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Dokumentenidentifikation DE102006016778A1 18.10.2007
Titel Verfahren zur Erkennung einer Lüfterstörung und Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
Anmelder Ford Global Technologies, LLC, Dearborn, Mich., US
Erfinder Aust, Frank, 41542 Dormagen, DE
Vertreter Drömer, H., Dipl.-Phys. Dr.-Ing., Pat.-Ass., 51429 Bergisch Gladbach
DE-Anmeldedatum 10.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006016778
Offenlegungstag 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse H02H 7/08(2006.01)A, F, I, 20060410, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F01P 7/08(2006.01)A, L, I, 20060410, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Lüfterstörung eines von einem Gleichstrommotor angetriebenen Lüfters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es soll ein Verfahren der oben genannten Art bereitgestellt werden, mit dem eine Funktionsstörung des Lüfters zuverlässiger detektiert werden kann als mit nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren.
Erreicht wird dies durch ein Verfahren der genannten Art, bei dem
- zur Überprüfung des Betriebszustandes des Lüfters der Strom Ivent des Gleichstrommotors bestimmt wird,
- dieser Strom Ivent verglichen wird mit einer Untergrenze Imin und
- der Gleichstrommotor deaktiviert wird, falls gilt Ivent < Imin,
- wobei die Untergrenze Imin ein in der Lüftersteuerung hinterlegter Vergleichswert ist, der von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v und der Antriebsleistung Pel des Gleichstrommotors abhängt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Lüfterstörung eines von einem Gleichstrommotor angetriebenen Lüfters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem

  • • zur Überprüfung des Betriebszustandes des Lüfters der Strom Ivent des Gleichstrommotors bestimmt wird,
  • • dieser Strom Ivent verglichen wird mit einer Untergrenze Imin, und
  • • der Gleichstrommotor deaktiviert wird, falls gilt Ivent < Imin.

Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Kühlsysteme für moderne Kraftfahrzeugantriebe werden mit leistungsstarken Lüftermotoren ausgestattet, die ein Lüfterrad antreiben bzw. in Drehung versetzen, um den Wärmetauschern des Kühlsystems auch im Stillstand d.h. bei stehendem Kraftfahrzeug oder bei nur geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten einen ausreichend hohen Luftmassenstrom bereitstellen zu können. Die Lüftermotoren werden in der Regel elektrisch betrieben.

Die Steuerung derartiger Lüftermotoren erfolgt nach dem Stand der Technik mittels einer Leistungselektronik, die eine stufenlose Steuerung des Lüfters zuläßt, oder einer Relaisschaltung, die – gegebenenfalls unter Verwendung mehrerer Widerstände – verschiedene Lasten bzw. Drehzahlen des Lüfters realisiert. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Anmeldung geht von einer Steuerung mittels Leistungselektronik aus. Durch Verwendung eines Mikroprozessors und entsprechender Leistungselektronik können dabei durch Pulsweitenmodulation erhebliche Ströme beinahe stufenlos gesteuert werden.

Vorliegend soll ein Verfahren aufgezeigt werden, mit dem Lüfterstörungen erkannt werden können. Dabei sind insbesondere zwei Lüfterstörungen für die Praxis von Interesse. Die erste Lüfterstörung kann in einer Blockierung des Lüfterrades gesehen werden, wobei Blockierung im Sinne der vorliegenden Anmeldung sowohl eine vollständige Blockierung des Lüfterrades bedeuten kann, bei der sich das Lüfterrad nicht mehr dreht d. h. stillsteht, als auch eine teilweise Blockierung, bei der das Lüfterrad nur mit einer verminderten Lüfterdrehzahl umläuft. Eine Blockierung des Lüfterrades kann durch Schnee, Eis, Matsch oder dergleichen hervorgerufen werden. Aber auch ein Schaden oder der Verschleiß des Lüftermotors kann zu einer teilweisen oder vollständigen Blockierung des Lüfterrades führen. Eine Blockade des Lüfterrades führt in der Regel zu einer Überlastung des Lüftermotors, der gegen einen erhöhten Widerstand arbeiten muß.

Um bei einer Blockierung des Lüfterrades einen Schaden an der Brennkraftmaschine bzw. eine Fehlfunktion, beispielsweise eine Rauchentwicklung durch Überhitzen oder einen Brand, zu vermeiden, ist es zunächst erforderlich, eine derartige Lüfterstörung zu detektieren.

Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zur Erkennung einer Lüfterblockade sieht vor, den vom Gleichstrommotor verbrauchten Strom Ivent d.h. den Lüfterstrom zu bestimmen, beispielsweise zu messen. Der ermittelte Lüfterstrom Ivent wird mit einer zulässigen Obergrenze Imax verglichen. Falls der Lüfterstrom Ivent die zulässige Obergrenze Imax überschreitet, wird der Gleichstrommotor deaktiviert.

Dieser Vorgehensweise liegt die Überlegung zugrunde, daß ein zumindest teilweise blockiertes Lüfterrad, das mit verminderter Drehzahl umläuft bzw. vollständig stillsteht, eine erhöhte Antriebsleistung Pel benötigt, da der als Antrieb dienende Gleichstrommotor infolge des blockierten Lüfterrades gegen einen erhöhten Widerstand arbeiten d.h. das Lüfterrad antreiben muß.

Infolge des erhöhten Widerstandes bzw. des erhöhten Leistungsbedarfs Pel wird ein größerer Lüfterstrom Ivent bereitgestellt als dies bei einem nicht blockierten d. h. störungsfrei arbeitenden Lüfterrad erforderlich ist. Der Lüfterstrom Ivent läßt somit Rückschlüsse auf die Antriebsleistung Pel bzw. den Betriebsstatus des Lüfters und indirekt auch auf die Lüfterdrehzahl n zu. Überschreitet der ermittelte Lüfterstrom Ivent eine zulässige Obergrenze Imin, wird dies als Blockade des Lüfterrades gewertet, denn der Lüfterstrom Ivent korreliert mit der Antriebsleistung Pel d.h. der Strom Ivent nimmt zu, wenn die Antriebsleistung Pel zunimmt, was beispielsweise bei einer Blockade des Lüfters der Fall ist, wenn der Antriebswiderstand sich vergrößert. Das Überschreiten eines zulässigen Maximalstroms Imax ist gleichbedeutend mit dem Absinken der Lüfterdrehzahl n unter eine Mindestdrehzahl nmin, bei der noch von einem ausreichend frei laufenden Lüfterrad ausgegangen wird.

Eine zweite, völlig anders geartete Lüfterstörung, die ebenfalls für die Praxis von Interesse ist, besteht in einem Ablösen des Lüfterrades vom Lüfterantrieb. Ein derartig geschädigter Lüfter kann – aufgrund des nicht mehr vorhandenen Lüfterrades – die ihm zugewiesene Aufgabe, nämlich dem Kühlsystem einen ausreichend hohen Luftmassenstrom bereitzustellen, nicht mehr erfüllen.

Nach dem Stand der Technik wird zur Erkennung einer derartigen Störung d.h. zur Erkennung eines abgelösten Lüfterrades in ähnlicher Weise vorgegangen, wie dies weiter oben bereits für die Blockade erläutert wurde. Der Lüfterstrom Ivent wird bestimmt und mit einer zulässigen Untergrenze Imin verglichen. Falls der Lüfterstrom Ivent die zulässige Untergrenze Imin unterschreitet, wird der Gleichstrommotor deaktiviert.

Auch diese Strategie macht sich den Umstand zunutze, daß ein gestörter Lüfter, dessen Lüfterrad sich abgelöst hat, einen veränderten Leistungsbedarf Pel hat. Ein Lüfter ohne Lüfterrad benötigt nur eine verminderte Antriebsleistung. Pel, da der durch das Lüfterrad verursachte Luftwiderstand entfällt bzw. nicht überwunden werden muß. Der als Antrieb dienende Gleichstrommotor arbeitet infolge des fehlenden Lüfterrades gegen einen geringeren Antriebswiderstand. Eine verminderte Antriebsleistung Pel führt zu einem niedrigeren Lüfterstrom Ivent. Der Lüfterstrom Ivent läßt somit Rückschlüsse auf die Antriebsleistung Pel bzw. den Betriebsstatus des Lüfters und indirekt auch auf die Lüfterdrehzahl n zu. Unterschreitet der ermittelte Lüfterstrom Ivent eine zulässigen Mindeststrom Imin wird dies als Lüfterstörung, nämlich als abgelöstes Lüfterrad, interpretiert, denn der Lüfterstrom Ivent korreliert – wie bereits oben ausgeführt – mit der Antriebsleistung Pel d.h. der Strom Ivent nimmt ab, wenn die Antriebsleistung Pel abnimmt, was beispielsweise bei einem abgelösten Lüfterrad der Fall ist, wenn der Antriebswiderstand sich vermindert. Das Unterschreiten einer zulässigen unteren Stromgrenze Imin ist gleichbedeutend mit dem Überschreiten einer zulässigen Maximaldrehzahl nmax, unterhalb derer noch von einem intakten d.h. fest mit dem Lüfter verbundenen Lüfterrad ausgegangen werden kann.

Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Erkennung einer Lüfterstörung ist, daß die durch das Lüfterrad hindurchgeführte Luftströmung bei der Beurteilung des Betriebsstatus des Lüfters nicht berücksichtigt wird. Das Lüfterrad wird nicht nur durch die dem Lüfterantrieb zugeführte elektrische Antriebsleistung Pel, sondern auch mittels der durch das Lüfterrad hindurchgeführten Luftströmung angetrieben. Wird die elektrische Antriebsleistung Pel des Lüfters vollständig abgeschaltet, nimmt die Lüfterdrehzahl n mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v zu. Da mit zunehmendem Fahrtwind weniger elektrische Antriebsleistung Pel für den Antrieb des Lüfters erforderlich wird, nimmt mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v der verbrauchte Strom d.h. der Lüfterstrom Ivent ab, was bei den herkömmlichen, oben beschriebenen Verfahren keine Berücksichtigung findet. Zu welchen Problemen die Vernachlässigung des in Rede stehenden Effektes bzw. des Fahrtwindes bei der Steuerung des Lüfters und insbesondere bei der Steuerung eines gestörten Lüfters führt, wird anhand von 1 näher erläutert.

1 zeigt den verbrauchten und gemessenen Lüfterstrom Ivent in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v, wenn ein intakter Lüfter unter Volllast betrieben wird. Es ist zu erkennen, daß der Lüfterstrom Ivent mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v abnimmt. D.h. die benötigte elektrische Antriebsleistung Pel kann vermindert werden allein aufgrund der zunehmenden Fahrzeuggeschwindigkeit v bzw. des zunehmenden Fahrtwindes, der nämlich am Antrieb des Lüfters partizipiert und zwar zunehmend mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit v.

Wird nun – unter Vernachlässigung des Fahrtwindes bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit v – gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eine einheitliche d. h. konstante Untergrenze Imin für den Lüfterstrom festgelegt, kann es passieren, daß der tatsächliche Strom Ivent in der Praxis diese zulässige Untergrenze Imin allein aufgrund des zunehmenden Fahrtwindes unterschreitet, was fälschlicherweise als Lüfterstörung d. h. als Ablösung des Lüfterrades gewertet werden würde, obwohl der verminderte Lüfterstrom tatsächlich nicht die Folge einer Lüfterstörung ist, sondern lediglich auf die zunehmende Fahrzeuggeschwindigkeit v zurückzuführen ist.

Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wurde die untere Stromgrenze Imin auf 20A und die obere Stromgrenze Imax auf 30A festgelegt. Wie 1 zu entnehmen ist, schneidet die Kurve f = Ivent (v) die linear verlaufende untere Stromgrenze Imin bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit v von ungefähr 190km/h. Würde die untere Stromgrenze Imin auf 23A festgelegt, würde schon bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit v von ungefähr 60km/h eine Lüfterstörung detektiert, obwohl tatsächlich keine Störung vorliegen würde.

Die Vernachlässigung des Fahrtwindes kann auch im Zusammenhang mit einer Blockade des Lüfterrades zu einer Fehleinschätzung der Lüfterfunktion führen. So kann ein Lüfter – beispielsweise infolge von Schnee oder Matsch – in seiner Drehfreiheit bereits in der An beeinträchtigt sein, daß eigentlich von einer Blockierung des Lüfterrades auszugehen wäre. Infolge des Fahrtwindes wird das Lüfterrad aber gegen den erhöhten Widerstand infolge der teilweisen Blockade angetrieben, so daß trotz erhöhtem Antriebswiderstand der Lüfterstrom nicht die obere Stromgrenze Imax d. h. den maximal zulässigen Stromwert überschreitet, weshalb die vorliegende Störung nicht erkannt wird oder erst dann erkannt wird, wenn das Kraftfahrzeug wieder mit verminderter Fahrzeuggeschwindigkeit v fährt.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erkennung einer Lüfterstörung eines von einem Gleichstrommotor angetriebenen Lüfters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs aufzuzeigen, mit dem eine Funktionsstörung des Lüfters zuverlässiger detektiert werden kann als mit nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren.

Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Erkennung einer Lüfterstörung eines von einem Gleichstrommotor angetriebenen Lüfters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem

  • • zur Überprüfung des Betriebszustandes des Lüfters der Strom Ivent des Gleichstrommotors bestimmt wird,
  • • dieser Strom Ivent verglichen wird mit einer Untergrenze Imin, und
  • • der Gleichstrommotor deaktiviert wird, falls gilt Ivent < Imin
  • • wobei die Untergrenze Imin ein in der Lüftersteuerung hinterlegter Vergleichswert ist, der von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v und der Antriebsleistung Pel des Gleichstrommotors abhängt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird berücksichtigt, daß die durch das Lüfterrad hindurchgeführte Luftströmung das Lüfterrad ebenfalls antreibt. Erreicht wird dies dadurch, daß die untere Grenze Imin für den Lüfterstrom Ivent als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der elektrischen Antriebsleistung Pel bereitgestellt wird. Auf diese Weise wird berücksichtigt, daß die durch das Lüfterrad hindurchgeführte Luftströmung bzw. der Fahrtwind mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v eine stetig größer werdende Antriebsleistung in den Lüfterantrieb einbringt.

Wie bereits im Zusammenhang mit dem Stand der Technik ausgeführt wurde, benötigt ein gestörter Lüfter, dessen Lüfterrad sich abgelöst hat, nur eine verminderte elektrische Antriebsleistung Pel. Aufgrund des – im Vergleich zu einem intakten Lüfter mit Lüfterrad – geringeren Leistungsbedarfs Pel sinkt der Lüfterstrom Ivent. Unterschreitet der Lüfterstrom eine zulässige Untergrenze Imin wird dies als Lüfterstörung, nämlich als abgelöstes Lüfterrad, interpretiert, denn das Unterschreiten der Mindeststromstärke Imin ist gleichbedeutend mit dem Überschreiten einer zulässigen Maximaldrehzahl nmax.

Es handelt sich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der unteren Stromgrenze Imin nicht um einen linearen d. h. konstanten Wert, sondern um eine variable Größe. Der funktionale Zusammenhang zwischen dem Lüfterstrom Ivent, der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der Antriebsleistung Pel kann empirisch ermittelt werden, beispielsweise auf dem Rollenprüfstand. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil die Einflußfaktoren wie beispielsweise die Aerodynamik der Fahrzeugfront, der Luftwiderstand des Kühlungspaketes, die Dichtung des Kühlungspaketes und dergleichen nur unzureichend d.h. näherungsweise berechnet werden kann.

Gemäß einer möglichen Vorgehensweise zur Ermittlung des funktionalen Zusammenhangs wird in mehreren Meßreihen der Lüfterstrom Ivent gemessen, wobei im Rahmen der Meßreihen die Fahrzeuggeschwindigkeit v von 0km/h bis zur Höchstgeschwindigkeit in Stufen von beispielsweise 10km/h variiert wird und die elektrische Antriebsleistung Pel in Lastschritten von beispielsweise 10% bis zur Volllast verändert d.h. gesteigert wird. Das Ergebnis ist eine mehr oder weniger grob gerasterte dreidimensionale Matrix, die den Zusammenhang zwischen Lüfterstrom Ivent, Fahrzeuggeschwindigkeit v und elektrischer Antriebsleistung Pel wiedergibt. Gegebenenfalls kann noch die Drehzahl n des Lüfters miterfaßt werden, so daß zu jedem Wertpaar aus Fahrzeuggeschwindigkeit v und elektrischer Antriebsleistung Pel eine Lüfterdrehzahl n ermittelt wird und verfügbar ist.

Um in einem weiteren Schritt die untere Stromgrenze Imin zu generieren, kann von dem gemessenen Lüfterstrom Ivent beispielsweise ein fester d. h. konstanter Stromwert &Dgr;I subtrahiert werden, der gleichzeitig dazu verwendet wird, die Sensitivität des Verfahrens bei der Erkennung von Lüfterstörungen einzustellen, indem ein Stromwert &Dgr;I entsprechender Größe verwendet wird.

Für kleinere Werte &Dgr;I reagiert daß Verfahren zur Fehlererkennung sensitiver als für größere Werte &Dgr;I. Die Verwendung eines konstanten Stromwertes &Dgr;I hat zur Folge, daß die untere Stromgrenze Imin parallel d. h. äquidistant zum Lüfterstrom verläuft, also auch – wie der Lüfterstrom Ivent – mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v abnimmt. Im Gegensatz hierzu weist die untere Stromgrenze gemäß einem herkömmlichen Verfahren nach dem Stand der Technik – wie in 1 dargestellt – einen sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit verändernden Abstand zum Lüfterstrom auf, weshalb das herkömmliche Verfahren bei verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten unterschiedlich sensitiv reagiert. In der Regel reagieren die herkömmlichen Verfahren zu höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten hin zunehmend sensitiv.

Andererseits kann durch bewußt unterschiedlich gewählte Stromwerte &Dgr;I gezielt auf die Sensitivität bei bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeiten Einfluß genommen werden d. h. für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten können auf diese Weise unterschiedliche Sensitivitäten realisiert werden.

Anstatt den Lüfterstrom Ivent zu erfassen und mit einem unteren Grenzwert Imin zu vergleichen, kann auch eine zulässige Maximaldrehzahl nmax festgelegt werden, indem zu der zu jedem Wertepaar aus Fahrzeuggeschwindigkeit v und elektrischer Antriebsleistung Pel ermittelten Lüfterdrehzahl n ein Drehzahlwert &Dgr;n hinzuaddiert wird, wobei im Praxisbetrieb die tatsächliche Drehzahl des Lüfters zu erfassen ist und dann mit der entsprechenden Grenzdrehzahl nmax verglichen werden muß, um Aufschluß über den Betriebsstatus des Lüfters zu erhalten. Ist die aktuelle Lüfterdrehzahl n höher als die Grenzdrehzahl nmax wird der Lüftermotor deaktiviert.

Daß der Lüfterstrom die untere Stromgrenze aufgrund des zunehmenden Fahrtwindes unterschreitet und fälschlicherweise eine Lüfterstörung d. h. eine Ablösung des Lüfterrades detektiert wird, ist bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeschlossen, da der Effekt der zunehmenden Fahrzeuggeschwindigkeit v bzw. des zunehmenden Fahrtwindes mitberücksichtigt wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung einer Lüfterstörung eines von einem Gleichstrommotor angetriebenen Lüfters wird somit die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem eine Funktionsstörung des Lüfters zuverlässiger detektiert werden kann als mit nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren.

Weitere vorteilhafte Varianten des Verfahrens werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen

  • • im Rahmen der Überprüfung des Betriebszustandes des Lüfters der Strom Ivent verglichen wird mit einer Obergrenze Imax, und
  • • der Gleichstrommotor deaktiviert wird, falls gilt Ivent > Imax,
  • • wobei die Obergrenze Imax ein in der Lüftersteuerung hinterlegter Vergleichswert ist, der von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v und der Antriebsleistung Pel des Gleichstrommotors abhängt.

Diese Verfahrensvariante dient der Erkennung einer Lüfterblockade und kann nicht nur in Kombination mit dem Verfahren zur Erkennung eines abgelösten Lüfterrades, sondern auch vollständig unabhängig von dem zuvor beschriebenen Verfahren durchgeführt und angewendet werden.

Ein blockiertes Lüfterrad, das mit verminderter Drehzahl umläuft oder vollständig stillsteht, weist infolge eines zusätzlichen Widerstandes einen erhöhten Leistungsbedarf Pel auf. Aufgrund des erhöhten Leistungsbedarfs steigt der Lüfterstrom Ivent im Vergleich zu einem nicht blockierten d.h. störungsfrei arbeitenden Lüftermotor an. Überschreitet der Lüfterstrom Ivent einen zulässigen maximalen Strom Imax, wird dies als Blockade des Lüfterrades gewertet. Das Überschreiten einer zulässigen oberen Stromgrenze Imax ist gleichbedeutend mit dem Absinken der Lüfterdrehzahl unter eine Mindestdrehzahl nmin, bei der noch von einem ausreichend frei laufenden Lüfterrad ausgegangen werden kann.

Der Lüfterstrom wird erfaßt und mit einer oberen Stromgrenze Imax verglichen. Falls der Lüfterstrom die maximal zulässige Stromstärke Imax überschreitet, wird der Gleichstrommotor deaktiviert.

Um die obere Stromgrenze Imax festzulegen, kann – in analoger Weise zu der unteren Stromgrenze – zu dem ermittelten Lüfterstrom Ivent ein fester d.h. konstanter Stromwert &Dgr;I hinzuaddiert werden, so daß zu jedem Wertepaar aus Fahrzeuggeschwindigkeit v und elektrischer Antriebsleistung Pel ein betriebspunktspezifischer Stromwert als obere Stromgrenze Imax vorgegeben wird. Alternativ zu einer oberen Stromgrenze Imax kann ebenfalls mit einer Mindestdrehzahl nmin gearbeitet werden. Es wird Bezug genommen auf die Ausführungen, die weiter oben im Rahmen der Beschreibung des Verfahrens zur Erkennung eines abgelösten Lüfterrades gemacht wurden.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen

  • • zur Bestimmung des Stroms Ivent ein Leistungswiderstand verwendet wird.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen

  • • im Kraftfahrzeug ein Warnelement vorgesehen wird, welches bei Deaktivierung des Gleichstrommotors aktiviert wird.

Um zu vermeiden, daß das Fahrzeug trotz eines defekten Lüfters weiterbetrieben wird, ist es vorteilhaft, wenn dem Fahrer mittels eines Warnelementes angezeigt wird, daß der Lüfter defekt ist bzw. eine Funktionsstörung aufweist. Das Warnelement kann beispielsweise ein in der Armaturentafel integriertes Licht sein, welches vom Fahrer visuell wahrgenommen wird.

Die zweite Teilaufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung umfassend einen Lüfter mit Lüftermotor und Lüfterrad, eine Lüftersteuerung und eine Strommeßvorrichtung zur Bestimmung des Lüfterstroms Ivent, bei der die Lüftersteuerung in der Weise adaptiert ist, daß eine untere Stromgrenze Imin für den Lüfterstrom Ivent als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der elektrischen Antriebsleistung Pel verfügbar ist.

Das bereits für das erfindungsgemäße Verfahren Gesagte gilt auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung, weshalb an dieser Stelle im allgemeinen Bezug genommen wird auf die in diesem Zusammenhang gemachten Ausführungen.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Vorrichtung, bei denen die Lüftersteuerung in der Weise adaptiert ist, daß eine obere Stromgrenze Imax für den Lüfterstrom Ivent als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der elektrischen Antriebsleistung Pel verfügbar ist.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Vorrichtung, bei denen die Strommeßvorrichtung einen Leistungswiderstand aufweist.

Zur Erfassung der Lüfterdrehzahl kann ein Sensor vorgesehen werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen gemäß den 2 und 3 näher beschrieben. Hierbei zeigt:

1 schematisch den vom Lüfter verbrauchten Strom Ivent in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter mit nach dem Stand der Technik festgelegten Grenzen für eine Mindeststromstärke Imin und eine maximal zulässige Stromstärke Imax,

2 schematisch den vom Lüfter verbrauchten Strom Ivent in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter mit gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens festgelegten Grenzen für eine Mindeststromstärke Imin und eine maximal zulässige Stromstärke Imax, und

3 schematisch den vom Lüfter verbrauchten Strom Ivent in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter mit gemäß einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens festgelegten Grenzen für eine Mindeststromstärke Imin und eine maximal zulässige Stromstärke Imax.

1 wurde bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung des Standes der Technik näher erörtert.

2 zeigt schematisch den vom Lüfter verbrauchten Strom Ivent in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter.

Eingetragen sind die Grenzen für eine Mindeststromstärke Imin und eine maximal zulässige Stromstärke Imax, die gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens festgelegt wurden.

Die untere Stromgrenze Imin wurde durch Subtraktion eines konstanten Stromswertes &Dgr;I vom gemessenen Lüfterstrom Ivent generiert, weshalb die untere Stromgrenze Imin parallel d.h. in einem festen Abstand zum Lüfterstrom Ivent verläuft. Das Verfahren zur Erkennung einer Lüfterstörung reagiert damit bei sämtlichen Fahrzeuggeschwindigkeit in gleicher Weise sensitiv.

Die Mindeststromstärke Imin nimmt – wie der Lüfterstrom Ivent – mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v ab, womit dem Umstand Rechung getragen wird, das der mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit v ebenfalls zunehmende Fahrtwind zum Antrieb des Lüfters beiträgt.

Unterschreitet der Lüfterstrom Ivent im Fahrbetrieb die Mindeststromstärke Imin, wird dies als Lüfterstörung, nämlich als Ablösung des Lüfterrades, interpretiert, denn ein Unterschreiten der vorgegebenen unteren Stromstärke Imin ist gleichbedeutend mit dem Überschreiten einer zulässigen Maximaldrehzahl nmax. Bei Drehzahlen n > nmax bzw. Lüfterströmen Ivent < Imin wird davon ausgegangen, daß das Lüfterrad sich abgelöst hat. In diesem Fall wird der Lüftermotor deaktiviert d. h. abgeschaltet.

Zusätzlich ist eine obere Stromgrenze Imax vorgesehen, um auch eine Blockierung des Lüfters erkennen zu können. Dabei wird – ähnlich wie bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren – eine konstante obere Stromgrenze Imax verwendet.

Es ist deutlich zu erkennen, daß der Abstand zwischen dem Lüfterstrom Ivent und der oberen Stromgrenze Imax mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit v ebenfalls zunimmt. D. h. das Verfahren zur Erkennung einer Lüfterblockade reagiert bei hohen Geschwindigkeiten weniger sensitiv als bei niedrigen Geschwindigkeiten. Auf die Stromstärke übertragen bedeutet dies, daß bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten bereits eine geringe Abweichung der Lüfterstromstärke Ivent von der Sollstromstärke ausreicht, um als Lüfterstörung infolge Blockierung des Lüfters gewertet zu werden, wohingegen hierzu bei höheren Geschwindigkeiten größere Abweichungen der Stromstärke erforderlich sind.

Überschreitet der Lüfterstrom Ivent im Fahrbetrieb die zulässige obere Stromgrenze Imax, wird dies als Lüfterstörung, nämlich als Blockierung des Lüfters, interpretiert, denn ein Überschreiten der vorgegebenen Maximalstromstärke Imax ist gleichbedeutend mit dem Absinken der Lüfterdrehzahl unter eine Mindestdrehzahl nmin. Bei Drehzahlen n < nmin wird davon ausgegangen, daß das Lüfterrad nicht mehr ausreichend frei rotieren bzw. umlaufen kann. In diesem Fall wird der Lüftermotor deaktiviert d.h. abgeschaltet.

3 zeigt schematisch den vom Lüfter verbrauchten Strom Ivent in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter mit gemäß einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens festgelegten Grenzen für eine Mindeststromstärke Imin und eine maximal zulässige Stromstärke Imax• Im Unterschied zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet die in 3 gezeigte zweite Ausführungsform des Verfahrens keine konstante obere Stromgrenze I, sondern eine obere Stromgrenze Imax (v) die mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v abnimmt.

Die obere Stromgrenze Imax wird in analoger Weise zu der unteren Stromgrenze Imin festgelegt. Zu dem gemessenen Lüfterstrom wird ein fester d. h. konstanter Stromwert &Dgr;I hinzuaddiert, so daß zu jeder Fahrzeuggeschwindigkeit v eine spezifische Stromstärke als obere Stromgrenze Imax vorliegt und verfügbar ist. Alternativ zu einer oberen Stromgrenze Imax kann ebenfalls mit einer Mindestdrehzahl nmin gearbeitet werden. Es wird Bezug genommen auf die Ausführungen, die weiter oben im Rahmen der Beschreibung von 2 gemacht wurden.

n
Lüfterdrehzahl
&Dgr;n
Drehzahlwert
nmin
Mindestdrehzahl des Lüfters
nmax
Maximaldrehzahl des Lüfters
Pel
elektrische Antriebsleistung
Ivent
Lüfterstrom, vom Gleichstrommotor verbrauchter Strom
Imax
zulässige Obergrenze für den Lüfterstrom
Imin
zulässige Untergrenze für den Lüfterstrom
&Dgr;I
Stromwert
v
Fahrzeuggeschwindigkeit


Anspruch[de]
Verfahren zur Erkennung einer Lüfterstörung eines von einem Gleichstrommotor angetriebenen Lüfters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem

• zur Überprüfung des Betriebszustandes des Lüfters der Strom Ivent des Gleichstrommotors bestimmt wird,

• dieser Strom Ivent verglichen wird mit einer Untergrenze Imin, und

• der Gleichstrommotor deaktiviert wird, falls gilt Ivent < Imin,

• wobei die Untergrenze Imin ein in der Lüftersteuerung hinterlegter Vergleichswert ist, der von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v und der Antriebsleistung Pel des Gleichstrommotors abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• im Rahmen der Überprüfung des Betriebszustandes des Lüfters der Strom Ivent verglichen wird mit einer Obergrenze Imax, und

• der Gleichstrommotor deaktiviert wird, falls gilt Ivent > Imax,

• wobei die Obergrenze Imax ein in der Lüftersteuerung hinterlegter Vergleichswert ist, der von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v und der Antriebsleistung Pel des Gleichstrommotors abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• zur Bestimmung des Stroms Ivent ein Leistungswiderstand verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftfahrzeug ein Warnelement vorgesehen wird, welches bei Deaktivierung des Gleichstrommotors aktiviert wird. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen Lüfter mit Lüftermotor und Lüfterrad, eine Lüftersteuerung und eine Strommeßvorrichtung zur Bestimmung des Lüfterstroms Ivent bei der die Lüftersteuerung in der Weise adaptiert ist, daß eine untere Stromgrenze Imin für den Lüfterstrom Ivent als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der elektrischen Antriebsleistung Pel verfügbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftersteuerung in der Weise adaptiert ist, daß eine obere Stromgrenze Imax für den Lüfterstrom Ivent als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der elektrischen Antriebsleistung Pel verfügbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strommeßvorrichtung einen Leistungswiderstand aufweist.






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