DE3043477A1 - Control circuit for cooler ventilator of vehicle - reduces power consumed by ventilator motor by switching in resistor - Google Patents
Control circuit for cooler ventilator of vehicle - reduces power consumed by ventilator motor by switching in resistorInfo
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Abstract
Description
Regelschaltung für den Kühlerventilator eines KraftfahrzeugesControl circuit for the radiator fan of a motor vehicle
Die Erfindung betrifft allgemein eine Regelschaltung für den Kühlerventilator eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit Steuerschaltern, die auf die Kühlwassertemperatur des Fahrzeugmotors und auf dem Betrilebszustand einer Fahrzeug-Klimaanlage ansprechen, um einen elektrischen Betriebsstrom zum Betätigen eines Motors für den Kühlerventilator zu steuern.The invention relates generally to a control circuit for the radiator fan of a motor vehicle, in particular with control switches that respond to the cooling water temperature of the vehicle engine and respond to the operating condition of a vehicle air conditioning system, an electrical operating current for operating a motor for the cooling fan to control.
Bei einem mit einer Klimaanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeug wird ein Kühlerventilator dazu verwendet, die kühlende Luft nicht nur durch den Kühler sondern auch durch einen Kondensator der Klimaanlage zu führen. Um diese beiden Wärmeaustausbher zu kühlen, ist ein elektrisch betriebener Kühlerventilator ihnen benachbart.angeordnet. Der Betrieb des Kühlerventilators wird entsprechend der Wassertemperatur und dem Betriebszustand der Klimaanlage mittels einer Regelschaltung zum Regeln eines elektrischen Stromes zum Betätigen des Elektromotors für den Kühlerventilator geregelt.In a motor vehicle equipped with an air conditioning system, a Radiator fan is used to move the cooling air not only through the radiator but also run through a condenser of the air conditioning system. About these two heat exchangers To cool them, an electrically operated radiator fan is arranged adjacent to them. The operation of the radiator fan will be according to the water temperature and the Operating state of the air conditioning system by means of a control circuit for controlling an electrical one Current for operating the electric motor for the radiator fan is regulated.
Eine übliche Regelschaltung umfaßt zwei Steuer6chalter,welche auf die Wassertemperatur und den Betriebszustand der Klimaanlage ansprechen.A common control circuit comprises two control switches which open to address the water temperature and the operating status of the air conditioning system.
Sie ist so ausgebildet, daß ein gleichförmiger Antriebsstrom über diese SteuerschaXterzum Kühlerventilator-Motor gespeist wird, wann immer dieser betätigt wird.It is designed so that a uniform drive current over this control switch is fed to the radiator fan motor whenever this is operated.
Jedoch ist die erforderliche Kühlluftmenge mit den Betriebszuständen des Fahrzeugmotors und der Klimaanlage veränderlich. Der Kühlluftbedarf ist insbesondere dann sehr klein, wenn die Kühlwassertemperatur des Fahrzeugmotors unter einem vorbestimmten Wert liegt und wenn die Klimaanlage also allein zu betreiben ist. Deshalb kann die Drehzahl des Kühlerventilators und folglich der Antriebsstrom für den Ventilator-Motor verringert werden, wenn die Klimaanlage allein zu betreiben ist.However, the required amount of cooling air depends on the operating conditions of the vehicle engine and the air conditioning system are variable. The cooling air requirement is particular then very small when the cooling water temperature of the vehicle engine is below a predetermined one Is worth and if the air conditioning system is to be operated on its own. That's why the Speed of the cooling fan and consequently the drive current for the fan motor can be decreased when the air conditioner is operated alone.
Die übliche Regelschaltung hat folglich den Nachteil, daß der stets gleichförmige Antriebsstrom für den Kühlerventilator-Motor einen überflüssigen Verbrauch an elektrischer Energie aus der Batterie verursacht und folglich der Fahrzeugmotor stärker durch den Betrieb des Generators bzw. Alternators zum Ausgleichen der Stromentnahme aus der Batterie belastet ist.The usual control circuit consequently has the disadvantage that the always uniform drive current for the cooling fan motor unnecessary consumption of electrical energy from the battery and consequently the vehicle engine stronger through the operation of the generator or alternator to compensate for the current draw is charged from the battery.
Die verbesserte Regelschaltung weist gemäß der Erfindung eine magnetisch gesteuerte Kompressorkupplung; einen elektrischen Antriebsmotor für den Kühlerventilator; einen ersten, der Kompressorkupplung zugeordneten thermostatisch gesteuerten Schalter; einen ersten Steuerschaiterzum Regeln der elektrischen Leistung des Motors für den Kühlerventilator und einen in Reihe mit dem ersten Steuerschalterund dem Motor geschalteten Widerstand zum Reduzieren des elektrischen Leistungsverbrauchs des Motors auf. Der elektrisch betriebene Kühlerventilator wird somit über den Steuerschalterund den Widerstand mit Strom versorgt, wenn die Kompressorkupplung betätigt wird.The improved control circuit according to the invention has a magnetic controlled compressor clutch; an electric drive motor for the radiator fan; a first thermostatically controlled switch associated with the compressor clutch; a first control switch for regulating the electrical power of the motor for the Radiator fan and one in series with the first control switch and the engine Resistance to reduce the electrical power consumption of the motor. Of the The electrically operated radiator fan is thus operated via the control switch and the Resistance energized when the compressor clutch is operated.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen am Stand der Technik und an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechende Bauteile bezeichnen. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Kühl system, wobei schematisch eine typische Anordnung für einen Kondensator einer Klimaanlage, einen Fahrzeugmotor-Kühler und einen elektrisch betriebenen Kühlerventilator dargestellt ist , bei welchem die verbesserte Regelschaltung gemäß der Erfindung angewendet ist; Fig. 2 ein Schaltbild einer üblichen Regelschaltung für den elektrisch betriebenen Kühlerventilator; Fig. 3 ein Schaltbild einer Ausführung der Regelschaltung nach der Erfindung; Fig. 4 Teil des Schaltbildes in anderer Ausführung der Regelschaltung und Fig. 5a und 5b Diagramme für den elektrischen Leistungsverbrauch über der Zeit des elektrischen Kühlerventilators, wobei Fig. 5a die Charakteristik bei geringer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bzw. geringer Motordrehzahl und Fig. 5b die Charakteristik bei mittlerer oder höherer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges darstellen.The invention is described below with reference to schematic drawings State of the art and explained in more detail using exemplary embodiments, like reference numerals designating corresponding components. Show it: Fig. 1 is a plan view of a cooling system, with a typical arrangement schematically for an air conditioner condenser, a vehicle engine cooler and an electric operated radiator fan is shown, in which the improved control circuit is applied according to the invention; Fig. 2 is a circuit diagram of a conventional control circuit for the electrically operated radiator fan; Fig. 3 is a circuit diagram of an embodiment the control circuit according to the invention; Fig. 4 Part of the circuit diagram in a different embodiment of the control circuit and FIGS. 5a and 5b are diagrams for the electrical power consumption over time of the electric radiator fan, FIG. 5a showing the characteristic at low speed of the motor vehicle or low engine speed and 5b shows the characteristics at medium or higher speed of the motor vehicle represent.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher eine typische Anordnung einer Kühlanlage mit einem Kühler, einem Kondensator einer Klimaanlage und einem elektrisch betriebenen Kühlerventilator dargestellt ist.Reference is first made to FIG. 1, in which a typical Arrangement of a cooling system with a radiator, a condenser of an air conditioning system and an electrically operated radiator fan is shown.
Ein Kühler 11 und ein Kondensator 12 einer Klimaanlage sind miteinander fluchtend angeordnet, und hinter diesen Wärmeaustauschern ist ein elektrischer Kühlerventilator 13 angeordnet. Wenn der elektrische Kühlerventilator 13 betätigt wird, saugt er Luft durch das Kühl system in Richtung der Pfeile A, d.h. durch den Kondensator 12, den Kühler 11 und aus den Wärmeaustauschern heraus, wie durch den Pfeil B angedeutet ist.Somit wird der elektrische Kühlerventilator 13 dazu verwendet, beide Wärmeaustauscher zu kühlen.A radiator 11 and a condenser 12 of an air conditioner are with each other aligned, and behind these heat exchangers is an electric cooling fan 13 arranged. When the electric radiator fan 13 is operated, it sucks Air through the cooling system in the direction of arrows A, i.e. through the condenser 12, the cooler 11 and out of the heat exchangers, as indicated by the arrow B. Thus, the electric radiator fan 13 is used to power both heat exchangers to cool.
Eine konventionelle Regelschaltung zum Regeln dieses elektrischen Kühlerventilators ist in Fig. 2 gezeigt. Der Elektromotor 3 des Kühlerventilators ist mit Relais-Kontakten eines elektrischen Ventilator-Relais 2 und eines Klimaanlagen-Relais 5 verbunden. Der Motor 3 wird durch die Betätigung eines dieser Relais 2 oder 5 betätigt.A conventional control circuit for regulating this electrical Cooling fan is shown in FIG. The electric motor 3 of the cooling fan is with relay contacts of an electric fan relay 2 and an air conditioning relay 5 connected. The motor 3 is activated by actuating one of these relays 2 or 5 actuated.
Die Größe des zum Elektromotor 3 gespeisten Stromes ist in beiden Fällen gleich.The magnitude of the current fed to the electric motor 3 is in both Cases the same.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt die Regelschaltung für den Kühlerventilator eines Fahrzeuges gemäß der Erfindung einen Widerstand 8, der in Reihe mit dem Relais-Kontakt des Klimaanlagen-Relais 5 und dem Elektromotor 3 geschaltet ist, um dadurch den elektrischen Leistungsverbrauch des Motors 3 zu senken, wenn das Klimaanlagen-Relais allein betätigt ist.As shown in Fig. 3, the control circuit for the radiator fan comprises of a vehicle according to the invention a resistor 8 in series with the relay contact of the air conditioning relay 5 and the electric motor 3 is switched to thereby the reduce electrical power consumption of the motor 3 when the air conditioner relay is operated alone.
Wie gezeigt, umfaßt die Regelschaltung zwei Schaltungabschnitte, nämlich einen Kühlsystemabschnitt und einen- Kl imaanlagenabschnitt.As shown, the control circuit comprises two circuit sections, viz a cooling system section and an air conditioning section.
Der Kühlsystemabschnitt umfaßt ein -Kühlerventilator-Relais 2, das mit einer elektrischen Stromversorgung (nicht gezeigt) verbunden ist, einen Wassertemperatur-Schalter 1, der in Reihe mit der Relais-Wicklungbdes Kühlerventilator-Re1ais 2 geschaltet ist, und einen elektrischen Kühlerventilator-Motor 3, der in Reihe mit den Relais-Kontakten des Kühlerventilator-Relais 2 geschaltet ist.The cooling system section includes a radiator fan relay 2, the connected to an electrical power supply (not shown), a water temperature switch 1, which is connected in series with the relay winding of the radiator fan relay 2 is, and an electric radiator fan motor 3 in series with the relay contacts of the radiator fan relay 2 is switched.
Der Klimaanlagen-Abschnitt umfaßt ein Klimaanlagen-Relais 5, eine magnetisch gesteuerte Kompressorkupplung 7, einen Klimaanlagenschalter 4 zum Steuern der Betätigung der Kompressorkupplung 7 und einen thermostatisch gesteuerten Schalter6, der auf die Temperatur im Fahrgastraum des Fahrzeuges anspricht, wobei die Schalter 4,6 jeweils in Reihe mit der Relaiswicklung des Klimaanlagen-Relais 5 geschaltet sind.The air conditioning section includes an air conditioning relay 5, a magnetically controlled compressor clutch 7, an air conditioning switch 4 for controlling the actuation of the compressor clutch 7 and a thermostatically controlled switch 6, which responds to the temperature in the passenger compartment of the vehicle, the switches 4.6 each connected in series with the relay winding of the air conditioning relay 5 are.
Der Widerstand 8 und der Kühlerventilator-Motor 3 sind in Reihe mit den Relaiskontakten des Klimaanlagen-Relais 5 geschaltet.The resistor 8 and the radiator fan motor 3 are in series with the relay contacts of the air conditioning relay 5 switched.
Der Wassertemperaturschalter l ist mit einem Temperaturfühler,wie einem Wasserthermometer (nicht gezeigt),verbunden und so gestaltet, daß er schließt, wenn die Temperatur des Kühlwassers im Kühler über ein vorbestimmtes Niveau ansteigt.The water temperature switch l is with a temperature sensor such as a water thermometer (not shown) connected and designed to close, when the temperature of the cooling water in the radiator rises above a predetermined level.
Der Klimaanlagenschalter 4 ist so gestaltet, daß er manuell in Abhängigkeit von der Temperatur im Fahrgastraum betätigbar ist.The air conditioning switch 4 is designed so that it is manually dependent can be actuated by the temperature in the passenger compartment.
Im folgenden wird nun der Betrieb der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 3 erläutert. Wenn die Temperatur des Kühlwassers über ein vorbestimmtes Niveau ansteigt, schließt der Wassertemperaturschalter des Kühisystem-Abschnittes und bewirkt dadurch Betätigung des Kühler ventilator-Relais 2. Der Antriebsstrom für den Kühlerventilatormotor 3 wird dann direkt von der elektrischen Stromversorung über die Relaiskontakte des elektrischen Kühlerventilator-Relais geliefert. Der Kühlerventilator 13 des Kühlsystems beginnt also mit maximaler Drehzahl zu rotieren.Operation of the preferred embodiment now follows according to Fig. 3 explained. When the temperature of the cooling water over a predetermined one Level rises, the water temperature switch in the cooling system section closes and thereby actuates the cooler fan relay 2. The drive current for the radiator fan motor 3 is then directly from the electrical power supply Supplied via the relay contacts of the electric radiator fan relay. Of the Radiator fan 13 of the cooling system therefore begins to rotate at maximum speed.
Zu einem Zeitpunkt, an dem die Kühlwassertemperatur unter ein vorbestimmtes Niveau absinkt, öffnet der Wassertemperaturschalter 1 und schaltet dadurch den Kühlerventilator-Motor ab. Der Fachmann erkennt leicht, daß die Temperatur des Kühlwassers aufgrund des oben geschilderten Betriebs des Wassertemperaturschalter 1 in einem vorbestimmten Bereich gehalten wird.At a time when the cooling water temperature is below a predetermined one If the level drops, the water temperature switch 1 opens and thereby switches the cooler fan motor away. Those skilled in the art will easily recognize that the temperature of the cooling water due to the Operation of the water temperature switch 1 described above in a predetermined Area is held.
Der Betrieb des Klimaanlagenabschnitts der dargestellten Regelschaltung soll nun erläutert werden.The operation of the air conditioning section of the illustrated control circuit will now be explained.
Wenn das Klimaanlagen-Relais 5 des Klimaanlagen-Abschnitts bei geschlossenem Wassertemperaturschalter 1 betätigt wird, hat es keinerlei Wirkung auf den zum Kühlerventilator-Motor 3 gespeisten Strom, weil die Klemme des Motors 3 direkt mit der elektrischen Stromversorgung über die Relais-Kontakte des Kühlerventilator-Relais 2 verbunden ist.When the air conditioner relay 5 of the air conditioner section is closed Water temperature switch 1 is operated, it has no effect on the radiator fan motor 3 fed current because the terminal of the motor 3 directly to the electrical power supply is connected via the relay contacts of the radiator fan relay 2.
Wenn dagegen der Klimaanlagenschalter 4 und der thermostatisch gesteuert Schalter 6 des Klimaanlagen-Abschnitts bei geöffnetem Wassertemperatur-Schalter 1 geschlossen sind, verurSacht dies die Betätigung des Klimaanlagen-Relais 5 und folglich die Stromversorgung des Kühlerventilator-Motors 3 über die Relais-Kontakte des Klimaanlagen-Relais und den Widerstand 8.If, on the other hand, the air conditioning switch 4 and the thermostatically controlled Switch 6 of the air conditioning section with the water temperature switch open 1 are closed, this causes the actuation of the air conditioning relay 5 and consequently the power supply of the cooling fan motor 3 via the relay contacts of the A / C relay and resistor 8.
Somit beginnt der Kühlerventilator 13 mit geringerer Drehzahl zu -rotieren und somit eine angemessene Kühlluftmenge durch den Kondensator 12 der Klimaanlage zu saugen.The radiator fan 13 thus begins to rotate at a lower speed and thus an adequate amount of cooling air through the air conditioner condenser 12 to suck.
Gleichzeitig wird die Kompressorkupplung 7 durch den im Klimaanlagenabschnitt der Regeschaltung fließenden Strom eingeschaltet, so daß die Klimaanlage zu arbeiten beginnt.At the same time, the compressor clutch 7 is through the in the air conditioning section the control circuit switched on flowing current so that the air conditioner could work begins.
Fig. 4 zeigt eine andereAusführung der Regelschaltung für den elektrischen Kühlerventilator eines Fahrzeuges gemäß der Erfindung. Wie dargestellt ist der Widerstand 8 der ersten Ausführung durch einen veränderbaren Widerstand 9 ersetzt. Mittels dieses veränderbaren Widerstandes 9 kann der Betriebsstrom des Kühlerventilator-Motors 3 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden, was die Regelung der durch die Kondensator 12 der Klimanlage geführten Luftmenge ermöglicht.Fig. 4 shows another embodiment of the control circuit for the electrical Radiator fan of a vehicle according to the invention. As shown is the resistance 8 of the first embodiment replaced by a variable resistor 9. Means this variable resistor 9 can be the operating current of the radiator fan motor 3 can be set to a desired value, which improves the control of the Condenser 12 allows the air conditioning guided air volume.
Der Fachmann erkennt, daß die Größe des im Klimaanlagen-Abschnitts fließenden Stromes für die Betätigung des Motors 3 durch den Widerstand 8 oder den veränderbaren Widerstand 9 verringert wird, wodurch der elektrische Leistungsverbrauch des Kühlerventilator-Motors 3 dann verringert wird, wenn die Klimaanlage allein betrieben wird.Those skilled in the art will recognize that the size of the air conditioning section flowing current for the actuation of the motor 3 through the resistor 8 or the variable resistor 9 is reduced, thereby reducing the electrical power consumption of the radiator fan motor 3 is decreased when the air conditioner alone is operated.
Die Fig. 5a und 5b zeigen die Charakteristik des elektrischen Leistungsverbrauchs des Kühlerveatilator-Motors 3.Figs. 5a and 5b show the electric power consumption characteristic of the radiator fan motor 3.
Gemäß Fig. 5a, welche die Leitungscharakteristik bei langsamemBetrieb eines Fahrzeuges zeigt, wird der elektrische Leistungsverbrauch des Kühlerventilators 3 auf einem Niveau L gehalten, wenn der Klimaanlagen-Abschnitt der Schaltung zu Beginn allein betätigt wird, weil der Betriebsstrom für den Kühlerventilator-Motor 3 über den Widerstand 8 oder den variablen Widerstand 9 gespeist wird.According to Fig. 5a, which shows the line characteristic during slow operation of a vehicle shows the electric power consumption of the radiator fan 3 kept at a level L when the air conditioning section of the circuit is closed Beginning is actuated alone because of the operating current for the radiator fan motor 3 is fed through the resistor 8 or the variable resistor 9.
Wenn anschließend die Kühlwassertemperatur ansteigt und auch der Kühlsystemabschnitt der Schaltung betrieben wird, wird der Kühlerventilator-Motor mit dem maximalen Antriebsstrom versorgt. Somit erreicht der elektrische Leistungsverbrauch ein Maximum.If then the cooling water temperature rises and so does the cooling system section the circuit is operated, the radiator fan motor is at the maximum Drive power supplied. Thus, the electrical power consumption reaches a maximum.
Wie gezeigt, wird der elektrische Sistungsverbrauch zwischen dem Niveau L und einem Niveau H intermittierend gemäß der Schalterstellung des Wassertemperaturschalters 1 verändert.As shown, the electrical power consumption is between the level L and a level H intermittently according to the position of the water temperature switch 1 changed.
Im Fall der bekannten Regelschaltung liegt der elektrische Leistungsverbrauch stets auf dem maximalen Niveau, weil der Ventilator-Motor stets mit dem maximalen Antriebsstrom versorgt wird, also auch dann, wenn die Klimaanlage allein betätigt wird.In the case of the known control circuit, there is electrical power consumption always at the maximum level because the fan motor is always at the maximum Drive power is supplied, so even when the air conditioning is operated alone will.
Die Regelschaltung gemäß der Erfindung spart elektrische Leistung am elektrischen Kühlerventilator. Die Größe der teistungseinsparung ist durch die schraffierten Quadrate in Fig. 5a repräsentiert.The control circuit according to the invention saves electrical power on the electric radiator fan. The size of the performance saving is due to the hatched squares in Fig. 5a.
Wenn die Klimaanlage nicht in Betrieb ist, entspricht der Verbrauch an elektrischer Leistung bei der Regelschaltung gemäß der Erfindung demjenigen bei der bekannten Regelschaltung. Demzufolge ist die Charakteristik unter solchen Bedingungen in den Figuren nicht gezeigt.When the air conditioning is not in operation, the consumption corresponds of electrical power in the control circuit according to the invention the known control circuit. Accordingly, the characteristic is under such conditions not shown in the figures.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5b, welche die Charakteristik des elektrischen Leistungsverbrauchs bei mittlerer oder hoher Geschwindigkeit des Fahrzeuges zeigt, ist der Betrieb der Regelschaltung gleich wie im zuerst beschriebenen Fall mit Ausnahme dessen, daß die Frequenz der Betätigung des Kühisystem-Abschnittes der Schaltung im Vergleich zum erstbeschriebenen Fall verringert ist.Referring to Fig. 5b, which shows the characteristics of the electrical Shows the power consumption at medium or high speed of the vehicle, the operation of the control circuit is the same as in the first described case with the exception that the frequency of actuation of the cooling system portion of the circuit is reduced compared to the first described case.
Demnach wird die Zeitdauer, bei welcher der Klimaanlagenabschnitt allein arbeitet, verlängert, so daß die Einsparung an elektrischer teistung größer wird.Accordingly, the period of time at which the air conditioning section works alone, extended, so that the saving of electrical power is greater will.
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