DE102013107925A1

DE102013107925A1 - Ladeluftkühler-Steuersystem und Verfahren

Info

Publication number: DE102013107925A1
Application number: DE201310107925
Authority: DE
Inventors: Shuya Shark Yamada; Jim Raymond Palm; Kristofor Robert Norman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2014-01-30

Abstract

Es werden ein Ladeluftkühler, ein System zum Steuern der Kondensation innerhalb mehrerer Kühlrohre eines Ladeluftkühlers und ein Verfahren offenbart. Das System umfasst eine Luftstromsteueranordnung, die dazu ausgelegt ist, entsprechend vorgegebenen Betriebsbedingungen des Motors selektiv zu gewährleisten, dass die Flussrate von Ladeluft durch jedes einzelne Kühlrohr entweder im Wesentlichen null ist oder oberhalb einer vorgegebenen minimalen Flussrate liegt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 26. Juli 2012 eingereichten vorläufigen amerikanischen Patentanmeldung 61/676132, deren gesamter Inhalt hier für alle Zwecke durch Verweis aufgenommen ist.
Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Systeme zum Steuern von Kondensationsniveaus in geladenen Motoren, um eine plötzliche übermäßige Aufnahme von Wasser während der Verbrennung zu vermeiden, und insbesondere Verfahren und Systeme, in denen die Flussrate von Ladeluft durch einzelne Kühlrohre des Ladeluftkühlers gesteuert wird, um Kondensations- und Verdampfungsraten bereitzustellen, welche dazu neigen, ein Pumpen durch Wasseraufnahme abzumildern.
Hintergrund und Zusammenfassung
Viele Verbrennungsmotoren weisen Turbolader oder Lader auf, welche dazu ausgelegt sind, eine größere Luftmasse in den Ansaugkrümmer und die Verbrennungskammer eines Motors zu drängen, indem die Ansaugluft mit einem Kompressor komprimiert wird, welcher durch eine Turbine angetrieben wird, welche dazu eingerichtet ist, Energie aus dem Motorabgasstrom zu entnehmen. Die Kompression der Ansaugluft neigt jedoch dazu, sie aufzuheizen, wodurch die Dichte dieser Ladeluft tendenziell verringert wird. Es ist bekannt, einen Ladeluftkühler zu verwenden, um die durch das Laden hervorgerufene Erwärmung zu kompensieren. Ladeluftkühler können mit Benzinmotoren und mit Dieselmotoren verwendet werden.
Während eines Betriebs in feuchten und kühleren Klimata kann die Größe des CACs derart sein, dass Wasserdampf in der Luft auskondensiert und im CAC gespeichert wird. Wenn die vom Motor aufgenommene Luft eine ausreichend hohe Geschwindigkeit erreicht, kann sie das kondensierte Wasser aus dem CAC entfernen und in den Motor aufnehmen. Falls jedoch zu viel Wasser zu schnell in den Motor aufgenommen wird, kann eine Fehlzündung des Motors auftreten. Manchmal können die Fehlzündungen extrem sein.
Es wurden Anstrengungen unternommen, um die Kondensation in einem Ladeluftkühler zu verringern. Beispielsweise ist im US-Patent 7 886 724 von Tai u. a. eine Ladeluftkühleranordnung mit einer Kühlerumgehungsleitung offenbart. Die Anordnung veranlasst Ansaugluft, durch einen ersten Ladeluftkühler stromabwärts eines zweiten Kühlers und eine Umgehungsleitung, die dazu eingerichtet ist, den zweiten Kühler zu umgehen, zu strömen. Die Temperatur der Ansaugluft wird stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers durch Einstellen des Betrags des Ansaugluftstroms durch den zweiten Kühler und die Umgehungsleitung eingestellt.
Die vorliegenden Erfinder haben eine Anzahl von Problemen in Zusammenhang mit dieser Methode erkannt. Ein Beispiel eines Problems besteht darin, dass, wenn Ansaugluft durch die Umgehungsleitung strömt, der erste Ladeluftkühler die Luft nicht auf so niedrige Temperaturen kühlt, wie sie andernfalls wünschenswert wären. Ein anderes mit dieser Methode verbundenes Problem besteht darin, dass sie die Verwendung von zwei Ladeluftkühlern erfordert, wodurch Material-, Herstellungs-, Verpackungs- und andere Kosten erhöht werden.
Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass das Ladeluftkondensat unter verschiedenen Druckbedingungen aus den Kühlrohren des Ladeluftkühlers entfernt werden kann, bevor sich eine zu starke Kondensation aufbauen kann, falls die Ladeluftflussrate oberhalb eines bestimmten Minimums bleibt. Beispielsweise kann bei 1 bar Atmosphärendruck eine minimale Luftgeschwindigkeit von 13 m/s bei verschiedenen Motorgeschwindigkeiten dazu neigen, Wasser kontinuierlich zu entfernen und eine zu starke Kondensation zu verhindern. Auch nimmt die Wasserentfernungsrate mit höheren Ladeluftflussraten zu. Bei niedrigen Motorgeschwindigkeiten kann die Ladeluftflussrate durch die Kühlrohre jedoch zu niedrig sein, um einen übermäßigen Kondensationsaufbau zu verhindern. Dementsprechend können Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung dazu ausgelegt sein, zu gewährleisten, dass die Flussrate in jedem einzelnen Kühlrohr, in dem eine Kondensation auftreten kann, oberhalb eines vorgegebenen Minimums gehalten werden kann.
Ausführungsformen können ein System zum Steuern der Kondensation in mehreren Kühlrohren eines Ladeluftkühlers zur Verwendung mit einem Motor vorsehen. Das System kann eine Luftstromsteueranordnung aufweisen, die dazu ausgelegt ist, entsprechend vorgegebenen Betriebsbedingungen des Motors selektiv zu gewährleisten, dass die Flussrate von Ladeluft durch jedes einzelne Kühlrohr entweder im Wesentlichen null ist oder oberhalb einer vorgegebenen minimalen Flussrate liegt. Auf diese Weise können eine übermäßige Kondensation vermieden werden und eine Kondensation, die vorhanden sein kann, kontinuierlich aus einzelnen Kühlrohren entfernt werden, so dass der Verbrennungskammer des Motors keine übermäßige Kondensation zugeführt wird. Auf diese Weise können Motorfehlzündungen infolge einer übermäßigen Wasseraufnahme vermieden werden.
Ausführungsformen können auch einen Ladeluftkühler zur Verwendung mit einem Motor vorsehen. Der Ladeluftkühler kann mehrere regulierbare Kühlrohre aufweisen, die dazu ausgelegt sind, Ladeluft von einer jeweiligen ersten Seite jedes Kühlrohrs zu empfangen und die Ladeluft aus einer jeweiligen zweiten Seite jedes Kühlrohrs auszugeben. Der Ladeluftkühler kann auch eine Flussregulieranordnung aufweisen, die dazu ausgelegt ist, die Ladeluft in einer selektiven Weise durch die mehreren regulierbaren Kühlrohre zu leiten, um entweder keinen Strom durch ein bestimmtes Rohr bereitzustellen oder einen Strom bei einer oberhalb einer vorgewählten minimalen Flussrate liegenden Flussrate. Der Ladeluftkühler kann auch ein oder mehrere zusätzliche Kühlrohre aufweisen, die dazu ausgelegt sind, Kühlluft zu empfangen, wenn der Motor in Betrieb ist. Die regulierbaren Kühlrohre und die zusätzlichen Kühlrohre können alle in denselben Ladeluftkühler aufgenommen werden.
Ausführungsformen können auch ein Verfahren zum Steuern der Kondensationsansammlung in Kühlrohren, die in einem einzigen Ladeluftkühler enthalten sind, vorsehen. Der Ladeluftkühler kann dazu ausgelegt sein, einem Motor gekühlte Ladeluft zuzuführen. Das Verfahren kann das Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre aufweisen, um entsprechend Betriebsbedingungen des Motors eine Flussrate in jedem einzelnen Kühlrohr entweder oberhalb einer vorgegebenen minimalen Flussrate oder bei im Wesentlichen keinem Fluss zu halten.
Es sei angemerkt, dass die vorstehende Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Es ist nicht vorgesehen, dass sie Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands identifiziert, dessen Schutzumfang ausschließlich durch die auf die detaillierte Beschreibung folgenden Ansprüche definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Realisierungen beschränkt, die irgendeinen der vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile lösen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 ein Beispiel für ein Fahrzeugsystemlayout mit einem Luftansaugsystem und einer Ladeluftkühleranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
2 eine Schnittansicht einer Ladeluftkühleranordnung, welche ein Beispiel für eine Luftstromsteueranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt,
3 eine Schnittansicht einer Ladeluftkühleranordnung, welche ein anderes Beispiel für eine Luftstromsteueranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt,
die 4A und 4B Schnittansichten eines anderen Beispiels für eine Luftstromsteueranordnung in einer jeweiligen ersten und zweiten Position,
5 eine detaillierte Teilschnittansicht einer Ladeluftkühleranordnung, welche ein weiteres Beispiel für eine Luftstromsteueranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt,
6 eine detaillierte Teilschnittansicht einer Ladeluftkühleranordnung, welche ein weiteres Beispiel für eine Luftstromsteueranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt,
7 ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren zum Steuern der Kondensationsansammlung in Kühlrohren eines Ladeluftkühlers,
8 ein Flussdiagramm eines Beispiels für eine Modifikation des in 7 dargestellten Verfahrens,
9 ein Flussdiagramm eines anderen Beispiels für eine Modifikation des in 7 dargestellten Verfahrens,
10 ein Flussdiagramm eines anderen Beispiels für eine Modifikation des in 7 dargestellten Verfahrens und
11 ein Flussdiagramm eines anderen Beispiels für eine Modifikation des in 7 dargestellten Verfahrens.
Detaillierte Beschreibung
1 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel für einen Motors 10 zeigt, der in ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Der Motor 10 ist mit vier Zylindern 30 dargestellt. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann jedoch auch eine andere Anzahl von Zylindern verwendet werden. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, welches eine Steuereinrichtung 12 aufweist, und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugbediener 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Jede Verbrennungskammer (beispielsweise Zylinder) 30 des Motors 10 kann Verbrennungskammerwände mit einem darin angeordneten Kolben (nicht dargestellt) aufweisen. Die Kolben können mit einer Kurbelwelle 40 verbunden sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem 150 mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
Ein Motorausgangsdrehmoment kann auf einen Drehmomentwandler (nicht dargestellt) übertragen werden, um das Automatikgetriebesystem 150 anzutreiben. Ferner können eine oder mehrere Kupplungen, einschließlich einer Vorwärtskupplung 154, eingerückt werden, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. In einem Beispiel kann der Drehmomentwandler als eine Komponente des Getriebesystems 150 bezeichnet werden. Ferner kann das Getriebesystem 150 mehrere Gangkupplungen 152 aufweisen, die bei Bedarf eingerückt werden können, um mehrere feste Getriebegangverhältnisse zu aktivieren. Insbesondere kann das Getriebe durch Einstellen des Einrückens der mehreren Gangkupplungen 152 zwischen einem höheren Gang (d. h. einem Gang mit einem niedrigeren Gangverhältnis) und einem niedrigeren Gang (d. h. einem Gang mit einem höheren Gangverhältnis) geschaltet werden. Dabei ermöglicht die Gangverhältnisdifferenz eine niedrigere Drehmomentvervielfachung über das Getriebe, wenn es sich im höheren Gang befindet, während sie eine höhere Drehmomentvervielfachung über das Getriebe ermöglicht, wenn es sich im niedrigeren Gang befindet. Das Fahrzeug kann vier verfügbare Gänge haben, wobei der Getriebegang vier (der vierte Getriebegang) der höchste verfügbare Gang ist und der Getriebegang eins (der erste Getriebegang) der niedrigste verfügbare Gang ist. Gemäß anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug mehr oder weniger als vier verfügbare Gänge haben. Eine Steuereinrichtung kann den Getriebegang ändern (beispielsweise den Getriebegang hochschalten oder herunterschalten), um den Betrag des über das Getriebe und den Drehmomentwandler auf die Fahrzeugräder 156 übertragenen Drehmoments (d. h. das Motorwellenabtriebsdrehmoment) einzustellen.
Die Verbrennungskammer 30 kann Ansaugluft über einen Ansaugkanal 42 von einem Ansaugkrümmer 44 empfangen und Abgase über einen Auspuffkrümmer 46 zu einem Abgaskanal 48 ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Auspuffkrümmer 46 können über jeweilige Ansaugventile und Abgasventile (nicht dargestellt) selektiv mit der Verbrennungskammer 30 kommunizieren. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Ansaugventile und/oder zwei oder mehr Abgasventile aufweisen.
Kraftstoffeinspritzer 50 sind wie dargestellt direkt mit der Verbrennungskammer 30 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Pulsbreite des von der Steuereinrichtung 12 empfangenen Signals FPW direkt einzuspritzen. Auf diese Weise stellt der Kraftstoffeinspritzer 50 eine so genannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer 30 bereit, es versteht sich jedoch, dass auch eine Saugrohreinspritzung möglich ist. Kraftstoff kann dem Kraftstoffeinspritzer 50 durch ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, welches einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffzuteiler aufweist.
Der Ansaugkanal 42 kann eine Drossel 21 mit einer Drosselplatte 22 zum Regeln des Luftstroms zum Ansaugkrümmer aufweisen. In diesem bestimmten Beispiel kann die Position (TP) der Drosselplatte 22 durch die Steuereinrichtung 12 variiert werden, um eine elektronische Drosselsteuerung (ETC) zu ermöglichen. Auf diese Weise kann die Drossel 21 betätigt werden, um die der Verbrennungskammer 30 bereitgestellte Ansaugluft zwischen anderen Motorzylindern zu variieren. Gemäß einigen Ausführungsformen können zusätzliche Drosseln im Ansaugdurchgang 42 vorhanden sein, wie etwa eine Drossel stromaufwärts des Kompressors 60 (nicht dargestellt).
Ferner kann gemäß den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (EGR-System, EGR: Exhaust Gas Recirculation) einen gewünschten Teil des Abgases vom Abgasdurchgang 48 über einen EGR-Durchgang 140 zum Ansaugdurchgang 42 leiten. Die dem Ansaugdurchgang 42 bereitgestellte EGR-Menge kann über ein EGR-Ventil 142 durch die Steuereinrichtung 12 geändert werden. Unter einigen Bedingungen kann das EGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemisches innerhalb der Verbrennungskammer zu regeln. 1 zeigt ein Hochdruck-EGR-System, wobei EGR von einem Ort stromaufwärts einer Turbine eines Turboladers zu einem Ort stromabwärts eines Kompressors eines Turboladers geleitet wird. Gemäß anderen Ausführungsformen kann der Motor zusätzlich oder alternativ ein Niederdruck-EGR-System aufweisen, wobei EGR von einem Ort stromabwärts einer Turbine eines Turboladers zu einem Ort stromaufwärts eines Kompressors des Turboladers geleitet wird. Im Betrieb kann das EGR-System die Bildung von Kondensat aus der Druckluft herbeiführen, insbesondere wenn die Druckluft durch den Ladeluftkühler gekühlt wird, wie nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben wird.
Der Motor 10 kann ferner eine Kompressionsvorrichtung in der Art eines Turboladers oder Laders aufweisen, welche mindestens einen entlang dem Ansaugkrümmer 44 angeordneten Kompressor 60 aufweist. Bei einem Turbolader kann der Kompressor 60 zumindest teilweise, beispielsweise über eine Welle oder eine andere Kopplungsanordnung, durch eine Turbine 62 angetrieben werden. Die Turbine 62 kann entlang dem Abgasdurchgang 48 angeordnet sein. Es können verschiedene Anordnungen für das Antreiben des Kompressors vorgesehen sein. Bei einem Lader kann der Kompressor 60 zumindest teilweise durch den Motor und/oder einen Elektromotor angetrieben werden und möglicherweise keine Turbine enthalten. Demgemäß kann der einem oder mehreren Zylindern des Motors über einen Turbolader oder Lader bereitgestellte Kompressionsbetrag durch die Steuereinrichtung 12 geändert werden.
Ferner kann der Abgaskanal 48 eine Ladedruckregelklappe 26 aufweisen, um Abgas von der Turbine 62 abzuleiten. Zusätzlich kann der Ansaugkanal 42 ein Kompressorrückführventil (CRV, Compressor Recirculation Valve) 27 aufweisen, welches dazu ausgelegt ist, Ansaugluft um den Kompressor 60 herum umzuleiten. Die Ladedruckregelklappe 26 und/oder das CRV 27 können durch die Steuereinrichtung 12 gesteuert werden, um sie beispielsweise zu öffnen, wenn ein niedrigerer Aufladedruck erwünscht ist.
Der Ansaugkanal 42 kann ferner einen Ladeluftkühler (CAC, Charge Air Cooler) 80 (beispielsweise einen Zwischenkühler) aufweisen, um die Temperatur der turbogeladenen oder geladenen Ansauggase zu verringern. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Luft-Wärmetauscher sein. Gemäß anderen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Flüssigkeit-Wärmetauscher sein. Der CAC 80 kann ein CAC mit einem veränderlichen Volumen sein. Heiße Ladeluft vom Kompressor 60 tritt in den Einlass des CACs 80 ein, kühlt sich ab, während sie durch den CAC läuft, und tritt dann aus, um in den Motoransaugkrümmer 44 einzutreten. Der Umgebungsluftstrom von außerhalb des Fahrzeugs kann durch ein vorderes Ende des Fahrzeugs in den Motor 10 eintreten und durch den CAC hindurchströmen, um beim Kühlen der Ladeluft zu helfen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Kühlmittel durch innere Kühlrohre des CACs strömen, um die Ladeluft zu kühlen. Kondensat kann sich bilden und sich im CAC ansammeln, wenn die Umgebungslufttemperatur abnimmt, oder während feuchter oder regnerischer Wetterbedingungen, wobei die Ladeluft bis unter den Taupunkt des Wassers abgekühlt wird. Wenn die Ladeluft rückgeführte Abgase enthält, kann das Kondensat sauer werden und das CAC-Gehäuse korrodieren. Die Korrosion kann zu Lecks zwischen der Luftladung, der Atmosphäre und möglicherweise dem Kühlmittel im Fall von Wasser-Luft-Kühlern führen. Unter bestimmten Bedingungen kann sich Kondensat am Boden des CACs sammeln und dann während Bedingungen eines erhöhten Luftstroms in den Motor abgegeben werden. Falls das Kondensat während eines Beschleunigungsereignisses auf einmal in den Motor eingeleitet wird, kann es die Wahrscheinlichkeit einer Motorfehlzündung infolge der Aufnahme von Wasser erhöhen.
Die Steuereinrichtung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer dargestellt, welcher eine Mikroprozessoreinheit 102, Ein-/Ausgabeports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, welches in diesem speziellen Beispiel als Nur-Lese-Speicherchip 106 dargestellt ist, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen Datenbus aufweist. Die Steuereinrichtung 12 kann verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren zur Ausführung verschiedener Funktionen für das Betreiben des Motors 10 zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Signalen empfangen, einschließlich einer Messung des eingezogenen Massenluftstroms (MAF, Mass Air Flow) vom Massenluftstromsensor 120, der Motorkühlmitteltemperatur (ECT, Engine Coolant Temperature) vom Temperatursensor 112, welcher schematisch an einem Ort innerhalb des Motors 10 dargestellt ist, eines Profilzündaufnahmesignals (PIP, Profile Ignition Pickup Signal) von einem mit der Kurbelwelle 40 gekoppelten Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der Drosselposition (TP, Throttle Position) von einem Drosselpositionssensor, wie erörtert, und eines Absolutkrümmerdrucksignals MAP von einem Sensor 122, wie erörtert. Ein Motordrehzahlsignal RPM kann von der Steuereinrichtung 12 anhand des Signals PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Vakuums oder des Drucks im Ansaugkrümmer 44 bereitzustellen. Es sei angemerkt, dass verschiedene Kombinationen der vorstehend erwähnten Sensoren verwendet werden können, wie ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Anhaltspunkt für das Motordrehmoment geben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der erkannten Motorgeschwindigkeit eine Schätzung der in den Zylinder eingeführten Ladung (einschließlich Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als ein Motorgeschwindigkeitssensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 40 eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse erzeugen.
Andere Sensoren, die Signale zur Steuereinrichtung 12 senden können, umfassen einen Temperatursensor 124 am Auslass des Ladeluftkühlers 80 und einen Ladedrucksensor 126. Es können auch andere nicht dargestellte Sensoren vorhanden sein, wie ein Sensor zum Bestimmen der Ansaugluftgeschwindigkeit am Einlass des Ladeluftkühlers, sowie andere Sensoren. Bei einigen Beispielen kann das Speichermedium des Nur-Lese-Speicherchips 106 mit computerlesbaren Daten programmiert sein, welche von der Mikroprozessoreinheit 102 ausführbare Befehle zum Durchführen verschiedener Verfahren des Motors darstellen. Ferner kann die Steuereinrichtung 12 ein Kondensatsteuersystem im CAC steuern, wie nachstehend weiter erörtert wird.
Wie vorstehend erwähnt wurde, kann der Ansaugdurchgang 42 einen Ladeluftkühler 80 (CAC) (beispielsweise einen Zwischenkühler) zum Verringern der Temperatur der turbogeladenen oder geladenen Ansauggase aufweisen. Ein durch einen Eingangsstrom 82 und einen Ausgangsstrom 84 dargestellter Kühlmittelstrom, der über mehrere Kühlrohre (nicht dargestellt) geleitet werden kann, ist mit Pfeilen dargestellt, so dass der Ladeluftkühler 80 einen Kühlmitteleinlass 82, der dazu ausgelegt ist, Kühlmittel zu empfangen, und einen Kühlmittelauslass 84, der dazu ausgelegt ist, Kühlmittel auszustoßen, aufweisen kann. Die Quelle des Eingangsstroms 82 und das Ziel des Ausgangsstroms 84 wurden aus der Figur fortgelassen. Das Kühlfluid, das als Eingangsstrom 82 und als Ausgangsstrom 84 fließt, kann Luft oder ein anderes Fluid, wie Wasser, oder ein geeignetes chemisches Kühlmittel oder eine Mischung davon sein. In einem Fall kann der Ladeluftkühler 80 als wassergekühlt bezeichnet werden, und in einem anderen Fall kann er als luftgekühlt bezeichnet werden. Das Kühlmittel im Ladeluftkühler 80 kann in einem Kühlmittelkanal (nicht dargestellt) umgewälzt werden. Es sei bemerkt, dass der Kühlmittelkanal geometrische Merkmale aufweisen kann, die dazu ausgelegt sind, die Wärmeübertragung zwischen dem Ansaugdurchgang 42 und dem Kühlmitteldurchgang zu unterstützen. Auf diese Weise kann Wärme über die mehreren Kühlrohre des Ladeluftkühlers 80 aus dem Ansaugkanal 42 abgeführt werden. Demgemäß kann die Temperatur der den Zylindern 30 zugeführten Ansaugluft verringert werden, wodurch die Luftdichte und die Verbrennungswirksamkeit erhöht werden.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können ein System und eine Vorrichtung bereitstellen, welche gewährleisten können, dass Ladeluft, wenn sie durch die Kühlrohre geleitet wird, unabhängig von Motordrehzahlbelastung mindestens mit einer minimalen Luftgeschwindigkeit geleitet wird, um selbst bei niedrigen Drehzahlen ein Ansammeln von Kondensationswasser zu verhindern. Auf diese Weise können Anforderungen an den Wirkungsgrad des Motors besser erfüllt werden, und es kann eine plötzliche zu hohe Aufnahme des Kondensats aus dem Ladeluftkühler vermieden werden. Beispielhafte Einzelheiten sind in 1 und auch in den folgenden Figuren dargestellt. Einige Variationen werden auch erläutert. Die in den 2–6 dargestellten Ausführungsformen können ein System 210 zum Steuern der Kondensation innerhalb der mehreren Kühlrohre 208 des Ladeluftkühlers 80 zur Verwendung mit einem Motor in der Art des als Beispiel dienenden Motors 10 bereitstellen.
Es wird nun auch auf die 2 und 3 Bezug genommen, welche Schnittansichten eines als Beispiel dienenden Ladeluftsteuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung sind. Das System 210 kann eine Luftstromsteueranordnung 212 aufweisen, die dazu ausgelegt ist, selektiv zu gewährleisten, dass die Flussrate der Ladeluft durch jedes einzelne Kühlrohr T1–T12, entsprechend vorgegebenen Betriebsbedingungen des Motors 10, im Wesentlichen null ist oder oberhalb einer vorgegebenen minimalen Flussrate liegt. Der Fluss von im Wesentlichen null kann ein Fluss sein, der kleiner als 1% des maximalen Flusses ist. Ferner kann die minimale Flussrate eine auf der Grundlage experimenteller Tests festgelegte minimale Flussrate oberhalb von null sein. Die Luftstromsteueranordnung 212 kann den Strom regulieren, beispielsweise durch Beschränken des Stroms auf einige der Kühlrohre, beispielsweise die Rohre T6 bis T12. Es kann erlaubt werden, dass der Strom einfach durch andere ”nicht regulierte” Rohre T1 bis T5 strömt. Das Verhältnis zwischen der Anzahl der ”regulierbaren” Rohre T6–T12 zur Gesamtzahl der Rohre T1–T12 kann festgelegt werden, indem zuerst bestimmt wird, welche Größe der beschränkte Strömungsweg, d. h. durch die nicht regulierten Rohre T1 bis T5 haben sollte, um zu gewährleisten, dass der Strom durch genau diese Rohre oberhalb einer vorgegebenen minimalen Flussrate liegt, und zwar selbst bei einem niedrigen Luftstrom, d. h. niedrigen Motorbedingungen. Es können auch andere Erwägungen verwendet werden. Ein Beispiel einer vorgegebenen minimalen Flussrate kann etwa 13 m/s betragen.
Die vorgegebenen Betriebsbedingungen des Motors 10 können eine oder mehrere der folgenden aufweisen: die Umgebungstemperatur außerhalb des Ladeluftkühlers 80, den Umgebungsdruck außerhalb des Ladeluftkühlers 80, die relative Feuchtigkeit außerhalb des Ladeluftkühlers 80, die Motortemperatur, die Temperatur des Ladeluftkühlers 80, die Temperatur und/oder den Druck und/oder die relative Luftfeuchtigkeit und/oder den Feuchtigkeitsgehalt der Ladeluft stromabwärts des Turboladers, die Temperatur und/oder den Druck und/oder die relative Luftfeuchtigkeit und/oder den Feuchtigkeitsgehalt der Ladeluft stromaufwärts des Turboladers, die Temperatur und/oder den Druck und/oder die relative Luftfeuchtigkeit und/oder den Feuchtigkeitsgehalt in einem Einlasstank 214 des Ladeluftkühlers sowie die Temperatur und/oder den Druck und/oder die relative Luftfeuchtigkeit und/oder den Feuchtigkeitsgehalt in einem Auslasstank 215 des Ladeluftkühlers. Andere Faktoren können auch den Betrieb der Luftstromsteueranordnung 212 beeinflussen oder bestimmen.
Außerhalb des Ladeluftkühlers kann sich auf Umgebungsbedingungen außerhalb des Motors sowie auf Bedingungen außerhalb des Fahrzeugs beziehen. Die Bedingungen können durch Sensoren gemessen werden, die gegenwärtig in Fahrzeugentwürfe aufgenommen sind, oder sie können durch zusätzliche Sensoren gemessen werden, die in heute gebauten typischen Fahrzeugen gegenwärtig nicht verwendet werden. Die Bedingungen können in der Einlassluft stromaufwärts des Turboladers gemessen werden. In manchen Fällen können die Umgebungsbedingungen des Motors und/oder des Fahrzeugs über ein Computernetz in der Art des Internets verfügbar gemacht werden. Die von den Sensoren gemessenen Bedingungen können durch die Steuereinrichtung 12 verarbeitet, bearbeitet oder interpretiert werden.
Die Luftstromsteueranordnung 212 kann mehrere Ventile V6–V12 aufweisen, wie in 3 schematisch dargestellt ist. Jedes Ventil V6–V12 kann dazu ausgelegt sein, den Zugang zu einem oder mehreren von der Anzahl der Kühlrohre T6–T12 selektiv bereitzustellen oder zu beschränken. Wie in 2 dargestellt ist, können die mehreren Ventile V6–V12 mehrere Klappen F6–F12 sein.
Ausführungsformen können einen Ladeluftkühler 80 zur Verwendung mit einem Motor 10 vorsehen. Der Ladeluftkühler 80 kann mehrere regulierbare Kühlrohre T6–T12 aufweisen, die dazu ausgelegt sind, Ladeluft von einer jeweiligen ersten Seite 216 (beispielsweise der Einlassseite) jedes Kühlrohrs zu empfangen und die Ladeluft von einer jeweiligen zweiten Seite 218 jedes Kühlrohrs T6–T12 auszugeben. Eine Luftstromsteueranordnung 212 (beispielsweise eine Luftstromregulieranordnung) kann dazu ausgelegt sein, die Ladeluft in selektiver Weise durch die mehreren regulierbaren Kühlrohre T6–T12 zu führen, um entweder keinen Strom durch ein bestimmtes Rohr oder einen Strom mit einer Flussrate, die oberhalb einer vorgewählten minimalen Flussrate liegt, bereitzustellen. Der Ladeluftkühler 80 kann auch ein oder mehrere zusätzliche Kühlrohre T1–T5 aufweisen, die dazu ausgelegt sein können, Kühlluft zu empfangen, wenn der Motor in Betrieb ist. Auf diese Weise kann Ladeluft immer dann, wenn der Motor in Betrieb ist und insbesondere dann, wenn der Turbolader in Betrieb ist, stets in der Lage sein, zumindest durch das eine oder die mehreren zusätzlichen Kühlrohre zu strömen.
Das System 210 kann mehrere Ventilbetätigungseinrichtungen aufweisen, die dazu ausgelegt sind, jeweilige ausgewählte einzelne Ventile entweder zu öffnen oder zu schließen. Ein oder mehrere Ventile oder eine oder mehrere Klappen können dazu ausgelegt sein, in eine offene oder eine teilweise offene Position zu wechseln, wenn der Druck auf die Klappe oder ein anderes Element gemäß der vorliegenden Offenbarung oberhalb eines vorgegebenen Betrags liegt. Ähnlich können eine oder mehrere Klappen dazu ausgelegt sein, in eine geschlossene oder eine teilweise geschlossene Position zu wechseln, wenn der Druck auf die Klappe oder ein anderes Element gemäß der vorliegenden Offenbarung unterhalb eines vorgegebenen Betrags liegt. Ein Druckregler kann verwendet werden, um jeweilige Öffnungswinkel von jeder der mehreren Klappen zu steuern.
Die Luftstromsteueranordnung 212 kann mehrere Klappen aufweisen (2). Jede Klappe F6–F12 kann eine erste Position aufweisen, die dazu ausgelegt ist, die zweite Seite 218 jedes Kühlrohrs abzudecken und einen Strom durch das jeweilige Rohr zu verhindern, während sie sich in der ersten Position befindet. Jede der mehreren Klappen F6–F12 kann eines der folgenden aufweisen: ein niedriges Steifigkeitsniveau, das dazu ausgelegt ist, das Biegen der Klappe aus der ersten Position heraus zu ermöglichen, wenn der Druck innerhalb eines jeweiligen Kühlrohrs oberhalb eines ersten Niveaus liegt, ein mittleres Steifigkeitsniveau, das dazu ausgelegt ist, das Biegen der Klappe aus der ersten Position heraus zu ermöglichen, wenn der Druck innerhalb eines jeweiligen Kühlrohrs oberhalb eines zweiten Niveaus liegt, und ein hohes Steifigkeitsniveau, das dazu ausgelegt ist, das Biegen der Klappe aus der ersten Position heraus zu ermöglichen, wenn der Druck innerhalb eines jeweiligen Kühlrohrs oberhalb eines dritten Niveaus liegt.
Beispielsweise können die mehreren Klappen F6–F12 einen ersten Satz von Klappen, beispielsweise F6 und F7, umfassen, welche einen ersten Satz von Kühlrohren T6 und T7 abdecken. Der erste Satz von Klappen F6 und F7 kann dazu ausgelegt sein, sich zu biegen, wenn er einem ersten Druck auf einer Seite ausgesetzt wird, um dadurch den ersten Satz von Kühlrohren T6 und T7 für einen durch sie hindurchgehenden Fluss zu öffnen. Ein zweiter Satz von Klappen, beispielsweise F8 und F9, kann angeordnet sein, um einen zweiten Satz von Kühlrohren T8 und T9 abzudecken. Der zweite Satz von Klappen F8 und F9 kann dazu ausgelegt sein, sich zu biegen, wenn er einem zweiten Druck auf einer Seite ausgesetzt wird, um dadurch den zweiten Satz von Kühlrohren T8 und T9 für einen durch sie hindurchgehenden Fluss zu öffnen. Ein dritter Satz von Klappen, beispielsweise F10–F12, kann angeordnet sein, um einen dritten Satz von Kühlrohren T10–T12 abzudecken. Der dritte Satz von Klappen F10–F12 kann dazu ausgelegt sein, sich zu biegen, wenn er einem dritten Druck auf einer Seite ausgesetzt wird, um dadurch den dritten Satz von Kühlrohren für einen durch sie hindurchgehenden Fluss zu öffnen. Der erste Druck kann größer als der zweite und der dritte Druck sein, und der zweite Druck kann ein Zwischendruck sein, der kleiner als der erste Druck und größer als der dritte Druck ist.
Die 4A und 4B sind Teilschnittansichten, welche ein anderes Beispiel einer Luftstromsteueranordnung in einer jeweiligen ersten und zweiten Position zeigen. Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Ladeluftkühler 80 und ein System 210, wobei die Luftstromsteueranordnung 212 ein verschiebbares Element 220 aufweisen kann, das dazu ausgelegt sein kann, über Enden 222, beispielsweise Enden auf der ersten Seite 216 (beispielsweise der Einlassseite) der mehreren Kühlrohre 208 zu gleiten, so dass die Enden 222 selektiv bedeckt oder freigelegt werden, wodurch die Flussrate der Ladeluft durch selektive Kühlrohre 208 selektiv gesteuert wird. Auf diese Weise können die Rohrenden 222 allmählich und zunehmend freigelegt werden, um Ladeluft zu empfangen. Die Enden 222 der Rohre 208 können selektiv abgedeckt oder freigelegt werden, um dadurch die Flussrate der Ladeluft durch ausgewählte Kühlrohre 208 selektiv zu steuern. Eine Steuereinrichtung 12 (1) kann dazu ausgelegt sein, eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren zu empfangen, welche eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Motors 10 angeben, und eine Ausgabe zu einer Betätigungseinrichtung senden, um das verschiebbare Element 220 selektiv zu bewegen.
5 ist eine detaillierte Teilschnittansicht einer Ladeluftkühleranordnung, worin ein anderes Beispiel einer Luftstromsteueranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist. Dieses Beispiel zeigt einen Fall, in dem mehrere Ventile VX oder Klappen FX zu einer geschlossenen Position hin vorgespannt sein können. Jede der mehreren Ventile VX oder Klappen FX kann eine Vorspannungseinrichtung 224 aufweisen, die dazu ausgelegt ist, das jeweilige Ventil VX oder die jeweilige Klappe FX zu einer geschlossenen Position in Bezug auf vorgewählte Vorspannungskräfte vorzuspannen. Die Vorspannungskräfte können festgelegt werden, um zu bewirken, dass sich ausgewählte Ventile bei individuell vorgegebenen Drücken öffnen. Es können verschiedene Typen von Vorspannungseinrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise Schraubenfedern oder Torsionsfedern und dergleichen.
6 ist eine detaillierte Teilschnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die mehreren Ventile V6–V12 können ein bewegliches Element 230 aufweisen, das selektiv zu einer zweiten Seite 218 (beispielsweise zum Auslassende) jedes jeweiligen Kühlrohrs 208 und von diesem fort bewegbar ist, wobei jedes bewegbare Element einen ersten Abschnitt 232, der für einen dichtenden Eingriff mit einer jeweiligen zweiten Seite 218 ausgelegt ist, und einen lang gestreckten zweiten Abschnitt 234, der sich vom ersten Abschnitt 232 erstreckt, aufweisen kann. Der zweite Abschnitt 234 kann dazu ausgelegt sein, sich in jedes jeweilige Kühlrohr 208 zu erstrecken, wodurch die Querschnittsfläche zumindest eines Teils eines Strömungswegs 236 durch das jeweilige Kühlrohr 208 verringert wird und die Flussrate der durch den lang gestreckten zweiten Abschnitt 234 hindurchströmenden Ladeluft erhöht wird. Infolge des von der Stange eingenommenen Volumens kann der Luftströmungsweg oder der Durchgang 236 um den lang gestreckten zweiten Abschnitt 234 kleiner sein, und der Luftstrom kann sich folglich schneller bewegen, wenn er sich in der Nähe des Endes der Stange befindet. Auf diese Weise kann jedes der beweglichen Elemente dazu ausgelegt sein, die Flussrate zumindest an einem Auslassende ausgewählter Kühlrohre wie dargestellt selektiv zu erhöhen. In einigen Fällen kann das bewegliche Element 230 beispielsweise mit Kabeln 238 bewegt werden. Andere Betätigungsmittel können ebenfalls oder stattdessen verwendet werden.
Verschiedene Ausführungsformen können einen Ladeluftkühler mit einer Flussregulieranordnung vorsehen, welche mehrere bewegliche Elemente aufweisen kann. Jedes bewegliche Element kann einen dichtenden Abschnitt aufweisen, der dazu ausgelegt ist, den Zugang zu einem jeweiligen der mehreren Kühlrohre zu verhindern, während er sich in einem dichtenden Eingriff entweder mit der ersten oder der zweiten Seite des jeweiligen Kühlrohrs befindet, wodurch kein Fluss durch das jeweilige Rohr bereitgestellt wird. Die Flussregulieranordnung kann auch einen lang gestreckten Abschnitt aufweisen, der dazu ausgelegt ist, sich in das jeweilige Kühlrohr zu erstrecken, wodurch eine effektiv verringerte Querschnittsfläche des Strömungswegs innerhalb des Kühlrohrs in einem das lang gestreckte Element umgebenden Bereich bereitgestellt wird. Der lang gestreckte Abschnitt kann mit dem dichtenden Abschnitt beweglich sein, um die Länge des Bereichs mit einer verringerten Querschnittsfläche des Strömungswegs selektiv einzustellen und um dadurch die Flussrate um den das lang gestreckte Element umgebenden Bereich selektiv einzustellen. Eine Steuereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren zu empfangen, wodurch eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Motors angegeben werden, und eine Ausgabe zu einer oder mehreren Betätigungseinrichtungen zu senden, um eines oder mehrere der beweglichen Elemente selektiv zu bewegen.
7 ist ein Flussdiagramm, welches ein als Beispiel dienendes Verfahren zum Steuern der Kondensationsansammlung in Kühlrohren, welche in einem einzelnen Ladeluftkühler enthalten sind, zeigt, wobei der Ladeluftkühler dazu ausgelegt ist, einem Motor gekühlte Ladeluft bereitzustellen. Das Verfahren 700 kann bei 710 folgenden Schritt einschließen: Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre, um eine Flussrate in jedem einzelnen Kühlrohr entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors entweder oberhalb einer vorgegebenen minimalen Flussrate oder bei im Wesentlichen keinem Fluss zu halten. Das Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre kann passiv oder aktiv erreicht werden. Eine passive Steuerung kann durch Anordnungen und Elemente gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden. Eine aktive Steuerung kann gemäß der vorliegenden Offenbarung durch ein oder mehrere Stellglieder erreicht werden.
Das Verfahren 700 kann vor und/oder während des Ausführens des Steuerns des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre 710 das Überwachen einer Gesamtflussrate der durch den Ladeluftkühler hindurchtretenden Ladeluft an einem oder mehreren der folgenden einschließen: einem Einlasstank, der sich an einem Einlassende der Kühlrohre befindet, einem Auslasstank, der sich an einem Auslassende der Kühlrohre befindet, einer Einlassleitung, die sich stromaufwärts des Ladeluftkühlers befindet, und einem Ansaugkrümmer, der sich stromabwärts des Ladeluftkühlers befindet.
8 ist ein Flussdiagramm, welches eine Modifikation des in 7 dargestellten Verfahrens 700 zeigt. Das Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre 710 kann bei 810 das Positionieren von Schließelementen an einem Ende von zwei oder mehr der einzelnen Kühlrohre einschließen, um den Strom durch jedes entsprechende Kühlrohr zu beschränken. Das modifizierte Verfahren 800 kann bei 820 auch das Vorspannen von jedem der Schließelemente in eine geschlossene Position mit einer Vorspannungseinrichtung einschließen. Das Verfahren 800 kann bei 830 auch das Auslegen jeder Vorspannungseinrichtung für das Bereitstellen jeweils verschiedener Vorspannungskräfte einschließen, so dass die Schließelemente sich unter veränderlichen Druckbedingungen im Ladeluftkühler öffnen.
9 ist ein Flussdiagramm, welches eine Modifikation des in 7 dargestellten Verfahrens 700 zeigt. Das Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre 710 kann bei 910 das Positionieren von Klappen in dichtendem Eingriff an einem Auslassende von zwei oder mehr der einzelnen Kühlrohre einschließen. Das modifizierte Verfahren 900 kann bei 920 auch folgenden Schritt einschließen: Versehen mindestens einer ersten Gruppe der Klappen mit einer ersten Steifigkeit, so dass sich jede Klappe in der ersten Gruppe der Klappen aus dem dichtenden Eingriff mit dem Auslassende weg biegt, wenn der Druck innerhalb des Ladeluftkühlers bei einem ersten Druck liegt. Das modifizierte Verfahren 900 kann bei 930 auch folgenden Schritt einschließen: Vorsehen mindestens einer zweiten Gruppe der Klappen mit einer zweiten Steifigkeit, so dass sich jede Klappe in der zweiten Gruppe der Klappen aus dem dichtenden Eingriff mit dem Auslassende weg biegt, wenn der Druck innerhalb des Ladeluftkühlers bei einem zweiten Druck liegt, der vom ersten Druck verschieden ist.
10 ist ein Flussdiagramm, welches eine Modifikation des in 7 dargestellten Verfahrens 700 zeigt. Das Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre 710 kann bei 1010 folgenden Schritt einschließen: selektives Bewegen beweglicher Elemente relativ zu den jeweiligen Enden der einzelnen Kühlrohre, wobei jedes bewegliche Element einen dichtenden Abschnitt aufweist, der dazu ausgelegt ist, einen dichtenden Eingriff mit dem jeweiligen Ende zu bilden, und einen lang gestreckten Abschnitt, der dazu ausgelegt ist, sich zumindest teilweise in das jeweilige Kühlrohr hinein und mit diesem zu erstrecken und sich mit dem jeweiligen beweglichen Element zu bewegen. Das modifizierte Verfahren 1000 kann bei 1020 auch folgenden Schritt einschließen: selektives Einstellen einer effektiven Querschnittsfläche eines Strömungswegs in einem Bereich um den lang gestreckten Abschnitt in entsprechend ausgewählten Kühlrohren durch selektives Steuern der Bewegung des jeweiligen beweglichen Elements.
11 ist ein Flussdiagramm, welches eine Modifikation des in 7 dargestellten Verfahrens 700 zeigt. Das Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre 710 kann bei 1110 das Verschieben eines verschiebbaren Elements einschließen, um ausgewählte Enden der Kühlrohre abzudecken und/oder freizulegen.
Es sei bemerkt, dass der dargestellte Motor 10 nur als Beispiel dargestellt ist, und dass die hier beschriebenen Systeme und Verfahren auch in einem anderen geeigneten Motor mit geeigneten Komponenten und/oder einer geeigneten Anordnung von Komponenten realisiert oder darauf angewendet werden können.
Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere von einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen wie etwa ereignisgesteuerte Strategien, interruptgesteuerte Strategien, Multitasking-Strategien, Multithreading-Strategien und ähnlicher Strategien. Dabei können verschiedene der erläuterten Tätigkeiten, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Abfolge oder parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen fortgelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern sie dient nur einer einfachen Erläuterung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Tätigkeiten, Funktionen oder Operationen können, abhängig von der jeweiligen verwendeten Strategie, wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Operationen, Funktionen und/oder Handlungen zeichnerisch einen Code darstellen, der in ein computerlesbares Speichermedium im Steuersystem zu programmieren ist.
Ferner ist zu verstehen, dass die hier beschriebenen Systeme und Verfahren nur beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen oder Beispiele nicht als einschränkend anzusehen sind, weil zahlreiche Variationen erwogen wurden. Demgemäß umfasst die vorliegende Offenbarung alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen der verschiedenen hier offenbarten Systeme und Verfahren sowie alle beliebigen Äquivalente davon. Beispielsweise kann gemäß einigen Ausführungsformen ein Verfahren zum Betreiben des Ladeluftkühlers das Bereitstellen ungleicher Luftstromöffnungen in drei oder mehr Rohren des Ladeluftkühlers während Bedingungen eines niedrigeren Flusses und das gleichmäßige Öffnen bei Bedingungen eines höheren Flusses einschließen. Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren das Verhindern einer Kondensationsansammlung in einem Ladeluftkühler einschließen, einschließlich Aufrechterhalten einer minimale Luftflussrate durch mehrere von drei oder mehr Rohren des Ladeluftkühlers, teilweises oder vollständiges individuelles Öffnen von einem oder mehreren Rohren für den Luftstrom während einer ersten Bedingung und teilweises oder vollständiges individuelles Schließen von einem oder mehreren Rohren für den Luftstrom während einer zweiten Bedingung. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ein Motorsystem aufweisen: einen Ansaugkrümmer, einen Abgaskrümmer, mehrere Rohre, eine Steuereinheit, mehrere Betätigungselemente und einen an eine Einlassseite der Rohre angrenzenden Steuermechanismus, welcher eine verschiebbare Abschirmung aufweist, in welche die Betätigungselemente eingreifen, wobei sich die Abschirmung kontinuierlich von einem ersten Ort, an dem alle Rohre einen Luftstrom empfangen, zu einem zweiten Ort, an dem keines der Rohre einen Luftstrom empfängt, erstreckt, wobei die Abschirmung den Luftstrom für eine Anzahl der mehreren Rohre gleich oder ungleich erleichtert oder blockiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7886724 [0005]

Claims

System zum Steuern der Kondensation innerhalb mehrerer Kühlrohre eines Ladeluftkühlers zur Verwendung mit einem Motor, wobei das System Folgendes aufweist: eine Luftstromsteueranordnung, die dazu ausgelegt ist, entsprechend vorgegebenen Betriebsbedingungen des Motors selektiv zu gewährleisten, dass die Flussrate von Ladeluft durch jedes einzelne Kühlrohr entweder im Wesentlichen null ist oder oberhalb einer vorgegebenen minimalen Flussrate liegt.
System nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene minimale Flussrate in etwa 13 m/s ist und die vorgegebenen Betriebsbedingungen des Motors eine oder mehrere der folgenden aufweisen: die Umgebungstemperatur außerhalb des Ladeluftkühlers, den Umgebungsdruck außerhalb des Ladeluftkühlers, die relative Luftfeuchtigkeit außerhalb des Ladeluftkühlers, die Motortemperatur, die Temperatur des Ladeluftkühlers, die Temperatur und/oder den Druck und/oder die relative Luftfeuchtigkeit und/oder den Feuchtigkeitsgehalt der Ladeluft stromabwärts eines Turboladers, die Temperatur und/oder den Druck und/oder die relative Luftfeuchtigkeit und/oder den Feuchtigkeitsgehalt der Ladeluft stromaufwärts des Turboladers, die Temperatur und/oder den Druck und/oder die relative Luftfeuchtigkeit und/oder den Feuchtigkeitsgehalt in einem Einlasstank des Ladeluftkühlers und die Temperatur und/oder den Druck und/oder die relative Luftfeuchtigkeit und/oder den Feuchtigkeitsgehalt an einem Auslass des Ladeluftkühlers.
System nach Anspruch 1, wobei der Ladeluftkühler auch ein oder mehrere andere Kühlrohre aufweist, die in den mehreren Kühlrohren nicht enthalten sind, wobei ein Strom durch die anderen Kühlrohre immer möglich ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Luftstromsteueranordnung mehrere Ventile aufweist, die jeweils dazu ausgelegt sind, selektiv Zugang zu einem jeweiligen oder mehreren jeweiligen der mehreren Kühlrohre bereitzustellen oder den Zugang dazu zu beschränken.
System nach Anspruch 4, wobei die mehreren Ventile mehrere Klappen sind und ferner einen Druckregler zum Steuern der jeweiligen Öffnungswinkel von jeder der mehreren Klappen aufweisen.
System nach Anspruch 5, wobei die mehreren Ventile zu einer geschlossenen Position hin vorgespannt sind und wobei jedes der mehreren Ventile eine Vorspannungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, das jeweilige Ventil in Bezug auf jeweils vorgewählte Vorspannungskräfte zu einer geschlossenen Position hin vorzuspannen, wobei die Vorspannungskräfte so festgelegt sind, dass sie das Öffnen ausgewählter Ventile bei individuellen vorgegebenen Drücken bewirken.
System nach Anspruch 4, wobei die mehreren Ventile Folgendes aufweisen: einen ersten Satz von Klappen, welche einen ersten Satz von Kühlrohren abdecken und dazu ausgelegt sind, sich zu biegen, wenn sie einem ersten Druck auf einer Seite ausgesetzt sind, um dadurch den ersten Satz von Kühlrohren für einen Strom durch sie hindurch zu öffnen, einen zweiten Satz von Klappen, welche einen zweiten Satz von Kühlrohren abdecken und dazu ausgelegt sind, sich zu biegen, wenn sie einem zweiten Druck auf einer Seite ausgesetzt sind, um dadurch den zweiten Satz von Kühlrohren für einen Strom durch sie hindurch zu öffnen, und einen dritten Satz von Klappen, welche einen dritten Satz von Kühlrohren abdecken und dazu ausgelegt sind, sich zu biegen, wenn sie einem dritten Druck auf einer Seite ausgesetzt sind, um dadurch den dritten Satz von Kühlrohren für einen Strom durch sie hindurch zu öffnen, wobei der erste Druck größer als der zweite und der dritte Druck ist und der zweite Druck ein Zwischendruck ist, der kleiner als der erste Druck und größer als der dritte Druck ist.
System nach Anspruch 4, welches ferner mehrere Ventilbetätigungseinrichtungen aufweist, die dazu ausgelegt sind, jeweils ausgewählte einzelne Ventile entweder zu öffnen oder zu schließen.
System nach Anspruch 4, wobei jedes der mehreren Ventile ein bewegliches Element aufweist, welches selektiv zu einem Auslassende jedes jeweiligen Kühlrohrs und von diesem fort bewegbar ist, wobei jedes bewegliche Element einen ersten Abschnitt, der für einen dichtenden Eingriff mit einem jeweiligen Auslassende ausgelegt ist, und einen lang gestreckten zweiten Abschnitt, der sich vom ersten Abschnitt aus erstreckt, aufweist, wobei der zweite Abschnitt dazu ausgelegt ist, sich in das jeweilige Kühlrohr zu erstrecken, um dadurch die Querschnittsfläche zumindest eines Teils eines durch das jeweilige Kühlrohr verlaufenden Strömungswegs zu verringern und dadurch die Flussrate der entlang des lang gestreckten zweiten Abschnittes strömenden Ladeluft zu erhöhen.
System nach Anspruch 1, wobei die Luftstromsteueranordnung ein verschiebbares Element aufweist, das dazu ausgelegt ist, über die Enden der mehreren Kühlrohre zu gleiten, so dass die Enden der Rohre selektiv abgedeckt oder freigelegt werden, wodurch die Flussrate der Ladeluft durch ausgewählte Kühlrohre selektiv gesteuert wird.
Ladeluftkühler zur Verwendung mit einem Motor, welcher Folgendes aufweist: mehrere regulierbare Kühlrohre, die dazu ausgelegt sind, Ladeluft von einer jeweiligen ersten Seite jedes Kühlrohrs zu empfangen und die Ladeluft von einer jeweiligen zweiten Seite jedes Kühlrohrs auszugeben, eine Flussregulieranordnung, die dazu ausgelegt ist, die Ladeluft in einer selektiven Weise durch die mehreren regulierbaren Kühlrohre zu leiten, um entweder keinen Strom durch ein bestimmtes Rohr oder einen Strom bei einer Flussrate, die oberhalb einer vorgewählten minimalen Flussrate liegt, bereitzustellen, und ein oder mehrere zusätzliche Kühlrohre, die dazu ausgelegt sind, Kühlluft zu empfangen, wenn der Motor in Betrieb ist.
Ladeluftkühler nach Anspruch 11, wobei die Flussregulieranordnung mehrere Klappen aufweist, wobei jede Klappe einen erste Position aufweist, die dazu ausgelegt ist, die zweite Seite jedes Kühlrohrs abzudecken und einen Strom durch das jeweilige Rohr zu verhindern, während sie sich in der ersten Position befindet, wobei jede der mehreren Klappen eines der folgenden aufweist: ein niedriges Steifigkeitsniveau, das dazu ausgelegt ist, das Biegen der Klappe aus der ersten Position heraus zu ermöglichen, wenn der Druck innerhalb eines entsprechenden Kühlrohrs oberhalb eines ersten Niveaus liegt, ein mittleres Steifigkeitsniveau, das dazu ausgelegt ist, das Biegen der Klappe aus der ersten Position heraus zu ermöglichen, wenn der Druck innerhalb eines entsprechenden Kühlrohrs oberhalb eines zweiten Niveaus liegt, und ein hohes Steifigkeitsniveau, das dazu ausgelegt ist, das Biegen der Klappe aus der ersten Position heraus zu ermöglichen, wenn der Druck innerhalb eines entsprechenden Kühlrohrs oberhalb eines dritten Niveaus liegt.
Ladeluftkühler nach Anspruch 11, wobei die Flussregulieranordnung mehrere bewegliche Elemente aufweist, wobei jedes bewegliche Element Folgendes aufweist: einen dichtenden Abschnitt, der dazu ausgelegt ist, den Zugang zu einem jeweiligen der mehreren Kühlrohre zu verhindern, während er sich in einem dichtenden Eingriff entweder mit der ersten oder der zweiten Seite des jeweiligen Kühlrohrs befindet, wodurch kein Fluss durch das jeweilige Rohr bereitgestellt wird, und einen lang gestreckten Abschnitt, der dazu ausgelegt ist, sich in das jeweilige Kühlrohr zu erstrecken, wodurch eine effektiv verringerte Querschnittsfläche des Strömungswegs innerhalb des Kühlrohrs in einem das lang gestreckte Element umgebenden Bereich bereitgestellt wird, wobei der lang gestreckte Abschnitt mit dem dichtenden Abschnitt beweglich ist, um die Länge des Bereichs mit einer verringerten Querschnittsfläche des Strömungswegs selektiv einzustellen und um dadurch die Flussrate um den das lang gestreckte Element umgebenden Bereich selektiv einzustellen, und eine Steuereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren zu empfangen, wodurch eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Motors angegeben werden, und eine Ausgabe zu einer oder mehreren Betätigungseinrichtungen zu senden, um eines oder mehrere der beweglichen Elemente selektiv zu bewegen.
Ladeluftkühler nach Anspruch 11, wobei die Flussregulieranordnung ein verschiebbares Element aufweist, das dazu ausgelegt ist, über Enden der mehreren Kühlrohre zu gleiten, so dass die Enden der Rohre selektiv abgedeckt oder freigelegt werden, um dadurch die Flussrate von Ladeluft durch ausgewählte Kühlrohre selektiv zu steuern, und eine Steuereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren zu empfangen, welche eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Motors angeben, und eine Ausgabe zu einer Betätigungseinrichtung zu senden, um das verschiebbare Element selektiv zu bewegen.
Verfahren zum Steuern der Kondensationsansammlung in Kühlrohren, welche in einem einzelnen Ladeluftkühler enthalten sind, wobei der Ladeluftkühler dazu ausgelegt ist, einem Motor gekühlte Ladeluft bereitzustellen, umfassend: Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre, um eine Flussrate in jedem einzelnen Kühlrohr entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors entweder oberhalb einer vorgegebenen minimalen Flussrate oder bei im Wesentlichen keinem Fluss zu halten.
Verfahren nach Anspruch 15, welches ferner vor und/oder während des Ausführens des Steuerns des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre das Überwachen einer Gesamtflussrate der durch den Ladeluftkühler hindurchtretenden Ladeluft an einem oder mehreren der folgenden aufweist: einem Einlasstank, der sich an einem Einlassende der Kühlrohre befindet, einem Auslasstank, der sich an einem Auslassende der Kühlrohre befindet, einer Einlassleitung, die sich stromaufwärts des Ladeluftkühlers befindet, und einem Ansaugkrümmer, der sich stromabwärts des Ladeluftkühlers befindet.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre einschließt: Positionieren von Schließelementen an einem Ende von zwei oder mehr der einzelnen Kühlrohre, um den Strom durch jedes der jeweiligen Kühlrohre zu beschränken, Vorspannen von jedem der Schließelemente zu einer geschlossenen Position mit einer Vorspannungseinrichtung und Auslegen jeder Vorspannungseinrichtung, um jeweils verschiedene Vorspannungskräfte bereitzustellen, so dass sich die Schließelemente bei unterschiedlichen Druckbedingungen im Ladeluftkühler öffnen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre einschließt: Positionieren von Klappen in dichtendem Eingriff an einem Auslassende von zwei oder mehr der einzelnen Kühlrohre, Versehen mindestens einer ersten Gruppe der Klappen mit einer ersten Steifigkeit, so dass sich jede Klappe in der ersten Gruppe der Klappen aus dem dichtenden Eingriff mit dem Auslassende fort biegt, wenn der Druck innerhalb des Ladeluftkühlers bei einem ersten Druck liegt, und Versehen mindestens einer zweiten Gruppe der Klappen mit einer zweiten Steifigkeit, so dass sich jede Klappe in der zweiten Gruppe der Klappen aus dem dichtenden Eingriff mit dem Auslassende fort biegt, wenn der Druck innerhalb des Ladeluftkühlers bei einem zweiten Druck liegt, der vom ersten Druck verschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre einschließt: selektives Bewegen beweglicher Elemente relativ zu den jeweiligen Enden der einzelnen Kühlrohre, wobei jedes bewegliche Element einen dichtenden Abschnitt aufweist, der dazu ausgelegt ist, einen dichtenden Eingriff mit jedem jeweiligen Ende zu bilden, und einen lang gestreckten Abschnitt, der dazu ausgelegt ist, sich zumindest teilweise in das jeweilige Kühlrohr hinein und mit diesem zu erstrecken und sich mit jedem jeweiligen beweglichen Element zu bewegen, und selektives Einstellen einer effektiven Querschnittsfläche eines Strömungswegs in jeweils ausgewählten Kühlrohren in einem Bereich um den lang gestreckten Abschnitt herum durch selektives Steuern der Bewegung des jeweiligen beweglichen Elements.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Steuern des Durchgangs der Ladeluft durch jedes der Kühlrohre einschließt: Verschieben eines verschiebbaren Elements, um ausgewählte Enden der Kühlrohre abzudecken und/oder freizulegen.