DE69621318T2

DE69621318T2 - Steuerungssystem und -verfahren für die Viskosekupplung eines Fahrzeugkühler-Ventilators

Info

Publication number: DE69621318T2
Application number: DE69621318T
Authority: DE
Inventors: Rick Lee Boyer; William Lester Kelledes; Walter Kenneth O'neil
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2016-08-24
Also published as: DE69631702T2; EP1085180A3; EP0781904B1; DE69621318D1; EP0781904A2; US5584371A; EP1085180B1; EP1085180A2; BR9604174A; JPH09119455A; JP3817705B2; DE69631702D1; EP0781904A3

Description

Hinterrund der Offenbarung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Viskositätsfluidkupplungen, und genauer auf derartige Kupplungen, die zum Antreiben von Fahrzeug Kühlerlüftern verwendet werden, wo das In- oder Außer- Eingrifftreten der Viskositätsfluidkupplung in Ansprechen auf einen fernerfassten Zustand, wie z. B. die Kühlmitteltemperatur gesteuert wird.
Eine Viskositätsfluidkupplung (Viskositätslüfterantrieb) des allgemeinen Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist in US-A-3 055 473 dargestellt und beschrieben, die auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen ist. Eine typische Viskosekupplung empfängt Eingangsdrehmoment von einem Fahrzeugmotor und überträgt Ausgangsdrehmoment zu einem Kühlerlüfter. Die konventionelle Viskosekupplung beinhaltet eine Ausgangskupplung, die eine Fluidkammer ausbildet, eine zur Untertrennung der Fluidkammer in eine Speicherkammer und eine Arbeitskammer betätigbare Ventilanordnung, und eine drehbar in der Arbeitskammer angeordnete Ausgangskupplung, die betätigbar ist, um Eingangsdrehmoment in Ansprechen auf das Vorliegen von viskosem Fluid in der Arbeitskammer zu der Ausgangskupplung zu übertragen. Die Ventilanordnung beinhaltet ein Ventilglied, das zwischen einer den Fluidstrom in die Arbeitskammer blockierenden geschlossenen Position und einer geöffneten Position beweglich ist, in der Fluid in die Arbeitskammer strömen kann.
In bestimmten Fahrzeuganwendungen ist es mittlerweile erwünscht, einige Parameter des Fahrzeugs wie z. B. die Temperatur des in den Kühler eintretenden flüssigen Kühlmittels ("obere Behälter"-Temperatur) direkt zu erfassen, und den Viskositätslüfterantrieb in Ansprechen auf Veränderungen in diesem Parameter zu steuern. Einen Vorzug der beschriebenen Anordnung besteht darin, dass die Ansprechempfindlichkeit des Lüfterantriebs im Vergleich zu dem früheren Lüfterantrieb gemäß dem Stand der Technik verbessert wird, der nur auf die erfasste Umgebungslufttemperatur ansprach. Dementsprechend ist der konventionelle, oben beschriebene Lüfterantrieb durch die Hinzufügung einer Betätigungsanordnung modifiziert worden, die für eine Bewegung des Ventilglieds zwischen der geschlossenen Position und der geöffneten Position in Ansprechen auf Veränderungen in einem Eingangssignal betätigbar ist. Eine derartige "Fernerfassungs"-Viskosekupplung ist in US-A-5 152 383 dargestellt und beschrieben, die auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen ist.
Viskositätslüfterantriebe waren viele Jahre lang kommerziell äußerst erfolgreich. Jedoch wurden im Verlauf der Entwicklung, Überprüfung und des Betriebs von Viskositätslüfterantrieben (sowohl vom Typ der Umgebungstemperatur-Erfassung oder der Fernerfassung) verschiedene Betriebssituationen ermittelt, in denen die Viskositätslüfterantriebe gemäß dem Stand der Technik kein adäquates Ansprechverhalten erbracht haben.
Eine dieser Betriebssituationen wird als der "Stopplichtleerlauf"-Zustand bezeichnet. Wenn ein mit einem konventionellen Viskositätslüfterantrieb ausgerüstetes Fahrzeug zum Stillstand kommt, zum Beispiel an einem Verkehrssignal, fällt die Motordrehzahl unter die "Soll"-Lüfterdrehzahl ab, d. h. die für eine adäquate Motorkühlung notwendige Lüfterdrehzahl. Natürlich kann in einer konventionellen Lüfterantriebsinstallation die Lüfterdrehzahl niemals die Eingangsdrehzahl (Motordrehzahl multipliziert mit dem Riemenscheibenverhältnis) übersteigen. Für eine Fernerfassungskupplung mit klassischer Rückkopplungssteuerung (Stand der Technik) wird die Lüfterantriebslogik daher das Ventilglied zu einer vollständig geöffneten Position bewegen, bei der in einem vergeblichen Versuch einer Erreichung der "Soll"-Lüfterdrehzahl die Arbeitskammer mit Fluid aufgefüllt wird. Ein ähnliches Ergebnis tritt mit Kupplungen vom Umgebungslufterfassungs-Typ auf. In einem Stopplichtleerlauf-Zustand verändert ein bimetallisches Steuerelement entweder nicht die Position des teilweise offenen Ventils oder es wird das Ventil tatsächlich weiter zu der geöffneten Position hin bewegen. Dies wird durch die erwärmte Luft verursacht, die von dem Fahrzeugmotor abgegeben wird.
Unglücklicherweise betätigt sich der Lüfterantrieb bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs von dem angehaltenen Zustand an dem Verkehrssignal zu einem vollständig in Eingriff stehenden Zustand, obgleich dies tatsächlich überflüssig ist, was zu einem übermäßigem Lüftergeräusch führt, da sich die Eingangsdrehzahl für den Lüfterantrieb erhöht. Dieses unerwünschte Geräusch hält so lange an, bis genug Fluid von der Arbeitskammer zu der Speicherkammer gepumpt worden ist, um den Lüfterantrieb auf die dann aktuelle Soll-Lüfterdrehzahl abzusenken.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zum Steuern einer Viskositätsfluidkupplung, die den oben beschriebenen Stopplichtleerlauf-Zustand überwindet.
Eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zum Steuern einer Viskositätsfluidkupplung, die ein Vorliegen des Stopplichtleerlauf-Zustands erfassen und einen unerwünschten Zuwachs der Fluidmenge in der Arbeitskammer der Kupplung vermeiden kann.
Die obigen und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zum Steuern einer Viskositatsfluidkupplung des oben beschrieben Typs gelöst. Das verbesserte Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
(a) Erfassen der Drehzahl des Fahrzeugmotors;
(b) Vergleichen der erfassten Motordrehzahl mit einem ersten Grenzwert und einem zweiten Grenzwert. Ist die Motordrehzahl größer als der erste, jedoch kleiner als der zweite Grenzwert, werden die folgenden Schritte durchgeführt:
(c) Erfassen der Drehzahl des Kühlerlüfters;
(d) Vergleichen der Lüfterdrehzahl mit einem vorbestimmten Lüfterdrehzahlgrenzwert, und falls die Lüfterdrehzahl größer als der vorbestimmte Lüfterdrehzahlgrenzwert ist; wird folgender Schritt ausgeführt:
(e) Modifizieren des Eingangssignals zur Bewegung des Ventilglieds zu der geschlossenen Position hin. Die andere Betriebsbedingung, in der sich der konventionelle Viskositätslüfterantrieb als nicht befriedigend gezeigt hat, ist der "Schlupfhitze"-Zustand. Jede Viskositätsfluidkupplung weist einen "Schlupfhitze"-Bereich in ihrem Graph der Ausgangsdrehzahl versus der Eingangsdrehzahl auf, die einen Betriebsbereich jenseits der empfohlenen Entwurfsgrenzwerte darstellt, was nachfolgend ausführlicher beschrieben werden wird. Bei einem Betrieb mit einer Eingangsdrehzahl und einer Ausgangsdrehzahl innerhalb des Schlupf-Hitzebereichs erzeugt die Viskosekupplung mehr Schlupfhitze als die Kupplung abgeben kann. Ein fortgesetztes Betreiben in dem Schlupf-Hitzebereich würde das viskose Fluid und die Leistungsfähigkeit der Kupplung möglicherweise verschlechtern.
Dementsprechend besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer verbesserten Vorrichtung zum Steuern einer Viskositatsfluidkupplung, die auch ein Verhindern eines verlängerten Kupplungsbetriebs in dem Schlupf-Hitzebereich ermöglicht.
Eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Vorrichtung zum Steuern einer Viskosekupplung, wobei bei einer Erfassung des Betriebs in dem Schlupf- Hitzebereich oder der Wahrscheinlichkeit eines solchen Betriebs die Drehzahl der Ausgangskupplung so lange modifiziert wird, bis die Kupplung außerhalb des Schlupf-Hitzebereichs (darüber oder darunter) betrieben wird. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5 gelöst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine etwas bildhafte Seitenansicht eines Fahrzeugkühlungssystems des Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht.
Fig. 2 ist eine etwas schematische Ansicht des Fahrzeugkühlungssystems einschließlich des Steuersystems und der Logik der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3A und 3B sind etwas schematische Aufsichten der Lüfterantriebs-Ventilanordnung in den geschlossenen bzw. geöffneten Positionen.
Fig. 4 ist ein Logikdiagramm für die Stopplichtleerlauf-Steuerlogik der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist ein Logikdiagramm für die Schlupfhitze-Schutzlogik der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 ist ein Graph der Lüfterdrehzahl in U/min versus der Eingangsdrehzahl in U/min und illustriert den Schlupf-Hitzebereich.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche die Erfindung nicht einzugrenzen beabsichtigen, ist Fig. 1 eine etwas bildhafte Ansicht eines Fahrzeugmotorkühlungssystems des Typs, der nur beispielshalber in einem LKW oder Automobil verwendet werden kann. Das System beinhaltet eine Brennkraftmaschine E und einen Kühler R, die auf übliche Weise durch Schläuche 11 und 13 miteinander verbunden sind. Somit kann fluides Kühlmittel von dem Motor E durch den Schlauch 11, dann durch den Kühler R fließen, und durch den Schlauch 13 zu dem Motor E zurücklaufen. Ein im allgemeinen durch das Bezugszeichen 15 gekennzeichneter Viskositätslüfterantrieb (Viskosekupplung) beinhaltet eine an einer Motorkühlmittelpumpe 19 montierte Eingangswelle 17, um sich mit ihr zu drehen. Die Eingangswelle 17 und die Pumpe 19 werden mittels eines V-Riemens 25 durch zwei Riemenscheiben 21 und 23 angetrieben, wie beim Stand der Technik wohlbekannt ist. Eine Betätigungsbaugruppe 27 ist an der Vorderseite (linke Seite in Fig. 1) der Viskosekupplung 15 montiert. Zu der Betätigungsanordnung 27 wird ein Eingangssignal mittels einer Mehrzahl von elektrischen Zuleitungen übertragen, die innerhalb einer Leitung 29 angeordnet sind, wobei das Bezugszeichen "29" im folgenden auch für das Eingangssignal zu der Betätigungsanordnung 27 benutzt wird. An der rückwärtigen Seite der Viskosekupplung 15 ist ein Kühlerlüfter F einschließlich einer Mehrzahl von ebenfalls mit "F" bezeichneten Lüfterblättern angeschraubt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Viskosekupplung 15 gemäß US-A-5 152 383 angefertigt, wobei dieses Patent auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen ist. Allerdings versteht sich, dass sich die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeine besondere Konfiguration der Viskosekupplung oder auf einen besonderen Typ oder eine spezielle Konfiguration der Betätigungsanordnung begrenzt, außer dies wird im folgenden explizit erwähnt.
Nun auf Fig. 2 Bezug nehmend ist eine weitere schematische Illustration des in Fig. 1 gezeigten Kühlungssystems dargestellt. Wie in Fig. 2 gezeigt beinhaltet die Viskosekupplung 15 eine Ausgangskupplung 31, die normalerweise ein Körperbauglied 33 und eine Abdeckung 35 aufweist. Zusammen bilden der Körper 33 und die Abdeckung 35 eine umschlossene Fluidkammer aus, die durch eine Ventilplatte 37 in eine Fluidarbeitskammer 39 und eine Fluidspeicherkammer 41 unterteilt ist. Innerhalb der Arbeitskammer 39 ist eine für die Rotation mit der Eingangswelle 17 montierte Eingangskupplung 43 angeordnet. Einzelheiten der Viskosekupplung 15 sind mit Bezug auf die oben angeführten Patentschriften besser verständlich.
Nun auf die Fig. 3A und 3B Bezug nehmend bildet die Ventilplatte 37 auf eine dem Fachmann wohlbekannte Weise eine Füllöffnung 45 aus. Die Betätigungsanordnung 27 beinhaltet einen drehbaren Anker oder Schaft 47, auf dem ein Ventilarm 49 montiert ist. Deckt der Ventilarm 49 wie in Fig. 3A dargestellt die Füllöffnung 45 ab ("geschlossen"), wird die Kupplung 15 in die außer Eingriff stehende Position betätigt. Bedeckt der Ventilarm 49 dagegen die Füllöffnung 45 nicht ("offen"), wie in Fig. 3B gezeigt, wird die Kupplung 15 in die in Eingriff stehende Position betätigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellungen in den Fig. 3A und 3B schematisch ausfallen und hauptsächlich dazu dienen, eine Begriffsdefinition sowie eine Verständnisgrundlage für bestimmte im folgenden verwendete Begriffe zu bieten. Einzelheiten zu der Ventilanordnung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können der obigen US-A-5 152 383 entnommen werden.
Erneut auf Fig. 2 Bezug nehmend wird die Drehstellung des Ankers 47 und des Ventilarms 49 durch die Betätigungsanordnung 27 in Ansprechen auf Veränderungen in dem Eingangssignal 29 gesteuert. Zu der Betätigungsanordnung 27 wird das Eingangssignal 29 von dem Motormikroprozessor 51 übertragen, der von dem Typ sein kann, der zur Zeit des Anmeldedatums der vorliegenden Anmeldung kommerziell verwendet wird. Mit dem Fahrzeugmotor E in Verbindung steht ein Motordrehzahlsensor 53, der als ein Eingang in den Mikroprozessor 51 ein Motordrehzahlsignal SE überträgt. Mit dem Kühler R ist ein Motorkühlmittel-Temperatursensor 55 verbunden, der ein Kühlmitteltemperatursignal TC als einen weiteren Eingang in den Mikroprozessor 51 überträgt.
Ein weiterer Eingang in die Logik des Mikroprozessors 51 ist eine vorbestimmte nominale Motortemperatureinstellung TS, deren Funktion nachstehend beschrieben werden wird. Für den Fachmann versteht sich, dass obwohl die Temperatureinstellung TS durch einen Potentiometer illustriert ist, die Einstellung TS typischerweise in die Software des Mikroprozessors 51 als ein feststehender Eingang oder eine feste Einstellung implementiert ist.
Schließlich beinhaltet das Fahrzeug eine Klimaanlage, von der eine Komponente in Fig. 2 schematisch als ein Klimaanlagen-Kompressor AC dargestellt ist. Mit dem Kompressor AC assoziiert liegt ein Sensor 57 vor, der ein Signal SC zu dem Mikroprozessor 51 übertragen kann, wobei das Signal SC vorzugsweise imstande ist, entweder die Nachfrage nach einer Klimatisierung (d. h. den Status des Klimaanlagen-AN- oder AUS-Schalters) oder den Druck des durch den Kompressor AC gepumpten Kühlmittels anzuzeigen. In jedem Fall zeigt das Signal SC den Bedarf nach einem Betrieb der Viskosekupplung 15 infolge des Betriebsstatus der Klimaanlage an.
Vorzugsweise ist die Betätigungsanordnung 27 von dem Typ, der einen Lüfterdrehzahlsensor 59 enthält, welcher ein Lüfterdrehzahlsignal SF zu dem Mikroprozessor 51 übertragen kann. Das Lüfterdrehzahlsignal SF misst die tatsächliche Drehzahl des Lüfters F, während das Eingangssignal 29 für die Betätigungsanordnung 27 im allgemeinen eine Soll-Lüfterdrehzahl SD darstellt, die durch den Mikroprozessor 51 generiert wird. Ein Lüfterdrehzahlsensor des Typs, der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in US-A-4 874 072 dargestellt und beschrieben, die auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen ist. Vorzugsweise verwendet der Mikroprozessor 51 die verschiedenen Eingänge zur Erzeugung eines geeigneten Eingangssignals 29 (das die "Soll"-Lüfterdrehzahl repräsentiert) gemäß US-A-4 828 088.
Nun auf Fig. 4 Bezug nehmend empfängt der Mikroprozessor 51 die verschiedenen oben beschriebenen Eingänge und führt periodisch die Stopplichtleerlauf-Logik aus Obwohl der Begriff "Leerlauf' mit Bezug auf diese Logik verwendet wird ist er nicht derart begrenzt, sondern bezieht sich tatsächlich auf jede relativ niedrige Motordrehzahl-Bedingung. Die Logik beginnt mit einem ersten Entscheidungsblock 61, in dem ein "größtmöglichster Bedarf" MPD mit dem Soll-Lüfterdrehzahlsignal SD verglichen wird. Der größtmöglichste Bedarf MPD ist die höchst mögliche Lüfterdrehzahl, die das System anfordern und die bewerkstelligt werden kann. Die Bestimmung von MPD muss bestimmte Faktoren wie z. B. das Riemenscheibenverhältnis zwischen dem Motor E und der Fluidkupplung 15 sowie die "Schlupf"-Drehzahl innerhalb der Kupplung, d. h. die Differenz zwischen der Eingangs- und Ausgangsdrehzahl berücksichtigen. Wenn der größtmöglichste Bedarf MPD kleiner als SD ist ("JA"), was eine plötzliche Abnahme der Motordrehzahl SE anzeigt, fährt die Logik mit einem Arbeitsblock 62 fort, in dem die Soll-Lüfterdrehzahl SD (d. h. das Eingangssignal 29) gleichgesetzt wird mit dem dann aktuellen MPD. Wenn die Soll-Lüfterdrehzahl SD beispielsweise 1500 U/min beträgt, aber die Motordrehzahl SE plötzlich auf 1000 U/min abfällt und das Riemenscheibenverhältnis 1,3 : 1 beträgt, wird die Eingangsdrehzahl zu der Fluidkupplung 15 auf 1300 U/min abfallen. Würde der typische Schlupf innerhalb der Kupplung unter diesen besonderen Betriebsbedingungen 100 U/min betragen, würde der größtmöglichste Bedarf MPD auf 1200 U/min abfallen, und in dem Arbeitsblock 62 würde die Soll-Lüfterdrehzahl SD auf einen Betrag von gleich 1200 U/min eingestellt werden.
Unabhängig von der Ausgabe des Entscheidungsblocks 61 fährt die Logik schließlich mit einem Entscheidungsblock 63 fort, in dem das Motordrehzahlsignal SE mit einem unteren Grenzwert L1 und einem oberen Grenzwert L2 verglichen wird. Nur beispielshalber kann der Grenzwert L1 500 U/min und der Grenzwert L2 1000 U/min betragen. Sollte die Motordrehzahl größer als L1, aber geringer als L2 sein ("JA") oder mit anderen Worten gesagt, wenn der Motor an einem Verkehrssignal gestoppt wird und sich im Leerlauf befindet, oder bei Vorliegen einer anderen Niederdrehzahl-Bedingung fährt die Logik mit dem nächsten Entscheidungsblock fort. Liegt die Motordrehzahl SE außerhalb der Grenzwerte ("NEIN"), wird die Logik verlassen, d. h. sie schaltet auf "AUSGANG".
Befindet sich der Motor zwischen L1 und L2 schreitet die Logik mit einem Entscheidungsblock 65 fort, in dem das Signal SC von dem Kompressor AC abgefragt wird. Wenn das Signal SC anzeigt, dass die Klimaanlage betrieben wird oder dass der Kompressordruck über einem vorbestimmten Grenzwert liegt ("JA"), schreitet die Logik zu einem Entscheidungsblock 67 fort, in dem das Lüfterdrehzahlsignal SF mit einem Signal verglichen wird, das eine Soll-Lüfterdrehzahl repräsentiert, die für eine Entsprechung des Kühlbedarfs infolge des Betriebs der Klimaanlage und spezifisch des Kompressors AC erforderlich ist. Ist das Lüfterdrehzahlsignal SF nicht größer als die Soll-Lüfterdrehzahl, die sich auf den Betrieb des Kompressors bezieht ("NEIN"), wird die Logik verlassen. Wenn das Lüfterdrehzahlsignal SF größer als die Soll-Lüfterdrehzahl ist, die sich auf den Betrieb des Kompressors bezieht ("JA"), fährt die Logik mit einem Arbeitsblock 69 fort, in dem das Eingangssignal 29 für die Betätigungsanordnung 27 modifiziert wird, um den Ventilarm 49 von der in Fig. 3B dargestellten geöffneten Position zu der in Fig. 3A gezeigten geschlossenen Position zu bewegen.
Erneut auf den Entscheidungsblock 65 Bezug nehmend fährt die Logik, falls das Klimaanlagensignal SC ein Nicht-Betreiben der Klimaanlage anzeigt, oder dass der Kompressordruck nicht über dem vorbestimmten Grenzwert liegt ("NEIN"), mit einem Entscheidungsblock 71 fort, in dem das aktuelle Lüfterdrehzahlsignal SF mit einem vorbestimmten Drehzahlgrenzwert L3 verglichen wird. Nur beispielshalber könnte der Grenzwert L3 etwa 700 U/min betragen und er würde anzeigen, dass der Lüfterantrieb bei oder nahe bei dem in Eingriff stehenden Zustand betrieben wird, wodurch auf die Erfordernis eines Schließens des Ventilarms 49 hingewiesen wird, bevor sich die Eingangsdrehzahl zu dem Lüfterantrieb erhöht. Sollte das Lüfterdrehzahlsignal SF größer als der Grenzwert L3 sein ("JA"), schreitet die Logik zu dem Arbeitsblock 69 fort, wodurch eine Bewegung der Viskosekupplung 15 zu dem außer Eingriff stehenden Zustand bewirkt wird.
Sollte das Ergebnis des Entscheidungsblocks 71 negativ ausfallen ("NEIN"), fährt die Logik mit einem Entscheidungsblock 72 fort, in dem die Motorkühlmittel-Temperatur TC mit der vorbestimmten Temperatureinstellung TS verglichen wird. Ist die Temperatur TC geringer als die Einstellung TS ("JA"), fährt die Logik mit dem Arbeitsblock 69 und dem gleichen Ergebnis wie zuvor beschrieben fort. Fällt das Ergebnis des Entscheidungsblocks 73 negativ aus ("NEIN"), wird die Logik verlassen. Dieser bestimmte Logikblock stellt ein "Aufhebungs"-Merkmalstyp bereit, wobei die Logik nur dann, wenn die Kühlmitteltemperatur TC über die vorbestimmte Temperatureinstellung TS ansteigt, der Viskosekupplung 15 einen fortgesetzten Betrieb gestattet, ohne den Ventilarm 49 zu der geschlossenen Position (Fig. 3A) hin zu bewegen. Mit anderen Worten kann die Lüfterantriebsdrehzahl so lange gleich bleiben, bis das Ergebnis von einem der Entscheidungsblöcke 65 oder 71 "JA" ist.
Nun hauptsächlich auf die Fig. 5 und 6 Bezug nehmend führt der Mikroprozessor 51 periodisch die Schlupthitze-Schutzlogik aus. Die Logik beginnt bei einem ersten Entscheidungsblock 73, in dem das Motordrehzahlsignal SE mit einem unteren Grenzwert L1 verglichen wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die in der Logik aus Fig. 5 identifizierten verschiedenen Grenzwerte L1 usw. typischerweise nicht die gleichen Werte wie die in der Logik der Fig. 4 genannten Grenzwerte aufweisen und nicht mit letzteren verwechselt werden sollten, welche die gleichen Bezugszeichen tragen. Mit Bezugnahme auf den Graph aus Fig. 6 ist ein Graph der Lüfterdrehzahl (Drehzahl der Ausgangskupplung 31) versus der Eingangsdrehzahl (Drehzahl der Eingangskupplung 43) illustriert. Der Zweck des Graphs aus Fig. 6 besteht in der Illustration, dass für jeden jeweiligen Lüfterantrieb ein Betriebsbereich vorliegt, in dem die jeweilige Lüfterdrehzahl und Eingangsdrehzahl zu einer übermäßigen Schlupfleistung und somit zu einem übermäßigen Temperaturaufbau in dem Lüfterantrieb führen würde. In Fig. 6 ist eine Linie mit "CHP" bezeichnet, welche die maximal erlaubte konstante Schlupfleistung darstellt. Die im allgemeinen links von der CHP-Linie liegende grob schattierte Fläche stellt "sichere" Kombinationen aus Lüfterdrehzahl und Eingangsdrehzahl dar, die nicht zu einer übermäßigen Schlupfleistung führen. Die im allgemeinen rechts von der CHP-Linie liegende feiner schraffierte Fläche mit dem Bezugszeichen "ESH" stellt einen Betriebsbereich jenseits der empfohlenen Entwurfsgrenzwerte dar, d. h. eine Kombination aus Lüfterdrehzahl und Eingangsdrehzahl, die zu einer übermäßigen Schlupfleistung oder einer übermäßigen Schlupfhitze führt. Wie im Abschnitt "Hintergrund der Offenbarung" beschrieben, bedeutet ein Betrieb in dem übermäßigen Schlupf-Hitzebereich ESH, dass die Fluidkupplung 15 mehr Schlupfhitze erzeugt als sie normalerweise abgeben kann. Somit kann ein fortgesetzter Betrieb in dem übermäßigen Schlupf- Hitzebereich zu einer Verschlechterung des viskosen Fluids führen. Das oben Gesagte wird vom Fachmann allgemein wohl verstanden.
Weiterhin auf die Fig. 5 und 6 Bezug nehmend stellt der Grenzwert L1, mit dem das Motordrehzahlsignal SE in dem Entscheidungsblock 73 verglichen wird, die minimale Eingangsdrehzahl dar, bei der die Schlupfleistung wichtig wird (oder umgekehrt die maximale Eingangsdrehzahl, die als "sicher" gilt). In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der untere Grenzwert L1 etwa 2420 U/min. Wenn das Motordrehzahlsignal SE nicht größer als der untere Grenzwert L1 ist ("NEIN"), schreitet die Logik zu einem Arbeitsblock 74 fort, in dem der Logik befohlen wird, einen "Merker", der dem Zweck dient, die Logik warten zu lassen, bevor sie auf "AUSGANG" geht, und sie zu wiederholen, zu löschen (oder wieder zu setzen).
Wenn das Motordrehzahlsignal SE größer als der untere Grenzwert L1 ist ("JA"), fährt die Logik mit einem Entscheidungsblock 75 fort, der lediglich den Merker abfragt, um sicher zu gehen, dass dieser gelöscht ist. Wenn nicht ("NEIN"), schreitet die Logik zu einem Entscheidungsblock 77, in dem die Motorkühlmittel-Temperatur TC mit einem unteren Temperaturgrenzwert verglichen wird, fort. Sollte die Temperatur TC geringer als der untere Temperaturgrenzwert sein ("JA"), schreit die Logik erneut mit dem Arbeitsblock 73 fort und löscht den Merker. Nur beispielshalber könnte der untere Grenzwert ein Wert sein, der 5ºF unter der Temperatureinstellung TS liegt. Wenn die Temperatur TC nicht geringer als der untere Grenzwert ist ("NEIN"), fährt die Logik mit einem Arbeitsblock 79 fort, in dem das Eingangssignal 29 für die Betätigungsanordnung 27 modifiziert wird, um den Ventilarm 49 von der in Fig. 3A dargestellten geschlossenen Position zu der in Fig. 3B gezeigten geöffneten Position zu bewegen, wodurch der Eingriff des Lüfterantriebs 15 erhöht wird.
Wenn das Ergebnis der Abfrage an dem Entscheidungsblock 75 darin besteht, dass der Merker gelöscht ist ("JA"), schreitet die Logik mit einem Entscheidungsblock 81 fort, in dem die Soll-Lüfterdrehzahl mit einem zweiten Drehzahlgrenzwert L2 verglichen wird, der den unteren Abschnitt der Linie CHP in der Fig. 6 repräsentiert. Würde die Eingangsdrehzahl beispielsweise 2600 U/min betragen, läge der GrenzWert L2 bei etwa 1230 U/min. Sowohl in der hiesigen Beschreibung wie in den beiliegenden Ansprüchen wird darauf Bezug genommen, dass der Grenzwert L2 "bestimmt" wird, was bedeuten kann, dass die Logik tatsächlich L2 berechnet, oder dass die Logik eine "Nachschlag"-Tabelle benutzt, eine "Karte" konsultiert oder dass sie jedes andere geeignete Verfahren benutzt. Wenn die Soll-Lüfterdrehzahl nicht größer als der Grenzwert L2 ist ("NEIN"), wird die Logik verlassen, aber wenn die Soll-Lüfterdrehzahl größer als der Grenzwert L2 ist ("JA"), fährt die Logik mit einem Entscheidungsblock 83 fort.
In dem Entscheidungsblock 83 wird die Motorkühlmittel-Temperatur TC mit einem oberen Temperaturgrenzwert verglichen. Nur beispielshalber könnte der obere Grenzwert die Temperatureinstellung TS plus 5ºF sein. Falls die Kühlmitteltemperatur TC nicht höher als der obere Grenzwert ist ("NEIN"), fährt die Logik mit einem Arbeitsblock 85 fort, dessen Funktion in der Wiedereinstellung der Soll-Lüfterdrehzahl SD auf einen Wert gleich dem unteren Abschnitt der Linie CHP besteht. Mit anderen Worten, die Logik verlangte eine zu hohe Lüfterdrehzahl, und nun wird diese Nachfrage so lange reduziert, bis die Kühlmitteltemperatur TC den oberen Temperaturgrenzwert nicht überschreitet. Nach dem Arbeitsblock 85 wird die Logik verlassen. Eine Funktion der Entscheidungsblöcke 77 und 83 besteht darin, dem System etwas Hysterese bereitzustellen, d. h. den Lüfterantrieb daran zu hindern, zwischen Ausgangsdrehzahlen unmittelbar unter und unmittelbar über dem übermäßigen Schlupf-Hitzebereich ESH "hin und her zu schwingen", so dass der Lüfterantrieb im Mittel effektiv innerhalb des ESH-Bereichs arbeiten würde.
Sollte in dem Entscheidungsblock 83 die Temperatur TC größer als der obere Temperaturgrenzwert sein ("JA"), fährt die Logik wiederum mit dem Arbeitsblock 79 fort und infolgedessen wird der Lüfterantrieb zu dem durch Fig. 3B repräsentierten, in Eingriff stehenden Zustand bewegt. Ebenfalls wird in dem Arbeitsblock 79 der Merker "eingestellt", um die nachfolgende Logikausführung vorzubereiten. Nach dem Arbeitsblock 79 wird die Logik verlassen.
Nun erneut hauptsächlich auf Fig. 6 Bezug nehmend sollte sich verstehen, dass der Zweck der Logik darin besteht, zu erkennen, wann die jeweilige Kombination aus Eingangsdrehzahl (d. h. Motordrehzahlsignal SE) und Lüfterdrehzahl (oder Soll-Lüfterdrehzahl) zu einem Betrieb innerhalb des übermäßigen Schlupf-Hitzebereichs ESH führen würde. Ist ein derartiger Betrieb einmal ermittelt worden, bewirkt die Funktion der Logik, dass der Lüfterantrieb den ESH-Bereich "überspringt" und in dem "sicheren" Betriebsbereich über dem ESH-Bereich arbeitet. Vorzugsweise wird dies dadurch bewerkstelligt, dass der Ventilarm 49 dazu gebacht wird, sich zu der vollständig geöffneten Position der Fig. 3B zu bewegen, wodurch bewirkt wird, dass der Lüfterantrieb in einem vollständig in Eingriff stehenden Zustand arbeitet. Mit einer Eingangsdrehzahl von beispielsweise 2600 U/min würde die Logik den Lüfterantrieb dazu bringen, den Lüfter F mit einer Drehzahl von etwa 240 U/min anzutreiben, was sicher über dem ESH- Bereich liegt.
Theoretisch wäre es für die Logik akzeptabel, dass diese bewirkt, dass der Lüfterantrieb auf dem Abschnitt der Linie CHP arbeitet, der den "oberen" Grenzwert des ESH-Bereichs darstellt. Somit würde bei einer Eingangsdrehzahl von 2600 U/min der Lüfterantrieb bei unmittelbar unter 2200 U/min betrieben werden. Allerdings ist es teilweise wegen einer Vereinfachung der Logik und teilweise aus Sicherheitsgründen bevorzugt, einfach in einen vollständig in Eingriff stehenden Zustand überzugehen.

Claims

1. Verfahren zum Steuern einer Viskositätsfluidkupplung (15), die ein Eingangsantriebsdrehmoment von einem Motor (E) eines Fahrzeugs erhält und ein Ausgangsdrehmoment an ein Kühlerlüftergebläse (F) überträgt, wobei die Viskositätsfluidkupplung eine eine Fluidkammer bestimmende Ausgangskupplung (31), eine Ventilanordnung (37, 49), die betätigbar ist, um die Fluidkammer in eine Speicherkammer (41) und eine Arbeitskammer (39) zu trennen, eine drehbar in der Arbeitskammer (39) angeordnete Eingangskupplung (43), die betätigbar ist, um Eingangsdrehmoment auf die Ausgangskupplung (31) in Ansprechen auf das Vorhandensein eines viskosen Fluids in der Arbeitskammer zu übertragen, wobei die Ventilanordnung ein Ventilorgan (49) aufweist, das zwischen einer geschlossenen Position (Fig. 3A), in welcher ein Fluidstrom in die Arbeitskammer blockiert ist, und einer geöffneten Position (Fig. 3B) bewegbar ist, in welcher ein Fluidstrom in die Arbeitskammer zugelassen wird, sowie eine Betätigungsanordnung (27) aufweist, die betätigbar ist, um das Ventilorgan (49) zwischen der geschlossenen Position und der geöffneten Position in Ansprechen auf Änderungen in einem Eingangssignal (29) zu bewegen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Erfassen der Drehzahl (SE) des Fahrzeugmotors (E);

(b) Vergleichen der erfassten Motordrehzahl (SE) mit einem ersten Grenzwert (L1) und einem zweiten Grenzwert (L2), und, falls die Motordrehzahl (SE) größer als der erste Grenzwert (L1), jedoch kleiner als der zweite Grenzwert (L2) ist, dann

(c) Erfassen der Drehgeschwindigkeit (SF) des Kühlerlüfters (F);

(d) Vergleichen der Lüfterdrehzahl (SF) mit einem vorbestimmten Lüfterdrehzahlgrenzwert (L3), und, falls die Lüfterdrehzahl (SF) größer als der vorbestimmte Lüfterdrehzahlgrenzwert (L3) ist;

(e) Modifizieren des Eingangssignals (29), um das Ventilorgan (49) in Richtung auf die geschlossene Position (Fig. 3A) zu bewegen.

2. Verfahren zum Steuern einer Viskositätsfluidkupplung (15) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Schritte:

(f) Erfassen der Temperatur (TC) des Kühlmittels des Fahrzeugmotors (E); und

(g) Vergleichen der Temperatur (TC) mit einer vorbestimmten Temperatureinstellung (TS), und, falls die Temperatur (TC) geringer als die Temperatureinstellung (TS) ist, Modifizieren des Eingangssignals (29), um das Ventilorgan (49) in Richtung auf die geschlossene Position (Fig. 3A) zu bewegen.

3. Verfahren zum Steuern einer Viskositätsfluidkupplung (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Klimaanlage aufweist, die einen von dem Motor (E) angetriebenen Kompressor (AC) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte umfasst:

(e) einer Anordnung (69, 51) zum Modifizieren des Eingangssignals (29), um das Ventilorgan (49) in Richtung auf die geschlossene Position zu bewegen, wenn die Lüfterdrehzahl (SF) größer als der vorbestimmte Lüfterdrehzahlgrenzwert (L3) ist.

6. Vorrichtung zum Steuern einer Viskositätsfluidkupplung (15) nach Anspruch 5, versehen mit:

(f) einer Anordnung (51) zum Erzeugen einer angeforderten Lüfterdrehzahl (SD);

(g) einer Anordnung (73) zum Vergleichen der erfassten Motordrehzahl (SE) mit einem ersten Grenzwert (L1);

(h) einer Anordnung (51), um für die spezielle erfasste Motordrehzahl (SE) eine Lüfterdrehzahl (SS) entsprechend einer maximalen sicheren Lüfterdrehzahl unterhalb eines Schlupf-Hitzebereichs (ESH) zu bestimmen;

(i) einer Anordnung (81) zum Vergleichen der angeforderten Lüfterdrehzahl (SD) mit der maximalen sicheren Lüfterdrehzahl (SS), wenn die erfasste Motordrehzahl (SE) größer als der erste Grenzwert (L1) ist;

(j) einer Anordnung (55, 83) zum Erfassen einer Temperatur (TC), die repräsentativ für den Kühlbedarf ist und, wenn die angeforderte Lüfterdrehzahl (SD) größer als die maximale sichere Lüfterdrehzahl (SS) ist, zum Vergleichen der erfassten Temperatur mit einem oberen Temperaturgrenzwert (TH), und, wenn die erfasste Temperatur (TC) kleiner als der obere Temperaturgrenzewert (TH) ist, zum Einstellen der angeforderten Lüfterdrehzahl (SD) auf einen Wert gleich der maximalen sicheren Lüfterdrehzahl (SS); und

(k) einer Anordnung (79, 51) zum Modifizieren des Eingangssignals (29), um das Ventilorgan (49) in Richtung auf die geöffnete Position (Fig. 3B) zu bewegen, wenn die erfasste Temperatur (IG) größer als der obere Temperaturgrenzwert (TH) ist.