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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 Betriebsmodus des Gleichstrommotors in der Weise gewechselt wird, dass der Gleichstrommotor für eine vorgebbare Zeitdauer &Dgr;t als Generator fungiert,
  • • die am Generator induzierte Spannung UGEN bestimmt wird,
  • • diese induzierte Spannung UGEN verglichen wird mit einer Obergrenze Ums, und
  • • der Gleichstrommotor deaktiviert wird, falls gilt UGEN > Umax.

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 Gleichstrommotor für eine kurze Dauer abzuschalten und als – gegebenenfalls vom Lüfterrad angetriebenen – Generator zu verwenden. Die am Generator infolge des Antriebs mittels Lüfterrad induzierte Spannung UGEN wird gemessen und mit einer zulässigen Untergrenze Umin verglichen. Falls die induzierte Generatorspannung UGEN die zulässige Untergrenze unterschreitet, wird der Gleichstrommotor deaktiviert.

Dieser Vorgehensweise liegt die Überlegung zugrunde, daß ein blockiertes Lüfterrad nur mit verminderter Drehzahl umläuft bzw. vollständig stillsteht. Infolge der verminderten Lüfterdrehzahl wird ein als Generator betriebener – zumindest teilweise blockierter – Lüfter eine geringere Spannung UGEN liefern als dies der nicht blockierte d.h. störungsfrei betriebene Lüftermotor tun würde. Die vom Generator bereitgestellte Spannung UGEN läßt somit Rückschlüsse auf die Lüfterdrehzahl n zu. Unterschreitet die induzierte Spannung UGEN eine zulässige Untergrenze Umin, wird dies als Blockade des Lüfterrades gewertet, denn die Spannung korreliert mit der Lüfterdrehzahl n d. h. die Spannung nimmt ab, wenn die Lüfterdrehzahl n sinkt. Das Unterschreiten einer zulässigen unteren Spannungsgrenze Umin 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 Lüftermotor wird kurzzeitig als Generator betrieben. Die am Generator bereitgestellte Spannung UGEN wird gemessen und mit einer zulässigen Obergrenze Umax verglichen. Falls die induzierte Generatorspannung UGEN die zulässige Obergrenze überschreitet, wird der Gleichstrommotor deaktiviert.

Auch diese Strategie macht sich den Umstand zunutze, daß ein gestörter Lüfter, dessen Lüfterrad sich abgelöst hat, eine veränderte Drehzahlcharakteristik aufweist. Ein Lüfter ohne Lüfterrad wird – eine gleichgroße Antriebsleistung Pel vorrausgesetzt – mit erhöhter Drehzahl arbeiten, da der durch das Lüfterrad verursachte Luftwiderstand entfällt bzw. nicht überwunden werden muß. Eine gleichgroße Antriebsleistung Pel führt bei fehlendem Lüfterrad zu einer höheren Lüfterdrehzahl n. Infolge der erhöhten. Lüfterdrehzahl wird ein solcher Lüfter, wenn er kurzzeitig als Generator betrieben wird, eine größere Spannung UGEN liefern als dies der intakte und störungsfrei betriebene Lüftermotor mitsamt Lüfterrad tun würde. Von der bereitgestellten Spannung UGEN läßt sich somit wiederum auf die Lüfterdrehzahl n schließen. Überschreitet die induzierte Spannung UGEN eine zulässige Obergrenze Umax wird dies als Lüfterstörung, nämlich als abgelöstes Lüfterrad, interpretiert, denn die Spannung korreliert – wie bereits oben ausgeführt – mit der Lüfterdrehzahl n d.h. die Spannung nimmt zu, wenn die Lüfterdrehzahl n steigt. Das Überschreiten einer zulässigen oberen Spannungsgrenze Umax 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 der Lüfterraddrehzahl n nicht berücksichtigt wird. Das Lüfterrad wird aber nicht nur durch die dem Lüfter zugeführte 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 ebenfalls zu, 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 die induzierte Generatorspannung UGEN in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v, wenn ein intakter Lüfter unter Volllast betrieben wird und zur Erkennung einer Lüfterstörung kurzzeitig in den Generatorbetrieb überführt wird. Es ist zu erkennen, daß die Generatorspannung UGEN mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v zunächst progressiv und dann degressiv ansteigt. D.h. bei unverminderter bzw. konstanter Antriebsleistung wächst die Generatorspannung allein infolge der zunehmenden Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. des zunehmenden Fahrtwindes.

Wird nun – unter Vernachlässigung des Fahrtwindes bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit – gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eine einheitliche zulässige Obergrenze Umax für die Generatorspannung festgelegt, kann die Generatorspannung in der Praxis die zulässige Obergrenze allein aufgrund des zunehmenden Fahrtwindes überschreiten, was dann fälschlicherweise als Lüfterstörung d.h. als Ablösung des Lüfterrades gewertet werden würde, obwohl die erhöhte Generatorspannung tatsächlich nicht die Folge einer Lüfterstörung ist, sondern lediglich auf die zunehmende Fahrzeuggeschwindigkeit zurückzuführen ist.

Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wurde die Spannungsobergrenze Umax auf 8V und die Spannungsuntergrenze Umin auf 4V festgelegt. Wie 1 zu entnehmen ist, schneidet die Kurve f = UGEN (v) die lineare maximal zulässige Spannungsgrenze Umax bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit v von ungefähr 220km/h. Würde die zulässige Obergrenze Umax auf 6V festgelegt, würde schon bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit v von ungefähr 115km/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 Art 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 die induzierte Generatorspannung UGEN nicht die untere Spanngrenze Umin unterschreitet, 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 Betriebsmodus des Gleichstrommotors in der Weise gewechselt wird, daß der Gleichstrommotor für eine vorgebbare Zeitdauer &Dgr;t als Generator fungiert,
  • • die am Generator induzierte Spannung UGEN bestimmt wird,
  • • diese induzierte Spannung UGEN verglichen wird mit einer Obergrenze Umax, und
  • • der Gleichstrommotor deaktiviert wird, falls gilt UGEN > Umax,
  • • wobei die Obergrenze Umax ein in einer 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 zulässige Obergrenze Umax für die Generatorspannung 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, läuft ein gestörter Lüfter, dessen Lüfterrad sich abgelöst hat, mit erhöhter Drehzahl um, wenn eine gleichgroße elektrische Antriebsleistung Pel vorrausgesetzt wird. Aufgrund der erhöhten Lüfterdrehzahl wird ein solcher Lüfter, wenn er kurzzeitig als Generator betrieben wird, eine größere Spannung UGEN liefern im Vergleich zu einem Lüfter mit Lüfterrad. Überschreitet die induzierte Spannung UGEN eine zulässige Obergrenze Umax wird dies als Lüfterstörung, nämlich als abgelöstes Lüfterrad, interpretiert, denn das Überschreiten einer zulässigen oberen Spannungsgrenze Umax ist gleichbedeutend mit dem Überschreiten einer zulässigen Maximaldrehzahl nmax.

Es handelt sich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Obergrenze Umax nicht um einen linearen d. h. konstanten Wert, sondern um eine variable Größe. Der funktionale Zusammenhang zwischen der Generatorspannung UGEN, 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 die Generatorspannung UGEN 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 Generatorspannung UGEN, 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 zulässige Obergrenze Umax zu generieren, kann zu der ermittelten Generatorspannung UGEN beispielsweise ein fester d.h. konstanter Spannungswert &Dgr;U hinzuaddiert werden, der gleichzeitig dazu verwendet wird, die Sensitivität des Verfahrens bei der Erkennung von Lüfterstörungen einzustellen, indem ein Spannungswert &Dgr;U entsprechender Größe verwendet wird.

Für kleinere Werte &Dgr;U reagiert daß Verfahren zur Fehlererkennung sensitiver als für größere Werte &Dgr;U. Die Verwendung eines konstanten Spannungswertes &Dgr;U hat zur Folge, daß die Obergrenze Umax parallel d.h. äquidistant zur Generatorspannung verläuft, also auch – wie die Generatorspannung – mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Im Gegensatz hierzu weist die zulässige Obergrenze gemäß einem herkömmlichen Verfahren nach dem Stand der Technik – wie in 1 dargestellt – einen sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit verändernden Abstand zur Generatorspannung 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 Spannungswerte &Dgr;U gezielt auf die Sensitivität bei bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeiten Einfluß genommen werden d.h. für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten können auf diese Weise unterschiedliche Sensitivitäten realisiert werden.

Anstatt die Generatorspannung UGEN zu erfassen und mit einem oberen Grenzwert UGEN 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 nGEN ein Drehzahlwert &Dgr;n hinzuaddiert wird, wobei im Praxisbetrieb die tatsächliche Drehzahl des Lüfters im Generatorbetrieb 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 Generatordrehzahl nGEN höher als die Grenzdrehzahl nmax wird der Lüftermotor deaktiviert.

Daß die Generatorspannung die zulässige Obergrenze aufgrund des zunehmenden Fahrtwindes überschreitet 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 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 die induzierte Spannung UGEN verglichen wird mit einer Untergrenze Umin, und
  • • der Gleichstrommotor deaktiviert wird, falls gilt UGEN < Umin,
  • • wobei die Untergrenze Umin 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 läuft infolge eines zusätzlichen Widerstandes mit verminderter Drehzahl um oder steht vollständig still. Infolge der verminderten Lüfterdrehzahl wird ein als Generator betriebener – zumindest teilweise blockierter – Lüfter eine geringere Spannung UGEN liefern als dies ein nicht blockierter d.h. störungsfrei betriebener Lüftermotor tun würde. Unterschreitet die Generatorspannung UGEN eine zulässige Untergrenze Umin, kann dies als Blockade des Lüfterrades gewertet werden. Das Unterschreiten einer zulässigen unteren Spannungsgrenze Umin ist gleichbedeutend mit dem Absinken der Lüfterdrehzahl unter eine Mindestdrehzahl nmin, bei der noch von einem ausreichend frei laufenden Lüfterrad ausgegangen werden kann.

Die am Generator infolge des Antriebs mittels Lüfterrad induzierte Spannung UGEN wird erfaßt und mit einer zulässigen Untergrenze Umin verglichen. Falls die induzierte Generatorspannung UGEN die zulässige Untergrenze unterschreitet, wird der Gleichstrommotor deaktiviert.

Um die zulässige Untergrenze Umin zu determinieren, kann – in analoger Weise zu der oberen Spannungsgrenze – von der ermittelten Generatorspannung UGEN ein fester d.h. konstanter Spannungswert &Dgr;U subtrahiert werden, so daß zu jedem Wertepaar aus Fahrzeuggeschwindigkeit v und elektrischer Antriebsleistung Pel ein betriebspunktspezifischer Spannungswert als untere Grenze Umin vorgegeben wird. Alternativ zu einer unteren Spannungsgrenze Umin 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 der induzierten Spannung UGEN eine hochohmige Spannungsmeßvorrichtung verwendet wird.

Die Verwendung eines hochohmigen Widerstandes gewährleistet einen vergleichsweise kleinen Strom zu Zwecke der Spannungsmessung, was bei den grundsätzlich geringen Stromstärken zum Betrieb eines Lüfters als vorteilhaft anzusehen ist.

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.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die vorgebbare Zeitdauer &Dgr;t, für welche der Gleichstrommotor als Generator fungiert, weniger als 2 Sekunden, vorzugsweise weniger als 1 Sekunde, beträgt. Die Zeitdauer &Dgr;t für die Überprüfung des Betriebszustandes des Lüfters, in welcher der Lüftermotor zweckentfremdet als Generator betrieben wird, sollte möglichst kurz gewählt werden, um die eigentliche Lüftertätigkeit, nämlich dem Kühlsystem eine ausreichend hohen Luftstrom bereitzustellen, möglichst wenig zu beeinflussen bzw. einzuschränken. Insbesondere sollte immer eine ausreichende Kühltätigkeit gewährleistet sein und dem Umstand Rechnung getragen werden, daß die Hauptaufgabe des Lüfters die Kühlung der Brennkraftmaschine ist.

Die zweite Teilaufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung umfassend einen Lüfter mit Lüftermotor und Lüfterrad, eine Lüftersteuerung und eine Spannungsmeßvorrichtung zur Bestimmung der induzierten Generatorspannung UGEN des als Generator betriebenen Lüftermotors, bei der die Lüftersteuerung in der Weise adaptiert ist, daß eine zulässige Obergrenze Umax für die Generatorspannung als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und der elektrischen Antriebsleistung in Form von Kennfeldern, Tabellen, lookup tables oder dergleichen 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 Ausführungsformen der Vorrichtung, bei denen die Lüftersteuerung in der Weise adaptiert ist, daß eine zulässige Untergrenze Umin für die Generatorspannung als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der elektrischen Antriebsleistung Pel verfügbar ist.

Zur Erfassung der Lüfterdrehzahl kann ein Sensor vorgesehen werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen gemäß den 2, 3 und 4 näher beschrieben. Hierbei zeigt:

1 schematisch die induzierte Generatorspannung UGEN in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter, der zur Erkennung einer Lüfterstörung kurzzeitig gemäß einem Verfahren nach dem Stand der Technik in den Generatorbetrieb überführt wird,

2 schematisch die induzierte Generatorspannung UGEN in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter, der zur Erkennung einer Lüfterstörung kurzzeitig gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens in den Generatorbetrieb überführt wird,

3 schematisch die induzierte Generatorspannung UGEN in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter, der zur Erkennung einer Lüfterstörung kurzzeitig gemäß einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens in den Generatorbetrieb überführt wird, und

4 schematisch die induzierte Generatorspannung UGEN in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter, der zur Erkennung einer Lüfterstörung kurzzeitig gemäß einer dritten Ausführungsform des Verfahrens in den Generatorbetrieb überführt wird.

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

2 zeigt schematisch die induzierte Generatorspannung UGEN in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter, der zur Erkennung einer Lüfterstörung kurzzeitig gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens in den Generatorbetrieb überführt wird.

Die zulässige Obergrenze Umax wurde durch Addition der gemessenen Generatorspannung UGEN und eines konstanten Spannungswertes &Dgr;U generiert, weshalb die obere Spannungsgrenze Umax parallel d. h. in einem festen Abstand zur Generatorspannung UGEN verläuft.

Die zulässige Maximalspannung Umax steigt – wie die Generatorspannung UGEN – mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v an und trägt damit dem Umstand Rechung, das der mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit ebenfalls zunehmende Fahrtwind zum Antrieb des Lüfters beiträgt.

Überschreitet die Generatorspannung UGEN im Fahrbetrieb die zulässige obere Spannungsgrenze Umax, wird dies als Lüfterstörung, nämlich als Ablösung des Lüfterrades, interpretiert, denn ein Überschreiten der vorgegebenen Maximalspannung Umax ist gleichbedeutend mit dem Überschreiten einer zulässigen Maximaldrehzahl nmax. Bei Drehzahlen n > nmax bzw. Spannungen UGEN > Umax wird davon ausgegangen, daß das Lüfterrad sich abgelöst hat. In diesem Fall wird der Lüftermotor deaktiviert d. h. abgeschaltet.

3 zeigt schematisch die induzierte Generatorspannung UGEN in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter, der zur Erkennung einer Lüfterstörung kurzzeitig gemäß einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens in den Generatorbetrieb überführt wird.

Zusätzlich zu der in 2 dargestellten Ausführungsform des Verfahrens ist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine untere Spannungsgrenze Umin vorgesehen, um auch eine Blockierung des Lüfters erkennen zu können. Dabei wird – ähnlich wie bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren – eine konstante untere Spannungsgrenze Umin verwendet.

Es ist deutlich in 3 zu erkennen, daß der Abstand zwischen der Generatorspannung UGEN und der unteren Spannungsgrenze Umin 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 Lüfterdrehzahl übertragen bedeutet dies, daß bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten bereits eine geringe Abweichung der Lüfterdrehzahl von der Solldrehzahl ausreicht, um als Lüfterstörung infolge Blockierung des Lüfters gewertet zu werden, wohingegen hierzu bei höheren Geschwindigkeiten größere Drehzahlabweichungen erforderlich sind.

Unterschreitet die Generatorspannung UGEN im Fahrbetrieb die zulässige untere Spannungsgrenze Umin, wird dies als Lüfterstörung, nämlich als Blockierung des Lüfters, interpretiert, denn ein Unterschreiten der vorgegebenen Mindestspannung Umin 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.

4 zeigt schematisch die induzierte Generatorspannung UGEN in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v für einen intakten und unter Volllast betriebenen Lüfter, der zur Erkennung einer Lüfterstörung kurzzeitig gemäß einer dritten Ausführungsform des Verfahrens in den Generatorbetrieb überführt wird.

Im Unterschied zu dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet die in 4 gezeigte dritte Ausführungsform des Verfahrens keine konstante untere Spannungsgrenze Umin, sondern eine untere Spannungsgrenze Umin (v) die mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.

Die untere Spannungsgrenze Umin wird in analoger Weise zu der oberen Spannungsgrenze Umax festgelegt. Von der ermittelten Generatorspannung UGEN wird ein fester d.h. konstanter Spannungswert &Dgr;U subtrahiert, so daß zu jeder Fahrzeuggeschwindigkeit v ein spezifischer Spannungswert als untere Grenze Umin vorliegt und verfügbar ist. Alternativ zu einer unteren Spannungsgrenze Umin 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
&Dgr;t
vorgebbare Zeitdauer
UGEN
Generatorspannung, induzierte Spannung
Umax
zulässige Obergrenze für die Generatorspannung
Umin
zulässige Untergrenze für die Generatorspannung
&Dgr;U
Spannungswert
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 Betriebsmodus des Gleichstrommotors in der Weise gewechselt wird, daß der Gleichstrommotor für eine vorgebbare Zeitdauer als Generator fungiert,

• die am Generator induzierte Spannung UGEN bestimmt wird,

• diese induzierte Spannung UGEN verglichen wird mit einer Obergrenze Umax, und

• der Gleichstrommotor deaktiviert wird, falls gilt UGEN > Umax,

• wobei die Obergrenze Umax 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 die induzierte Spannung UGEN verglichen wird mit einer Untergrenze Umin, und

• der Gleichstrommotor deaktiviert wird, falls gilt UGEN < Umin,

• wobei die Untergrenze Umin 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 der induzierten Spannung UGEN eine hochohmige Spannungsmeßvorrichtung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftfahrzeug ein Warnelement vorgesehen wird, welches bei Deaktivierung des Gleichstrommotors aktiviert wird. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgebbare Zeitdauer &Dgr;t, für welche der Gleichstrommotor als Generator fungiert, weniger als 2 Sekunden beträgt. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgebbare Zeitdauer &Dgr;t, für welche der Gleichstrommotor als Generator fungiert, weniger als 1 Sekunden beträgt. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen Lüfter mit Lüftermotor und Lüfterrad, eine Lüftersteuerung und eine Spannungsmeßvorrichtung zur Bestimmung der induzierten Generatorspannung UGEN des als Generator betriebenen Lüftermotors, bei der die Lüftersteuerung in der Weise adaptiert ist, daß eine zulässige Obergrenze Umax für die Generatorspannung als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der elektrischen Antriebsleistung Pel verfügbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftersteuerung in der Weise adaptiert ist, daß eine zulässige Untergrenze Umin für die Generatorspannung als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der elektrischen Antriebsleistung Pel verfügbar ist.






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