechung) oder ob sie defekt ist.
[0026] Die elektronischen Endstufen weisen schließlich noch Anschlüsse für eine Betriebsstromversorgung (Pluspol 50, 51, Masse 52, 53) für die Elektronik, Masse 54, 55 für den Ieistungskreis (Halbleiterschalter) und je einen Ausgang 56, 57 für eine in der Endstufe integrierte, nicht gezeigte Freilaufdiode auf.
[0027] Der zum Antrieb der Kühlluftklappen dienende, mit dem Getriebe versehene Elektromotor 12 wird vom Steuergerät 15 über ein Relais 58 und die Steuerscheibe 14, die drehfest mit einer (symbolisch gezeigten) Ausgangswelle 59 des Getriebes 13 verbunden ist, gesteuert. Der Elektromotor 12 liegt hierzu mit seiner einen Anschlußklemme an Masse; die andere Anschlußklemme wird über einen Wechselkontakt 60 des Relais 58 im angesteuerten Zustand mit dem Pluspol (+) und damit mit Betriebsspannung versorgt. Im nicht ange-steuertem Zustand wird der Wechselkontakt 60 an Masse gelegt, wodurch die Ankerwicklung des Motors 12 kurzgeschlossen ist und eine Bremswirkung erzielt wird.
[0028] Mit der kreisförmig ausgebildeten Steuerscheibe 14 stehen ortsfest gelagerte Schleifkontakte 61 bis 64 in reibschlüssiger Wirkverbindung; die Steuerscheibe 14 weist eine kreisringförmige Kontaktbahn 65 auf, mit der der erste Schleifkontakt 61 auf einer inneren 66, der zweite Schleifkontakt 62 auf einer mittleren 67, und der dritte und vierte Schleifkontakt 63, 64 auf einer äußeren, 68, Kreisbahn in elektrisch leitende Verbindung ist. Im Bereich der inneren, 66, und der äußeren, 68, Kreisbahn der Kontaktbahn 65 ist jeweils eine, in einem begrenzten Drehwinkelbereich wirksam werdende Isolierfläche 69, 70 angeordnet, die die elektrische Wirkverbindung zwischen der Kontaktbahn 65 und dem ersten, 61, dritten, 63, bzw. vierten, 64, Schleifkontakt aufhebt.
[0029] Erster, dritter und vierter Schleifkontakt 61, 63 und 64 sind mit den Ausgängen 71, 72 und 73 des Steuergeräts 15 verbunden, mit denen die Kühlluftklappen in eine geschlossene xk0 = 0 %, teilweise xk1 = 30 % und vollständig geöffnete xk2 = 100 % Stellung xk steuerbar sind. Der zweite Schleifkontakt 62 liegt im Erregerstromkreis des Relais 58, dessen Erregerwicklung 74 einseitig dauernd am Pluspol (+) der Batterie 33 liegt.
[0030] Die Funktion erklärt sich wie folgt:
Ausgehend von der gezeigten Stellung, in der die Kühlluftklappen geschlossen sind, soll beispielsweise die teilweise geöffnete Stellung angefahren werden. Das Steuergerät 15 legt dazu den Ausgang 72 auf Massepotential, welches vom dritten Schleifkontakt 63 über die Kontaktbahn 65 auf den zweiten Schleifkontakt 62 übertragen wird, so daß die Erregerwicklung 74 des Relais 58 einerseits an Masse und andererseits am Pluspol (+) liegt. Das Relais 58 zieht an, worauf sich der Elektromotor 12, und mit ihm die Steuerscheibe 14 (und selbstverständlich auch die Kühlluftklappen) in Bewegung setzen (Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn). Die Drehbewegung wird nun solange fortgesetzt, bis die Isolierfläche 70 in eine Winkelposition eintritt, in der sich der ortsfest gelagerte dritte Schleifkontakt 63 befindet; sie trennt dort die leitende Verbindung zwischen dem dritten Schleifkontakt 63 und der Kontaktbahn 65 auf, so daß das Relais 74 abfällt und der Motor bis zum Stillstand abgebremst wird. Das Anfahren der vollständig geöffneten Stellung und der geschlossenen Stellung erfolgt durch die Ansteuerung des ersten, 61, bzw. vierten, 64, Schleifkontakts in adäquater Weise. Eine Verstellung von einer Lage in eine andere erfolgt dabei - durch die festgelegte einzige Drehrichtung - immer in der Reihenfolge geschlossen - teilweise geöffnet - vollständig geöffnet - geschlossen.
[0031] Die Ansteuerung der einzelnen Stellungen ist hierbei einer zeitlichen Begrenzung unterworfen; sie ist so ausgelegt, daß sie für einen jeweiligen Verstellvorgang unter schwierigsten Bedingungen gerade ausreicht. Damit werden Überlastungen des Antriebs vermieden und es kann zusätzlich auf eine Lagerückmeldung verzichtet werden.
[0032] Das vorzugsweise in an sich bekannter Mikrorechnertechnik aufgebaute Steuergerät 15 kann ferner selbstdiagnosefähig sein und einen elektrisch löschbaren Speicherbereich umfassen, in dem Fehlermeldungen vom Mikrorechner ablegbar sind; diese können, wie es beispielsweise in der DE-OS 35 40 599 beschrieben ist, bei einem Diagnosevorgang von einem Diagnosesystem abgerufen werden.
[0033] Das Steuergerät ist zu diesem Zweck über die Ein- /Ausgänge 75, 76 mit einer Rommunikationsleitung K und einer Reizleitung L verbunden. Ebenso ist vorgesehen, daß bei Eintreten der, beispielsweise durch einen Ausfall eines Sensors ausgelösten Notfunktion eine Wamleuchte 77 im Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges durch einen Zentralinformator 78 angesteuert wird, der hierzu ein Signal über einen Ausgang 79 des Steuergeräts erhält. Mit Eintreten der Notfunktion werden gleichzeitig die Klappen vollständig geöffnet und das Gebläse mit maximaler Drehzahl betrieben. Ebenso kann über die Schleifkontakte 61 bis 64 eine Stellungsrückmeldung erfolgen und gegebenenfalls die Warnleuchte 77 angesteuert werden.
[0034] Die Funktion der Kühlluftklappen- und Gebläsesteuerung wird nun anhand der Diagramme nach den Fig. 3 bis 10 erläutert.
[0035] Fig. 3 zeigt zunächst die Abhängigkeit xk = fkt (tm) der Kühluftklappenstellung xk von der Motortemperatur tm. Die Klappenstellung xk ist hierbei in Prozentwerten angegeben, wobei der Wert xk0 = 0 % der geschlossenen, der Wert xk1 = 30 % der teilweise geöffneten und der Wert xk2 = 100 % der vollständig geöffneten Stellung entspricht. Die Motortemperatur ist hier in °C angegeben.
[0036] Für ansteigende Werte der Motortemperatur tm bleiben die Kühlluftklappen zunächst geschlossen, bis ein erster Temperaturschwellwert tmg1 erreicht ist, der hier zu 79°C angenomren ist. Ab diesem Schwellwert werden die Klappen 10 für weiter steigende Werte der Motortemperatur tm in die teilweise geöffnete Stellung xk1 gefahren, welche bis zum Erreichen eines zweiten Tenperaturschwellwertes tmg2 beibehalten bleibt. Ab diesem, zu 85° angenommenem zweiten Temperaturschwellwert tmg2 werden die Klappen vollständig geöffnet. Fällt die Motortemperatur tm wieder ab, so verharren die Kühlluftklappen bis zum ersten Temperaturschwellwert tmg1 herab in ihrer vollständig geöffneten Stellung xk2 und fahren dann in ihre teilweise geöffnete Stellung xk1. Diese wird wiederum bis zu einem dritten Tenperaturschwellwert tmg3 (zu 74°C angenormen) beibehalten, und für weiter fallende Temperaturen wird die geschlossene Stellung xk0 angesteuert.
[0037] Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit ug = fgt(tm) des Tastverhältnisses zur Ansteuerung der Lüftergebläse 18, 43, 44 in Abhängigkeit von der Motortemperatur tm. Auf der Ordinate der Diagramme ist als Ansteuerwert jedoch nicht das Tastverhältnis selbst aufgetragen, sondern die bei einem bestimmten Tastverhältnis an den Klemmen des Lüfters abfallende Spannung ug, skaliert in Volt. Bis zum ersten Temperaturschwellnzwert tmg1 werden die Gebläse nicht angesteuert. Ab dem ersten Temperaturschwellwert tmg1 werden die Gebläse für steigende Werte der Motortemperatur tm bis zum zweiten Temperaturschwellwert tmg2 mit einer von ug1 = 6 Volt bis ug2 = 9 Volt linear mit der Temperatur ansteigenden Spannung ug betrieben. Bei Erreichen des zweiten Temperaturschwellwertes tmg2 wird die Spannung ug von ug2 = 9 Volt auf ug3 = 7 Volt abgesenkt, um bei weiter steigenden Werten der Motortemperatur tm bis zu einem vierten Temperaturschwellwert tmg4 auf die volle Bordnetzspannung von ugmax = 12 Volt angehoben zu werden; oberhalb dieses Wertes bleibt die Ansteuerspannung von ugmax = 12 Volt erhalten.
[0038] Für fallende Temperaturen verläuft zunächst die Steuerkurve bis herab zum zweiten Temperaturschwellwert tmg2 äquivalent zu der für steigende Temperaturen. Unterhalb des zweiten Temperaturschwellwertes tmg2 wird bis herab zum ersten Temperaturschwellwert tmg1 die Spannung ug3 = 7 Volt beibehalten und bei Erreichen des ersten Temperaturschwellwerts auf ug1 = 6 Volt abgesenkt. Diese Ansteuerung bleibt bis herab zu einem fünften Temperaturschwellwert tmg5 (bei 77°C liegend) erhalten. Unterhalb des fünften Temperaturschwellwertes tmg5 werden die Gebläse dann nicht mehr angesteuert.
[0039] Die Besonderheit der Ansteuerkurve nach Fig. 4 liegt nun darin, daß die Spannung ug zur Ansteuerung der Gebläse gerade dann um ca. 2 Volt abgesenkt wird, wenn die Kühlluftklappen von ihrer teilweise geöffneten xk1 = 30 % in ihre vollständig geöffnete Stellung xk2 = 100 % gefahren werden. Durch diese Absenkung der Gebläsespannung ug und die damit einhergehende Absenkung der Gebläsedrehzahl wird erreicht, daß sich im Temperaturintervall zwischen dem ersten Temperaturschwellwert tmg1 und dem vierten Temperaturschwellwert tmg4 trotz des dazwischenliegenden Öffnens der Kühlluftklappen um ca. 70 % im Kühlluftkanal ein kontinuierlich mit der Motortemperatur tm anwachsender Kühlluftstrom einstellt. Durch das Vermeiden eines sich sprunghaft ändernden Kühlluftstroms wird ein gutes Regelverhalten erreicht und ein ständiges Hin- und Herschalten zwischen der teilweise und der vollständig geöffneten Kühlluftklappenstellung vermieden.
[0040] Fig. 5 zeigt schließlich eine Steuerkurve (xk = fkp(p)), welche die Kühlluftklappenstellung xk in Prozent in Abhängigkeit vom Druck p des Kältemittels in der Klimaanlage (gemessen in bar) angibt. Oberhalb eines ersten Druckschwellwerts pg1 von ca. 3,5 bar werden die Klappen in die teilweise geöffnete Stellung xk1 gefahren. Diese Stellung wird bis zu einem zweiten Druckschwellwert pg2 bei ca. 15 bar beibehalten und für weiter steigende Drücke p auf 100 % angehoben. Fällt der Druck p wieder ab, so verharrt die Kühlluftklappenstellung xk bis zu einem dritten Druckschwellwert pg3 (12 bar) bei 100 % und wird dann wieder, bis herab zu einem vierten Druckschwellwert pg4 (3 bar) auf 30 % eingestellt. Unterhalb des vierten Druckschwellwerts, pg4, welcher bei ca. 3 bar liegt, bleiben die Klappen geschlossen.
[0041] Fig. 6 zeigt wiederum die Spannung ug (in Volt) des Lüftgebläses in Abhängigkeit ug = fgp(p) vom Druck p. Für steigende Drücke wird zunächst bis zum ersten Druckschwellwert pg1 das Lüftergebläse nicht angesteuert. Oberhalb des Druckschwellwerts pg1 bis zum zweiten Druckschwellwert pg2 erfolgt die Ansteuerung mit einer Spannung ug4 von ca. 8,5 Volt, welche oberhalb des zweiten Druckschwellwerts pg2 bis hinauf zu einem fünften Druckschwellwert pg5 (bei ca. 19 bar liegend) linear bis zur maximalen Bordnetzspannung von ugnax = 12 Volt angehoben wird; auf dieser verharrt sie für noch höhere Drücke p. Für fallende Drücke p verläuft die Ansteuerkurve ug = fgp(p) deckungsgleich mit der für steigende Drücke und verharrt bis unterhalb des ersten Druckschwellwertes pg1 auf der Spannung ug4 von 8,5 Volt. Unterhalb eines vierten Druckschwellwertes pg4 bei ca. 3 bar wird das Gebläse wiederum abgeschaltet.
[0042] Auch den Fig. 5 und 6 sind wieder Hystereseeigenschaften zu entnehmen, die in erster Linie zur Beruhigung der Klappenansteuerung dienen. Es sei hier noch erwähnt, daß die Ansteuerkurven nach den Fig. 3 bis 6 nur bei eingeschalteter Zündung wirksam sind; ebenso erfolgt eine Ansteuerung nach Fig. 5 bzw. 6 in Abhängigkeit von Druck p nur dann, wenn der Klimaanlagenschalter betätigt ist.
[0043] Selbstverständlich erfolgt die Ansteuerung der Lüfterklappen bzw. des Gebläses immer durch diejenige Steuerkurve (nach Fig. 3 bis 6), welche augenblicklich den höchsten Ansteuerwert impliziert.
[0044] Die Fig. 7 bis 10 zeigen weitere zusätzliche Ansteuerkurven für die Klappenstellung bzw. das Lüftergebläse. Die Ansteuerkurven nach Fig. 7 und 8 sind hierbei nur bei eingeschalteter Zündung aktiv, während die Ansteuerkurven nach Fig. 9 und 10 nur bei abgestellter Brennkraftmaschine 2 wirksam sind; eine Ansteuerung des Lüftergebläses nach Fig. 10 erfolgt hierbei jedoch nur bei geschlossener Motorhaube 29.
[0045] In Fig. 7 und 8 ist die Abhängigkeit der Kühlluftklappenstellung xk und der Gebläsespannung ug in Abhängigkeit von der Temperatur tg des Schmiermittels des Getriebes gezeigt. Unterhalb einer Temperatur tgg von 105° erfolgt keine Ansteuerung der Lüfterklappen bzw. des Gebläses. Für Werte der Temperatur tg größer oder gleich tgg = 105° C werden die Kühlluftklappen in ihrer teilweise geöffneten Stellung xk1 gesteuert und das Gebläse mit einer Spannung ug4 von ca. 8,5 Volt betrieben. Entsprechend Fig. 9 werden die Kühlluftklappen bei abgestellter Brennkraftmaschine nur dann vollständig xk2 = 100 % geöffnet, wenn entweder die Temperatur ts am Saugrohr der Brennkraftmaschine oberhalb eines Temperaturschwellwertes tsg von 82,5° C liegt oder die Temperatur der Brennkraftmaschine über einem Temperaturschwellwert tmg6 von 80° C steigt. Zusätzlich wird, entsprechend Fig. 10, oberhalb dieser TemperaturschMellwerte tsg, tmg6 von ts bzw. tm bei geschlossener Motorhaube 29 das Lüftergebläse mit einer Spannung ug von ug1 = 6 Volt betrieben. Selbstverständlich ist es jedoch möglich, die Kühlluftklappen 10 bei abgestellter Brennkraftmaschine 3 nicht entsprechend Fig. 9 anzusteuern, sondern imner vollständig geöffnet zu halten.
[0046] Schließlich sind in Fig. 10 Beispiele eines Tastverhältnissignals im Spannungszeit-Diagranm gezeigt, wie es zur Ansteuerung der elektronischen Endstufen 45, 46 Verwendung findet. Es ist ein minimales und ein maximales Tastverhältnissignal dargestellt, das jeweils einem äquivalenten Gleichspannungsabfall an den Anschlußklemmen des Gebläses von 6 Volt bzw. 12 Volt entspricht (die maximale Bordnetzspannung ist hierbei zu 12 Volt angenommen, sie kann jedoch bei mit Bleiakkumulatoren ausgerüsteten Fahrzeugen auch bei 13,2 Volt liegen). Es sei hier noch erwähnt, daß die beiden Endstufen 45, 46 um eine halbe Tastperiode versetzt getaktet werden, so daß zusätzlich die Störspannungsbelastung gering gehalten wird.
- Temperatur (tm) eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine (3),
- Druck (p) in einem Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage (20),
- Temperatur (tg) einer Schmierflüssigkeit eines Getriebes,
- Temperatur (ts) eines Ansaugrohrs (27) der Brennkraftmaschine (3), abgeleitet wird, wobei bei Bemessung des Kühlbedarfs durch mehr als einen Wert derjenige zur Ansteuerung herangezogen wird, welcher den höchsten Ansteuerwert (xk, ug) für die Kühlluftklappen (10) bzw. das Gebläse (18, 43, 44) impliziert.
- für die Kühlluftklappenstellung (xk) in Abhängigkeit von der Temperatur (tm) bzw. dem Druck (p) und
- für einen über ein Tastverhältnis eingestellten Spannungswert (ug) zur Ansteuerung
des Gebläses (18, 43, 44) in Abhängigkeit von der Temperatur (tm) und/oder dem Druck
(p)
hysteresbehaftet sind und die - an sich - mit der unabhängigen Variablen (tm) ansteigenden
Spannungswerte (ug) wenigstens in der Steuerkurve (ug = fgt(tm)) bei derjenigen Temperatur
(tm) um einen bestimmten Betrag abgesenkt werden, bei der die Kühlluftklappen (10)
von der teilweise geöffneten Stellung (xk1) in die vollständig geöffnete Stellung
(xk2) verschwenken.
- bei ansteigender Temperatur
einen Wert (xk = xk0) für die geschlossene Stellung (xk0) der Kühlluftklappen (10) annimmt, solange die Temperatur (tm) kleiner als ein erster Temperaturschwellwert (tmg1) ist,
einen Wert (xk = xk1) für die teilweise geöffnete Stellung annimmt, solange die Temperatur (tm) größer oder gleich dem ersten Temperaturschwellwert (tmgl), jedoch noch kleiner als ein zweiter Temperaturschwellwert (tmg2) ist
und einen Wert (xk = xk2) für die vollständig geöffnete Stellung (xk2) annimmt, wenn die Temperatur (tm) größer oder gleich dem zweiten Temperaturschwellwert (tmg2) ist und
- bei abfallender Temperatur (tm) auf diesem Ansteuerwert (xk = xk2) verharrt, solange die Temperatur (tm) noch nicht auf den ersten Temeraturschwellwert
(tmg1) gefallen ist
und ab diesem den Wert (xk = xk1) für die teilweise geöffnete Stellung (xk1) annimmt,
solange die Temperatur (tm) noch nicht auf einen dritten Temperaturschwellwert (tmg3)
gefallen ist, und ab diesem den Wert (xk = xk0) für die geschlossene Stellung annimmt.
- bei ansteigender Temperatur (tm)
keine Ansteuerung des Gebläses (18, 43, 44) bewirkt, solange die Temperatur (tm) unterhalb des ersten Temperaturschwellwertes (tmg1) liegt,
einen zwischen dem ersten Spannungswert (ug1) und einem zweiten Spannungswert (ug2) linear ansteigenden Spannungswert (ug) annimmt, sofern die Temperatur (tm) größer oder gleich dem ersten Schwellwert (tmg1), jedoch noch kleiner als der zweite Temperaturschwellwert (tmg2) ist,
bei Erreichen des zweiten Temperaturschwellwertes (tmg2) , bei welchem die Kühlluftklappen (10) von der teilweise geöffneten in die vollständig geöffnete Stellung verschwenken, die Spannung (ug) auf einen dritten Spannungswert (ug3) absenkt, wobei bei weiter steigender Temperatur (tm) die Spannung (ug) linear erhöht wird, bis sie bei Erreichen eines vierten Temperaturschwellwertes (tmg4) einen Wert (ugmax) für die maximale Bordnetzspannung erreicht und diesen hält
- bei fallender Temperatur (tm)
von einem Wert der Temperatur (tm) oberhalb des vierten Temperaturschwellwertes (tmg4) ausgehend,
zunächst auf derselben Kurve bis herab zum zweiten Temperaturschwellwert (tmg2) verläuft,
um dann zwischen dem zweiten Temperaturschwellwert (tmg2) und dem ersten Temperaturschwellwert (tmg1) auf den dritten Spannungswert (ug3) zu verharren, bei Erreichen des ersten Temperaturschwellwertes (tmg1) den Spannungswert (ug) auf den ersten Spannungswert (ug1) absenkt, auf welchem sie bis herab zu einem fünften Temperaturschwellwert (tmg5) verharrt und ab dem keine Ansteuerung des Gebläses (18, 43, 44) mehr bewirkt wird.
- bei ansteigendem Druck (p)
für Druckwerte (p) kleiner als ein erster Druckschwellwert (pg1) auf dem Wert (xk0) für die geschlossene Stellung der Kühlluftklappen,
für Druckwerte (p) größer oder gleich dem ersten Druckschwellwert (pa1), jedoch kleiner als ein zweiter Druckschwellwert (pg2) auf dem Wert (xk1) für die teilweise geöffnete Stellung der Kühlluftklappen und
für Druckwerte (p) größer als der zweite Druckschwellwert (pg2) auf dem Wert (xk2) für die vollständig geöffnete Stellung der Kühlluftklappen (10) verläuft und
- für fallende Werte des Drucks (p)
von einem Wert oberhalb des zweiten Druckgrenzwertes (pg2) ausgehend bis herab zu einem dritten, unterhalb des zweiten Druckschwellwertes (pg2) liegenden Druckschwellwert (pg3) auf dem Wert (xk2) verharrt,
für Druckwerte (p) kleiner oder gleich dem dritten Druckschwellwert (pg3), jedoch größer als ein vierter, unterhalb des ersten Druckschwellwertes (pg1) liegender Druckschwellwart (pg4) auf dem Wert (xk1) und für Druckwerte (p) kleiner oder gleich dem vierten Druckschwellwert (pg4) auf dem Wert (xk0) für die Kühlluftklappen (10) verläuft.
- bei ansteigendem Druck (p)
für Druckwerte (p) kleiner als ein erster Druckschwellwert (pgl) keine Ansteuerung des Gebläses (18, 43, 44) bewirkt,
für Druckwerte (p) größer oder gleich dem ersten Druckschwellwert (pg1), jedoch kleiner oder gleich dem zweiten Druckschwellwert (pg2) auf einem vierten Spannungswert (ug4) verläuft, für Druckwerte (p) größer oder gleich dem zweiten Druckschuellwert (pg2) , jedoch kleiner oder gleich einem fünften, oberhalb des zweiten Druckschwellwertes (pg2) liegenden Druckschwellwert (pg5) linear vom vierten Spannungswert (ug4) bis zum Spannungswert (ugmax) anwächst und für noch höhere Werte auf diesem verharrt
- bei fallenden Druckwerten (p)
bis herab zum ersten Druckschwellwert (pg1) auf derselben Kurve verläuft wie für ansteigende Druckwerte (p) und für Druckwerte kleiner oder gleich dem ersten Druckschwellwert (pg1), jedoch größer als dem vierten Druckschwellwert (pg4) auf dem vierten Spannungswert (ug4) verharrt und für Gruppenwert (p) kleiner oder gleich dem vierten Druckschwellwert (pg4) keim Ansteuerung des Gebläses (18, 43, 44) mehr bewirkt.