DE102013111112A1

DE102013111112A1 - Ladeluftkühler-Kondensatspülzyklus

Info

Publication number: DE102013111112A1
Application number: DE102013111112.2A
Authority: DE
Inventors: Chris Paul Glugla
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2033-10-09
Also published as: US20150167540A1; DE102013111112B4; CN103726922B; US8961368B2; RU2583173C2; CN103726922A; US20140100074A1; RU2013145338A; US9284880B2

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Spülen von Kondensat aus einem Ladeluftkühler in einen Kraftmaschineneinlass geschaffen. Während eines Kraftmaschinen-Verlangsamungsereignisses wird das Fahrzeug in einen niedrigeren Gang heruntergeschaltet, um die Drehzahl und die Luftströmung durch einen Ladeluftkühler zu erhöhen, um gespeichertes Kondensat zum Kraftmaschineneinlass zu spülen. Durch Zuführen des Kondensats, während eine Kraftmaschine nicht mit Kraftstoff versorgt wird, werden Fehlzündungsereignisse, die sich aus der Aufnahme von Wasser ergeben, verringert.

Description

Hintergrund/Zusammenfassung
Kraftmaschinen können die Ausgangsleistung unter Verwendung von Aufladungsvorrichtungen erhöhen, die Einlassluft komprimieren. Da die Ladungskompression die Lufttemperatur erhöht, können Ladeluftkühler stromabwärts eines Kompressors verwendet werden, um die komprimierte Luft zu kühlen, was die potentielle Ausgangsleistung der Kraftmaschine weiter erhöht. Wenn die Einlassluft durch den Ladeluftkühler strömt und unter einen Taupunkt gekühlt wird, tritt eine Kondensation auf. Das Kondensat kann an einer Falle gesammelt und anschließend mit einer gesteuerten Aufnahmerate zur Kraftmaschine zugeführt werden, z. B. während stationärer oder Konstantfahrbedingungen. Da jedoch das aufgenommene Wasser die Verbrennungsrate verlangsamt, können sogar kleine Fehler in der Einführung von Wasser in die Kraftmaschine die Wahrscheinlichkeit von Fehlzündungsereignissen erhöhen. Kraftmaschinensteuersysteme können verschiedene Fehlzündungssteuermethoden verwenden, um Fehlzündungen, die durch die Aufnahme von Wasser verursacht werden, zu verringern.
Eine Beispielmethode zum Angehen von durch Feuchtigkeit induzierten Fehlzündungen ist von Tonetti u. a. in EP 1607606 gezeigt. Darin wird eine Einlassluftdurchflussrate auf der Basis einer Sauerstoffkonzentration von zurückgeführtem Abgas eingestellt, um das Kondensat in der AGR zu kompensieren. Eine andere Beispielmethode ist von Wong u. a. in US 6 748 475 gezeigt. Darin wird ein Kraftstoffeinspritz- und Zündfunkenzeitpunkt auf der Basis eines Parameters eingestellt, der eine Sauerstoffkonzentration oder Wasserkonzentration von zurückgeführtem Abgas angibt. Dies ermöglicht, dass Fehlzündungsereignisse, die während stationärer Bedingungen aufgrund einer plötzlichen Aufnahme von zu viel Wasser oder Kondensat entstehen, verringert werden. Selbst wenn die Menge an aufgenommenem Wasser klein ist, kann während eines vorübergehenden Fahrpedaltretens von stationären Bedingungen, wie z. B. wenn von niedrigen bis mäßigen Luftmassendurchflussraten auf hohe Luftmassendurchflussraten übergegangen wird, das aufgenommene Wasser Probleme einer langsamen Verbrennung verursachen. Insbesondere kann die hohe Luftmassendurchflussrate die Oberflächenspannung des Kondensats und die Abgabe vom Ladeluftkühler unterbrechen, wobei die Kraftmaschine dieses in größeren Mengen aufnimmt.
Die Erfinder haben jedoch hier potentielle Probleme bei einer solchen Methode identifiziert. Als ein Beispiel können selbst mit Einstellungen an der Einlassluftdurchflussrate, am Kraftstoffeinspritz- und/oder Zündfunkenzeitpunkt Fehlzündungen, die aufgrund einer Kondensataufnahme während stationärer Bedingungen verursacht werden, nicht ausreichend angegangen werden. Insbesondere kann die Kraftmaschinenverbrennungsstabilität während stationärer Bedingungen gegen die Menge an Kondensat empfindlich sein. Selbst kleine Fehler in der Kondensatdosierung können folglich zu Fehlzündungen führen.
In einem Beispiel können einige der obigen Probleme durch ein Verfahren für eine aufgeladene Kraftmaschine angegangen werden, das Folgendes umfasst: Herunterschalten eines Getriebegangs, um die Kraftmaschinendrehzahl zu erhöhen und die Kraftmaschinenluftströmung (Luftmassendurchflussrate) zu erhöhen, als Reaktion auf ein Verlangsamungsereignis und ein Kondensatniveau in einem Ladeluftkühler (CAC). Das Verfahren kann ferner das Vergrößern einer Öffnung einer Einlassdrosselklappe umfassen, um die Luftströmung durch den Ladeluftkühler zu erhöhen. In dieser Weise kann Kondensat effizient gespült werden, ohne Fehlzündungsereignisse zu erzeugen.
Als ein Beispiel kann eine Kraftmaschinensteuereinheit einen Getriebegang herunterschalten, um die Zufuhr von Kondensat, das an einem CAC gesammelt ist, zu einer Kraftmaschine während eines Verlangsamungsereignisses einzuleiten. Als Reaktion auf ein Fahrpedallösen, wenn sich die Kraftmaschine ohne Kraftstoffversorgung dreht (z. B. während eines Verlangsamungs-Kraftstoffabschalt- oder DFSO-Ereignisses), kann das Fahrzeug beispielsweise von einem dritten Getriebegang in einen zweiten Getriebegang heruntergeschaltet werden, um die Kraftmaschinendrehzahl und den Krümmerunterdruck zu erhöhen. Dann kann Kondensat vom CAC in die Kraftmaschine gesaugt werden. Zusätzlich oder wahlweise kann eine Einlassdrosselklappe geöffnet werden, um die Luftströmung zur Kraftmaschine und durch den CAC zu erhöhen. Durch Öffnen der Drosselklappe während der Verlangsamung kann der durch die rotierende Kraftmaschine erzeugte Einlasskrümmer-Unterdruck erhöht und verwendet werden, um die Spüleffizienz zu erhöhen.
Durch Zuführen von Kondensat von einem CAC zu einer Kraftmaschine während eines Verlangsamungsereignisses kann in dieser Weise die große Menge des Einlasskrümmer-Unterdrucks, der durch Herunterschalten erzeugt wird, vorteilhaft genutzt werden, um Kondensat in die Kraftmaschine zu saugen. Durch Zuführen des Kondensats zur Kraftmaschine während Bedingungen, unter denen keine Zylinderverbrennung stattfindet, kann das Kondensat durch das Kraftmaschinensystem strömen, ohne die Verbrennungsstabilität zu verschlechtern. Da das Kondensat eingeführt wird, während keine Verbrennung stattfindet, können ferner gleichzeitige Kraftmaschinenaktuator-Einstellungen für die Fehlzündungssteuerung nicht erforderlich sein. Insgesamt kann eine größere Menge an Kondensat in die Kraftmaschine gespült werden, ohne Kraftmaschinenfehlzündungen zu vermehren.
Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung vorgesehen, um eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden, in vereinfachter Form einzuführen. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, dessen Schutzbereich nur durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen begrenzt, die irgendwelche vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile lösen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiel-Kraftmaschinensystems mit einem Ladeluftkühler.
2A–B und 3A–B zeigen Beispielausführungsformen eines Ventils, das mit dem Ladeluftkühler gekoppelt ist, zum Zuführen von Kondensat vom Ladeluftkühler zu einem Kraftmaschineneinlass.
4 zeigt einen Ablaufplan hoher Ebene eines Verfahrens zum Spülen von Ladeluftkühlerkondensat zu einem Kraftmaschineneinlass während eines Kraftmaschinenverlangsamungsereignisses.
5 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Ableiten eines Kondensatniveaus am Ladeluftkühler darstellt.
6 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Spülen von CAC-Kondensat zu einem Kraftmaschineneinlass während eines Verlangsamungsereignisses durch Herunterschalten eines Getriebegangs und/oder Erhöhen der Luftströmung durch einen CAC darstellt.
7–8 zeigen Beispiel-Kondensatspülvorgänge.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Spülen von Kondensat aus einem Ladeluftkühler (CAC), der mit einem Kraftmaschinensystem wie z. B. dem System von 1 gekoppelt ist. Das Kondensatspülen kann gelegentlich, während Kraftmaschinenverlangsamungsereignissen durchgeführt werden, wenn die Kraftstoffversorgung eines Kraftmaschinenzylinders vorübergehend gestoppt wird, wie z. B. während einer Fahrpedallösebedingung. Das Spülen kann während eines Verlangsamungsereignisses durch Herunterschalten eines Getriebegangs, um die Kraftmaschinendrehzahl und den Krümmerunterdruck zu erhöhen, eingeleitet werden, wobei Kondensat vom CAC in die Kraftmaschine gesaugt wird. Wenn ein niedrigerer Gang nicht zur Verfügung steht, kann das Kondensatspülen alternativ durch Erhöhen der Luftströmung durch den CAC eingeleitet werden. Eine Kraftmaschinensteuereinheit kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine wie z. B. die Routine von 4 durchzuführen, um ein Ventil, das mit dem Ladeluftkühler gekoppelt ist (2A–B und 3A–B), während eines Verlangsamungs-Kraftstoffabschaltereignisses zu öffnen, um Kondensat in den Kraftmaschineneinlass während Bedingungen zu spülen, unter denen keine Zylinderverbrennung stattfindet. Die Spüleinstellungen können auf einer am CAC gespeicherten Menge an Kondensat basieren, wie von einem in 5 beschriebenen Modell abgeleitet. Während einer Kraftmaschinenverlangsamung kann eine Einlassdrosselklappenöffnung vorübergehend vergrößert werden, um eine Einlassluftströmung zur Kraftmaschine zu erhöhen, was weiter das Saugen des Kondensats in die Kraftmaschine unterstützt. Außerdem kann das Kondensat vom CAC durch Herunterschalten eines Getriebegangs, um die Kraftmaschinendrehzahl zu erhöhen, in die Kraftmaschine gesaugt werden. Eine Beispielsteuerroutine zum Spülen von CAC-Kondensat zu einem Kraftmaschineneinlass während eines Verlangsamungsereignisses ist in 6 gezeigt. Beispielspülvorgänge sind in 7–8 gezeigt. In dieser Weise kann Kondensat während Bedingungen von einem CAC gespült werden, unter denen Fehlzündungsereignisse aufgrund einer Wasseraufnahme nicht wahrscheinlich sind.
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beispielkraftmaschine 10 zeigt, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Die Kraftmaschine 10 ist mit vier Zylindern 30 gezeigt. Andere Zahlen von Zylindern können jedoch gemäß der aktuellen Offenbarung verwendet werden. Die Kraftmaschine 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem mit einer Steuereinheit 12 und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugfahrer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Jede Brennkammer (z. B. Zylinder) 30 der Kraftmaschine 10 kann Brennkammerwände umfassen, wobei ein Kolben (nicht dargestellt) darin angeordnet ist. Die Kolben können mit einer Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs über ein zwischenliegendes Getriebesystem 150 gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor mit der Kurbelwelle 40 über ein Schwungrad gekoppelt sein, um einen Startvorgang der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
Ein Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment kann zu einem Drehmomentwandler (nicht dargestellt) übertragen werden, um das Automatikgetriebesystem 150 anzutreiben. Ferner können eine oder mehrere Kupplungen eingerückt werden, einschließlich einer Vorwärtskupplung 154, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. In einem Beispiel kann der Drehmomentwandler als Komponente des Getriebesystems 150 bezeichnet werden. Ferner kann das Getriebesystem 150 mehrere Gangkupplungen 152 umfassen, die nach Bedarf eingerückt werden können, um mehrere feste Getriebe-Übersetzungsverhältnisse zu aktivieren. Durch Einstellen des Einrückens der mehreren Gangkupplungen 152 kann das Getriebe insbesondere zwischen einem höheren Gang (das heißt einem Gang mit einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis) und einem niedrigeren Gang (das heißt einem Gang mit einem höheren Übersetzungsverhältnis) geschaltet werden. An sich ermöglicht die Übersetzungsverhältnisdifferenz eine niedrigere Drehmomentvervielfachung über das Getriebe, wenn es sich im höheren Gang befindet, während eine höhere Drehmomentvervielfachung über das Getriebe ermöglicht wird, wenn es sich im niedrigeren Gang befindet. Das Fahrzeug kann vier verfügbare Gänge aufweisen, wobei der Getriebegang vier (vierte Getriebegang) der höchste verfügbare Gang ist und der Getriebegang eins (erste Getriebegang) der niedrigste verfügbare Gang ist. In anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug mehr oder weniger als vier verfügbare Gänge aufweisen. Wie hier ausgearbeitet, kann eine Steuereinheit den Getriebegang verändern (z. B. den Getriebegang hochschalten oder herunterschalten), um eine Menge an Drehmoment einzustellen, das über das Getriebe und den Drehmomentwandler zu den Fahrzeugrädern 156 befördert wird (das heißt ein Kraftmaschinenwellen-Ausgangsdrehmoment).
Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch Einrücken der Fahrzeugbremsen (z. B. Radbremsen) verringert werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch Kraftmaschinenbremsen weiter verringert werden. In einigen Beispielen kann das Kraftmaschinenbremsen anstelle der Radbremsen verwendet werden, um das Fahrzeug zu verlangsamen. In dieser Weise kann die Verwendung der Radbremsen verringert werden, was ihre Lebensdauer verlängert. Das Kraftmaschinenbremsen kann während eines Fahrpedallösens (z. B. Verlangsamungsereignisses) stattfinden, wenn sich die Kraftmaschine ohne Kraftstoffversorgung dreht. Die Steuereinheit kann einen Getriebegang auf der Basis von Fahrbedingungen wie z. B. des Verlangsamungsereignisses verändern. Als Reaktion auf ein Fahrpedallösen, wenn sich die Kraftmaschine ohne Kraftstoffversorgung dreht (z. B. während eines Verlangsamungs-Kraftstoffabschalt- oder DFSO-Ereignisses), kann das Fahrzeug beispielsweise Kraftmaschinenbremsen erfordern, um die Verlangsamung zu verstärken. Durch Herunterschalten in einen niedrigeren Getriebegang kann das Kraftmaschinenbremsen verstärkt werden. Wenn das Getriebe in einen niedrigeren Gang schaltet, nimmt die Kraftmaschinendrehzahl (Ne oder RPM) zu, was die Kraftmaschinenluftströmung erhöht. Ein durch die rotierende Kraftmaschine erzeugter Einlasskrümmer-Unterdruck kann bei der höheren Drehzahl erhöht werden. Wenn das Kraftmaschinenbremsen zunimmt, kann das Fahrzeugsteuersystem die Bremswirkungen von alternativen Fahrzeugbremsen wie z. B. der Radbremsen koordinieren und einstellen, um eine gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten. Während das Kraftmaschinenbremsen vorübergehend verstärkt wird, kann beispielsweise eine Radbremswirkung vorübergehend verringert werden.
Wenn jedoch eine Lufteinlassdrosselklappe geöffnet wird, wie z. B. während eines CAC-Spülzyklus, kann es vorkommen, dass das Fahrzeug nicht das gewünschte Kraftmaschinenbremsen erhält. In einem Beispiel können alternative Bremsen (z. B. Radbremsen) angewendet werden, um eine gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten, die typischerweise während des Kraftmaschinenbremsens vorhanden ist (wenn die Drosselklappe geschlossen ist). In einem anderen Beispiel, in dem die Kraftmaschine oder der Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine (z. B. in einem Hybrid-Elektrofahrzeug) oder irgendeiner anderen hybridartigen Vorrichtung (hydraulisch oder pneumatisch) gekoppelt ist, können das Drosselklappenöffnen und das Getriebeherunterschalten mit solchen Vorrichtungen koordiniert werden (z. B. könnten die Vorrichtungen in einem Energie- oder Drehmomentabsorptionsmodus betrieben werden), um die gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten, während die Kraftmaschinendrehzahl und die Massendurchflussrate hoch gehalten werden (um das Spülen des Kondensats während der Verlangsamung fortzusetzen). In dieser Weise kann die Steuereinheit das Radbremsdrehmoment, das Motordrehmoment oder andere Drehmomentabsorptionsmittel erhöhen, während die Drosselklappe offen ist, um eine gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten.
Brennkammern 30 können Einlassluft vom Einlasskrümmer 44 über einen Einlassdurchgang 42 empfangen und können Verbrennungsgase über den Auslasskrümmer 46 an den Auslassdurchgang 48 auslassen. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskrümmer 46 können selektiv mit der Brennkammer 30 über jeweilige Einlassventile und Auslassventile (nicht dargestellt) in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile umfassen.
Kraftstoffeinspritzdüsen 50 sind direkt mit der Brennkammer 30 zum Einspritzen von Kraftstoff direkt hinein im Verhältnis zur Pulsbreite eines von der Steuereinheit 12 empfangenen Signals FPW gekoppelt gezeigt. In dieser Weise schafft die Kraftstoffeinspritzdüse 50 das, was als Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer 30 bekannt ist; es ist jedoch zu erkennen, dass eine Kanaleinspritzung auch möglich ist. Kraftstoff kann zur Kraftstoffeinspritzdüse 50 durch ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) mit einem Kraftstofftank, einer Kraftstoffpumpe und einer Kraftstoffverteilerleitung zugeführt werden.
Der Einlassdurchgang 42 kann eine Drosselklappe 21 mit einer Drosselplatte 22 umfassen, um die Luftströmung zum Einlasskrümmer zu regulieren. In diesem speziellen Beispiel kann die Position (TP) der Drosselplatte 22 durch die Steuereinheit 12 verändert werden, um eine elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) zu ermöglichen. In dieser Weise kann die Drosselklappe 21 betätigt werden, um die Einlassluft zu verändern, die zur Brennkammer 30 unter anderen Kraftmaschinenzylindern zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen können zusätzliche Drosselklappen im Einlassdurchgang 42 vorhanden sein, wie z. B. eine Drosselklappe stromaufwärts des Kompressors 60 (nicht dargestellt).
In den offenbarten Ausführungsformen kann ferner ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) einen gewünschten Teil des Abgases vom Auslassdurchgang 48 zum Einlassdurchgang 42 über einen AGR-Durchgang 140 leiten. Die Menge an AGR, die zum Einlassdurchgang 42 zugeführt wird, kann durch die Steuereinheit 12 über das AGR-Ventil 142 verändert werden. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemisches innerhalb der Brennkammer zu regulieren. 1 zeigt ein Hochdruck-AGR-System, bei dem die AGR von stromaufwärts einer Turbine eines Turboladers zu stromabwärts eines Kompressors eines Turboladers geleitet wird. In anderen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine zusätzlich oder alternativ ein Niederdruck-AGR-System umfassen, in dem AGR von stromabwärts einer Turbine eines Turboladers zu stromaufwärts eines Kompressors des Turboladers geleitet wird. Wenn es betriebsfähig ist, kann das AGR-System die Bildung von Kondensat von der komprimierten Luft induzieren, insbesondere wenn die komprimierte Luft durch den Ladeluftkühler gekühlt wird, wie nachstehend genauer beschrieben.
Die Kraftmaschine 10 kann ferner eine Kompressionsvorrichtung wie z. B. einen Turbolader oder Superlader mit mindestens einem Kompressor 60, der entlang des Einlasskrümmers 44 angeordnet ist, umfassen. Für einen Turbolader kann der Kompressor 60 zumindest teilweise durch eine Turbine 62 über beispielsweise eine Welle oder eine andere Kopplungsanordnung angetrieben werden. Die Turbine 62 kann entlang des Auslassdurchgangs 48 angeordnet sein. Verschiedene Anordnungen können vorgesehen sein, um den Kompressor anzutreiben. Für einen Superlader kann der Kompressor 60 zumindest teilweise durch die Kraftmaschine und/oder eine elektrische Maschine angetrieben werden und braucht keine Turbine umfassen. Folglich kann die Menge an Kompression, die für einen oder mehrere Zylinder der Kraftmaschine über einen Turbolader oder Superlader vorgesehen wird, durch die Steuereinheit 12 verändert werden.
Ferner kann der Auslassdurchgang 48 einen Ladedruckbegrenzer (Wastegate) 26 zum Umleiten von Abgas von der Turbine 62 weg umfassen. Außerdem kann der Einlassdurchgang 42 ein Kompressor-Rückführungsventil (CRV) 27 umfassen, das dazu konfiguriert ist, Einlassluft um den Kompressor 60 umzuleiten. Der Ladedruckbegrenzer 26 und/oder das CRV 27 können durch die Steuereinheit 12 gesteuert werden, so dass sie geöffnet werden, wenn beispielsweise ein niedrigerer Aufladungsdruck erwünscht ist.
Der Einlassdurchgang 42 kann ferner einen Ladeluftkühler (CAC) 80 (z. B. einen Zwischenkühler) umfassen, um die Temperatur der turboaufgeladenen oder super aufgeladenen Einlassgase zu verringern. In einigen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft/Luft-Wärmetauscher sein. In anderen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher sein. Der CAC 80 kann ein CAC mit variablem Volumen, wie z. B. in den Ausführungsformen von 2A–B und 3A–B gezeigt, sein. In diesen Ausführungsformen, wie nachstehend genauer beschrieben, kann der Ladeluftkühler 80 ein Ventil umfassen, um selektiv die Menge und Strömungsgeschwindigkeit von Einlassluft, die durch den Ladeluftkühler 80 strömt, als Reaktion auf eine Kondensationsbildung innerhalb des Ladeluftkühlers sowie Kraftmaschinenlastbedingungen zu modulieren.
Heiße Ladeluft vom Kompressor 60 tritt in den Einlass des CAC 80 ein, kühlt ab, während sie durch den CAC strömt, und tritt dann aus, um in den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer 44 einzutreten. Eine Umgebungsluftströmung von außerhalb des Fahrzeugs kann in die Kraftmaschine 10 durch ein Fahrzeugvorderende eintreten und über den CAC strömen, um die Kühlung der Ladeluft zu unterstützen. Kondensat kann sich im CAC bilden und ansammeln, wenn die Umgebungslufttemperatur abnimmt, oder während feuchter oder regnerischer Wetterbedingungen, wenn die Ladeluft unter den Wassertaupunkt abgekühlt wird. Wenn die Ladeluft zurückgeführte Abgase umfasst, 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. Um die Ansammlung von Kondensat und das Risiko einer Korrosion zu verringern, kann das Kondensat an der Unterseite des CAC gesammelt werden und dann bei geeigneter Gelegenheit während ausgewählter Kraftmaschinenbetriebsbedingungen in die Kraftmaschine gespült werden, wie z. B. während Beschleunigungs- oder Verlangsamungsereignissen. Wenn jedoch das Kondensat während eines Beschleunigungsereignisses auf einmal in die Kraftmaschine eingeführt wird, kann es die Chance einer Kraftmaschinenfehlzündung aufgrund der Aufnahme von Wasser erhöhen.
Wie hier mit Bezug auf 4–8 ausgearbeitet, kann das Kondensat folglich vom CAC zur Kraftmaschine während Bedingungen gespült werden, unter denen die Kraftmaschine nicht mit Kraftstoff versorgt wird, wie z. B. während eines DFSO-Ereignisses (die Kraftstoffeinspritzung in Kraftmaschinenzylinder ist abgeschaltet). Diese Spülung während eines DFSO kann ermöglichen, dass Kondensat zur Kraftmaschine zugeführt wird, ohne Fehlzündungsereignisse zu verursachen. In einem Beispiel kann das Kondensatspülen während eines DFSO durch Herunterschalten eines Getriebegangs mit einem gleichzeitigen Öffnen einer Lufteinlassdrosselklappe, um die Luftströmung durch den CAC zu erhöhen, eingeleitet werden. Durch Öffnen der Einlassdrosselklappe kann eine Luftmassenströmung durch die Kraftmaschine erhöht werden, wodurch der Krümmerunterdruck erhöht wird und ermöglicht wird, dass mehr Kondensat eingesaugt wird. Durch Herunterschalten des Getriebes, während die Einlassdrosselklappe geöffnet wird, kann eine Kraftmaschinendrehzahl während der Verlangsamung weiter erhöht werden, was ermöglicht, dass die Einlassluftmassenströmung weiter erhöht wird, und die Menge an Kondensat, das während des Verlangsamungsereignisses gespült werden kann, erhöht. In einem anderen Beispiel, in dem ein niedrigerer Gang nicht zur Verfügung steht, kann das Kondensatspülen während des DFSO durch Erhöhen der Luftströmung durch den CAC durch Einstellen von einer oder mehreren einer Einlassdrosselklappe, eines CAC-Ventils (in 2A–B gezeigt) und eines Einlasskrümmerventils (in 3A–B gezeigt) eingeleitet werden.
Die Steuereinheit 12 ist in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem speziellen Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt ist, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen batteriegestützten Speicher (Keep alive memory) 110 und einen Datenbus umfasst. Die Steuereinheit 12 kann verschiedene Signale von Sensoren, die mit der Kraftmaschine 10 gekoppelt sind, zum Durchführen von verschiedenen Funktionen zum Betreiben der Kraftmaschine 10 zusätzlich zu den vorher erörterten Signalen empfangen, einschließlich der Messung der eingeführten Luftmassenströmung (MAF) vom Luftmassendurchflusssensor 120; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) vom Temperatursensor 112, der schematisch an einer Stelle innerhalb der Kraftmaschine 10 gezeigt ist; eines Profilzündaufnahmesignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder anderen Typ), der mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; der Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappen-Positionssensor, wie erörtert; und eines Krümmerabsolutdrucksignals, MAP, vom Sensor 122, wie erörtert. Ein Kraftmaschinendrehzahlsignal RPM kann durch die Steuereinheit 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe eines Unterdrucks oder Drucks im Einlasskrümmer 44 zu liefern. Es ist zu beachten, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie z. B. ein MAF-Sensor ohne MAP-Sensor oder umgekehrt. Während eines stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Kraftmaschinendrehmoments geben. Dieser Sensor kann zusammen mit der detektierten Kraftmaschinendrehzahl ferner eine Abschätzung der Ladung (einschließlich Luft), die in den Zylinder eingeführt wird, liefern. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als Kraftmaschinendrehzahlsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl von gleich beabstandeten Impulsen bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 40 erzeugen.
Andere Sensoren, die Signale zur Steuereinheit 12 senden können, umfassen einen Temperatursensor 124 am Auslass des Ladeluftkühlers 80 und einen Aufladungsdrucksensor 126. Andere Sensoren, die nicht dargestellt sind, können auch vorhanden sein, wie z. B. ein Sensor zum Bestimmen der Einlassluftgeschwindigkeit am Einlass des Ladeluftkühlers und andere Sensoren. In einigen Beispielen kann ein Speichermedium-Festwertspeicher 106 mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Befehle darstellen, die von der Mikroprozessoreinheit 102 ausführbar sind zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die erwartet werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind. Beispielroutinen werden hier zu 4–6 beschrieben.
Wenn man sich nun 2A und 2B zuwendet, ist eine Einlassseite des Ladeluftkühlers 80 dargestellt. Wie sowohl in 2A als auch 2B dargestellt, umfasst der Ladeluftkühler 80 einen betriebsfähigen Wärmeübertragungsbereich 202, der dazu konfiguriert ist, Wärme vom Inneren des Ladeluftkühlers 80 zur Außenseite des Ladeluftkühlers 80 zu übertragen. Der Ladeluftkühler 80 umfasst mehrere Kühlrohre 204, die im Wärmeübertragungsbereich 202 des Ladeluftkühlers 80 angeordnet sind. Die mehreren Kühlrohre 204 stehen mit einem Einlasstank 206 in Fluidverbindung. Der Einlasstank 206 ist dazu konfiguriert, Einlassluft über einen oder mehrere Einlassdurchgänge 208 zu empfangen, die mit einem stromaufseitigen Bereich eines Einlassdurchgangs (in 2A und 2B nicht gezeigt) gekoppelt sind. Die Einlassluft strömt vom Einlasstank 206 zu den mehreren Kühlrohren 204. Nach dem Strömen durch die Kühlrohre 204 wird die Einlassluft durch einen Auslasstank (nicht dargestellt) geleitet, der mit einem stromabseitigen Bereich des Einlassdurchgangs gekoppelt ist.
Der Ladeluftkühler 80 kann auch ein Ladeluftkühlerventil 210 (CAC-Ventil) umfassen, das dazu konfiguriert ist, den betriebsfähigen Wärmeübertragungsbereich von einem ersten Volumen 214 (in 2A gezeigt) mit einem relativ großen Bereich auf ein zweites Volumen 216 (in 2B gezeigt) mit einem relativ kleinen Bereich zu ändern. Das CAC-Ventil 210 kann als Klappe konfiguriert sein, wie gezeigt. Der Einlasstank 206 kann einen Teiler 212 umfassen, der den Einlasstank 206 in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt unterteilt. Der Teiler 212 kann ein oder mehrere Löcher umfassen. 2A stellt das Ventil 210 in einer offenen Position dar. Wenn das Ventil 210 offen ist, kann Einlassluft durch ein oder mehrere Löcher des Teilers 212 hindurchtreten, so dass die Einlassluft durch sowohl den ersten als auch den zweiten Abschnitt des Einlasstanks 206 und durch das erste Volumen 214 des Ladeluftkühlers 80 strömt. Im Wesentlichen alle der mehreren Kühlrohre 204 können das erste Volumen 214 definieren. In einem Beispiel kann der Ladeluftkühler 80 21 Kühlrohre umfassen und das erste Volumen 214 kann alle 21 Kühlrohre umfassen.
2B stellt das Ventil 210 in der geschlossenen Position dar. Wenn es geschlossen ist, blockiert das Ventil 210 das eine oder die mehreren Löcher des Teilers 212. Folglich strömt Einlassluft nur durch den ersten Abschnitt des Einlasstanks 206 und durch das zweite Volumen 216 des Ladeluftkühlers 80. Ein Teil der mehreren Kühlrohre 204 kann das zweite Volumen 216 definieren. Das zweite Volumen 216 ist gänzlich innerhalb des ersten Volumens 214 enthalten. Das heißt, die Kühlrohre, die das zweite Volumen 216 bilden, bilden auch einen Teil des ersten Volumens 214. Wenn das Ventil 210 geschlossen ist, strömt daher Einlassluft durch nur das zweite Volumen 216, und wenn das Ventil 210 offen ist, strömt Einlassluft durch das erste Volumen 214, das das zweite Volumen 216 enthält. In einem Beispiel kann der Ladeluftkühler 80 21 Kühlrohre umfassen und das zweite Volumen 216 kann weniger als 21 Kühlrohre umfassen. Das zweite Volumen 216 kann weniger als die Hälfte der Kühlrohre umfassen, die das erste Volumen 214 bilden, wie z. B. 9 Kühlrohre.
Das CAC-Ventil 210 kann ein Klappenventil sein oder einem solchen ähnlich sein. Das Ventil 210 kann ein Sitzelement (z. B. Teiler 212) mit einem im Wesentlichen flachen stationären Element mit einem oder mehreren Löchern durch dieses umfassen. Ein Verschlusselement, beispielsweise eine Klappe oder Platte, kann dazu konfiguriert sein, sich von einer ersten Position, die vom Sitzelement beabstandet ist, wodurch das eine oder die mehreren Löcher geöffnet werden, wobei Einlassluft in das erste Volumen 214 strömen kann, in eine zweite Position benachbart zum Sitzelement zu bewegen, wodurch das eine oder die mehreren Löcher geschlossen werden, wobei Einlassluft nur in das zweite Volumen 216 strömen kann.
Der Teiler 212 kann ein Teil des Ventils 210 sein. Der Teiler 212 kann beispielsweise ein Ventilsitz sein. Der Teiler 212 kann auch eine Teilungslinie oder ein Bezugselement oder dergleichen sein, das den Ladeluftkühler 80 funktional in die zwei Abschnitte unterteilt. Einige Ausführungsformen können zwei oder mehr Teiler umfassen, die den Einlass in drei oder mehr Abschnitte unterteilen. In einigen Beispielen können eine oder mehrere hinsichtlich des Einlasstanks 206 hier beschriebene Konfigurationen stattdessen oder zusätzlich in einem Auslasstank (nicht dargestellt) enthalten sein. Im Wesentlichen alle der mehreren Kühlrohre 204 können mit dem Auslasstank in gegenseitiger Fluidverbindung stehen. Selbstverständlich können alle Rohre stattdessen auf der Einlassseite in Fluidverbindung stehen und auf der Auslassseite in zwei oder mehr Abschnitte von Rohren unterteilt sein. Ein ähnlich konfiguriertes Ventil kann auch im Auslasstank enthalten sein und funktionieren, um zu steuern, ob das Fluid durch ein ähnlich konfiguriertes Loch durchgelassen oder am Durchgang gehindert wird.
Verschiedene Ausführungsformen können einen Aktuator (nicht dargestellt) umfassen, um das CAC-Ventil 210 zu öffnen und zu schließen. Der Aktuator kann einer oder mehrere von Folgenden sein: ein elektronischer Aktuator, ein durch Unterdruck gesteuerter Aktuator, eine mechanische Druckmembran, eine pulsbreitenmodulierte elektronisch Steuerung. Wenn es der Einlassluft erlaubt ist, durch alle Rohre des Ladeluftkühlers zu strömen, d. h. wenn das Ventil offen ist, erfährt die Einlassluft auch einen Druckabfall und das Ventil wird auf beiden Seiten dem Druck der ankommenden Einlassluft ausgesetzt. In dieser Weise kann der Aktuator nur eine Bewegungskraft vorsehen müssen, um das Ventil zu öffnen und zu schließen, um das Ventil von einem offenen Zustand in einen geschlossenen Zustand zu ändern, kann jedoch keine Kraft vorsehen müssen, um die Klappe offen zu halten oder um die Klappe geschlossen zu halten.
Durch Modulieren einer Position des CAC-Ventils 210 können folglich ein Volumen und eine Durchflussrate der Einlassluft, die durch den Ladeluftkühler gelenkt wird, verändert werden. In einigen Ausführungsformen kann das Ventil auf der Basis der Einlassluftströmung mechanisch moduliert werden z. B. kann die Ventilklappe oder -platte durch eine Federspannung geschlossen gehalten werden, die zur Anpassung an die Luftströmung kalibriert ist, so dass sich die Ventilklappe unter Bedingungen einer hohen Luftströmung öffnet. Während Bedingungen einer geringen Luftströmung oder Bedingungen einer niedrigen Kraftmaschinenlast kann das Ventil folglich geschlossen sein und die Einlassluft kann durch das zweite (kleinere) Volumen des Ladeluftkühlers gelenkt werden, was die Einlassluft-Strömungsgeschwindigkeit durch den Kühler erhöht, um die Kondensationsansammlung zu verringern. Während Bedingungen einer hohen Luftströmung oder Bedingungen einer hohen Kraftmaschinenlast kann das Ventil demgegenüber geöffnet werden und Einlassluft kann durch das erste (größere) Volumen des Ladeluftkühlers gelenkt werden. In anderen Ausführungsformen kann das Ventil durch eine Steuereinheit, wie z. B. die Steuereinheit 12 von 1, auf der Basis von verschiedenen Betriebsbedingungen gesteuert werden. Das Ventil kann beispielsweise während Bedingungen einer geringen Kondensationsbildung geöffnet werden und während Bedingungen einer hohen Kondensationsbildung in die geschlossene Position befohlen werden.
Wie hier in 4 ausgearbeitet, können außerdem eine Einlassdrosselklappe und das CAC-Ventil 210 während einer Kondensatspülroutine geöffnet werden, um die Luftströmung durch den CAC zu erhöhen und dadurch die Menge an Kondensat zu erhöhen, das vom CAC zum Kraftmaschineneinlass gespült wird. Das Spülen kann vorteilhafterweise während eines Verlangsamungsereignisses (wie z. B. eines DFSO) durchgeführt werden, um das Wasser während Bedingungen aufzunehmen, unter denen keine Zylinderverbrennung stattfindet. Alternativ kann das CAC-Ventil, um das Kondensat während der Verlangsamung zu räumen, geschlossen werden (um das Volumen durch den CAC zu verringern), und eine Einlassdrosselklappenöffnung kann vergrößert werden, um das kleinere Volumen zu spülen. Sobald das kleinere Volumen gespült wurde, kann dann das CAC-Ventil geöffnet werden, so dass beide Abteilungen des CAC gereinigt werden können. Während die Eingangsdrosselklappe geöffnet ist (wobei das CAC-Ventil geöffnet oder geschlossen ist, oder in einem CAC ohne CAC-Ventil) kann ferner ein Getriebegang heruntergeschaltet werden, um die Kraftmaschinendrehzahl zu erhöhen und ferner die Luftmassenströmung durch die Kraftmaschine und den CAC zu erhöhen. Beispiel-Spülvorgänge, die für einen CAC mit variablem Volumen (wie z. B. in 2A–B gezeigt) oder einen CAC mit nicht variablem Volumen (wie z. B. in 1 gezeigt) verwendet werden können, werden hier mit Bezug auf 7–8 beschrieben.
Mit Bezug auf 3A und 3B ist eine alternative Ausführungsform eines Ladeluftkühlsystems dargestellt, wobei der CAC ein Ventil umfasst, das zwischen den Auslass des CAC und den Einlasskrümmer gekoppelt ist, das hier auch als Einlasskrümmerventil bezeichnet wird. In alternativen Ausführungsformen kann das Ventil mit einem Einlass des CAC gekoppelt sein. 3A und 3B zeigen eine vordere perspektivische Ansicht eines Ladeluftkühlersystems 300 mit einem Ladeluftkühler 80. Das Ladeluftkühlersystem kann verwendet werden, um Wassertröpfchen aus dem Ladeluftkühler abzuführen, die sich infolge der hohen Umgebungsluftfeuchtigkeit ansammeln können. Dies kann beispielsweise auf Oberflächen von Wärmeaustauschdurchgängen innerhalb des Ladeluftkühlers geschehen, wenn die Oberflächen auf einer Temperatur liegen, die geringer ist als der Taupunkt der Umgebungsluft, die in den Kühler eintritt. Wenn sich eine Kondensation auf diesen Kühleroberflächen bildet, kann sie sich beispielsweise an einem niedrigen Punkt des Ladeluftkühlers konzentrieren.
Wie gezeigt, ist die Richtung der Kraftmaschinen-Luftströmung, die in den Ladeluftkühler 80 eintritt, im Allgemeinen durch den Pfeil 302 angegeben und die Kraftmaschinen-Luftströmung, die den Ladeluftkühler 80 verlässt, ist im Allgemeinen durch den Pfeil 304 angegeben. Es ist jedoch zu erkennen, dass Kraftmaschinenluft in anderen Luftströmungsrichtungen in den Ladeluftkühler 80 eintreten und diesen verlassen kann und die Kraftmaschinen-Luftströmung, wie durch Pfeile 302 und 304 angegeben, als ein nicht begrenzendes Beispiel vorgesehen ist. Ebenso sind andere Ladeluftkühler-Geometrien als die in 3A und 3B dargestellten möglich, ohne vom Schutzbereich dieser Offenbarung abzuweichen.
Wie vorstehend eingeführt, kann Kraftmaschinenluft über einen ersten Kraftmaschinenluftdurchgang 306 stromaufwärts vom Ladeluftkühler 80 eintreten. Die Kraftmaschinenluft kann dann über Wärmeaustausch mit Umgebungsluft gekühlt werden, was im Allgemeinen bei 308 angegeben ist, und kann dann über einen zweiten Kraftmaschinenluftdurchgang 310 stromabwärts vom Ladeluftkühler 80 austreten. Mit anderen Worten, Kraftmaschinenluft tritt auf einer heißen Seite 312 des Ladeluftkühlers ein und tritt auf einer kalten Seite 314 des Ladeluftkühlers aus (Richtungsabhängigkeit der Ladeluftströmung im Allgemeinen durch Pfeile 309 angegeben), wobei ”heiß” und ”kalt” eine relative Temperatur der Kraftmaschinenluft angeben, wenn sie durch den Ladeluftkühler strömt. In dieser Weise kühlt Umgebungsluft 308 die komprimierte Kraftmaschinenluft über Wärmeaustausch, wenn die Kraftmaschinenluft durch den Ladeluftkühler strömt. Die komprimierte Kraftmaschinenluft, die in den Ladeluftkühler eintritt, kann jedoch kondensieren, wie vorstehend beschrieben. In dieser Hinsicht kann der erste Kraftmaschinenluftdurchgang 306 das Kondensat innerhalb des Ladeluftkühlers abscheiden.
Wie gezeigt, kann der Ladeluftkühler 80 mehrere Wärmeaustauschdurchgänge 325 und mehrere Umgebungsluftdurchgänge 326 umfassen. Die Wärmeaustauschdurchgänge 325 können eine Leitung vorsehen, damit Ladeluft durch eine Umgebungsluftquerströmung, die durch die mehreren Umgebungsluftdurchgänge 326 strömt, gekühlt wird. In dieser Weise wird komprimierte Kraftmaschinenluft stromaufwärts von den Brennkammern gekühlt.
Das Ladeluftkühlersystem 300 umfasst auch eine Leitung 330, die mit dem zweiten Kraftmaschinenluftdurchgang 310 gekoppelt ist. Die Leitung 330 führt zum Einlasskrümmer 44 der Kraftmaschine. Folglich ist die Leitung 330 sowohl mit dem Ladeluftkühler 80 als auch dem Einlasskrümmer 44 gekoppelt. Da die Leitung 330 dazu konfiguriert ist, Einlassluft zur Kraftmaschine zuzuführen, kann sie als Einlassdurchgang bezeichnet werden. Die Leitung 330 umfasst einen Teiler 331, der die Leitung in zwei Luftströmungspfade aufteilt, einen ersten Strömungspfad 332 und einen zweiten Strömungspfad 334. Der Teiler 331 kann die ganze Länge der Leitung 330 verlaufen und als gemeinsame innere Teilungswand wirken, die zwischen dem ersten und dem zweiten Strömungspfad gemeinsam genutzt wird. Folglich kann die Leitung 330 vollständig die ganze Länge vom Ladeluftkühler zum Einlasskrümmer unterteilt sein und in einigen Ausführungsformen ohne irgendwelche zwischenliegende Öffnungen. Beide Luftströmungspfade sind mit dem Ladeluftkühler 80 und dem Einlasskrümmer 44 fluidtechnisch gekoppelt, so dass Ladeluft vom Ladeluftkühler 80 durch sowohl den ersten Strömungspfad 332 als auch den zweiten Strömungspfad 334 strömen kann, um den Einlasskrümmer 44 zu erreichen. Wie in 3A und 3B gezeigt, liegt der erste Strömungspfad 332 vertikal über dem zweiten Strömungspfad 334. Eine vertikale Achse 340 ist in 3A dargestellt, um die Beziehung zwischen dem ersten Strömungspfad 332 und dem zweiten Strömungspfad 334 darzustellen. Wie hier verwendet, ist vertikal in Bezug auf den Boden und die Räder des Fahrzeugs, in dem das Ladeluftkühlsystem 300 installiert ist. Wie in 3A und 3B dargestellt, weist der erste Strömungspfad 332 ferner einen größeren Querschnittsdurchmesser auf als der zweite Strömungspfad 334. In anderen Ausführungsformen kann jedoch der zweite Strömungspfad 334 einen größeren Durchmesser aufweisen oder die Strömungspfade können gleiche Durchmesser aufweisen.
Der erste Strömungspfad 332 kann selektiv durch ein Ventil 336 geöffnet werden, das über dem ersten Strömungspfad 332 angeordnet ist. Wie hier dargestellt, ist das Ventil 336 am Einlass des ersten Strömungspfades 332 angeordnet, wo die Leitung 330 mit dem Ladeluftkühler 80 gekoppelt ist. Das Ventil 336 kann jedoch an anderen geeigneten Stellen angeordnet sein. In einem Beispiel kann das Ventil 336 vielmehr im zweiten Strömungspfad 334 als im ersten Strömungspfad 332 angeordnet sein. In einem anderen Beispiel kann das Ventil 336 an einer anderen Stelle innerhalb des ersten Strömungspfades 332, wie z. B. in der Mitte der Leitung 330, am Auslass der Leitung 330, am Einlass des Einlasskrümmers 44 usw., angeordnet sein.
Das Ventil 336 kann ein federbelastetes Klappenventil sein, das so konfiguriert ist, dass es unter Bedingungen einer niedrigen bis mittleren Last geschlossen und unter Bedingungen einer hohen Last geöffnet wird. Die auf das Ventil 336 wirkende Federspannung kann beispielsweise hoch genug sein, um das Ventil 336 in einer geschlossenen Position zu halten, wenn die Ladeluftgeschwindigkeit relativ niedrig ist (z. B. unter Bedingungen einer niedrigeren Last). Wenn die Ladeluftgeschwindigkeit relativ hoch ist (z. B. unter Bedingungen einer hohen Last), kann die höhere Geschwindigkeit der Ladeluft, die auf die Feder wirkt, das Ventil 336 in die offene Position drängen. 3A zeigt das Ventil 336 in der offenen Position, wobei die Ladeluft zum Einlasskrümmer 44 über sowohl den ersten Strömungspfad 332 als auch den zweiten Strömungspfad 334 strömt.
Wenn es geschlossen ist, kann das Ventil 336 zum Blockieren des ersten Strömungspfades 332 vom Empfangen von Ladeluft wirken, wobei somit die ganze Ladeluft durch den zweiten Strömungspfad 334 gelenkt wird, wie in 3B gezeigt. Dabei nimmt die Geschwindigkeit der Ladeluft, die durch den zweiten Strömungspfad 334 strömt, zu. Die erhöhte Luftgeschwindigkeit schleppt Kondensat mit, das sich an der Bodenfläche des Ladeluftkühlers 80 angesammelt hat. Das angesammelte Kondensat 316 kann sich beispielsweise an einem niedrigen Punkt des Ladeluftkühlers 80 konzentrieren, wie z. B. entlang der Bodenfläche des Ladeluftkühlers. Das angesammelte Kondensat 316 kann sich auch entlang der Oberflächen der Wärmeaustauschdurchgänge 325 und/oder an Sammelpunkten in der Leitung 330 (wie z. B. Biegungen) konzentrieren. Dieses Kondensat kann aus dem Ladeluftkühler unter Bedingungen hoher Geschwindigkeit wie z. B. hoher Last gefegt werden. Während Bedingungen niedrigerer Last kann jedoch die Geschwindigkeit der Ladeluft nicht hoch genug sein, um das angesammelte Kondensat zu bewegen. Durch selektives Abschließen eines Teils des Strömungspfades vom Ladeluftkühler 80 zum Einlasskrümmer 44 mit dem geschlossenen Ventil 336 (z. B. durch selektives Abschließen des ersten Strömungspfades 332), kann die erhöhte Geschwindigkeit der Ladeluft, die durch den zweiten Strömungspfad 334 strömt, das Kondensat selbst während Bedingungen einer niedrigeren Last entfernen. Während Bedingungen einer hohen Last, wenn die Ladeluftgeschwindigkeit höher ist, kann ein geschlossenes Ventil 336 einen großen Druckabfall darstellen, was eine effiziente Strömung behindert. Folglich ist das Ventil 336 dazu konfiguriert, sich unter Bedingungen einer hohen Last zu öffnen.
In 3A und 3B ist auch ein Kondensationssammelrohr 338 dargestellt. Das Kondensationssammelrohr 338 kann mit dem zweiten Strömungspfad 334 gekoppelt sein und einen Einlass umfassen, der nahe einem niedrigen Punkt des Ladeluftkühlers 80 angeordnet ist. Das Kondensationssammelrohr 338 kann ferner den Strömungspfad der Ladeluft, die den Ladeluftkühler 80 verlässt, verschmälern. In dieser Weise kann das Kondensationssammelrohr 338 als Strohhalm wirken, um die Ladeluft mit mitgeschlepptem Kondensat in den zweiten Strömungspfad 334 und zum Einlasskrümmer 44 zu drängen.
Es ist zu erkennen, dass die obige Beschreibung nicht begrenzend ist und Komponenten des Ladeluftkühlersystems 200 andere geeignete geometrische Konfigurationen als die in 3A und 3B dargestellten aufweisen können. Außerdem ist zu erkennen, dass Merkmale des Ladeluftkühlersystems 300 andere Konfigurationen als die dargestellten verkörpern können, ohne vom Schutzbereich dieser Offenbarung abzuweichen. Das Kondensationssammelrohr 338 kann beispielsweise weggelassen werden oder es kann vielmehr mit dem ersten Strömungspfad 332 als mit dem zweiten Strömungspfad 334 gekoppelt sein. Obwohl das Ventil 336 als federbelastetes Klappenventil dargestellt ist, das dazu konfiguriert ist, sich auf der Basis der Geschwindigkeit der Ladeluft zu öffnen oder zu schließen, sind ferner andere Ventilkonfigurationen möglich. In einem Beispiel kann das Ventil 336 durch die Steuereinheit 12 gesteuert werden, um es auf der Basis von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen selektiv zu öffnen oder zu schließen. Das Ventil 336 kann ein Ein/Aus-Ventil mit einer vollständig offenen und vollständig geschlossenen Position sein oder es kann ein kontinuierlich variables Ventil mit mehreren Drosselpunkten sein. Ferner kann das Ventil in alternativen Ausführungsformen vielmehr mit einem Einlass des CAC als dem Auslass gekoppelt sein.
In einem anderen Beispiel sind mehr als zwei Strömungspfade möglich. Die Leitung kann drei oder mehr Strömungspfade enthalten und einer oder mehrere der Strömungspfade können über ein Ventil gesteuert werden, wie vorstehend beschrieben. Alternativ kann nur ein Strömungspfad vorgesehen sein und das Ventil kann als Ventil mit variabler Position konfiguriert sein, das das Drosselungsniveau der Öffnung des Strömungspfades regulieren kann, um die Geschwindigkeit der durch die Leitung strömenden Luft zu ändern.
Wie in 3A und 3B gezeigt, verläuft der Teiler 331 die ganze Länge der Leitung 330 vom Auslass des Ladeluftkühlers 80 zum Einlass des Einlasskrümmers 44. An sich teilen sich der erste Strömungspfad 332 und der zweite Strömungspfad 334 eine gemeinsame innere Unterteilungswand. In einigen Ausführungsformen sind ferner keine Komponenten (andere als das Ventil 336), zusätzliche Strömungspfade oder Öffnungen innerhalb der Leitung 330 angeordnet und folglich erstrecken sich der erste und der zweite Pfad 332, 334 ohne Unterbrechung vom Ladeluftkühler 80 zum Einlasskrümmer 44. In anderen Ausführungsformen können jedoch zusätzliche Komponenten zwischen dem Ladeluftkühler und dem Einlasskrümmer angeordnet sein, wie z. B. Drosselklappen, verschiedene Sensoren, ein anderer Turbolader, ein zusätzlicher Ladeluftkühler usw. Wenn zusätzliche Komponenten vorhanden sind, kann die Leitung zwischen dem Ladeluftkühler und der stromabseitigen Komponente mehrere Strömungspfade umfassen, während die Leitung von der stromabseitigen Komponente zum Einlasskrümmer nur einen Strömungspfad umfassen kann, oder die Leitung von der stromabseitigen Komponente zum Einlasskrümmer kann auch mehrere Strömungspfade umfassen.
Durch Modulieren einer Position des Einlasskrümmerventils 336 können folglich ein Volumen und eine Geschwindigkeit der Einlassluft, die durch eine Leitung zwischen dem Ladeluftkühler und dem Einlasskrümmer gelenkt wird, verändert werden. Während Bedingungen einer niedrigen Kraftmaschinenlast kann folglich das Ventil geschlossen werden und die Einlassluft kann durch ein kleineres Volumen der Leitung gelenkt werden, was die Einlassluft-Strömungsgeschwindigkeit durch den Kühler erhöht. Demgegenüber kann das Ventil während Bedingungen einer hohen Kraftmaschinenlast geöffnet werden und die Einlassluft kann durch ein größeres Volumen der Leitung gelenkt werden, was die Einlassluft-Strömungsgeschwindigkeit durch den Kühler verringert. In einer anderen Ausführungsform kann das Verhältnis des Ladeluftkühlerdrucks zum Umgebungsdruck anstelle der Kraftmaschinenlast verwendet werden, um die Position des Einlasskrümmerventils 336 zu steuern. In anderen Ausführungsformen kann das Ventil durch eine Steuereinheit, wie z. B. die Steuereinheit 12 von 1, auf der Basis von verschiedenen Betriebsbedingungen gesteuert werden. Das Ventil kann beispielsweise während Bedingungen einer niedrigen Kondensationsbildung offen sein und während Bedingungen einer hohen Kondensationsbildung in die geschlossene Position befohlen werden.
Wie hier in 4 ausgearbeitet, können außerdem das Einlasskrümmerventil 336 und die Einlassdrosselklappe während einer Kondensatspülroutine geöffnet werden, um die Luftströmung durch den CAC zu erhöhen und dadurch die Menge an Kondensat zu vermehren, das vom CAC zum Kraftmaschineneinlass gespült wird. Das Spülen kann vorteilhafterweise während eines Verlangsamungsereignisses (wie z. B. eines DFSO) durchgeführt werden, um das Wasser während Bedingungen aufzunehmen, unter denen keine Zylinderverbrennung stattfindet. Alternativ, um das Kondensat während der Verlangsamung zu räumen, kann das Einlasskrümmerventil geschlossen werden (um die Geschwindigkeit der Luft durch den CAC zu erhöhen) und die Einlassdrosselklappenöffnung kann vergrößert werden, um das kleinere Volumen zu spülen. Sobald das kleinere Volumen gespült wurde, kann dann das Einlasskrümmerventil geöffnet werden, so dass beide Abteilungen des CAC gereinigt werden können. Während die Einlassdrosselklappe geöffnet ist (wobei das Einlasskrümmerventil offen oder geschlossen ist, oder in einem CAC ohne Einlasskrümmerventil), kann ferner ein Getriebegang heruntergeschaltet werden (wenn ein niedrigerer Gang verfügbar ist), um die Kraftmaschinendrehzahl zu erhöhen und ferner die Luftmassenströmung durch die Kraftmaschine und den CAC zu erhöhen. Beispiel-Spülvorgänge, die für einen CAC mit variablem Volumen (wie z. B. in 3A–B gezeigt) oder einen CAC mit nicht variablem Volumen (wie z. B. in 1 gezeigt) verwendet werden können, werden hier mit Bezug auf 7–8 beschrieben.
Es ist zu erkennen, dass, obwohl die Ausführungsformen von 2A–B und 3A–B den Ladeluftkühler mit einem Klappenventil zeigen, in noch anderen Ausführungsformen der Ladeluftkühler (CAC) kein damit gekoppeltes Ventil aufweisen kann. In diesen Ausführungsformen kann, um das Spülen von Kondensat während eines Verlangsamungsereignisses zu ermöglichen, eine Lufteinlassdrosselklappe geöffnet (anstatt geschlossen) werden, um die Luftströmung durch den CAC zu erhöhen. Außerdem kann die Lufteinlassdrosselklappe vorübergehend geöffnet werden mit einem gleichzeitigen vorübergehenden Getriebegangherunterschalten (wie z. B. einem Gangherunterschalten, das in Zugmodi verwendet wird, um das Kraftmaschinenbremsen zu verstärken). Der Getriebegang kann beispielsweise von einem dritten Getriebegang in einen ersten Getriebegang heruntergeschaltet werden. Durch Öffnen der Einlassdrosselklappe und Herunterschalten eines Getriebegangs kann eine Luftmassendurchflussrate durch die Kraftmaschine und den CAC erhöht werden und die resultierende Erhöhung des Krümmerunterdrucks kann während des Verlangsamungsereignisses vorteilhaft genutzt werden, um mehr Kondensat vom CAC einzusaugen und zu spülen. In einem Beispiel kann die vorübergehende Öffnung der Einlassdrosselklappe während eines Verlangsamungsereignisses (wie z. B. während eines DFSO) für einige Sekunden durchgeführt werden. Da die Drosselklappenöffnung und das Getriebegangherunterschalten sich auf das Kraftmaschinenbremsen auswirken, kann an sich ein Fahrzeugsteuersystem die Bremswirkungen von alternativen Fahrzeugbremsen (z. B. Radbremsen) koordinieren und einstellen, um eine gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten. Während das Kraftmaschinenbremsen vorübergehend verstärkt wird, kann beispielsweise eine Radbremswirkung vorübergehend verringert werden. In Ausführungsformen, in denen die Kraftmaschine oder der Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine (z. B. in einem Hybrid-Elektrofahrzeug) oder irgendeiner anderen hybridartigen Vorrichtung (hydraulisch oder pneumatisch) gekoppelt ist, können als anderes Beispiel die Drosselklappenöffnung und das Getriebeherunterschalten mit solchen Vorrichtungen koordiniert werden (z. B. könnten die Vorrichtungen in einem Energie- oder Drehmomentabsorptionsmodus betrieben werden), um die gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten, während die Kraftmaschinendrehzahl und die Massendurchflussrate hoch gehalten werden (um das Spülen des Kondensats während der Verlangsamung fortzusetzen). Zusätzliche Details über das Spülen während eines DFSO durch Herunterschalten eines Getriebegangs sind in 4 und 6 dargestellt.
In einer anderen Ausführungsform kann das Spülen von Kondensat während eines DFSO durch Öffnen einer Einlassdrosselklappe mit gleichzeitigem vorübergehenden Getriebegangherunterschalten auch mit den in 2A–B und 3A–B gezeigten CAC-Ausführungsformen durchgeführt werden. Durch Koordinieren der Öffnung des CAC- oder Einlasskrümmerventils mit der erhöhten Luftströmung von der offenen Drosselklappe und erhöhten Drehzahl vom Herunterschalten eines Getriebegangs kann die Luftströmung durch den CAC weiter erhöht werden, um das Spülen des Kondensats zu verstärken. In einem Beispiel kann während des DFSO und Gangherunterschaltens das CAC-Ventil geöffnet werden, um die Luftströmung durch den CAC zu erhöhen und dadurch die Menge an Kondensat zu erhöhen, das aus dem CAC zum Kraftmaschineneinlass gespült wird. In einem anderen Beispiel kann während des DFSO und Gangherunterschaltens das Einlasskrümmerventil geöffnet werden, um die Luftströmung durch den CAC zu erhöhen und ein zusätzliches Kondensatspülen vorzusehen. In dieser Weise können die kombinierte Erhöhung der Luftströmung (vom Öffnen von einem oder mehreren Ventilen) und des Krümmerunterdrucks (von der erhöhten Drehzahl) ermöglichen, dass eine größere Menge an Kondensat aus dem CAC gespült wird. Das Kondensat kann auch schneller gespült werden. In dieser Weise kann das Kombinieren der erhöhten Luftströmung mit dem erhöhtem Krümmerunterdruck die Effizienz des Spülens von Kondensat vom CAC während eines DFSO-Ereignisses erhöhen.
In einigen Ausführungsformen kann das Herunterschalten eines Getriebegangs als Reaktion auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit stattfinden. In anderen Ausführungsformen kann das Herunterschalten eines Getriebegangs als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Kondensatniveau in einem CAC stattfinden. In einem Beispiel kann das Fahrzeug das Getriebe von einem ersten höheren Gang in einen zweiten niedrigeren Gang als Reaktion auf eine abnehmende Fahrzeuggeschwindigkeit während eines Verlangsamungsereignisses herunterschalten. In einem anderen Beispiel kann das Fahrzeug während eines Verlangsamungsereignisses das Getriebe von einem ersten höheren Gang in einen zweiten niedrigeren Gang als Reaktion darauf, dass das Kondensatniveau im CAC über einem Schwellenwert liegt, herunterschalten. In einigen Fällen kann der zweite Gang auf der Basis des Kondensatniveaus im CAC ausgewählt werden. Der zweite Gang kann beispielsweise ein niedrigerer Gang (mit einem höheren Übersetzungsverhältnis) sein, wenn das Kondensatniveau im CAC zunimmt. In dieser Weise kann das Herunterschalten in einen Gang mit einem höheren Übersetzungsverhältnis den Krümmerunterdruck erhöhen, was ermöglicht, dass mehr Kondensat aus dem CAC gespült wird. Das Herunterschalten von einem vierten Getriebegang in einen ersten Getriebegang kann beispielsweise eine größere Menge an Kondensat spülen als das Herunterschalten von einem vierten Getriebegang in einen dritten Getriebegang.
Das selektive Herunterschalten eines Getriebes von einem ersten, höheren Gang in einen zweiten, niedrigeren Gang während eines Verlangsamungsereignisses kann auf dem ersten Gang (das heißt dem Gang, in dem sich das Getriebe bereits zu dem Zeitpunkt befindet, zu dem die Verlangsamung stattfindet und Spülen angefordert wird) und der Menge an Kondensat im CAC basieren. In einem Beispiel kann das Herunterschalten nur dann stattfinden, wenn der erste Getriebegang über einem Schwellengang liegt. Das Herunterschalten von diesem Schwellengang kann einer Erhöhung der Kraftmaschinendrehzahl und Luftströmung durch den CAC entsprechen, die erforderlich ist, um eine gegebene Menge an Kondensat aus dem CAC zu spülen. Das Herunterschalten kann beispielsweise nur dann stattfinden, wenn sich das Getriebe bereits in oder über einem dritten Getriebegang (z. B. in einem dritten Getriebegang oder vierten Getriebegang oder fünften Getriebegang usw.) befindet. In diesem Beispiel kann das Herunterschalten vom dritten Getriebegang in den ersten Getriebegang die Kraftmaschinendrehzahl auf ein erstes Niveau erhöhen. Dieses erste Niveau kann die Luftströmung durch den CAC erhöhen, so dass das ganze Kondensat im CAC gespült wird. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl dieses Niveau nicht erreicht, da der erste Gang unter dem Schwellengang liegt, kann es vorkommen, dass nicht das ganze Kondensat aus dem CAC gespült werden kann. Folglich kann eine Erhöhung der Kraftmaschinendrehzahl zum Spülen einer Menge an Kondensat aus dem CAC den Schwellengang zum Herunterschalten bestimmen. In einem anderen Beispiel kann das Herunterschalten nur stattfinden, wenn eine Gangdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gang höher ist als eine Schwellendifferenz. Diese Schwellenwerte können auf dem niedrigstmöglichen Gang in der gegebenen Getriebekonfiguration oder dem Kondensatniveau im CAC basieren. Wenn beispielsweise der erste Gang, in dem sich das Getriebe bereits befindet, ein erster Getriebegang ist, kann ein niedrigerer Gang nicht zur Verfügung stehen und das Herunterschalten kann nicht möglich sein. In diesem Fall kann der Schwellengang der erste Getriebegang sein. Wenn jedoch der erste Gang, in dem sich das Getriebe befindet, ein dritter Getriebegang ist, kann ein niedrigerer Gang verfügbar sein und das Herunterschalten kann möglich sein. In diesem Fall kann der Schwellengang der zweite Getriebegang sein und das Herunterschalten wird ermöglicht, da sich das Getriebe bereits in einem Gang befindet, der über dem zweiten Getriebegang liegt.
In einem anderen Beispiel kann das Herunterschalten von einem vierten Getriebegang in einen zweiten Getriebegang das Kondensat im CAC spülen. Das Schalten von einem zweiten Getriebegang in einen ersten Getriebegang kann jedoch möglicherweise nicht genügen, um das Kondensat zu spülen, wenn das Kondensatniveau im CAC hoch ist. In diesem Fall kann der Schwellengang der zweite Getriebegang sein und die Schwellendifferenz kann zwei Getriebegänge sein. Das heißt, das Getriebe kann um mindestens 2 Gänge heruntergeschaltet werden müssen, um ein ausreichendes Spülen zu ermöglichen. In dieser Weise können der Schwellengang und/oder eine Schwellendifferenz (der Gänge), die zum Ermöglichen des Herunterschaltens erforderlich sind, zunehmen, wenn das Niveau an Kondensat im CAC zunimmt.
In dieser Weise kann das Fahrzeugsteuersystem selektiv ein Getriebe von einem ersten, höheren Gang in einen zweiten, niedrigeren Gang herunterschalten, um die Kraftmaschinendrehzahl zu erhöhen und die Kraftmaschinenluftströmung zu erhöhen, um Kondensat aus einem CAC zu spülen. Durch gleichzeitiges Vergrößern der Öffnung einer Einlassdrosselklappe kann die Luftströmung durch den CAC weiter erhöht werden, was das Kondensatspülen verstärkt. Das Ausmaß der Öffnung der Einlassdrosselklappe kann auf dem Ausmaß an Herunterschalten (z. B. Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gang des Herunterschaltens) und der Menge an Kondensat im CAC basieren. Während eines größeren Herunterschaltens (das z. B. von einem vierten Getriebegang zu einem ersten Getriebegang übergeht) kann die Drosselklappe beispielsweise um ein kleineres Ausmaß geöffnet werden, um das Spülen zu unterstützen. Alternativ kann während eines kleineren Herunterschaltens (das z. B. von einem zweiten Getriebegang zu einem ersten Getriebegang übergeht) die Drosselklappe um ein größeres Ausmaß geöffnet werden, um das Spülen zu unterstützen. Wenn das Kondensatniveau im CAC ein größeres Herunterschalten erfordert, aber die Gangdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gang nicht höher ist als die Schwellendifferenz, kann das Kondensatspülen in dieser Weise unter Verwendung einer größeren Drosselklappenöffnung immer noch vor sich gehen. Das Fahrzeug kann sich beispielsweise in einem zweiten Getriebegang befinden, während die Schwellendifferenz (auf der Basis des Kondensatniveaus) zwei Getriebegänge ist. Das Spülen kann durch Öffnen der Drosselklappe (möglicherweise ganz) und Herunterschalten vom zweiten Getriebegang in den ersten Getriebegang vor sich gehen. In einigen Fällen kann dies ermöglichen, dass eine ähnliche Menge von Kondensat wie während des größeren Herunterschaltens und einer kleineren Drosselklappenöffnung gespült wird. In einem anderen Fall kann eine kleinere Menge an Kondensat als die Menge im CAC gespült werden. Eine kleinere Menge an Kondensatspülung kann jedoch genügen, um die Kondensatniveaus im CAC auf ein sichereres Niveau (weniger Chance einer Kraftmaschinenfehlzündung) zu verringern.
Es ist zu erkennen, dass die hier beschriebenen Spülroutinen ermöglichen, dass Kondensat aus verschiedenen Ausführungsformen eines CAC in einen Kraftmaschineneinlass während eines Verlangsamungsereignisses gespült wird. Diese können einen CAC mit variablem Volumen (wie z. B. die in 2A–B und 3A–B beschriebenen) sowie andere herkömmliche CAC-Ausführungsformen wie z. B. einen CAC mit nicht variablem Volumen, wie in 1 beschrieben, umfassen.
Wenn man sich nun 4 zuwendet, ist ein Beispielverfahren 400 zum Spülen von Kondensat aus einem Ladeluftkühler zu einem Kraftmaschineneinlass gezeigt. Durch gelegentliches Spülen während Verlangsamungsereignissen, wenn die Kraftmaschine nicht mit Kraftstoff versorgt wird, können Fehlzündungsereignisse, die durch Wasseraufnahme entstehen, verringert werden.
Bei 402 umfasst das Verfahren das Abschätzen und/oder Messen von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen. Diese können beispielsweise die Kraftmaschinendrehzahl, den MAP, die MAF, die BP, die Kraftmaschinentemperatur, die Katalysatortemperatur, Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit usw.), Ladeluftkühler-Bedingungen (Einlasstemperatur, Auslasstemperatur, Einlassdruck, Auslassdruck, Durchflussrate durch den Kühler usw.), die AGR, die Drehmomentanforderung usw. umfassen.
Bei 404 kann das Niveau an Kondensat im CAC bestimmt werden. Dies kann das Abrufen von Details wie z. B. der Umgebungslufttemperatur, der Umgebungsluftfeuchtigkeit, der Einlass- und Auslassladelufttemperatur, des Einlass- und Auslassladeluftdrucks und der Luftmassendurchflussrate von mehreren Sensoren und das Bestimmen der Menge an Kondensat, das im CAC gebildet ist, auf der Basis der abgerufenen Daten umfassen. In einem Beispiel kann bei 406 und wie weiter im Modell von 5 ausgearbeitet, die Rate der Kondensatbildung innerhalb des CAC auf der Umgebungstemperatur, der CAC-Auslasstemperatur, dem Massendurchfluss, der AGR und der Feuchtigkeit basieren. In einem anderen Beispiel kann bei 408 ein Kondensationsbildungswert auf der CAC-Auslasstemperatur und einem Verhältnis des CAC-Drucks zum Umgebungsdruck abgebildet werden. In einem alternativen Beispiel kann der Kondensationsbildungswert auf der CAC-Auslasstemperatur und Kraftmaschinenlast abgebildet werden. Die Kraftmaschinenlast kann eine Funktion der Luftmasse, des Drehmoments, der Fahrpedalposition und der Drosselklappenposition sein und kann folglich eine Angabe der Luftströmungsgeschwindigkeit durch den CAC vorsehen. Eine mäßige Kraftmaschinenlast in Kombination mit einer relativ kalten CAC-Auslasstemperatur kann beispielsweise aufgrund der kalten Oberflächen des CAC und der relativ niedrigen Einlassluftströmungsgeschwindigkeit auf einen hohen Kondensationsbildungswert hinweisen. Die Abbildung kann ferner einen Modifikator für die Umgebungstemperatur umfassen.
Bei 410 umfasst das Verfahren das Feststellen, ob das Kondensatniveau am CAC höher ist als ein Schwellenwert. An sich kann der Schwellenwert einer Menge an Kondensat entsprechen, über der das Spülen des Kondensats erforderlich ist, um eine Fehlzündung zu verringern, die sich aus der langsamen Verbrennungsrate in der Kraftmaschine ergibt, die durch die Wasseraufnahme induziert wird. Wenn das Kondensatniveau nicht über dem Schwellenwert liegt, geht die Routine zu 412 weiter, wo ein Entleerungszyklus (oder eine Kondensatspülroutine) nicht eingeleitet wird. Bei 426 stellt die Routine fest, ob ein Kraftmaschinenverlangsamungsereignis stattfindet. Wenn kein Verlangsamungsereignis stattfindet, endet die Routine. Als Reaktion auf ein Kraftmaschinenverlangsamungsereignis umfasst jedoch die Routine das Abschalten der Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschinenzylinder, das Feststellen, in welchen Gang geschaltet werden soll, auf der Basis der Fahrzeugverlangsamung, und das Schließen der Drosselklappe. Das Schließen der Drosselklappe während eines Verlangsamungsereignisses (DFSO) verringert die Sauerstoffsättigungsniveaus im Katalysator und verringert die Kühlung des Katalysators. Wenn Kondensat während eines DFSO-Ereignisses nicht aus dem CAC gespült wird, kann sich folglich die Drosselklappe schließen.
Beim Bestätigen, dass Kondensatniveaus ausreichend hoch sind, um eine Spülung zu benötigen, umfasst die Routine bei 414 das Bestätigen, ob ein Kraftmaschinenverlangsamungsereignis stattfindet. In einem Beispiel kann das Kraftmaschinenverlangsamungsereignis ein Fahrpedallösen umfassen (das heißt, wenn der Fahrer ein Fahrpedal losgelassen hat und eine Verringerung des Drehmoments angefordert hat). Wenn ein Kraftmaschinenverlangsamungsereignis bestätigt wird, dann umfasst die Routine bei 416 das Abschalten der Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschinenzylinder und das Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffversorgung. Hier kann die Kraftmaschine weiterhin über die Fahrzeugräder gedreht werden. Folglich umfasst das Verlangsamungsereignis ein DFSO-Ereignis nach dem Fahrpedallösen.
Bei 418 umfasst das Verfahren das Feststellen, ob das Kondensat durch Schalten in einen niedrigeren Gang aus dem CAC gespült werden kann. Die Fähigkeit zum Spülen durch Schalten in einen niedrigeren Gang kann auf dem aktuellen Getriebegang und dem Kondensatniveau im CAC basieren. Wenn der erste Gang nicht höher ist als ein Schwellengang oder die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gang nicht höher ist als eine Schwellendifferenz, kann das Spülen durch Schalten in einen niedrigeren Gang nicht möglich sein. Ein Verfahren zum Bestimmen dessen ist in 6 dargestellt. Bei 422 kann als Reaktion auf das Kraftmaschinenverlangsamungsereignis und die Unfähigkeit, durch Schalten in einen niedrigeren Gang zu spülen (beispielsweise wenn sich das Getriebe bereits in einem Gang befindet, der niedriger ist als ein Schwellengang), die Zufuhr von Kondensat vom CAC zum Kraftmaschineneinlass durch Erhöhen der Luftströmung durch den CAC (und die Kraftmaschine) eingeleitet werden. Insbesondere wird die Luftströmung erhöht, während die Kraftmaschinenzylinder-Kraftstoffeinspritzung deaktiviert ist, während die Kraftmaschine sich dreht und während die Zylinderventile noch aktiv sind. Gleichzeitig wird der Getriebegang aufrechterhalten.
Als ein Beispiel kann dies das Öffnen eines Ventils oder einer Klappe, die mit dem Ladeluftkühler (hier auch als CAC-Ventil bezeichnet) gekoppelt ist, umfassen, während auch eine Einlassdrosselklappe geöffnet wird, um Kondensat aus dem CAC in den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer abzugeben. Als anderes Beispiel kann ein Ventil oder eine Klappe, die in einer Leitung zwischen dem Auslass (oder Einlass) des Ladeluftkühlers und dem Kraftmaschinen-Einlasskrümmer gekoppelt ist (hier auch als Einlasskrümmerventil bezeichnet), geöffnet werden, während auch die Einlassdrosselklappe geöffnet wird, um Kondensat vom CAC in den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer abzugeben. In beiden Fällen kann durch Öffnen des Ventils ein Einlasskrümmer-Unterdruck, der durch die rotierende Kraftmaschine erzeugt wird, verwendet werden, um Kondensat vom CAC entlang des Einlasskrümmers in die Kraftmaschine einzusaugen.
In noch einem anderen Beispiel umfasst das Erhöhen der Luftströmung zur Kraftmaschine und zum CAC das Öffnen einer Lufteinlassdrosselklappe (wie z. B. in Ausführungsformen eines CAC, der kein variables Volumen aufweist), oder das Vergrößern der Öffnung einer Lufteinlassdrosselklappe, um die Luftmassendurchflussrate durch den CAC und die Kraftmaschine zu erhöhen, wodurch das Spülen von Kondensat in den Einlasskrümmer unterstützt wird. Wie hier bezeichnet, kann sich die Lufteinlassdrosselklappe auf eine Einlassdrosselklappe beziehen, die im Einlasskrümmer stromabwärts eines Kompressors angeordnet ist (wie z. B. die Einlassdrosselklappe 21 von 1). Durch Erhöhen der Luftströmung zur Kraftmaschine kann die Kraftmaschinendrehung aufrechterhalten werden, ein Einlasskrümmer-Unterdruck kann erhöht werden und mehr Kondensat kann während der Verlangsamung gespült werden.
In einem Beispiel kann die Lufteinlassdrosselklappe während des Spülens in der offenen Position gehalten werden (z. B. der vollständig offenen Position). In einem anderen Beispiel werden die Öffnung der Drosselklappe und die zunehmende Luftströmung ferner als Reaktion auf eine Menge an Kondensat, das im CAC gespeichert ist, eingestellt. Die Öffnung der Einlassdrosselklappe kann beispielsweise vergrößert werden, wenn die Menge an Kondensat im CAC eine Schwellenmenge überschreitet. Außerdem kann das Erhöhen der Luftströmung für eine Dauer fortgesetzt werden, bis die Menge an Kondensat im CAC unter der Schwellenmenge liegt. In einem weiteren Beispiel kann eine Öffnung der Drosselklappe während des Spülens auf der Basis einer Kraftmaschinendrehzahl eingestellt werden, um eine Schwellenmenge an Einlassunterdruck für das Spülen aufrechtzuerhalten. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl während des Verlangsamungsereignisses abnimmt, kann folglich eine Öffnung der Einlassdrosselklappe (weiter) vergrößert werden, um den Schwellenunterdruck aufrechtzuerhalten. Sobald die Kraftmaschinendrehzahl unter einen Schwellenwert fällt, unter dem weitere Drosselklappeneinstellungen den Einlasskrümmer-Unterdruck nicht aufrechterhalten können, können an sich Drosselklappeneinstellungen und ein weiteres Kondensatspülen unterbrochen werden.
In noch weiteren Ausführungsformen kann die Einlassdrosselklappe während des Verlangsamungsereignisses als Reaktion darauf, dass das CAC-Kondensatniveau höher ist als das Schwellenniveau, geöffnet werden, während das CAC-Ventil oder das Einlasskrümmerventil für eine Dauer geschlossen gehalten wird. Um beispielsweise das Kondensat während der Verlangsamung zu räumen, kann das CAC-Ventil geschlossen werden, um das Volumen des CAC zu verringern, und die Einlassdrosselklappenöffnung kann vergrößert werden, um die Luftströmung durch die Kraftmaschine und den CAC zu erhöhen, wodurch das Spülen des kleineren Volumens des CAC ermöglicht wird. Sobald das kleinere Volumen ausreichend gespült wurde, wobei die Einlassdrosselklappe offen gehalten wird, kann das CAC-Ventil dann geöffnet werden, so dass der (das größere Volumen des) CAC vollständig gereinigt werden kann.
Als noch weiteres Beispiel kann, um das Kondensat während der Verlangsamung zu räumen, das Einlasskrümmerventil geschlossen werden, um das Volumen einer Leitung zu verringern, die zwischen den CAC und den Einlasskrümmer gekoppelt ist. Dabei wird das Volumen des Spülens am CAC verringert und die Luftströmungsgeschwindigkeit durch die Leitung wird erhöht. Gleichzeitig kann die Einlassdrosselklappenöffnung vergrößert werden, um das kleinere Volumen zu spülen. Sobald das kleinere Volumen ausreichend gespült wurde, kann dann das Einlasskrümmerventil geöffnet werden, so dass der CAC vollständig gereinigt werden kann.
In dieser Weise kann, während die Öffnung der Einlassdrosselklappe vergrößert wird, ein mit dem Ladeluftkühler gekoppeltes Ventil (das CAC-Ventil oder das Einlasskrümmerventil) geschlossen gehalten werden, um ein Spülvolumen des Ladeluftkühlers zu verringern. Nach dem Spülen des verringerten Volumens des Ladeluftkühlers kann dann das Ventil geöffnet werden.
Mit Rückkehr zu 418 geht, wenn das Kondensat durch Schalten in einen niedrigeren Gang gespült werden kann (beispielsweise wenn sich das Getriebe bereits in einem Gang befindet, der höher ist als ein Schwellengang), die Routine zu 420 weiter. Hier schaltet die Routine einen Getriebegang (z. B. von einem dritten Getriebegang in einen ersten Getriebegang) herunter, um die Drehzahl zu erhöhen und das Spülen von Kondensat aus dem CAC zu beginnen. Durch Erhöhen der Kraftmaschinendrehzahl während eines DFSO-Ereignisses kann Kondensat aus dem Ladeluftkühler und in die Kraftmaschine gesaugt werden, ohne Fehlzündungsereignisse zu verursachen. Ein Einlasskrümmer-Unterdruck, der durch die rotierende Kraftmaschine erzeugt wird, kann bei der höheren Drehzahl erhöht werden und verwendet werden, um mehr Kondensat vom CAC entlang des Einlasskrümmers in die Kraftmaschine zu saugen. Die Routine bei 420 kann auch die Drosselklappe öffnen, um die Luftströmung durch den Ladeluftkühler zu erhöhen, um das Spülen zu unterstützen. Durch Öffnen der Einlassdrosselklappe und Herunterschalten eines Getriebegangs kann eine Luftmassendurchflussrate durch die Kraftmaschine und den CAC vorübergehend während des Verlangsamungsereignisses erhöht werden, um mehr Kondensat vom CAC einzusaugen und zu spülen.
In einem Beispiel kann das vorübergehende Öffnen der Einlassdrosselklappe während eines Verlangsamungsereignisses (wie z. B. während eines DFSO) für einige Sekunden durchgeführt werden. Da die Drosselklappenöffnung und das Getriebegangherunterschalten sich auf das Kraftmaschinenbremsen auswirken, kann an sich ein Fahrzeugsteuersystem die Bremswirkungen von alternativen Fahrzeugbremsen (z. B. Radbremsen) koordinieren und einstellen, um eine gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten. Während einer CAC-Spülroutine, die während der Verlangsamung mit abgeschaltetem Kraftstoff stattfindet, wenn die Einlassdrosselklappe geöffnet wird, um die Luftmassendurchflussrate zu erhöhen, kann an sich das Fahrzeug nicht ausreichend Kraftmaschinenbremsen erhalten und daher kann eine alternative Bremswirkung angewendet werden müssen, um die gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten, die typischerweise vorhanden ist, wenn ein Kraftmaschinenbremsen mit geschlossener Drosselklappe besteht. In Ausführungsformen, in denen die Kraftmaschine oder der Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine (z. B. in einem Hybrid-Elektrofahrzeug) oder irgendeiner anderen hybridartigen Vorrichtung (hydraulisch oder pneumatisch) gekoppelt ist, können beispielsweise das Drosselklappenöffnen und das Getriebeherunterschalten mit solchen Vorrichtungen koordiniert werden (z. B. könnten die Vorrichtungen in einem Energie- oder Drehmomentabsorptionsmodus betrieben werden), um die gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten, während die Kraftmaschinendrehzahl und Massendurchflussrate hoch gehalten werden (um das Spülen des Kondensats während der Verlangsamung fortzusetzen). Das Radbremsdrehmoment oder das Motorbremsdrehmoment kann beispielsweise erhöht werden. Nachdem das Spülen vollendet ist, wird das Kondensatniveau aktualisiert und die Routine endet. Zusätzliche Details über das Spülen von Kondensat während eines DFSO durch Herunterschalten sind in 6 dargestellt.
Mit Rückkehr zu 414 geht, wenn ein Kraftmaschinenverlangsamungsereignis nicht bestätigt wird, die Routine zu 424 weiter, um das Kondensat während Beschleunigungs- oder stationären Bedingungen zu spülen. Entleerungsroutinen während dieser Bedingungen können das Steuern einer Drosselklappenöffnung und einer Kraftmaschinen-Luftströmung umfassen, während Kraftmaschinenaktuatoren eingestellt werden, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten.
Durch Zuführen von Kondensat von einem Ladeluftkühler zu einer Kraftmaschine während eines Verlangsamungsereignisses kann an sich die große Menge an Einlasskrümmer-Unterdruck, der durch das Kraftmaschinenbremsen erzeugt wird, vorteilhaft verwendet werden, um Kondensat in die Kraftmaschine zu saugen. Durch Zuführen des Kondensats zur Kraftmaschine während Bedingungen, unter denen keine Zylinderverbrennung stattfindet, kann das Kondensat ferner durch das Kraftmaschinensystem ohne Verschlechtern der Verbrennungsstabilität strömen. Noch ferner, da die Wahrscheinlichkeit einer schlechten Verbrennung oder Fehlzündung aufgrund der Wasseraufnahme durch Spülen des Kondensats verringert wird, während keine Verbrennung stattfindet, können gleichzeitige Kraftmaschinenaktuator-Einstellungen für die Fehlzündungssteuerung nicht erforderlich sein. An sich kann dies ermöglichen, dass eine größere Menge an Kondensat in die Kraftmaschine gespült wird. In einem Beispiel kann eine größere Menge an Kondensat pro Zyklus während des Verlangsamungsereignisses (z. B. während eines Fahrpedallösens) im Vergleich zur Menge an Kondensat, die pro Zyklus während eines Beschleunigungsereignisses (wie z. B. während eines Fahrpedaltretens) gespült wird, gespült werden.
In dieser Weise kann während der Kraftmaschinenverlangsamung mit deaktivierter Kraftstoffeinspritzung in einen Kraftmaschinenzylinder eine Luftströmung durch einen Ladeluftkühler auf der Basis einer Menge an Kondensat, das im Ladeluftkühler gespeichert ist, erhöht werden. Durch Erhöhen der Luftströmung durch die Kraftmaschine während einer Verlangsamung, wenn die Menge an Kondensat, das im Ladeluftkühler gespeichert ist, höher ist, kann eine große Menge an Kondensat vorteilhafterweise in den Einlasskrümmer während Zylinderbedingungen ohne Verbrennung gesaugt werden, was ermöglicht, dass das Spülen mit verringertem Risiko von Fehlzündungen durchgeführt wird. Demgegenüber kann während einer Verlangsamung, wenn die Menge an Kondensat, das im Ladeluftkühler gespeichert ist, niedriger ist, die Luftströmung durch die Kraftmaschine verringert werden.
5 stellt ein Verfahren 500 zum Abschätzen der Menge an Kondensat, das innerhalb eines CAC gespeichert ist, dar. Auf der Basis der Menge an Kondensat im CAC relativ zu einem Schwellenwert können Kondensatspülroutinen wie z. B. die in 4 erörterten eingeleitet werden.
Das Verfahren beginnt bei 502 durch Bestimmen der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen. Diese können, wie vorher bei 402 ausgearbeitet, Umgebungsbedingungen, CAC-Bedingungen (Einlass- und Auslasstemperaturen und -drücke, die Durchflussrate durch den CAC usw.), die Luftmassenströmung, den MAP, die AGR-Strömung, die Kraftmaschinendrehzahl und -last, die Kraftmaschinentemperatur, die Aufladung usw. umfassen. Bei 504 bestimmt die Routine als nächstes, ob die Umgebungsfeuchtigkeit bekannt ist. In einem Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit auf der Basis der Ausgabe eines Feuchtigkeitssensors, der mit der Kraftmaschine gekoppelt ist, bekannt sein. In einem anderen Beispiel kann die Feuchtigkeit aus einem stromabseitigen UEGO-Sensor abgeleitet oder von Infotronik (z. B. Internet-Verbindungen, einem Fahrzeugnavigationssystem usw.) oder einem Regen/Scheibenwischer-Sensorsignal erhalten werden. Wenn die Feuchtigkeit nicht bekannt ist (beispielsweise wenn die Kraftmaschine keinen Feuchtigkeitssensor umfasst), kann die Feuchtigkeit bei 506 auf 100% gesetzt werden. Wenn jedoch die Feuchtigkeit bekannt ist, kann der bekannte Feuchtigkeitswert, wie durch den Feuchtigkeitssensor bereitgestellt, bei 508 als Feuchtigkeitseinstellung verwendet werden.
Die Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit können verwendet werden, um den Taupunkt der Einlassluft zu bestimmen, der ferner durch die Menge an AGR in der Einlassluft beeinflusst werden kann (z. B. kann die AGR eine andere Feuchtigkeit und Temperatur als die Luft von der Atmosphäre aufweisen). Die Differenz zwischen dem Taupunkt und der CAC-Auslasstemperatur gibt an, ob sich eine Kondensation innerhalb des Kühlers bildet, und die Luftmassenströmung kann sich darauf auswirken, wie viel Kondensation sich tatsächlich innerhalb des Kühlers ansammelt.
Bei 510 kann ein Algorithmus den Sättigungsdampfdruck am CAC-Auslass als Funktion der CAC-Auslasstemperatur und des CAC-Auslassdrucks berechnen. Der Algorithmus berechnet dann die Masse von Wasser bei diesem Sättigungsdampfdruck bei 512. Schließlich wird die Kondensationsbildungsrate am CAC-Auslass bei 514 durch Subtrahieren der Masse von Wasser bei der Sättigungsdampfdruckbedingung am CAC-Auslass von der Masse von Wasser in der Umgebungsluft bestimmt. Durch Bestimmen der Menge an Zeit zwischen den Kondensatmessungen bei 516 kann das Verfahren 500 die Menge an Kondensat innerhalb des CAC seit einer letzten Messung bei 518 bestimmen. Die aktuelle Kondensatmenge im CAC wird bei 522 durch Addieren des bei 518 abgeschätzten Kondensatwerts zum vorherigen Kondensatwert und dann Subtrahieren irgendwelcher Kondensatverluste seit der letzten Routine (das heißt einer Menge an beispielsweise über Spülroutinen entferntem Kondensat) bei 520 berechnet. Kondensatverluste können als null angenommen werden, wenn die CAC-Auslasstemperatur über dem Taupunkt lag. Bei 520 kann alternativ die Menge an entferntem Kondensat empirisch als Funktion der Luftmasse modelliert oder bestimmt und mit jeder Softwareaufgabenschleife (das heißt mit jedem Durchlauf der Routine 500) herabinntegriert werden.
An sich kann das Verfahren von 5 von der Steuereinheit während der Routine von 4 verwendet werden, um ein Modellierungsverfahren zum Abschätzen der Menge an Kondensat am CAC zu verwenden. In alternativen Ausführungsformen kann das Kraftmaschinensteuersystem ein Abbildungsverfahren verwenden, um die Menge an Kondensat am CAC auf der CAC-Einlass/Auslass-Temperatur, einer Umgebungsfeuchtigkeit und einer Kraftmaschinenlast abzubilden. Die Werte können beispielsweise abgebildet und in einer Nachschlagetabelle gespeichert werden, die von der Steuereinheit während der Routine von 4 (bei 408) abgerufen und danach aktualisiert wird.
Wenn man sich nun 6 zuwendet, ist ein Beispielverfahren 600 zum Spülen von Kondensat von einem CAC zu einem Kraftmaschineneinlass während eines Verlangsamungsereignisses durch Herunterschalten eines Getriebes von einem ersten, höheren Gang in einen zweiten, niedrigeren Gang gezeigt. Durch Herunterschalten eines Getriebegangs, Öffnen einer Lufteinlassdrosselklappe und möglicherweise Öffnen eines CAC-Ventils oder eines Einlasskrümmerventils kann eine größere Menge an Kondensat aus dem CAC gespült werden.
Bei 602 umfasst das Verfahren das Abschätzen und/oder Messen von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen. Diese können beispielsweise die Kraftmaschinendrehzahl, den MAP, die MAF, die BP, die Kraftmaschinentemperatur, die Katalysatortemperatur, Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit usw.), CAC-Bedingungen (Einlasstemperatur, Auslasstemperatur, Einlassdruck, Auslassdruck, Durchflussrate durch den Kühler usw.), die AGR, die Drehmomentanforderung, Getriebebedingungen (aktuellen Getriebegang, Vorliegen von Kraftmaschinenbremsen usw.) usw. umfassen.
Bei 603 bestimmt die Routine das erforderliche Herunterschalten auf der Basis des CAC-Kondensatniveaus. Dies kann das Bestimmen eines Schwellengangs für den ersten, höheren Getriebegang umfassen. Insbesondere kann der erste Gang auf oder über dem Schwellengang liegen müssen, um eine Menge an Kondensat zu spülen. Das Verfahren kann bei 603 auch das Bestimmen einer Schwellendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gang umfassen. Insbesondere kann die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gang auf oder höher als eine Schwellendifferenz liegen müssen, um eine Menge an Kondensat zu spülen. Folglich können diese Schwellenwerte auf der Menge an Kondensat im CAC basieren. Wenn beispielsweise eine große Menge an Kondensat im CAC vorhanden ist, kann ein größeres Herunterschalten (oder eine höhere Schwellendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gang) erforderlich sein. Dieses größere Herunterschalten kann das Überspringen von Gängen beinhalten (z. B. von einem dritten zu einem ersten Gang übergehen). In einem anderen Beispiel kann eine kleinere Menge an Kondensat im CAC ein kleineres Herunterschalten erfordern (z. B. Herunterschalten von einem zweiten auf einen ersten Getriebegang). An sich kann das Verfahren das Überspringen von Gängen in einem größeren oder geringeren Grad als Reaktion auf die Menge an Kondensat im CAC umfassen.
Bei 604 stellt die Routine fest, ob das bei 603 bestimmte erforderliche Herunterschalten möglich ist. Wenn sich das Fahrzeug beispielsweise in einem dritten Getriebegang befindet und die Schwellendifferenz zwei Getriebegänge ist, kann das Verfahren zu 606 weitergehen. Wenn sich jedoch das Fahrzeug in einem zweiten Getriebegang befindet, kann es vorkommen, dass das Spülen durch Herunterschalten nicht möglich ist. Wenn das erforderliche Herunterschalten nicht möglich ist, fährt die Routine zu 608 fort, wo der Getriebegang aufrechterhalten wird und das CAC-Kondensatspülen eingeleitet wird. Die Zufuhr von Kondensat vom CAC zum Kraftmaschinen-Einlasskrümmer kann durch Öffnen einer Lufteinlassdrosselklappe und möglicherweise Öffnen eines CAC-Ventils oder eines Einlasskrümmerventils (wie vorstehend mit Bezug auf 422 im Verfahren 400 beschrieben) eingeleitet werden. In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren bei 608 das Öffnen der Drosselklappe und das Herunterschalten in einen niedrigeren Gang umfassen, wenn einer verfügbar ist, selbst wenn die erforderlichen Schwellenwerte bei 604 nicht erfüllt wurden. In dieser Weise kann das kleinere Gangherunterschalten immer noch den Krümmerunterdruck erhöhen und zusammen mit der erhöhten Luftströmung von der offenen Drosselklappe Kondensat aus dem CAC spülen. Die Drosselklappenöffnung kann ferner vergrößert werden, um das kleinere Gangherunterschalten zu kompensieren.
Alternativ fährt die Routine, wenn bei 604 das erforderliche Herunterschalten möglich ist, mit 606 fort, um zu bestätigen, ob Kraftmaschinenbremsen besteht. Wie vorstehend beschrieben, kann Kraftmaschinenbremsen verwendet werden, um das Verlangsamen des Fahrzeugs während eines Verlangsamungsereignisses zu unterstützen. Wenn Kraftmaschinenbremsen erforderlich ist, prüft die Routine bei 610, ob ein niedrigerer Gang verfügbar ist, der weiterhin das erforderliche Kraftmaschinenbremsen vorsehen kann. Wenn der niedrigere Gang mit Kraftmaschinenbremsen bestätigt wird, wird das Kondensatspülen durch Herunterschalten eines Getriebegangs bei 612 eingeleitet, um die Drehzahl zu erhöhen. Wenn sich die Kraftmaschine schneller dreht, wird Kondensat vom CAC in die Kraftmaschine gesaugt. Eine Einlassdrosselklappe kann sich auch bei 612 öffnen, um die Luftströmung durch den CAC zu erhöhen und die Menge an gespültem Kondensat zu vermehren. Die erhöhte Luftströmung zur Kraftmaschine als Reaktion auf das Vergrößern der Drosselklappenöffnung kann das Kraftmaschinenbremsen verringern. Daher kann die Routine bei 614 alternative Fahrzeugbremsen (z. B. Radbremsen) einstellen, um das erforderliche Bremsniveau aufrechtzuerhalten. Wenn beispielsweise die Drosselklappenöffnung das Kraftmaschinenbremsen auf ein Niveau verringert, das geringer als erforderlich ist, kann das Verstärken der Radbremsen um ein proportionales Ausmaß ermöglichen, dass das Fahrzeug dasselbe Niveau an Bremsen aufrechterhält. In einem anderen Beispiel, in dem die Kraftmaschine oder der Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine (z. B. in einem Hybrid-Elektrofahrzeug) oder irgendeiner anderen hybridartigen Vorrichtung (hydraulisch oder pneumatisch) gekoppelt ist, könnten die Vorrichtungen in einem Energie- oder Drehmomentabsorptionsmodus betrieben werden, um die gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten, während die Kraftmaschinendrehzahl und die Massendurchflussrate hoch gehalten werden (um das Spülen des Kondensats während der Verlangsamung fortzusetzen).
Als nächstes kann bei 616 festgestellt werden, ob das Kondensatniveau unter das Schwellenniveau gesunken ist. Das heißt, es kann festgestellt werden, ob der CAC ausreichend gespült wurde. Wenn ja, dann umfasst die Routine bei 620 das Stoppen des Spülens des Kondensats aus dem CAC zum Einlasskrümmer durch Schließen von Ventilen, die zum Spülen verwendet werden (des CAC-Ventils und/oder des Einlasskrümmerventils). Der heruntergeschaltete Getriebegang und die Einlassdrosselklappe können auch zurück in ihre angeforderten Positionen eingestellt werden. Nach dem Vollenden des Spülens kann das Kondensatniveau am CAC aktualisiert werden. Wenn das Kondensatniveau nicht unter das Schwellenniveau gefallen ist, kann ansonsten die Routine das Spülen von Kondensat zum Kraftmaschinen-Einlasskrümmer bei 618 fortsetzen.
Es ist zu erkennen, dass in weiteren Ausführungsformen das Spülen während des Verlangsamungsereignisses auch als Reaktion auf eine Wiederaufnahme der Kraftmaschinenzylinder-Kraftstoffversorgung gestoppt werden kann. Als Reaktion auf eine plötzliche Erhöhung der Drehmomentanforderung (z. B. ein Fahrpedaltreten oder das Fahrzeug erreicht ein Bergaufsegment), kann beispielsweise die Zylinderkraftstoffversorgung wieder aufgenommen werden und das Spülen während eines DFSO-Ereignisses kann gestoppt werden. In einem Beispiel, in dem das Spülen nicht vollendet wurde und der Fahrzeugfahrer das Fahrpedal tritt, kann weiteres Spülen unterbrochen werden. Die Steuereinheit kann eine alternative Spülroutine einleiten, um die Vollendung der Kondensatspülung während eines Kraftmaschinenbeschleunigungsereignisses zu ermöglichen, wie vorstehend ausgearbeitet. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl während der Verlangsamung unter eine Schwellendrehzahl fällt (z. B. aufgrund eines entsprechenden Abfalls der Fahrzeuggeschwindigkeit), so dass ein unzureichender Krümmerunterdruck zum Spülen des Kondensats zur Verfügung steht, kann alternativ das CAC-Ventil oder das Einlasskrümmerventil geschlossen werden, um das Spülen von Kondensat zu stoppen. In einem Beispiel kann, wenn das Spülen nicht vollendet wurde und die Kraftmaschine sich bis zum Stillstand gedreht hat, weiteres Spülen unterbrochen werden. In noch einer weiteren Ausführungsform kann, wenn sich die Kraftmaschinendrehzahl während der Verlangsamung ändert (z. B. abnimmt), die Einlassdrosselklappen-Öffnung eingestellt (z. B. vergrößert) werden, um ein Schwellenausmaß an Einlasskrümmer-Unterdruck für den Spülvorgang aufrechtzuerhalten. Dann, wenn Drosselklappeneinstellungen nicht verwendet werden können, um den Schwellen-Einlasskrümmer-Unterdruck zu schaffen, kann das Spülen gestoppt werden. Als Beispiel kann die zunehmende Luftströmung für eine Dauer fortgesetzt werden, bis zum Eintreten des Früheren aus die Menge an Kondensat im Ladeluftkühler liegt unter dem Schwellenwert oder die Kraftstoffeinspritzung in den deaktivierten Zylinder wird wieder aufgenommen. In jedem Fall kann nach dem Stoppen des Spülens das Kondensatniveau am CAC aktualisiert werden. Alternativ kann das CAC-Niveau aktualisiert werden, wenn das Spülen geschieht. Die Steuereinheit kann beispielsweise die Masse von gespültem Wasser als Funktion der Luftmassendurchflussrate charakterisieren. Bei jeder Ausführung der Softwareaufgabenschleife (der Spülroutine) kann dann der Wasserpegel durch die geräumte Menge herabintegriert werden. Eine Hysterese kann zum Spülzyklusschwellenwert addiert werden, so dass die Routine nicht verlassen wird, bis angemessenes Spülen durchgeführt wurde.
In dieser Weise kann das Spülen von Kondensat während eines Verlangsamungsereignisses durch Herunterschalten eines Getriebes von einem ersten, höheren Gang in einen zweiten, niedrigeren Gang vor sich gehen, wenn der erste Getriebegang über einem Schwellengang liegt und/oder wenn die Gangdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gang höher ist als eine Schwellendifferenz. In einem ersten Beispiel kann das Kondensatniveau im CAC hoch sein, was ein größeres Gangherunterschalten erfordert. In diesem Fall kann die Gangschwellendifferenz auf zwei gesetzt werden. Wenn sich das Fahrzeug im vierten Getriebegang befindet, kann das Getriebe in den zweiten Getriebegang heruntergeschaltet werden, um Kondensat zu spülen. Alternativ kann die Steuereinheit das Getriebe vom vierten Getriebegang in den ersten Getriebegang herunterschalten, um Kondensat mit einer schnelleren Rate zu spülen. Wenn sich jedoch das Fahrzeug im zweiten Getriebegang befindet, wird das erforderliche Gangherunterschalten von zwei Gängen nicht erfüllt. Folglich kann das Spülen durch Herunterschalten nicht möglich sein. Die Steuereinheit kann jedoch die Drosselklappenöffnung vergrößern und das Getriebe vom zweiten Getriebegang in den ersten Getriebegang herunterschalten, um eine kleinere Menge an Kondensat zu spülen. In einem anderen Beispiel kann die Drosselklappenöffnung zusammen mit dem kleineren Gangherunterschalten vergrößert werden, um eine größere Menge an Kondensat zu spülen. In dieser Weise können die Drosselklappenöffnung und das Herunterschalten koordiniert werden, um den Krümmerunterdruck während der Verlangsamung ausreichend zu erhöhen, um das CAC-Kondensat zu spülen.
In einem zweiten Beispiel kann das Kondensatniveau im CAC niedriger (aber immer noch über einem Schwellenwert, um das Spülen während eines Verlangsamungsereignisses einzuleiten) sein, was ein kleineres Gangherunterschalten erfordert, um das Kondensat zu spülen. In diesem Fall kann die Gangschwellendifferenz auf eins gesetzt werden und der Gangschwellenwert kann auf den ersten Getriebegang festgelegt werden. Wenn sich das Fahrzeug im dritten Getriebegang befindet, kann die Steuereinheit in den zweiten Getriebegang herunterschalten, um Kondensat zu spülen. Alternativ kann die Steuereinheit vom dritten Getriebegang in den ersten Getriebegang herunterschalten, um die Rate des Kondensatspülens zu erhöhen. Das Festellen, in welchen Gang zu schalten ist, kann von anderen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen wie z. B. der Rate der Fahrzeugverlangsamung und Kraftmaschinenbremsanforderungen abhängen. Wenn beispielsweise ein erhöhtes Kraftmaschinenbremsen erforderlich ist, kann die Steuereinheit vom dritten Getriebegang in den ersten Getriebegang herunterschalten, um das Kraftmaschinenbremsen und das Kondensatspülen zu verstärken. Mit Rückkehr zum zweiten Beispiel kann, wenn sich das Fahrzeug stattdessen im ersten Getriebegang befindet, Kondensat nicht durch Herunterschalten gespült werden. Da sich das Fahrzeug im ersten Getriebegang befindet, steht ein niedrigerer Gang nicht zur Verfügung. Folglich ist das Herunterschalten nicht möglich und das Kondensatspülen kann durch Öffnen der Drosselklappe eingeleitet werden.
Wenn man sich nun 7 zuwendet, zeigt ein Graph 700 einen Beispiel-Kondensatspülvorgang während Beschleunigungs- und Verlangsamungsereignissen. Insbesondere zeigt der Graph 700 eine Änderung der Pedalposition (PP), die auf eine Fahrer-Drehmomentanforderung hinweist, im Diagramm 702, eine entsprechende Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit ist im Diagramm 704 gezeigt und eine entsprechende Änderung der Kraftmaschinendrehzahl (Ne oder RPM) ist im Diagramm 706 gezeigt. Das Diagramm 707 stellt eine Änderung der Kraftmaschinenkraftstoffmasse dar. Eine Änderung des Getriebegangs ist im Diagramm 714 gezeigt, wobei 4 der höchste verfügbare Gang ist und 1 der niedrigste verfügbare Gang ist. Ferner sind Änderungen an einem CAC-Kondensatniveau im Diagramm 708 gezeigt, Änderungen an einer Lufteinlassdrosselklappenposition sind im Diagramm 710 gezeigt und Änderungen an der Position des CAC-Ventils des CAC sind im Diagramm 712 gezeigt. Obwohl das Diagramm 712 des dargestellten Beispiels mit Bezug auf ein CAC-Ventil gezeigt ist, wie z. B. das Ventil von 2A–B, können in einer alternativen Ausführungsform dieselben Einstellungen mit Bezug auf ein Einlasskrümmerventil durchgeführt werden, wie z. B. das Ventil von 3A–B. Ferner können dieselben Vorgänge in Ausführungsformen eines CAC, der kein Ventil zum Verändern eines Volumens des CAC umfasst, durchgeführt werden.
Vor t1 kann ein Fahrzeugfahrer das Fahrpedal angewendet haben, um ein Drehmoment und eine Fahrzeuggeschwindigkeit anzufordern (Diagramm 706). Folglich kann eine Pedalposition höher sein als ein Schwellenwert (Diagramm 702), und eine Kraftmaschinendrehzahl kann erhöht werden, um das gewünschte Drehmoment (Diagramm 704) und die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit bereitzustellen. Außerdem kann das Fahrzeug in einem Getriebegang 3 beginnen (714). Während dieser Zeit kann als Reaktion darauf, dass die Kraftmaschinenlast höher ist als ein Schwellenwert, ein CAC-Ventil geöffnet werden, um zu ermöglichen, dass Luft durch den CAC strömt. Selbst wenn das CAC-Ventil offen ist, kann jedoch das Kondensatniveau allmählich zunehmen (Diagramm 708), und kurz vor t1 kann das Kondensatniveau über das Schwellenniveau 709 ansteigen, was auf einen Bedarf an einem CAC-Kondensatspülen hinweist.
Bei t1 kann ein Fahrpedallöseereignis stattfinden, wie durch den Abfall der Pedalposition angegeben. Als Reaktion auf das Fahrpedallösen kann die Einlassluft-Drosselklappenöffnung anfänglich verkleinert (oder geschlossen) werden, um die Luftströmung durch die Kraftmaschine zu verringern. Die Kraftmaschinendrehzahl kann der Fahrzeuggeschwindigkeit folgen. Als Reaktion auf den Abfall der Kraftmaschinenlast kann das CAC-Ventil geschlossen werden, um die Luftströmung durch den CAC zu verringern. Bei t2 kann das Fahrzeug die Verlangsamung beginnen. Als Reaktion auf die verringerte Drehmomentanforderung während der Verlangsamung kann die Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschinenzylinder abgeschaltet werden. Das heißt, ein Verlangsamungs-Kraftstoffabschaltvorgang (DFSO-Vorgang) kann durchgeführt werden. Aufgrund des DFSO-Ereignisses kann eine Kraftmaschinenkraftstoffmasse abnehmen (708). Infolge des DFSO-Ereignisses kann auch das Kraftmaschinenbremsen ermöglicht werden.
An sich kann als Reaktion auf das Verlangsamungsereignis die Einlassluftströmung verringert und auf dem verringerten Niveau gehalten werden, bis anschließend durch den Fahrzeugfahrer ein erhöhtes Drehmoment angefordert wird (z. B. aufgrund eines Fahrpedaltretens nach dem Verlangsamungsereignis). Im vorliegenden Beispiel kann jedoch als Reaktion darauf, dass das Kondensatniveau während des DFSO-Ereignisses bei t2 höher ist als der Schwellenwert, das Kondensat aus dem CAC gespült werden. In diesem Beispiel befindet sich das Fahrzeug bei t2 im Getriebegang 1 (714). Da ein niedrigerer Gang nicht zur Verfügung steht, kann das Kondensatspülen folglich durch Erhöhen der Luftströmung durch den CAC eingeleitet werden. Eine Öffnung der Einlassdrosselklappe kann vergrößert werden (z. B. kann die Drosselklappe vollständig geöffnet werden), während das CAC-Ventil geschlossen ist, um das Spülen des Kondensats aus dem CAC in den Kraftmaschineneinlass zu ermöglichten. Insbesondere wird durch Schließen des CAC-Ventils ein Volumen des CAC verringert, während gleichzeitig durch Öffnen der Einlassdrosselklappe eine Luftströmung durch die Kraftmaschine und den CAC erhöht wird. Dies ermöglicht, dass Kondensat, das im kleineren Volumen des CAC gespeichert ist, schnell zwischen t2 und t3 gespült wird (d. h. in ein paar Sekunden). Bei t3 kann, sobald das Spülen des kleineren Volumens des CAC vollendet ist, das CAC-Ventil geöffnet werden, während die Einlassdrosselklappe offen gehalten wird, um zu ermöglichen, dass der Rest des CAC während des DFSO-Ereignisses gespült wird. Bei t4 kann das Spülen des CAC als Reaktion darauf, dass das Kondensatniveau unter dem Schwellenniveau liegt, als vollendet betrachtet werden. Als Reaktion darauf, dass das Spülen vollendet ist, während Verlangsamungsbedingungen noch vorhanden sind, kann die Einlassdrosselklappe geschlossen werden, um die Luftströmung zu verringern. Außerdem kann das CAC-Ventil geschlossen werden, um die Luftströmung durch den CAC während der Bedingung mit niedriger Last zu verringern.
In dieser Weise kann während des Verlangsamungsereignisses das CAC-Ventil geöffnet und geschlossen werden, wobei das Öffnen und Schließen des CAC-Ventils zumindest auf der Menge an Kondensat im Ladeluftkühler basiert (und unabhängig von der Kraftmaschinenlast ist). Da das Spülen stattfindet, während keine Zylinderverbrennung stattfindet, sind außerdem gleichzeitige Kraftmaschinenaktuator-Einstellungen, die für die Fehlzündungssteuerung erforderlich sind, nicht erforderlich. Ein Zündfunkenzeitpunkt kann beispielsweise aufrechterhalten werden. Es ist zu erkennen, dass, obwohl das Beispiel in der dargestellten Figur die Drosselklappe zwischen t2 und t4 offen gehalten zeigt, in alternativen Ausführungsformen eine Öffnung der Drosselklappe zwischen t2 und t4 auf der Basis der Änderung der Kraftmaschinendrehzahl dynamisch eingestellt werden kann, um eine Menge an Einlasskrümmer-Unterdruck für ein ausreichendes Spülen von Kondensat aus dem CAC in den Kraftmaschineneinlass aufrechtzuerhalten.
Bei t5 kann der Fahrzeugfahrer das Fahrpedal treten, wie durch die plötzliche Erhöhung der Pedalposition angegeben. Als Reaktion auf das Fahrpedaltreten kann die Einlassdrosselklappe geöffnet werden, um die gewünschte Luftströmung zu liefern und die Drehmomentanforderung zu erfüllen. Außerdem können die Kraftmaschinendrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Getriebegang zunehmen. An sich basiert während eines Beschleunigungsereignisses ein Öffnen und Schließen des CAC-Ventils auf der Kraftmaschinenlast. Als Reaktion auf eine Bedingung mit hoher Last beim Fahrpedaltreten kann daher das CAC-Ventil erneut geöffnet werden. Während das Ventil offen ist, kann die erhöhte Luftströmung des Fahrpedaltretens vorteilhafterweise verwendet werden, um zumindest einiges Kondensat aus dem CAC zu spülen (oder die Ansammlung von Kondensat im CAC zu verringern), selbst wenn Kondensatniveaus am CAC nicht ausreichend hoch sind, um eine aktive Spülroutine zu benötigen.
Ein zweites, späteres Fahrpedaltreten, das stattfindet, nachdem eine Menge an Zeit abgelaufen ist, ist bei t6 gezeigt. Während des zweiten, späteren Fahrpedaltretens können hier die Kondensatniveaus am CAC ausreichend hoch sein und eine aktive Spülroutine kann angefordert werden. Als Reaktion auf das Fahrpedaltreten kann hier die Einlassdrosselklappenöffnung vergrößert werden, um eine vermehrte Luftströmung vorzusehen. Die vermehrte Luftströmung kann dann vorteilhafterweise genutzt werden, um Kondensat aus dem CAC zum Einlass zu spülen. Insbesondere kann das CAC-Ventil geöffnet werden, während die Drosselklappe offen ist, um das gespeicherte Kondensat schnell zu spülen. Außerdem können einer oder mehrere alternative Kraftmaschinenbetriebsparameter (nicht dargestellt) eingestellt werden, um das gewünschte Drehmoment aufrechtzuerhalten. Während das Kondensat während des Fahrpedaltretens zum Einlass gespült wird, kann beispielsweise ein Zündfunkenzündzeitpunkt vorverstellt werden oder eine Menge an Verzögerung kann begrenzt werden. In einem Beispiel kann die Steuereinheit die Menge an aufgenommenem Wasser durch Begrenzen oder Formen der Reaktion der Kurve der eingeführten Luftmasse dosieren. Eine Zündfunkenzeitpunkteinstellung kann dann verwendet werden, um den Verbrennungszeitpunkt aufrechtzuerhalten (z. B. um zu späte Verbrennungen zu vermeiden).
Ein zweites, späteres Fahrpedallösen, das stattfindet, nachdem eine weitere Menge an Zeit abgelaufen ist, ist bei t7 gezeigt. Während des zweiten, späteren Fahrpedallösens können hier die Kondensatniveaus am CAC (708) unter einem Schwellenniveau 709 liegen, so dass kein Entleerungszyklus eingeleitet wird. Als Reaktion auf das Fahrpedallösen kann die Einlassluft-Drosselklappenöffnung geschlossen werden (710). Das Fahrzeug kann eine Verlangsamung bei t8 beginnen (704) und die Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschinenzylinder kann abgeschaltet werden. Das heißt, ein Verlangsamungs-Kraftstoffabschaltvorgang (DFSO-Vorgang) kann durchgeführt werden. Aufgrund des DFSO-Ereignisses kann eine Kraftmaschinen-Kraftstoffmasse abnehmen (708). Infolge des DFSO-Ereignisses kann auch ein Getriebegang vom Getriebegang 3 in den Getriebegang 2 heruntergeschaltet werden und Kraftmaschinenbremsen kann ermöglicht werden.
Während einer ersten Bedingung, wie bei t6 gezeigt, wenn die Einlassluftströmung höher ist als eine Schwellenströmung, wird folglich Kondensat von einem Ladeluftkühler zu einer Kraftmaschine während eines Kraftmaschinen-Beschleunigungsereignisses zugeführt. Während einer zweiten Bedingung, wie bei t2 gezeigt, wenn der Einlassunterdruck höher ist als ein Schwellenunterdruck, wird dann Kondensat vom Ladeluftkühler zur Kraftmaschine während eines Kraftmaschinenverlangsamungsereignisses zugeführt. Während der ersten Bedingung wird hier eine erste kleinere (netto) Menge an Kondensat zugeführt und während der zweiten Bedingung wird eine zweite größere (netto) Menge an Kondensat zum Kraftmaschineneinlass zugeführt. Während der ersten Bedingung wird ferner Kraftstoff in die Kraftmaschinenzylinder während der Zufuhr von Kondensat eingespritzt, wohingegen während der zweiten Bedingung kein Kraftstoff in die Kraftmaschine während der Zufuhr eingespritzt wird. Während der ersten Bedingung wird ferner eine Einlassdrosselklappenöffnung auf der Basis einer Pedalposition vergrößert, um die Luftströmung zu erhöhen, wohingegen während der zweiten Bedingung die Einlassdrosselklappenöffnung auf der Basis eines Kondensatniveaus am Ladeluftkühler, der Unfähigkeit, in einen niedrigeren Gang zu schalten, und einer Kraftmaschinendrehzahl, um den Einlasskrümmer-Unterdruck zu erhöhen, vergrößert wird. Während der ersten Bedingung basiert ebenso das Öffnen eines mit dem Ladeluftkühler gekoppelten Ventils auf einer Kraftmaschinenlast, wohingegen während der zweiten Bedingung das Öffnen des mit dem Ladeluftkühler gekoppelten Ventils auf einem Kondensatniveau am Ladeluftkühler basiert. Noch ferner wird während der ersten Bedingung der Zündfunkenzündzeitpunkt vorverstellt, wohingegen während der zweiten Bedingung der Zündfunkenzündzeitpunkt aufrechterhalten wird.
Eine dritte Bedingung, unter der Kondensat als Reaktion auf ein Verlangsamungsereignis und die Fähigkeit, in einen niedrigeren Gang zu schalten, aus dem CAC gespült wird, ist in 8 gezeigt. Der Graph 800 stellt ein Beispiel zum Spülen von Kondensat aus einem CAC während eines Verlangsamungsereignisses durch Herunterschalten eines Getriebegangs und Öffnen einer Einlassdrosselklappe, um die Kraftmaschinendrehzahl (Ne oder RPM) zu erhöhen und Kondensat in den Einlasskrümmer zu saugen, dar.
Insbesondere zeigt der Graph 800 eine Änderung der Pedalposition (PP), die auf eine Fahrer-Drehmomentanforderung hinweist, im Diagramm 802, eine entsprechende Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit ist im Diagramm 804 gezeigt und eine entsprechende Änderung der Kraftmaschinendrehzahl (Ne oder RPM) ist im Diagramm 806 gezeigt. Eine Änderung des Getriebegangs ist im Diagramm 814 gezeigt, wobei 4 der höchste verfügbare Gang ist und 1 der niedrigste verfügbare Gang ist. Das Diagramm 807 stellt eine Änderung der Kraftmaschinenkraftstoffmasse dar. Ferner sind Änderungen an einem CAC-Kondensatniveau (CL) im Diagramm 808 gezeigt, Änderungen an einer Lufteinlassdrosselklappenposition sind im Diagramm 810 gezeigt und Änderungen an der Position eines CAC-Ventils des CAC sind im Diagramm 812 gezeigt. Obwohl das Diagramm 712 des dargestellten Beispiels mit Bezug auf ein CAC-Ventil gezeigt ist, wie z. B. das Ventil von 2A–B, können in einer alternativen Ausführungsform dieselben Einstellungen mit Bezug auf ein Einlasskrümmerventil wie z. B. das Ventil von 3A–B durchgeführt werden. Alternativ kann das Beispiel 800 ohne CAC-Ventil- oder Einlasskrümmerventil-Einstellungen vor sich gehen, wenn der CAC nicht mit diesen Ventilen ausgestattet ist. Ferner zeigt der Graph 800 Änderungen des Kraftmaschinenbremsens im Diagramm 816 und Änderungen an alternativen Fahrzeugbremsen (z. B. Radbremsen).
Wie in 7 kann vor t11 ein Fahrzeugfahrer das Fahrpedal angewendet haben, um ein Drehmoment und eine Fahrzeuggeschwindigkeit anzufordern (Diagramm 806). Folglich kann eine Pedalposition höher sein als ein Schwellenwert (Diagramm 802) und eine Kraftmaschinendrehzahl kann erhöht werden, um das gewünschte Drehmoment (Diagramm 804) und die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit bereitzustellen. Außerdem kann das Fahrzeug in einem Getriebegang 3 (814) beginnen, ohne die Radbremsen (818) anzuwenden oder Kraftmaschinenbremsen einzurücken (816). Während dieser Zeit kann als Reaktion darauf, dass die Kraftmaschinenlast höher ist als ein Schwellenwert, ein CAC-Ventil geöffnet werden, um zu ermöglichen, dass Luft durch den CAC strömt. Selbst wenn das CAC-Ventil offen ist, kann jedoch das Kondensatniveau allmählich zunehmen (Diagramm 808) und kurz vor t11 kann das Kondensatniveau über das Schwellenniveau 809 ansteigen, was auf einen Bedarf an CAC-Kondensatspülen hinweist.
Bei t11 kann ein Fahrpedallöseereignis stattfinden, wie durch den Abfall der Pedalposition (802) angegeben. Als Reaktion auf das Fahrpedallösen kann die Einnlassluft-Drosselklappenöffnung anfänglich verkleinert (oder geschlossen) werden, um die Luftströmung durch die Kraftmaschine zu verringern. Die Kraftmaschinendrehzahl kann der Fahrzeuggeschwindigkeit folgen. Als Reaktion auf den Abfall der Kraftmaschinenlast kann das CAC-Ventil geschlossen werden, um die Luftströmung durch den CAC zu verringern. Bei t12 kann das Fahrzeug die Verlangsamung starten. Als Reaktion auf die verringerte Drehmomentanforderung während der Verlangsamung kann die Kraftstoffeinspritzung in Kraftmaschinenzylinder abgeschaltet werden. Das heißt, ein Verlangsamungs-Kraftstoffabschalt-Vorgang (DFSO-Vorgang) kann durchgeführt werden. Aufgrund des DFSO-Ereignisses kann eine Kraftmaschinenkraftstoffmasse abnehmen (Diagramm 807). Infolge des DFSO-Ereignisses kann auch Kraftmaschinenbremsen ermöglicht werden (816).
An sich kann als Reaktion auf das Verlangsamungsereignis die Einlassluftströmung verringert und auf dem verringerten Niveau gehalten werden, bis anschließend ein erhöhtes Drehmoment vom Fahrzeugfahrer angefordert wird (z. B. aufgrund eines Fahrpedaltretens nach dem Verlangsamungsereignis). Im vorliegenden Beispiel kann jedoch als Reaktion darauf, dass das Kondensatniveau während des DFSO-Ereignisses bei t2 höher ist als der Schwellenwert, das Kondensat aus dem CAC gespült werden. In diesem Beispiel befindet sich das Fahrzeug bei t2 im Getriebegang 3 (814). In diesem Beispiel kann die Schwellendifferenz für das Gangherunterschalten auf der Basis der Menge an Kondensat im CAC auf eins gesetzt werden. Da die Differenz zwischen dem ersten (Getriebegang 3) und dem zweiten (Getriebegang 1) Gang höher ist als die Schwellendifferenz, kann somit das Kondensatspülen durch Schalten vom Getriebegang 3 in den Getriebegang 1 eingeleitet werden. Durch Schalten von einem höheren in einen niedrigeren Getriebegang nimmt in dieser Weise die Kraftmaschinendrehzahl zu (806) und der Krümmerunterdruck nimmt zu, was Kondensat vom CAC in den Einlasskrümmer saugt. In einigen Ausführungsformen kann die Drosselklappenöffnung vergrößert werden, während ein Getriebegang heruntergeschaltet wird, um die Luftströmung durch die Kraftmaschine und den CAC weiter zu erhöhen, wodurch die Spüleffizienz erhöht wird (810). Die vergrößerte Drosselklappenöffnung kann das Kraftmaschinenbremsen verringern. Zwischen t12 und t14 des Verlangsamungsereignisses können an sich, wenn das Kraftmaschinenbremsen verwendet wird, um das Fahrzeug zu verlangsamen, alternative Fahrzeugbremswirkungen eingestellt werden, um eine gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten. Ein Fahrzeugsteuersystem kann beispielsweise die Bremswirkungen von alternativen Fahrzeugbremsen (z. B. Radbremsen) koordinieren und einstellen, um die gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten. Insbesondere, wie im Graphen 800 gezeigt, kann die Radbremswirkung bei t13 verstärkt werden (818), um das verringerte Kraftmaschinenbremsen zu kompensieren (816). In alternativen Ausführungsformen können andere Drehmomentabsorptionsmittel zusätzlich oder alternativ zu Radbremsen verwendet werden, um das verringerte Kraftmaschinenbremsen zu kompensieren. In Ausführungsformen, in denen die Kraftmaschine oder der Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine (z. B. in einem Hybrid-Elektrofahrzeug) oder irgendeiner anderen hybridartigen Vorrichtung (hydraulisch oder pneumatisch) gekoppelt ist, könnten die Vorrichtungen beispielsweise in einem Energie- oder Drehmomentabsorptionsmodus betrieben werden, um die gewünschte Verlangsamungsrate aufrechtzuerhalten, während die Kraftmaschinendrehzahl und Massendurchflussrate hoch gehalten werden (um das Spülen des Kondensats während der Verlangsamung fortzusetzen).
Während die Öffnung der Einlassdrosselklappe bei t12 vergrößert wird, kann das CAC-Ventil geschlossen werden, um das Spülen des Kondensats, das in einem kleineren Volumen des CAC gespeichert ist, zu ermöglichen. Bei t13 kann, sobald das Spülen des kleineren Volumens des CAC vollendet ist, das CAC-Ventil geöffnet werden, während die Einlassdrosselklappe offen gehalten wird, um zu ermöglichen, dass der Rest des CAC während des DFSO-Ereignisses gespült wird. Bei t14 kann das Spülen des CAC als Reaktion darauf, dass das Kondensatniveau unter dem Schwellenniveau liegt, als vollendet betrachtet werden. Als Reaktion darauf, dass das Spülen vollendet ist, während Verlangsamungsbedingungen noch vorhanden sind, kann die Einlassdrosselklappe geschlossen werden, um die Luftströmung zu verringern. Folglich können Radbremsen bei t14 verringert werden (818), da das Kraftmaschinenbremsen möglicherweise nicht mehr durch die Drosselklappenöffnung verringert wird. Außerdem kann das CAC-Ventil geschlossen werden, um die Luftströmung durch den CAC während der Bedingung mit niedriger Last zu verringern. Bei t15 kann der Fahrzeugfahrer das Fahrpedal treten, wie durch die plötzliche Erhöhung der Pedalposition angegeben, und jegliches Bremsen kann gestoppt werden. Als Reaktion auf das Fahrpedaltreten kann die Einlassdrosselklappe geöffnet werden, um die gewünschte Luftströmung zu liefern und die Drehmomentanforderung zu erfüllen. Außerdem können eine Kraftmaschinendrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und ein Getriebegang zunehmen.
Bei t16 nimmt das Kondensatniveau im CAC über das Schwellenniveau 809 zu. Bei t17 kann wieder ein Fahrpedallöseereignis stattfinden, wie durch den Abfall der Pedalposition (802) angegeben. Als Reaktion auf das Fahrpedallösen kann die Einlassluft-Drosselklappenöffnung anfänglich abnehmen (oder sich schließen), um die Luftströmung durch die Kraftmaschine zu verringern. Bei t18 kann das Fahrzeug die Verlangsamung beginnen und die Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschinenzylinder kann abgeschaltet werden. Aufgrund des DFSO-Ereignisses kann eine Kraftmaschinen-Kraftstoffmasse abnehmen (Diagramm 807). Infolge des DFSO-Ereignisses kann auch Kraftmaschinenbremsen ermöglicht werden (816).
In diesem Beispiel befindet sich das Fahrzeug bei t18 im Getriebegang 2 (814). Da das Kondensatniveau bei t18 höher ist als es bei t12 war, kann die Schwellendifferenz für das Gangherunterschalten auf zwei höher festgelegt werden (gegenüber eins im Beispiel bei t12). Da die Differenz zwischen dem ersten (2.) und dem zweiten (1.) Gang niedriger ist als die Schwellendifferenz, kann folglich das Kondensatspülen durch Vergrößern der Drosselklappenöffnung bei t18 (810) eingeleitet werden. Selbst wenn die Gangdifferenz niedriger ist als der Schwellenwert, kann das Fahrzeug immer noch bei t18 vom Getriebegang 2 in den Getriebegang 1 herunterschalten. Dieses kleinere Herunterschalten kann die Kraftmaschinendrehzahl erhöhen (806). Die Erhöhung ist jedoch geringer als das Beispiel bei t12 während des größeren Herunterschaltens. Die Drosselklappenöffnung bei t18 kann größer sein als bei t12, um das kleinere Gangschalten und die größere Menge an Kondensat zu kompensieren. In dieser Weise kann durch Durchführen eines kleineren Gangschaltens, während die Drosselklappenöffnung auf ein größeres Niveau vergrößert wird, Kondensat aus dem CAC zum Einlasskrümmer gespült werden. Aufgrund eines kleineren Gangherunterschaltens kann das Kondensat bei t18 langsamer als bei t12 gespült werden.
Folglich kann Kondensat während eines Kraftmaschinenverlangsamungsereignisses von einem CAC zu einer Kraftmaschine zugeführt werden. Während einer zweiten Bedingung, wie bei t2 im Graphen 700 gezeigt, wird das Kondensatspülen durch Erhöhen der Luftströmung durch den CAC durch Vergrößern der Öffnung einer Drosselklappe eingeleitet. Während einer dritten Bedingung, wie bei t12 im Graphen 800 gezeigt, wird alternativ das Kondensatspülen durch Herunterschalten eines Getriebegangs und Erhöhen der Kraftmaschinendrehzahl (RPM) eingeleitet. Eine Drosselklappenöffnung kann auch vergrößert werden, um die Luftströmung durch den CAC zu erhöhen. Während der dritten Bedingung (t12 bis t14) nimmt die Kraftmaschinendrehzahl auf ein höheres Drehzahlniveau zu als während der zweiten Bedingung (t2 bis t4). Dies kann ermöglichen, dass eine größere (netto) Menge an Kondensat zum Kraftmaschineneinlass in einer kürzeren Zeitdauer zugeführt wird.
Die Dauer des Kondensatspülens zwischen t2 und t4 im Graphen 700 kann beispielsweise länger sein als die Dauer des Kondensatspülens zwischen 12 und t14 im Graphen 800. Folglich kann das Kondensatspülen während eines Verlangsamungsereignisses effizienter sein, wenn das Herunterschalten eines Getriebegangs in Verbindung mit dem Vergrößern der Drosselklappenöffnung verwendet wird.
In dieser Weise kann in einem CAC gespeichertes Kondensat während eines Verlangsamungsereignisses zu einem Kraftmaschineneinlass gespült werden. Durch Herunterschalten eines Getriebegangs, während die Luftströmung durch den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer und den CAC während des Verlangsamungsereignisses erhöht wird, können Fehlzündungen, die aufgrund der Aufnahme von Wasser in einer Kraftmaschine auftreten, und eine resultierende langsame Verbrennung verringert werden. Durch Einsaugen des Kondensats während Bedingungen, unter denen Kraftmaschinenzylinder nicht verbrennen, werden insbesondere Fehlzündungen sowie Probleme in Bezug auf eine verschlechterte Verbrennungsstabilität verringert. Durch Herunterschalten eines Getriebegangs kann außerdem die Spüleffizienz erhöht werden, während der erhöhte Krümmerunterdruck genutzt wird. Ferner sind möglicherweisegleichzeitige Kraftmaschinenaktuator-Einstellungen, die ansonsten für die Fehlzündungssteuerung erforderlich sind, nicht erforderlich. An sich ermöglicht dies, dass eine größere Menge an Kondensat in die Kraftmaschine gespült wird, ohne Kraftmaschinenfehlzündungen zu vermehren.
Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen Beispiel-Steuerroutinen bei verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. durch ein Ereignis gesteuert, durch eine Unterbrechung gesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. An sich können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Sequenz, parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispielausführungsformen zu erreichen, sondern ist für eine leichte Erläuterung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten speziellen Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen graphisch einen in das computerlesbare Speichermedium im Kraftmaschinensteuersystem zu programmierenden Code darstellen.
Es ist zu erkennen, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen dem Wesen nach beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einer begrenzenden Hinsicht betrachtet werden sollen, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Boxer- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Ferner können eine oder mehrere der verschiedenen Systemkonfigurationen in Kombination mit einer oder mehreren der beschriebenen Diagnoseroutinen verwendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1607606 [0002]
US 6748475 [0002]

Claims

Verfahren für eine aufgeladene Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: während eines Verlangsamungsereignisses als Reaktion auf ein Kondensatniveau in einem Ladeluftkühler, selektives Herunterschalten eines Getriebes von einem ersten, höheren Gang in einen zweiten, niedrigeren Gang, um die Kraftmaschinendrehzahl zu erhöhen und die Kraftmaschinenluftströmung zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Herunterschalten während des Verlangsamungsereignisses das Herunterschalten umfasst, während eine Kraftmaschinenzylinder-Kraftstoffeinspritzung deaktiviert ist, während sich die Kraftmaschine dreht und während Zylinderventile noch aktiv sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner während des Verlangsamungsereignisses das Vergrößern einer Öffnung einer Einlassdrosselklappe umfasst, um die Luftströmung durch den Ladeluftkühler zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Erhöhen der Luftströmung und das Herunterschalten des Getriebes für eine Dauer fortgesetzt werden, bis eine Menge an Kondensat im Ladeluftkühler unter einem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Öffnung der Einlassdrosselkappe sich mit abnehmender Kraftmaschinendrehzahl während des Verlangsamungsereignisses vergrößert, um einen Schwellenunterdruck aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Herunterschalten während des Verlangsamungsereignisses das Herunterschalten des Getriebes umfasst, wenn eine Gangdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gang höher ist als eine Schwellendifferenz.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das selektive Herunterschalten ferner das Vergrößern einer Öffnung einer Einlassdrosselklappe, um die Luftströmung durch den Ladeluftkühler zu erhöhen, und das Nicht-Herunterschalten des Getriebes, wenn die Gangdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Gang niedriger ist als die Schwellendifferenz, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Erhöhen der Luftströmung durch einen Ladeluftkühler das Verringern des Kraftmaschinenbremsens umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Kraftmaschine mit einem Fahrzeug gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner das Einstellen eines Ausmaßes an Radbremsen während der Erhöhung der Luftströmung umfasst, um eine Fahrzeugverlangsamungsrate aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Kraftmaschine mit einem Hybrid-Elektrofahrzeug gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner umfasst, während der Erhöhung der Luftströmung eine elektrische Maschine des Hybrid-Elektrofahrzeugs in einem Drehmomentabsorptionsmodus zu betreiben, um eine Fahrzeugverlangsamungsrate aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verlangsamungsereignis ein Fahrpedallösen umfasst.
Fahrzeugkraftmaschinenverfahren, das Folgendes umfasst: als Reaktion auf ein Kondensatniveau in einem Ladeluftkühler und während Bedingungen, unter denen eine Kraftmaschinenkraftstoffversorgung selektiv deaktiviert ist, Herunterschalten eines Getriebegangs, um die Kraftmaschinendrehzahl zu erhöhen, und Öffnen einer Drosselklappe, um die Luftströmung durch einen Ladeluftkühler zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Erhöhen der Luftströmung und das Herunterschalten eines Getriebegangs für eine Dauer fortgesetzt werden, bis eine Menge an Kondensat im Ladeluftkühler unter einem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Herunterschalten eines Getriebegangs das Herunterschalten eines Getriebes von einem ersten, höheren Gang in einen zweiten, niedrigeren Gang umfasst, wobei der zweite Gang auf der Basis des Kondensatniveaus im Ladeluftkühler ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der zweite Gang ein höheres Übersetzungsverhältnis aufweist, wenn das Kondensatniveau zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Herunterschalten des Getriebegangs das selektive Herunterschalten des Getriebegangs umfasst, wenn der erste Getriebegang über einem Schwellengang liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Fahrzeug ein Hybrid-Elektrofahrzeug ist, wobei das Verfahren ferner umfasst, während des Erhöhens der Luftströmung eines oder mehrere eines Radbremsdrehmoments und eines Motordrehmoments zu erhöhen, um eine Fahrzeugverlangsamungsrate aufrechtzuerhalten, wobei das Erhöhen auf der Drosselklappenöffnung basiert.
Kraftmaschinenverfahren, das Folgendes umfasst: während einer ersten Bedingung Zuführen von Kondensat von einem Ladeluftkühler zu einem Kraftmaschinen-Einlasskrümmer durch Herunterschalten eines Getriebegangs und Öffnen einer Lufteinlassdrosselklappe; und während einer zweiten Bedingung Zuführen von Kondensat vom Ladeluftkühler zum Kraftmaschinen-Einlasskrümmer durch Aufrechterhalten des Getriebegangs, während die Lufteinlassdrosselklappe geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei während der ersten Bedingung ein Getriebe sich in einem ersten Getriebegang befindet, der höher ist als ein Schwellengang, und das Herunterschalten das Herunterschalten in einen zweiten Getriebegang umfasst, der niedriger ist als der erste Getriebegang, und wobei während der zweiten Bedingung sich das Getriebe in einem dritten Getriebegang befindet, der niedriger ist als der Schwellengang.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schwellengang auf einer Menge an Kondensat im Ladeluftkühler basiert.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Erhöhen der Luftströmung durch einen Ladeluftkühler ferner das Öffnen von einem eines Ventils, das mit dem Ladeluftkühler gekoppelt ist, und eines Ventils, das zwischen einen Auslass oder Einlass des Ladeluftkühlers und einen Kraftmaschinen-Einlasskrümmer gekoppelt ist, umfasst.
Kraftmaschinenverfahren, das Folgendes umfasst: während eines Verlangsamungsereignisses, wenn das Kondensatniveau in einem Ladeluftkühler über einem Schwellenwert liegt, Herunterschalten eines Getriebegangs und Öffnen einer Lufteinlassdrosselklappe; und während eines Verlangsamungsereignisses, wenn das Kondensatniveau in einem Ladeluftkühler nicht über einem Schwellenwert liegt, Schließen der Lufteinlassdrosselklappe.