DE102012200788A1

DE102012200788A1 - Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Kompressors

Info

Publication number: DE102012200788A1
Application number: DE102012200788A
Authority: DE
Inventors: Jon Dixon
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2032-01-21
Also published as: GB2487952B; US20120204560A1; CN102635436A; RU2012104736A; CN102635436B; RU2583474C2; US9169790B2; GB2487952A; GB201102342D0; DE102012200788B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Kompressors 22 eines Turboladers 20 offenbart, in dem die maximale zulässige Auslasstemperatur des Kompressors (Tcomp_out_lim) auf der Basis eines Altersfaktors eingestellt wird, der ein äquivalentes Alter des Kompressors darstellt, wenn der Kompressor 22 mit einer vorbestimmten Auslasstemperatur betrieben werden würde. In dieser Weise kann ein höherer Ladedruck während der frühen Lebensdauer des Kompressors 22 sicher verwendet werden, aber eine übermäßige Verkokung des Kompressors 22 mit einem resultierenden Verlust an Wirkungsgrad später in der Lebensdauer des Kompressors 22 wird vermieden.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein aufgeladenes Motorsystem und insbesondere auf ein Verfahren zum Steuern eines Kompressors, der einen Teil eines solchen Systems bildet.
Es ist bekannt, einen durch Abgas angetriebenen Turbolader oder Lader zu verwenden, um die Drehmoment- und Emissionsleistung eines Dieselmotors zu verbessern. Für stark aufgeladene Dieselmotoren, sowohl mit Lader als auch Turbolader, ist die Auslasstemperatur (Tcomp_out) eines Kompressors einer solchen Aufladungsvorrichtung häufig der begrenzende Faktor beim Bestimmen des maximalen zulässigen Ladedruckpegels. Es gibt eine Anzahl von Faktoren, die die Grenze Tcomp_out bestimmen, wie z. B. das zur Herstellung des Einlasskrümmers des Motors verwendete Material, aber häufig steht der niedrigste von diesen Faktoren mit Kompressorverkokung in Beziehung, die durch Motordurchblasgase verursacht wird, die mit hohen Temperaturen durch den Kompressor strömen. Die Verkokung verringert den Kompressorwirkungsgrad fortschreitend, was zu höheren Einlasstemperaturen, erhöhten Pumpverlusten und höheren Turboladergeschwindigkeiten führt.
Daher ist bekannt, dass, um eine solche Verkokung zu verhindern, die maximale zulässige Tcomp_out und daher der Ladedruck und die maximale Leistung unter ein Niveau eingeschränkt werden, das erreicht werden könnte, und Tcomp_out zur Einschränkung für die maximale Leistung und das maximale Drehmoment, die durch den Motor abgebbar sind, wird.
JP 2005/180362 offenbart beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen eine elektronische Steuereinheit ein Programm mit einem Schritt zum Detektieren der Temperatur TC der ausgelassenen Luft, einem Schritt zum Beurteilen, ob die Temperatur TC der ausgelassenen Luft höher ist als eine vorbestimmte Temperatur TC (1) oder nicht, und einem Schritt zum Verringern der Temperatur TC der ausgelassenen Luft durch Verringern des Ladedrucks, wenn die Temperatur TC der ausgelassenen Luft höher ist als die vorbestimmte Temperatur TC (1), durchführt. Die vorbestimmte Temperatur TC (1) ist eine Temperatur, die niedriger ist als eine Temperatur, bei der die Verkokung im Turbolader auftritt.
Es ist ein Nachteil eines solchen Steuerverfahrens, dass für die Mehrheit der Personenkraftwagenbenutzer der Anteil der Zeit, die mit dem Betrieb unter Bedingungen verbracht wird, unter denen die maximale zulässige Kompressorauslasstemperatur relevant ist, sehr klein ist. Dies liegt daran, dass die maximale zulässige Kompressorauslasstemperatur T_{comp_out_limit} typischerweise nur relevant ist, wenn der Motor nahe der maximalen Nennleistung des Motors bei warmen Umgebungstemperaturen betrieben wird. Für diese Benutzer ist daher ein festes T_{comp_out_limit} eine unnötige Einschränkung für die verfügbare Leistung des Motors.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, um die Leistung eines aufgeladenen Motors zu maximieren.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Kompressors geschaffen, der zum Zuführen von aufgeladener Luft zu einem Motor angeordnet ist, wobei das Verfahren das Verändern einer maximalen zulässigen Kompressorauslasstemperatur auf der Basis einer Funktion der Kompressorauslasstemperatur und der Betriebszeit und das Steuern des Betriebs des Kompressors so, dass die maximale zulässige Kompressorauslasstemperatur nicht überschritten wird, umfasst.
Die Funktion der Kompressorauslasstemperatur und der Betriebszeit kann ein Gesamtaltersfaktor sein, der eine äquivalente Gesamtbetriebszeit des Kompressors bei einer vorbestimmten Kompressorauslasstemperatur angibt.
Das Verändern der maximalen zulässigen Kompressorauslasstemperatur kann das Verringern der zulässigen maximalen Kompressorauslasstemperatur umfassen.
Die zulässige maximale Kompressorauslasstemperatur kann gemäß einer vorbestimmten Beziehung zwischen dem Gesamtaltersfaktor und der zulässigen maximalen Kompressorauslasstemperatur verringert werden.
Die vorbestimmte Beziehung kann die maximale Kompressorauslasstemperatur auf einer ersten höheren Temperatur halten, bis der Gesamtaltersfaktor einen vorbestimmten Wert überschreitet, und dann die zulässige maximale Kompressorauslasstemperatur auf eine niedrigere Temperatur verringern, bei der keine weitere Verkokung des Kompressors auftritt.
Der Übergang von der höheren Temperatur auf die niedrigere Temperatur kann eine allmähliche Änderung sein oder kann eine Stufenänderung der zulässigen maximalen Kompressorauslasstemperatur sein.
Das Verfahren kann ferner das wiederholte Bestimmen von diskreten Altersfaktoren für aufeinanderfolgende vorbestimmte Zeiträume auf der Basis der momentanen Auslasstemperatur des Kompressors während des vorbestimmten Zeitraums umfassen.
Der Kompressor-Gesamtaltersfaktor kann eine Summierung von allen diskreten Altersfaktoren des Kompressors sein.
Jeder diskrete Altersfaktor kann eine äquivalente Betriebszeit des Kompressors bei einer vorbestimmten Kompressorauslasstemperatur darstellen.
Jeder diskrete Altersfaktor kann auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Kompressorauslasstemperatur und der äquivalenten Betriebszeit basieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein aufgeladenes Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor, einer Aufladungsvorrichtung mit einem Kompressor, um aufgeladene Luft zum Motor zuzuführen, und einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern des Betriebs zumindest der Aufladungsvorrichtung geschaffen, wobei die elektronische Steuereinheit eine maximale zulässige Kompressorauslasstemperatur auf der Basis einer Funktion der Kompressorauslasstemperatur und der Betriebszeit verändert und den Betrieb des Kompressors so steuert, dass die maximale zulässige Kompressorauslasstemperatur nicht überschritten wird.
Die Funktion der Kompressorauslasstemperatur und der Zeit kann ein Gesamtaltersfaktor sein, der eine äquivalente Gesamtbetriebszeit des Kompressors bei einer vorbestimmten Kompressorauslasstemperatur angibt.
Die elektronische Steuereinheit kann ferner betriebsfähig sein, um für aufeinanderfolgende vorbestimmte Zeiträume diskrete Altersfaktoren auf der Basis der momentanen Auslasstemperatur des Kompressors während des vorbestimmten Zeitraums wiederholt zu bestimmen.
Der Kompressor-Gesamtaltersfaktor kann eine Summierung von allen diskreten Altersfaktoren des Kompressors sein.
Jeder diskrete Altersfaktor kann eine äquivalente Betriebszeit des Kompressors bei einer vorbestimmten Kompressorauslasstemperatur auf der Basis einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Kompressorauslasstemperatur und der äquivalenten Betriebszeit darstellen.
Die vorbestimmte Beziehung kann die maximale Kompressorauslasstemperatur auf einer ersten höheren Temperatur halten, bis der Gesamtaltersfaktor einen vorbestimmten Wert überschreitet, und dann die zulässige maximale Kompressorauslasstemperatur auf eine niedrigere Temperatur verringern, bei der keine weitere Verkokung des Kompressors auftritt.
Der Übergang von der höheren Temperatur auf die niedrigere Temperatur kann eine allmähliche Änderung sein oder kann eine Stufenänderung der zulässigen maximalen Kompressorauslasstemperatur sein.
Die Aufladungsvorrichtung kann ein Turbolader sein und der Kompressor kann ein durch eine Turbine angetriebener Kompressor des Turboladers sein.
Die elektronische Steuereinheit kann die Auslasstemperatur des Kompressors durch Begrenzen des durch den Kompressor erzeugten Ladedrucks steuern.
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben, in der:
1 ein Blockdiagramm eines aufgeladenen Motorsystems gemäß einem Aspekt der Erfindung ist;
2 ein vereinfachter Ablaufplan eines Verfahrens zum Steuern einer Aufladungsvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist;
3 ein schematisches Diagramm der Schritte, die von einer elektronischen Steuereinheit durchgeführt werden, die einen Teil des in 1 gezeigten Motorsystems bildet, ist; und
4 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Kompressorauslasstemperatur, der Zeit und dem Kompressorwirkungsgrad zeigt.
Mit Bezug auf 1 ist ein aufgeladenes Verbrennungsmotorsystem 5 mit einem Verbrennungsmotor, der in diesem Fall ein Dieselmotor 10 ist, aber eine andere Form von Verbrennungsmotor sein könnte, einer Aufladungsvorrichtung in Form eines Turboladers 20 und einer elektronischen Steuereinheit 50 gezeigt.
Der Motor 10 weist einen Einlasskrümmer 11, der zum Empfangen einer Zufuhr von aufgeladener Luft vom Turbolader 20 über ein Einlasssystem 12 angeordnet ist, und einen Auslasskrümmer 13, der zum Zuführen von Abgas zum Turbolader 20 angeordnet ist, auf.
Der Turbolader 20 weist eine Turbine 23, die durch die Abgase vom Motor 11 angetrieben wird, und einen Kompressor 22, der durch die Turbine 23 angetrieben wird und angeordnet ist, um aufgeladene Luft zum Motor 10 über das Einlasssystem 12 zuzuführen, auf.
Nach dem Strömen durch die Turbine 23 strömt das Abgas über ein Auslasssystem 18 nach außen zur Atmosphäre aus. Einlassgase treten in den Kompressor 22 von einem Lufteinlass 17 ein.
Es ist zu erkennen, dass das Motorsystem 5, wie gezeigt, stark vereinfacht ist und dass in der Praxis ein Zwischenkühler wahrscheinlich als Teil des Einlasssystems 12 enthalten ist und dass die Luft, die in den Lufteinlass eintritt, wahrscheinlich von mehreren Quellen kommt, einschließlich Entlüftergasen, Frischluft und einer zurückgeführten Abgasströmung (AGR).
In der gezeigten Ausführungsform empfängt die elektronische Steuereinheit 50 ein Signal, das den Druck im Einlasssystem 12 angibt, von einem Drucksensor 15 und ein Signal, das die Temperatur der in den Kompressor 22 eintretenden Luft angibt, von einem Temperatursensor 16, der im Lufteinlass 17 angeordnet ist, und ist betriebsfähig, um unter Verwendung von bekannten Beziehungen zwischen dem Einlass- und dem Auslassdruck und der Einlass- und der Auslasstemperatur und dem Kompressorwirkungsgrad eine vorhergesagte Kompressorauslasstemperatur aus diesen Signaleingängen zu bestimmen. In anderen Ausführungsformen könnte jedoch die Auslasstemperatur des Kompressors 22 direkt unter Verwendung eines Temperatursensors gemessen werden, der am Auslass aus dem Kompressor 22 angeordnet ist.
Die elektronische Steuereinheit 50 ist betriebsfähig, um die Temperatur der Gase, die den Kompressor 22 verlassen, mittels eines Turbinensteueraktuators 24 zu steuern. Der Turbinensteueraktuator 24 kann in Form eines Ladedruckbegrenzer-Ventilsteueraktuators vorliegen oder ist im Fall eines Turboladers mit variabler Geometrie ein variabler Schaufelsteueraktuator. In beiden Fällen steuert der Turbinensteueraktuator 24 die Drehzahl der Turbine 23, die direkt die Drehzahl des Kompressors 22 verändert, mit dem sie verbunden ist. In der Praxis steuert die elektronische Steuereinheit 50 den Turbolader 20 auf der Basis eines maximalen zulässigen Ladedrucks P_boost_max, aber dies basiert auf einem gewünschten maximalen oder Grenzwert der Kompressorauslasstemperatur T_{comp_out_limit}. Die Verwendung der Ladedrucksteuerung vereinfacht den Betrieb des Systems, da die elektronische Steuereinheit 50 auch den Turbolader 20 steuert, um Fahreranforderungen zu erfüllen, und dazu wird der Ladedruck gesteuert.
Mit einfachen Worten wird die Auslasstemperatur Tcomp_out so gesteuert, dass sie niemals eine maximale zulässige Kompressorauslasstemperaturgrenze T_{comp_out_lim} überschreitet, und diese Grenze wird auf der Basis eines hinsichtlich der Temperatur korrigierten Faktors verändert, der die Laufzeit oder das Alter des Kompressors 22 angibt, was erforderlich ist, um den Wirkungsgrad des Kompressors 22 über einem vorbestimmten Wirkungsgrad für eine vorbestimmte Laufzeit des Kompressors 22 zu halten.
Mit Bezug auf 3 und 4 wird der Betrieb des Motorsystems 5 nun genauer beschrieben.
4 zeigt die Beziehung zwischen dem Kompressorwirkungsgrad und der Zeit für vier Betriebstemperaturen 200, 195, 190 und 180 °C, die durch experimentelle Arbeit erzeugt wurden.
Aus dem Diagramm ist zu sehen, dass die Zeit, die erforderlich ist, bis der Kompressorwirkungsgrad (Eff) auf eine minimale annehmbare Wirkungsgradgrenze Eff_limit fällt, signifikant in Abhängigkeit von der Temperatur der den Kompressor 22 verlassenden Gase variiert. Dies liegt am Effekt der Kompressorverkokung, die den Wirkungsgrad eines Kompressors 22 über die Zeit verringert, und diese Verkokung steht mit der Temperatur der den Kompressor 22 verlassenden Gase in Beziehung, da die Verkokung im Wesentlichen eine durch Temperatur erzeugte Oxidation der Kohlenwasserstoffe (Öl) in der Luft, die durch den Kompressor 22 strömt, ist.
Wenn der Kompressor derart betrieben werden würde, dass die Auslasstemperatur 180 °C niemals überschreitet, dann bestünde in dem gezeigten Beispiel kein Verlust an Wirkungsgrad über die Zeit und der Kompressor 22 könnte theoretisch unendlich laufen, ohne irgendeinen Verlust an Wirkungsgrad zu erleiden. Da eine Verringerung von 10 °C in Tcomp_out eine Verringerung des verfügbaren Ladedrucks von ungefähr 7 % unter typischen Bedingungen ergeben würde, würde sich jedoch ein beträchtlicher Verlust an Motorleistung ergeben, wenn die Kompressorauslasstemperatur auf einen solchen niedrigen Pegel eingeschränkt wird.
Im Fall eines Kompressors, der kontinuierlich bei 200 °C arbeitet, fällt dagegen der Wirkungsgrad sehr schnell ab und die Lebensdauer des Kompressors, bevor sich der Wirkungsgrad auf ein unannehmbares Niveau verschlechtert, wäre sehr begrenzt.
Aus einer solchen Testarbeit kann daher eine Beziehung zwischen der Temperatur und der Zeit abgeleitet werden, so dass äquivalente Alterungsraten erzeugt werden können, wie beispielhaft und ohne Begrenzung nachstehend in Tabelle 1 dargelegt.

T_{comp_out} [°C] Echte Zeit bis zum maximalen tolerierbaren Wirkungsgradverlust (Stunden) Alterungsrate [h/h]

180 Nie 0

185 200 0,3

190 60 1

195 20 3

200 5 12

TABELLE 1
Aus Tabelle 1 ist zu sehen, dass, wenn die Auslasstemperatur 200 °C ist, die Verlustrate zwölfmal schneller ist, als wenn die Temperatur 190 °C ist, und vierzigmal größer ist, als wenn die Temperatur 185 °C ist.
Aus diesen Daten kann daher eine äquivalente Betriebslebensdauer des Kompressors 22 auf der Basis einer vorbestimmten Temperatur von 190 °C abgeleitet werden.
Wenn die Kompressorauslasstemperatur während einer Periode von 60 Sekunden beispielsweise für 40 Sekunden 190 °C ist, für 15 Sekunden 195 °C ist und für 5 Sekunden 200 °C ist, wäre somit die äquivalente Lebensdauer für diesen diskreten Zeitraum unter Verwendung von 190 °C als Basis 40 + (15·3) + (5·12) = 145 Sekunden. Die Zahl von 145 Sekunden stellt den diskreten Altersfaktor (DAF) für den gemessenen Zeitraum dar.
Durch Zusammenaddieren von allen der Werte des diskreten Altersfaktors (DAF), seitdem der Kompressor zum ersten Mal verwendet wurde, kann ein Wert für den Gesamtaltersfaktor (TAF) des Kompressors 22 bestimmt werden. Dieser TAF wird dann verwendet, um die Kompressorauslasstemperatur zu steuern, wie nachstehend genauer beschrieben.
Mit Bezug auf 3 werden die von der elektronischen Steuereinheit 50 durchgeführten verschiedenen Schritte als Ablaufdiagramm 200 dargelegt.
Bei 205 wird der Empfang eines abgeschätzten Werts der aktuellen Kompressorauslasstemperatur (T_compressor_out_estimate) empfangen. Bei 210 wird dieser Wert der abgeschätzten Kompressorauslasstemperatur in Verbindung mit einer Nachschlagetabelle verwendet, um einen diskreten Wert des Altersfaktors (DAF) zu erzeugen, der zu einem Integrator 220 weitergeleitet wird, wo er mit einem bereits existierenden Wert für den Gesamtaltersfaktor (TAF) des Kompressors 22 aus einem nichtflüchtigen Speicher 215 kombiniert wird. Die Ausgabe aus dem Integrator 220 ist ein Wert für das hinsichtlich der Temperatur korrigierte Gesamtalter des Kompressors 22. Das heißt, ein neuer Wert des TAF (TAF_new) wird ausgegeben. Der Wert von TAF_new wird in Verbindung mit einer Nachschlagetabelle 230 verwendet, die auf den TAF gegenüber einer zulässigen Kompressorauslasstemperaturgrenze T_{comp_out_lim} Bezug nimmt, und dieser Wert wird in eine Turbolader-Aufladungssteuervorrichtung 240 eingegeben, um eine Ladedruckgrenze P_limit auf der Basis von T_{comp_out_lim} zu erzeugen. Der Wert von P_limit wird aus 240 an eine Verarbeitungsvorrichtung 250 ausgegeben, die auch einen Wert des uneingeschränkten Ladedrucks (unrestricted_boost_set_point) von einer Sollwertvorrichtung 251 erhält. Der uneingeschränkte Ladedruck ist der Wert des Ladedrucks, den die elektronische Steuereinheit 50 auf der Basis einer Drehmomentanforderung von einem Betreiber des Motos 10 festlegen wollen würde. Die Verarbeitungsvorrichtung 250 kombiniert die zwei Eingaben, die sie empfängt, und erzeugt ein Befehlssignal 260 (P_boost_max), das verwendet wird, um den Betrieb des Turbinensteueraktuators 24 zu steuern, um den erforderlichen Ladedruckpegel zu erzeugen. Das heißt, wenn unrestricted_boost_set_point größer ist als P_limit, wird der Wert von P_limit als P_boost_max bei 260 ausgegeben, wenn jedoch der Wert von unrestricted_boost_set_point geringer ist als P_limit, dann wird unrestricted_boost_set_point als P_boost_max bei 260 ausgegeben.
Die Nachschlagetabelle 230 kann eine Steuerfunktion oder eine vorbestimmte Beziehung wie z. B. die in Tabelle 2 nachstehend dargelegte umfassen oder kann eine sich kontinuierlich ändernde Beziehung von einer maximalen oder höheren Temperatur wie z. B. 195 °C bis auf eine niedrigere Temperatur sein, bei der keine weitere Verkokung auftritt, wie z. B. 180 °C bei einer gewissen vorbestimmten Anzahl von Stunden nach der ersten Verwendung des Kompressors, und bleibt dann danach auf dem Nicht-Verkokungs-Niveau (180 °C).
Die vorbestimmte Beziehung hält in diesem Fall die maximale Kompressorauslasstemperatur auf der ersten höheren Temperatur von 195 °C, bis der Gesamtaltersfaktor einen vorbestimmten Wert überschreitet, der in diesem Fall 59 Stunden ist, und verringert dann die zulässige maximale Kompressorauslasstemperatur auf die niedrigere Temperatur von 180 °C, bei der keine weitere Verkokung des Kompressors auftritt.
Der Übergang von der höheren Temperatur auf die niedrigere Temperatur kann eine allmähliche Änderung sein oder kann eine Stufenänderung der zulässigen maximalen Kompressorauslasstemperatur sein. Tabelle 2

TAF Kompressoralter [h] 0 59 60 1000

T_{comp_out_lim} [°C] 195 195 180 180
Unter Verwendung einer solchen Methode kann daher eine relativ hohe Kompressorauslasstemperatur zugelassen werden, insbesondere während der frühen Lebensdauer des Kompressors 22, vorausgesetzt, dass der Effekt einer solchen hohen Kompressorauslasstemperatur auf den Verlust an Kompressorwirkungsgrad zugelassen wird, wenn der echte Zustand des Kompressors 22 bestimmt wird.
In Tabelle 2 wird die Kompressorwirkungsgradgrenze Eff_limit erreicht, wenn der Kompressor für 59 Stunden bei 195 °C gearbeitet hat. Nach 59 Stunden wird die Kompressorauslasstemperatur auf 180 °C festgelegt, die keinen weiteren Verlust an Kompressorwirkungsgrad erzeugt. Daher ist in diesem Fall die vorbestimmte Temperatur 195 °C und der DAF und TAF basieren auf dieser Temperatur. Wenn beispielsweise der Motor kontinuierlich bei 190 °C betrieben werden würde, dann könnte er (aus Tabelle 1) tatsächlich für 177 reale Stunden betrieben werden, bevor die Auslasstemperatur des Kompressors auf 180 °C verringert wird.
Es ist zu erkennen, dass andere Temperaturen verwendet werden könnten und dass die Erfindung nicht auf die Verwendung von 195 °C für die vorbestimmte Temperatur begrenzt ist.
Mit Steuerverfahren des Standes der Technik muss die Kompressorauslasstemperatur eingeschränkt werden, um einen vorzeitigen Verlust an Kompressorwirkungsgrad zu verhindern, und somit wird eine niedrige Auslasstemperatur von vielleicht 180 °C verwendet, bei der keine merkliche Verkokung stattfindet. Da jedoch eine Erhöhung von Tcomp_out von 10 °C eine Erhöhung des verfügbaren Ladedrucks von ungefähr 7 % unter typischen Bedingungen ergibt, können signifikante Leistungsvorteile erhalten werden, ohne die Haltbarkeit zu beeinträchtigen, indem die zulässige Kompressorauslasstemperatur gemäß dieser Erfindung verändert wird. Diese Leistungsvorteile stehen für die Mehrheit der Lebensdauer des Fahrzeugs für einen hohen Anteil von Kunden zur Verfügung, da die hohen Temperaturen, die zu einem hohen DAF führen, selten vorkommen.
Obwohl die Erfindung vorstehend als auf einen Turbolader angewendet beschrieben wurde, ist zu erkennen, dass eine ähnliche Methode verwendet werden könnte, um einen Gesamtaltersfaktor für einen Kompressor eines Laders vorzusehen.
Mit Bezug auf 2 ist in einer Form hoher Ebene ein Verfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung auf einen aufgeladenen Motor eines Kraftfahrzeugs angewendet gezeigt.
Das Verfahren beginnt in Schritt 100, wenn ein Starterschalter oder Zündschlüssel in eine Ein-Position bewegt wird.
Dann wird in Schritt 110 ein aktueller Wert für den Gesamtaltersfaktor (TAF) aus einem nichtflüchtigen Speicher gelesen, der sich im Kraftfahrzeug beispielsweise in der elektronischen Steuereinheit 50 befindet.
Dann geht das Verfahren zu Schritt 120 weiter, in dem eine maximale zulässige Kompressorauslasstemperaturgrenze T_{comp_out_lim} auf der Basis des aktuellen TAF festgelegt wird, und das Verfahren geht zu Schritt 130 weiter, in dem der Kompressor 22 so gesteuert wird, dass seine Auslasstemperatur die Grenze T_{comp_out_lim} nicht überschreitet. Die Steuerung der Temperatur wird im Fall eines Turboladers durch Verändern der Drehzahl des Kompressors 22 durch Einstellen der Drehzahl der Turbine 23, an der der Kompressor 22 antreibend befestigt ist, erreicht, um einen speziellen Wert eines Ladedrucks zu erzeugen.
Das Verfahren geht dann zu Schritt 140 weiter, in dem der aktuelle diskrete Altersfaktor (DAF) bestimmt wird. Dieser wird, wie vorstehend erörtert, unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmt, die auf die Temperatur und den DAF für einen diskreten Zeitraum Bezug nimmt. Beispielsweise kann diese Berechnung alle 100 Millisekunden durchgeführt werden, so dass ein neuer Wert des DAF alle 0,1 Sekunden erzeugt wird.
Der aktuelle diskrete Altersfaktor DAF wird dann zum aktuellen Wert für den Gesamtaltersfaktor TAF in Schritt 150 addiert, um einen aktualisierten Wert von TAF_new zu erzeugen.
TAF_new wird dann in Schritt 160 verwendet, um einen neuen Wert für die Kompressorauslasstemperaturgrenze T_{comp_out_lim} zu bestimmen, und dieser wird im nichtflüchtigen Speicher in Schritt 170 gespeichert und unter der Annahme, dass kein Ausschaltereignis besteht, wird der aktualisierte Wert von T_{comp_out_lim} zu Schritt 130 zurückgeführt und die Schritte 130 bis 180 werden dann kontinuierlich wiederholt, bis ein Ausschaltereignis stattfindet, an welchem Punkt das Verfahren in Schritt 180 zu Schritt 200 abzweigt, wo es endet.
Es ist zu erkennen, dass das Obige als Beispiel vorgesehen ist und dass das Verfahren nicht auf die beschriebenen genauen Schritte oder auf die spezifische Verarbeitungsreihenfolge begrenzt ist. Die Schritte 130 und 140 könnten gleichzeitig und nicht nacheinander durchgeführt werden.
Für den Fachmann auf dem Gebiet ist zu erkennen, dass, obwohl die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, sie nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist und dass eine oder mehrere Modifikationen an den offenbarten Ausführungsformen oder alternative Ausführungsformen konstruiert werden könnten, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005/180362 [0004]

Claims

Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Kompressors, der zum Zuführen von aufgeladener Luft zu einem Motor angeordnet ist, wobei das Verfahren das Verändern einer maximalen zulässigen Kompressorauslasstemperatur auf der Basis einer Funktion der Kompressorauslasstemperatur und der Betriebszeit und das Steuern des Betriebs des Kompressors so, dass die maximale zulässige Kompressorauslasstemperatur nicht überschritten wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktion der Kompressorauslasstemperatur und der Betriebszeit ein Gesamtaltersfaktor ist, der eine äquivalente Gesamtbetriebszeit des Kompressors bei einer vorbestimmten Kompressorauslasstemperatur angibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Verändern der maximalen zulässigen Kompressorauslasstemperatur das Verringern der zulässigen maximalen Kompressorauslasstemperatur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die zulässige maximale Kompressorauslasstemperatur gemäß einer vorbestimmten Beziehung zwischen dem Gesamtaltersfaktor und der zulässigen maximalen Kompressorauslasstemperatur verringert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren ferner das wiederholte Bestimmen von diskreten Altersfaktoren für aufeinanderfolgende vorbestimmte Zeiträume auf der Basis der momentanen Auslasstemperatur des Kompressors während des vorbestimmten Zeitraums umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Kompressor-Gesamtaltersfaktor eine Summierung aller diskreten Altersfaktoren des Kompressors ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei jeder diskrete Altersfaktor eine äquivalente Betriebszeit des Kompressors bei einer vorbestimmten Kompressorauslasstemperatur darstellt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei jeder diskrete Altersfaktor auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Kompressorauslasstemperatur und der äquivalenten Betriebszeit basiert.
Aufgeladenes Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor, einer Aufladungsvorrichtung mit einem Kompressor zum Zuführen von aufgeladener Luft zum Motor und einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern des Betriebs zumindest der Aufladungsvorrichtung, wobei die elektronische Steuereinheit eine maximale zulässige Kompressorauslasstemperatur auf der Basis einer Funktion der Kompressorauslasstemperatur und der Betriebszeit verändert und den Betrieb des Kompressors so steuert, dass die maximale zulässige Kompressorauslasstemperatur nicht überschritten wird.
System nach Anspruch 9, wobei die Funktion der Kompressorauslasstemperatur und der Zeit ein Gesamtaltersfaktor ist, der eine äquivalente Gesamtbetriebszeit des Kompressors bei einer vorbestimmten Kompressorauslasstemperatur angibt.
System nach Anspruch 10, wobei die elektronische Steuereinheit ferner betriebsfähig ist, um wiederholt für aufeinanderfolgende vorbestimmte Zeiträume diskrete Altersfaktoren auf der Basis der momentanen Auslasstemperatur des Kompressors während des vorbestimmten Zeitraums zu bestimmen.
System nach Anspruch 11, wobei der Kompressor-Gesamtaltersfaktor eine Summierung von allen diskreten Altersfaktoren des Kompressors ist.
System nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei jeder diskrete Altersfaktor eine äquivalente Betriebszeit des Kompressors bei einer vorbestimmten Kompressorauslasstemperatur auf der Basis einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Kompressorauslasstemperatur und der äquivalenten Betriebszeit darstellt.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Aufladungsvorrichtung ein Turbolader ist und der Kompressor ein durch eine Turbine angetriebener Kompressor des Turboladers ist.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die elektronische Steuereinheit die Auslasstemperatur des Kompressors durch Begrenzen des durch den Kompressor erzeugten Ladedrucks steuert.
Verfahren zum Steuern des Betriebes eines Kompressors, im Wesentlichen wie hier mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
Aufgeladenes Motorsystem, im Wesentlichen wie hier mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben.