DE10034127A1

DE10034127A1 - Periodic revs altering device has control unit producing signal by which revs e.g. of ventilating fan are periodically altered

Info

Publication number: DE10034127A1
Application number: DE10034127A
Authority: DE
Inventors: Josef Winkler; Jose Mejia-Hernandez; Uwe Haas; Adrian James; Walter Rippel; Tobias Nennstiel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2002-01-24

Abstract

The revs altering device consists of a control unit (10) arranged to produce a signal by which the engine revs can be altered periodically. The control unit produces a signal by means of which the revs of the motor (18) are periodically altered in at least one preset revs range. The signal may be based on frequency or amplitude.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steue rung eines Motors mit einer veränderlich einstellbaren Dreh zahl in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung eines Motors mit einer veränderlich einstellbaren Drehzahl in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.The present invention relates to a control device motor with a variably adjustable rotation number in a motor vehicle according to the preamble of the patent claims 1 and a corresponding method for control of a motor with a variably adjustable speed in a motor vehicle according to the preamble of the claim 6th

Eine gattungsgemäße Steuerungsvorrichtung ist aus der DE 197 23 340 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Vorrichtung, bei der an der Karosserie von Kraftfahrzeugen ein Sensor angebracht ist, der auftretende Resonanzschwingungen registriert. Beim Auftreten von Resonanzschwingungen wird die Drehzahl der Ver brennungsmaschine geringfügig geändert, um den Resonanzbereich zu verlassen.A generic control device is from DE 197 23 340 A1 known. This describes a device in which a sensor attached to the body of motor vehicles which registers occurring resonance vibrations. At the Occurrence of resonance vibrations, the speed of the Ver internal combustion engine slightly changed to the resonance range to leave.

In Kraftfahrzeugen besteht das Problem, daß beim Betrieb von Motoren in einem bestimmten Drehzahlbereich die Gefahr der An regung von Resonanzschwingungen besteht. Die Vermeidung von Resonanzschwingungen durch geringfügige Änderung der Drehzahl, wie in der PE 197 23 340 A1 vorgeschlagen, ist meistens nicht zielführend, da Resonanzschwingungen in weiten Drehzahlberei chen auftreten können und eine geringfügige Änderung der Dreh zahl von daher nicht zur Vermeidung von Resonanzschwingungen führt. Zur Vermeidung von Resonanzschwingungen werden deshalb die Motoren häufig entweder in einem sehr hohen oder einem sehr niedrigen Drehzahlbereich betrieben. Dieses Verfahren wird auch verwendet für Motoren von Hilfsgeräten, wie etwa ei nen Lüftermotor in einem Kraftfahrzeug. Damit wird zwar die Anregung von Resonanzschwingungen unterbunden, allerdings ist die Verwendung der Motoren eingeschränkt bzw. ist nichtopti miert, da bedingt durch die hohe bzw. niedrige Drehzahl die Leistung des Motors für manche Anforderungen zu hoch bzw. zu niedrig ist.In motor vehicles there is the problem that when operating Motors in a certain speed range the danger of on there is excitation of resonance vibrations. Avoiding Resonance vibrations due to slight change in speed, as suggested in PE 197 23 340 A1, is usually not expedient, because resonance vibrations in a wide speed range Chen can occur and a slight change in the rotation number therefore not to avoid resonance vibrations leads. Therefore, to avoid resonance vibrations the engines often come in either a very high or one operated very low speed range. This method is also used for auxiliary equipment motors such as egg NEN fan motor in a motor vehicle. With that the Excitation of resonance vibrations prevented, however the use of the motors is restricted or not optimal lubricated because of the high or low speed Motor performance too high or too high for some requirements is low.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, daß die Motoren mit einer der jeweiligen Anforderung entsprechenden Leistung und Dreh zahl betrieben werden können ohne daß Resonanzschwingungen entstehen.The object of the present invention is a generic Develop device in such a way that the motors with a performance and rotation corresponding to the respective requirement number can be operated without resonance vibrations arise.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre von Patentanspruch 1 ge löst.This object is achieved by the teaching of claim 1 solves.

Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ent sprechendes Verfahren bereitzustellen.It is also an object of the present invention to provide an ent to provide speaking method.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre von Patentanspruch 6 ge löst.This object is achieved by the teaching of claim 6 solves.

Die Erfindung basiert auf der Idee, daß die Drehzahl eines Mo tors, wenn sie in einem Bereich liegt, in dem Resonanzschwin gungen angeregt werden können, periodisch geändert wird. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die Drehzahl des Motors durch eine Steuereinheit periodisch geändert. Das hat den Vor teil, daß der Motor zumindest im Mittel bei der Drehzahl zu betreiben ist, die wegen der Anforderung an den Motor angemes sen ist. Eine Anregung von Resonanzschwingungen kann dennoch verhindert werden, da sich die Drehzahl des Motors laufend än dert. The invention is based on the idea that the speed of a Mo tors, if it lies in an area in which resonance oscillation can be stimulated, is changed periodically. at The solution of the invention is the speed of the engine periodically changed by a control unit. That has the intent part that the engine at least on average at speed is operating, which is appropriate due to the requirement on the engine is. An excitation of resonance vibrations can nevertheless can be prevented since the speed of the motor changes continuously changed.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit ausgelegt, in einem vorgegebenen Drehzahlbereich die Drehzahl des Motors periodisch zu ändern. Der Drehzahlbe reich, in dem Resonanzschwingungen angeregt werden können, ist in der Regel bekannt und kann daher der Steuereinheit vorgege ben werden. Dies hat den Vorteil, daß die Drehzahl des Motors beim Betrieb in einem Drehzahlbereich, in dem ohnehin keine Resonanzschwingungen auftreten, nicht unnötig periodisch geän dert wird.In an advantageous embodiment of the invention Control unit designed in a predetermined speed range to change the speed of the motor periodically. The speed limit is rich in which resonance vibrations can be excited generally known and can therefore the control unit be. This has the advantage that the speed of the engine when operating in a speed range in which none Resonance vibrations occur, not periodically changed unnecessarily is changed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit ausgelegt, die Drehzahl des Motors mit einer vorgegebenen Frequenz und/oder einer vorgegebenen Ampli tude zu ändern. Unter der Amplitude ist hierbei die Differenz zwischen der Drehzahlvorgabe aus der betrieblichen Anforderung und der maximalen bzw. minimalen Drehzahl des Drehzahlbereichs zu verstehen, in dem die Drehzahl periodisch geändert wird. Die notwendige Frequenz und/oder Amplitude, mit der die Dreh zahl geändert werden muß, um das Auftreten von Resonanzschwin gungen zu verhindern, ist bekannt, beispielsweise durch empi rische Ermittlung, oder kann abgeschätzt werden. Die Änderung der Drehzahl des Motors mit einer vorgegebenen Drehzahl und/oder Amplitude hat den Vorteil, daß das Auftreten von Re sonanzschwingungen möglichst verhindert werden kann und zu gleich der Motor möglichst so betrieben werden kann, wie es seiner Anforderung entspricht.In a further advantageous embodiment of the invention the control unit is designed with the speed of the motor a predetermined frequency and / or a predetermined ampli tude to change. The difference is the amplitude between the speed specification from the operational requirement and the maximum or minimum speed of the speed range to understand by changing the speed periodically. The necessary frequency and / or amplitude with which the rotation Number must be changed to the occurrence of resonance oscillation Prevention is known, for example by empi determination, or can be estimated. The change the speed of the engine at a given speed and / or amplitude has the advantage that the occurrence of Re vibrations can be prevented as possible and to the engine can be operated as possible as it is meets his requirement.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die Steuereinheit ausgebildet ist, einen Lüftermotor zu steuern. Bei einem Lüftermotor ist der geförderte Luftvolumenstrom in der Regel linear von der Drehzahl des Motors abhängig. Da der Luftvolumenstrom zumeist zu Kühlungszwecken gefördert wird, ist eine dauerhaft zu niedrige bzw. zu hohe Drehzahl, wie im Stand der Technik zur Vermeidung der Anregung von Resonanz schwingungen üblich, wegen der zu niedrigen Wärmeabfuhr bzw. wegen des unnötigen Energieverbrauchs ungünstig. Eine periodi sche Änderung der Drehzahl hat den Vorteil, daß die Anregung von Resonanzschwingungen verhindert wird, wobei zugleich die mittlere Drehzahl, also auch der mittlere Luftvolumenstrom, der betrieblichen Anforderung zur Kühlung entspricht. Kurzzei tige Schwankungen sind wegen der thermischen Trägheit unbedeu tend.Another advantageous embodiment provides that the Control unit is designed to control a fan motor. In the case of a fan motor, the air volume flow is in usually linearly dependent on the speed of the motor. Since the Air volume flow is mostly promoted for cooling purposes, is a permanently too low or too high speed, as in the State of the art to avoid the excitation of resonance vibrations common, due to the low heat dissipation or unfavorable because of the unnecessary energy consumption. A periodi cal change in speed has the advantage that the excitation is prevented by resonance vibrations, at the same time the average speed, also the average air volume flow, meets the operational cooling requirement. Kurzzei fluctuations are insignificant due to the thermal inertia tend.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit ausgelegt, daß verschiedene mittlere Drehzahlen durch periodische Änderung der Drehzahl erreicht werden können. Das hat den Vorteil, daß der Motor mit ver schiedenen Leistungen, der jeweiligen Anforderung entspre chend, betrieben werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention the control unit is designed to be different mean Speeds reached by periodically changing the speed can be. This has the advantage that the engine with ver various services that correspond to the respective requirement accordingly, can be operated.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des in Patentanspruch 6 darge stellten Verfahrens sieht vor, daß das Auftreten einer Reso nanzschwingung mit einem Sensor registriert wird und in die Steuerung/Regelung der Änderung der Drehzahl einbezogen wird. Das hat den Vorteil, daß die Drehzahl des Motors nur beim tat sächlichen Auftreten von Resonanzschwingungen in erfindungsge mäßer Weise geändert wird.An advantageous embodiment of the Darge in claim 6 presented procedure provides that the occurrence of a Reso nance vibration is registered with a sensor and into the Control / regulation of the change in speed is included. This has the advantage that the speed of the engine did only when neuter occurrence of resonance vibrations in Invention is changed accordingly.

Ein Ausführungsbeispiel wird im weiteren unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.An embodiment is described below with reference to the attached drawing described in more detail.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuereinheit. Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a control unit according to the invention.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur periodischen Än derung der Drehzahl eines Lüftermotors 18. Dazu wird eine Drehzahlvorgabe aus der betrieblichen Anforderung 12 des Lüf termotors 18 verarbeitet, um die Drehzahl des Lüftermotors 18 in einem am Eingang 14 einstellbaren Drehzahlbereich mit einer am Eingang 16 einstellbaren Frequenz und Amplitude periodisch zu ändern. Dabei wird einer Steuereinheit 10 eine mittlere Drehzahl vorgegeben, die zur Erfüllung der Aufgabe des Lüfter motors 18 erforderlich ist. Diese mittlere Drehzahl ergibt sich beispielsweise aus dem Vergleich der tatsächlichen Kühl wassertemperatur mit der Sollkühlwassertemperatur. Dabei kön nen der Steuereinheit verschiedene mittlere Drehzahlen vorge geben werden. Es ist sinnvoll, die Drehzahl nur in einem vor gegebenen Bereich periodisch zu ändern. Dieser Drehzahlbereich ist einstellbar, wobei insbesondere der Bereich gewählt wird, in dem das Auftreten von Resonanzschwingungen zu erwarten ist. Dieser Bereich kann für jedes Kraftfahrzeug einzeln oder für eine ganze Baureihe experimentell bestimmt werden. Nach Arbei ten an der Karosserie eines Fahrzeugs, etwa bei Instandset zungsmaßnahmen nach einem Unfall oder dem Austausch korrodier ter oder anderweitig verschlissener Teile kann sich der Dreh zahlbereich, in dem Resonanzschwingungen auftreten können, verschieben und eine Neueinstellung des Bereichs, in dem die Drehzahl periodisch geändert wird, notwendig werden. Eine der artige Neueinstellung am Eingang 14 ist jederzeit möglich. Fig. 1 shows schematically a device for periodically changing the speed of a fan motor 18th For this purpose, a speed specification from the operational requirement 12 of the fan motor 18 is processed in order to periodically change the speed of the fan motor 18 in a speed range adjustable at the input 14 with a frequency and amplitude adjustable at the input 16 . A control unit 10 is given an average speed, which is required to fulfill the task of the fan motor 18 . This average speed results, for example, from the comparison of the actual cooling water temperature with the target cooling water temperature. The control unit can be given various average speeds. It makes sense to change the speed periodically only in a given range. This speed range is adjustable, with the range in particular being selected in which the occurrence of resonance vibrations is to be expected. This range can be determined experimentally for each motor vehicle individually or for an entire series. After working on the body of a vehicle, for example in the event of repair measures after an accident or the replacement of corroded or otherwise worn parts, the speed range in which resonance vibrations can occur can shift and a readjustment of the range in which the speed changes periodically will be necessary. Such a new setting at input 14 is possible at any time.

Zur periodischen Änderung der Drehzahl des Lüftermotors 18 steuert die Steuereinheit 10 den Lüftermotor 18 derart, daß die Drehzahl eine Sinusschwingungung oder Dreiecksschwingung um die gewünschte mittlere Drehzahl ausführt. Damit ändert sich die Drehzahl laufend. Die Anregung von Resonanzschwingun gen erfolgt aber nur, wenn ein Motor längere Zeit mit einer konstanten Drehzahl bei einer Resonanzfrequenz betrieben wird. Die Frequenz und die Amplitude, mit der die Drehzahl peri odisch geändert wird, richtet sich nach der Charakteristik des Motors und den Anforderungen zur Vermeidung von Resonanz schwingungen. Zur Vermeidung von Resonanzschwingungen ist eine hohe Frequenz und große Amplitude günstig, da sich die Dreh zahl damit schnell ändert. Die Drehzahl des Lüftermotors 18 kann jedoch aufgrund der Trägheit der rotierenden Massen nicht beliebig schnell geändert werden. Zudem darf die durch Motor leistung und mechanische Stabilität gegebene Maximaldrehzahl nicht überschritten werden. Daher ist die Frequenz und die Am plitude, mit der die Drehzahl periodisch geändert werden kann, begrenzt. Die Frequenz und die Amplitude, mit der die Drehzahl geändert wird, wird vorzugsweise bestimmt, indem die niedrig ste Frequenz und kleinste Amplitude, bei der keine Resonanz schwingungen auftreten, experimentell bestimmt werden. Wie bei der Bestimmung des Drehzahlbereichs kann dies für jedes Fahr zeug einzeln oder für eine Baureihe bestimmt werden und auch nach Reparaturen am Eingang 16 neu eingestellt werden.To periodically change the speed of the fan motor 18 , the control unit 10 controls the fan motor 18 in such a way that the speed executes a sinusoidal or triangular vibration around the desired average speed. The speed changes constantly. The excitation of resonance vibrations takes place only when an engine is operated for a long time at a constant speed at a resonance frequency. The frequency and the amplitude with which the speed is changed periodically depends on the characteristics of the motor and the requirements for avoiding resonance vibrations. To avoid resonance vibrations, a high frequency and a large amplitude are favorable, since the speed changes quickly. However, the speed of the fan motor 18 cannot be changed as quickly as desired due to the inertia of the rotating masses. In addition, the maximum engine speed and mechanical stability must not be exceeded. Therefore, the frequency and the amplitude with which the speed can be changed periodically is limited. The frequency and the amplitude with which the speed is changed is preferably determined by experimentally determining the lowest frequency and smallest amplitude at which no resonance vibrations occur. As with the determination of the speed range, this can be determined for each vehicle individually or for a series and can also be reset after repairs at input 16 .

Da bei einem Lüftermotor 18 der geförderte Luftvolumenstrom im wesentlichen linear mit der Drehzahl verknüpft ist, ergibt sich aus der mittleren Drehzahl auch der mittlere Luftvolumen strom. Dieser Luftvolumenstrom wird bei Bedarf durch einen Wärmetauscher im Kühler gefördert. Aufgrund der hohen Wärmeka pazität des Kühlers sind kurzfristige Schwankungen der Kühl leistung aufgrund der periodischen Änderung der Drehzahl und damit des Luftvolumenstromes unerheblich. Daher ist die Ver meicung von Resonanzschwingungen durch periodische Änderung der Drehzahl bei Lüftermotoren 18 problemlos möglich.Since, in a fan motor 18, the conveyed air volume flow is essentially linearly linked to the speed, the average air volume flow also results from the average speed. If necessary, this air volume flow is conveyed by a heat exchanger in the cooler. Due to the high heat capacity of the cooler, short-term fluctuations in the cooling capacity due to the periodic change in the speed and thus the air volume flow are irrelevant. Therefore, the Ver meicung resonance vibrations by periodic change in speed in fan motors 18 easily.

Claims

1. Control unit ( 10 ) for an engine with a variably adjustable speed in a motor vehicle, characterized in that the control unit ( 10 ) is designed to generate a signal with which a speed of the motor can be changed periodically.

2. Control unit ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the control unit ( 10 ) is designed to change the rotational speed of the motor pe periodically in at least one predetermined speed range.

3. Control unit ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the control unit ( 10 ) is designed to periodically change the speed of the motor with a predetermined frequency and / or a predetermined amplitude.

4. Control unit ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control unit ( 10 ) is designed such that a fan motor ( 18 ) is controllable.

5. Control unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control unit ( 10 ) is designed such that ver different average speeds can be achieved by periodically changing the speed.

6. Method of controlling an engine with a variable adjustable speed in a motor vehicle, characterized, that the engine speed is changed periodically.

7. The method according to claim 6, characterized, that the speed peri in a predetermined speed range is changed odically.

8. The method according to any one of claims 6 or 7, characterized, that the speed with a predetermined frequency and / or a predetermined amplitude is changed periodically.

9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized, that an occurrence of a resonance with a sensor regi strated and in a regulation / control of a change the speed is included.

10. The method according to any one of claims 6 to 9, characterized in that a fan motor ( 18 ) is controlled.