DE102013111443A1 - Kraftmaschinenlüfter zur Verringerung der Ladeluftkühlerkorrosion - Google Patents

Kraftmaschinenlüfter zur Verringerung der Ladeluftkühlerkorrosion Download PDF

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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Verringern der Korrosion eines Ladeluftkühlers und zum Verhindern einer Kraftmaschinenfehlzündung wegen Kondensatbildung bereitgestellt. Der Betrieb des Kraftmaschinenlüfters wird als Reaktion auf die Kondensatbildung in einem Ladeluftkühler eingestellt. Der Betrieb des Kraftmaschinenlüfters kann ebenfalls als Reaktion auf Fahrzeugbetriebszustände gesteuert werden.

Description

  • Hintergrund/Zusammenfassung
  • Turboladerkraftmaschinen nutzen einen Ladeluftkühler (CAC), um Druckluft von dem Turbolader zu kühlen, bevor sie in die Kraftmaschine eintritt. Umgebungsluft von außerhalb des Fahrzeugs geht durch den CAC, um durch das Innere des CAC gehende Einlassluft zu kühlen. Wenn die Umgebungslufttemperatur sinkt oder während feuchter oder regnerischer Witterungszustände, bei denen die Einlassluft unter den Taupunkt des Wassers gekühlt wird, kann sich in dem CAC Kondensat bilden. Wenn die Einlassluft zurückgeführte Abgase enthält, kann das Kondensat sauer werden und das Gehäuse des CAC korrodieren. Die Korrosion kann zu Lecks zwischen der Luftladung, der Atmosphäre und im Fall von Wasser-zu-Luft-Kühlern möglicherweise des Kühlmittels führen. Das Kondensat kann sich am Boden des CAC sammeln und daraufhin während der Beschleunigung (oder des Pedaldrucks) auf einmal in die Kraftmaschine angesaugt werden, was die Wahrscheinlichkeit einer Kraftmaschinenfehlzündung erhöht.
  • Andere Versuche, die Kondensatbildung zu behandeln, enthalten die Drosselung der durch den CAC gehenden Einlassluft oder die Drosselung der Umgebungsluftströmung zu dem CAC. Eine beispielhafte Herangehensweise ist von Craig u. a. in US 6.408.831 gezeigt. Darin wird die Einlasslufttemperatur durch ein Umgebungsluftströmungs-Drosselungssystem und durch ein Einlassluftströmungs-Drosselungssystem gesteuert. Ein Controller definiert die Stellung dieser Drosselungsvorrichtungen und ist mit mehreren Sensoren verbunden, die verschiedene Variablen wie etwa Umgebungsluft- und Einlasslufttemperatur messen.
  • Allerdings haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung potentielle Probleme bei diesen Systemen erkannt. Genauer kann die obige Steuerung von Drosselungsvorrichtungen als Reaktion auf die Einlass- oder Umgebungslufttemperatur den Gesamtkondensatpegel verringern, während sie die Konzentration von Säure in dem Kondensat, das sich bildet, potentiell erhöht. Die Aufrechterhaltung der Temperaturen auf einem bestimmten Niveau auf die Weise, dass die Kondensatbildung niedrig ist, kann dazu führen, dass eine Drosselung für eine Zeitdauer erhalten bleibt. Dies hält die Effektivität des CAC auf einem Niveau, das veranlasst, dass der Taupunkt in der Nähe eines Orts in dem CAC bleibt. Dies kann zu einer erhöhten Säurekonzentration an einem Ort führen, was tatsächlich ein höheres Korrosionsrisiko erzeugt. Dies liegt daran, dass das Korrosionsrisiko an dem Ort in dem CAC, an dem die Ladelufttemperatur unter den Taupunkt fällt und das Wasser zu kondensieren beginnt, am schwersten ist, was insbesondere dann, wenn der Kondensatpegel niedrig gehalten wird, die hochkonzentrierte Wasser- und Säurelösung erzeugt.
  • In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugkraftmaschinenlüfters behandelt werden, wobei das Verfahren umfasst: Einstellen der Lüfterdrehzahl oder -drehrichtung als Reaktion darauf, dass ein Ort des Kondensats in einem Ladeluftkühler für mehr als eine Schwellendauer innerhalb eines Lagebereichs bleibt. Der Lüfter kann eingestellt werden, um den Ort des Kondensats während eines ersten Satzes von Zuständen in Richtung eines Einlasses des Ladeluftkühlers zu bewegen (z. B. die Drehzahl zu erhöhen), und kann eingestellt werden, um den Ort des Kondensats während eines zweiten, anderen Satzes von Zuständen in Richtung eines Auslasses des Ladeluftkühlers zu bewegen (z. B. die Drehzahl zu verringern oder die Drehung abzuschalten). Auf diese Weise kann als ein Beispiel das Risiko einer Korrosion an irgendeinem gegebenen Ort von dem Einlass zu dem Auslass des Ladeluftkühlers verringert werden, indem der Ort der Kondensatbildung in dem Ladeluftkühler innerhalb des Ladeluftkühlers z. B. hin- und herbewegt wird, falls der Ort stillzustehen beginnt.
  • Außer als Reaktion auf die Kondensatbildung kann der Kraftmaschinenlüfter als Reaktion auf Kraftmaschinenkühlparameter, Außenwitterungszustände und Zustände eines antriebslosen Fahrzeugs wie etwa eine Verzögerung eingestellt werden. Die Einstellung des Kraftmaschinenlüfters kann mit dem Betrieb der Kühlergrillblenden koordiniert werden, um die Kondensatsteuerung sowie die Kraftmaschinenkühlung und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu optimieren. Zum Beispiel haben die Erfinder Herangehensweisen identifiziert, die ermöglichen, dass der Kraftmaschinenlüfter und die Kühlergrillblenden weiterhin in einer Art und Weise eingestellt werden, die (durch Verringern des Widerstands) die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert, die aber ebenfalls die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatursteuerung zum Vermeiden einer Übertemperatur aufrechterhält und die Kondensatbildung verringert.
  • Genauer kann es möglich sein, das Kraftmaschinenkühlmittel während einer Verzögerung durch Öffnen der Kühlergrillblenden und Einschalten des Kraftmaschinenlüfters vorzukühlen, so dass eine nachfolgende Beschleunigungsoperation die Kühlergrillblenden für eine längere Dauer geschlossen halten kann, ohne dass dies zu Übertemperaturzuständen des Kühlmittels führt. Allerdings kann dieser Vorkühlbetrieb ebenfalls das Potential für Kondensatbildung verschlechtern, da der Ladeluftkühler in stärkerem Umfang gekühlt werden kann. Somit kann in einem Beispiel als Reaktion auf Kondensatbildung während des Verzögerungszustands die Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl oder -richtung geändert werden.
  • Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung gegeben worden, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie soll keine Hauptmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Patentansprüche definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile lösen, beschränkt.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Kühlergrillblendensystems, eines Kraftmaschinenlüftersystems, einer Kraftmaschine und zugeordneter Komponenten in einem Fahrzeug.
  • 2 zeigt ein Beispiel der Positionen des CAC, des Kühlers, des Kraftmaschinenlüfters und der Kraftmaschine innerhalb eines Fahrzeugs in Bezug auf die Kühlergrillblenden und die zugeordnete Umgebungsluftströmung.
  • 3 zeigt ein schematisches Beispiel der Position des Taupunkts und seiner Bewegung innerhalb des CAC.
  • 4 zeigt einen Flussdiagramm auf höchster Ebene eines Verfahrens zum Steuern eines Kraftmaschinenlüfters und zum Einstellen der Stellung der Kühlergrillblenden auf der Grundlage eines Zustands eines antriebslosen Fahrzeugs, der Kondensatbildung in dem CAC, der Außenwitterungszustände und der Kraftmaschinentemperaturen.
  • 5 zeigt einen Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Kraftmaschinenlüfters und zum Einstellen der Stellung der Kühlergrillblenden auf der Grundlage der Kondensatbildung innerhalb des CAC.
  • 6 zeigt einen Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen der Stellung der Kühlergrillblenden auf der Grundlage von Kondensatbildungszuständen, die aus Außenwitterungszuständen bestimmt werden.
  • 7A zeigt einen graphischen beispielhaften Vergleich des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters und der Kühlergrillblenden im Hinblick auf die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur und die Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig von der Kondensatbildung.
  • 7B zeigt einen graphischen beispielhaften Vergleich des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters und der Kühlergrillblenden im Hinblick auf die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Kondensatbildung und die Außenwitterungszustände.
  • 8 zeigt vier Betriebsarten für den Kraftmaschinenlüfter und für die Kühlergrillblenden.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und auf Verfahren zum Einstellen eines Fahrzeugkraftmaschinenlüfters als Reaktion auf Kraftmaschinenkühlparameter, auf die Kondensatbildung in einem CAC und auf die Zustände eines antriebslosen Fahrzeugs. Der Betrieb des Kraftmaschinenlüfters kann mit dem Betrieb der Kühlergrillblenden für ein Fahrzeugkraftmaschinensystem wie etwa das in 1 gezeigte Kraftmaschinensystem koordiniert werden, um die Kraftmaschinenkühlung zu erhöhen, die Kondensatbildung in dem CAC zu verringern und die Fahrzeugkraftstoffwirtschaftlichkeit zu optimieren. Das Öffnen der Kühlergrillblenden wie etwa der in 2 Gezeigten erhöht die Luftströmung durch die Fahrzeugfrontpartie, was einem Kühler und einem CAC eine Kühlluftströmung zuführt. Ferner ändert das Einstellen des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters die Luftströmung zu dem CAC. Das Ändern der Drehzahl oder der Drehrichtung des Kraftmaschinenlüfters kann die Effektivität des CAC ändern, indem es den Ort des Taupunkts (wie etwa in 3 gezeigt) bewegt und somit die Korrosion verringert. Ein Kraftmaschinencontroller kann zum Ausführen einer Steuerroutine wie etwa der Routinen aus 4–6 zum Einstellen des Kraftmaschinenlüfterzustands auf der Grundlage eines Zustands eines antriebslosen Fahrzeugs, der Kondensatbildung in dem CAC, der Außenwitterungszustände und der Kraftmaschinentemperaturen konfiguriert sein. Auf diese Weise können die Kondensatbildung, die Korrosion des CAC und die Kraftmaschinenfehlzündung verringert werden. Beispielhafte Arbeitsweisen der Kraftmaschinenlüfterbetriebe als Reaktion auf die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, auf die Kondensatbildung und auf die Außenwitterungszustände sind anhand von 7 beschrieben.
  • 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Kühlergrillblendensystems 110 und eines Kraftmaschinensystems 100 in einem schematisch dargestellten Kraftfahrzeug 102. Das Kraftmaschinensystem 100 kann unter anderen Fahrzeugtypen in einem Fahrzeug wie etwa einem Straßenfahrzeug enthalten sein. Obwohl die beispielhaften Anwendungen des Kraftmaschinensystems 100 in Bezug auf ein Fahrzeug beschrieben werden, sollte gewürdigt werden, dass verschiedene Typen von Kraftmaschinen und Fahrzeugvortriebssystemen einschließlich Personenkraftwagen, Lastkraftwagen usw. verwendet werden können.
  • In der gezeigten Ausführungsform ist die Kraftmaschine 10 eine aufgeladene Kraftmaschine, die mit einem Turbolader 13 gekoppelt ist, der einen Kompressor 14 enthält, der durch eine Turbine 16 angetrieben wird. Genauer wird Frischluft über einen Luftfilter 11 entlang eines Einlasskanals 42 in die Kraftmaschine 10 eingeleitet und strömt zum Kompressor 14. Der Kompressor kann ein geeigneter Einlassluftkompressor wie etwa ein motorgetriebener oder durch die Antriebswelle angetriebener Laderkompressor sein. In dem Kraftmaschinensystem 100 ist der Kompressor als ein Turboladerkompressor gezeigt, der über eine Welle 19 mechanisch mit der Turbine 16 gekoppelt ist, wobei die Turbine 16 durch das sich ausdehnende Kraftmaschinenabgas angetrieben wird. In einer Ausführungsform können der Kompressor und die Turbine mit einem zweiflutigen Turbolader gekoppelt sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Turbolader ein Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie (VGT) sein, bei dem die Turbinengeometrie in Abhängigkeit von der Kraftmaschinendrehzahl und von anderen Betriebszuständen aktiv geändert wird.
  • Wie in 1 gezeigt ist, ist der Kompressor 14 über den Ladeluftkühler (CAC) 18 mit der Drosselklappe 20 gekoppelt. Die Drosselklappe 20 ist mit dem Kraftmaschineneinlasskrümmer 22 gekoppelt. Von dem Kompressor strömt die verdichtete Luftladung durch den Ladeluftkühler und die Drosselklappe zu dem Einlasskrümmer. Der Ladeluftkühler kann z. B. ein Luft-zu-Luft- oder ein Luft-zu-Wasser-Wärmetauscher sein. In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Luftladung innerhalb des Einlasskrümmers durch den Krümmerluftdrucksensor (MAP-Sensor) 24 erfasst. Zwischen dem Einlass und dem Auslass des Kompressors 14 kann ein Kompressorumgehungsventil (nicht gezeigt) in Reihe geschaltet sein. Das Kompressorumgehungsventil kann ein normalerweise geschlossenes Ventil sein, das dafür konfiguriert ist, sich unter ausgewählten Betriebszuständen zu öffnen, um überschüssigen Ladedruck zu entlasten. Das Kompressorumgehungsventil kann z. B. während Zuständen sich verringernder Kraftmaschinendrehzahl geöffnet werden, um einen Kompressorstoß abzuwenden.
  • Der Einlasskrümmer 22 ist über eine Reihe von Einlassventilen (nicht gezeigt) mit einer Reihe von Verbrennungskammern 31 gekoppelt. Ferner sind die Verbrennungskammern über eine Reihe von Auslassventilen (nicht gezeigt) mit dem Auslasskrümmer 36 gekoppelt. In der gezeigten Ausführungsform ist ein einzelner Auslasskrümmer 36 gezeigt. Allerdings kann der Auslasskrümmer in anderen Ausführungsformen mehrere Auslasskrümmerabschnitte enthalten. Konfigurationen mit mehreren Auslasskrümmerabschnitten können ermöglichen, dass der Austrittsstrom von verschiedenen Verbrennungskammern zu verschiedenen Orten in dem Kraftmaschinensystem geleitet wird.
  • Wie in 1 gezeigt ist, wird Abgas von dem einen oder von den mehreren Auslasskrümmerabschnitten zu der Turbine 16 geleitet, um die Turbine anzutreiben. Wenn ein verringertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann etwas Abgas stattdessen über ein Ladedruckregelventil (nicht gezeigt) geleitet werden, wobei es die Turbine umgeht. Die kombinierte Strömung von der Turbine und von dem Ladedruckregelventil strömt daraufhin durch die Emissionssteuervorrichtung 70. Im Allgemeinen können die eine oder die mehreren Emissionssteuervorrichtungen 70 einen oder mehrere Abgasnachbehandlungskatalysatoren enthalten, die für die katalytische Behandlung der Abgasströmung konfiguriert sind und dadurch eine Menge einer oder mehrerer Substanzen in der Abgasströmung verringern.
  • Das gesamte behandelte Abgas von der Emissionssteuervorrichtung 70 oder ein Teil davon kann über die Abgasleitung 35 in die Atmosphäre freigesetzt werden. Je nach Betriebszuständen kann allerdings etwas Abgas anstatt zu dem AGR-Durchlass 51 über den AGR-Kühler 50 und das AGR-Ventil 52 zu dem Einlass des Kompressors 14 umgeleitet werden. Auf diese Weise ist der Kompressor dafür konfiguriert, von einer Stelle auslassseitig der Turbine 16 abgezweigtes Abgas einzulassen. Das AGR-Ventil kann geöffnet werden, um eine gesteuerte Menge gekühltes Abgas für eine gewünschte Verbrennungs- und Emissionssteuerleistung zu dem Kompressoreinlass einzulassen. Auf diese Weise ist das Kraftmaschinensystem 100 dafür ausgelegt, eine externe Niederdruck-AGR (LP-AGR) bereitzustellen. Die Drehung des Kompressors zusätzlich zu dem verhältnismäßig langen LP-AGR-Strömungsweg in dem Kraftmaschinensystem 100 stellt eine ausgezeichnete Homogenisierung des Abgases in der Einlassluftladung bereit. Ferner stellt die Anordnung des AGR-Abnahme- und -Mischpunkts eine effektive Kühlung des Abgases für erhöhte verfügbare AGR-Masse und für verbesserte Leistung bereit.
  • Ferner enthält das Kraftfahrzeug 102 ein Kühlsystem 104, das Kühlmittel über die Brennkraftmaschine 10 umwälzt, um Abwärme aufzunehmen, und das erwärmte Kühlmittel über die Kühlmittelleitung 82 bzw. 84 zu dem Kühler 80 und/oder zu dem Heizungswärmetauscher 90 verteilt. Insbesondere zeigt 1 das Kühlsystem 104, das mit der Kraftmaschine 10 gekoppelt ist und Kraftmaschinenkühlmittel von der Kraftmaschine 10 über die durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 zum Kühler 80 und über die Kühlmittelleitung 82 zur Kraftmaschine 10 zurück umwälzt. Die durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 kann über einen Frontend-Zubehörantrieb (FEAD) 88 mit der Kraftmaschine gekoppelt sein und über einen Riemen, eine Kette usw. proportional zur Kraftmaschinendrehzahl gedreht werden. Genauer wälzt die durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 Kühlmittel durch Kanäle in dem Kraftmaschinenblock, in dem Zylinderkopf usw. um, um Wärmeenergie aufzunehmen, die daraufhin über den Kühler 80 an die Umgebungsluft übertragen wird. In einem Beispiel, in dem die durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 eine Kreiselpumpe ist, kann der erzeugte Druck (und die resultierende erzeugte Strömung) proportional zu der Kurbelwellendrehzahl sein, die in dem Beispiel in 1 direkt proportional zu der Kraftmaschinendrehzahl ist. In einem weiteren Beispiel kann eine motorgesteuerte Pumpe verwendet werden, die unabhängig von der Kraftmaschinendrehung eingestellt werden kann. Die Temperatur des Kühlmittels kann durch ein in der Kühlleitung 82 angeordnetes Thermostatventil 38 geregelt werden, das geschlossen gehalten werden kann, bis das Kühlmittel eine Schwellentemperatur erreicht.
  • Ferner kann ein Kraftmaschinenlüfter 92 mit einem Kühler 80 gekoppelt sein, um die Luftströmung durch den Kühler 80 aufrechtzuerhalten, wenn sich das Fahrzeug 102 langsam bewegt oder wenn es angehalten ist, während die Kraftmaschine läuft. Die Lüfterdrehzahl oder -drehrichtung kann durch einen im Folgenden ausführlicher beschriebenen Controller 12 gesteuert werden. Alternativ kann der Kraftmaschinenlüfter 92 mit einem durch die Kraftmaschinenkurbelwelle angetriebenen Kraftmaschinen-Zubehörantriebssystem gekoppelt sein.
  • Das Kühlmittel kann wie oben beschrieben durch die Kühlmittelleitung 82 und/oder durch die Kühlmittelleitung 84 zu dem Heizungswärmetauscher 90 strömen, wo die Wärme an den Fahrgastraum 106 übertragen werden kann und das Kühlmittel zur Kraftmaschine 10 zurückströmt. In einigen Beispielen kann eine durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 zum Umwälzen des Kühlmittels durch beide Kühlmittelleitungen 82 und 84 arbeiten.
  • Ferner zeigt 1 ein Steuersystem 28. Das Steuersystem 28 kann kommunikationsfähig mit verschiedenen Komponenten des Kraftmaschinensystems 100 gekoppelt sein, um die hier beschriebenen Steuerroutinen und -aktionen auszuführen. Zum Beispiel kann das Steuersystem 28, wie in 1 gezeigt ist, einen elektronischen digitalen Controller 12 enthalten. Der Controller 12 kann ein Mikrocomputer sein, der eine Mikroprozessoreinheit, Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse, ein elektronisches Ablagemedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, Schreib-Lese-Speicher, Erhaltungsspeicher und einen Datenbus enthält. Wie gezeigt ist, kann der Controller 12 eine Eingabe von mehreren Sensoren 30 empfangen, die Nutzereingaben und/oder -sensoren (wie etwa Getriebegangstellung, Gaspedaleingabe, Bremseingabe, Getriebewählhebelstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Kraftmaschinendrehzahl, Luftmassenströmung durch die Kraftmaschine, Umgebungstemperatur, Umgebungsfeuchtigkeit, Einlasslufttemperatur, Lüfterdrehzahl usw.), Kühlsystemsensoren (wie etwa Kühlmitteltemperatur, Lüfterdrehzahl, Fahrgastraumtemperatur, Umgebungsfeuchtigkeit usw.), Sensoren des CAC 18 (wie etwa Einlasslufttemperatur und Einlassdruck des CAC, Auslasslufttemperatur und Auslassdruck des CAC usw.) und andere enthalten können. Außerdem kann der Controller 12 Daten von dem GPS 34 und/oder von einem Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem 26 des Fahrzeugs 102 empfangen.
  • Das Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem 26 kann über verschiedene drahtlose Protokolle wie etwa drahtlose Netze, Mobilfunkmastübertragungen und/oder Kombinationen davon mit einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 40 kommunizieren. Von dem Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem 26 erhaltene Daten können Echtzeitwetterinformationen und Wettervorhersageinformationen enthalten. Über verschiedene drahtlose Kommunikationsvorrichtungsanwendungen und Wettervorhersage-Websites können Witterungszustände wie etwa die Temperatur, Niederschlag (z. B. Regen, Schnee, Hagel usw.) und Feuchtigkeit erhalten werden. Von dem Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem erhaltene Daten können aktuelle und vorhergesagte Witterungszustände für den aktuellen Ort sowie für künftige Orte entlang einer geplanten Fahrtstrecke enthalten. In einer Ausführungsform, in der das Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem ein GPS enthält, können aktuelle und künftige Wetterdaten mit aktuellen und künftigen Fahrstrecken, die auf dem GPS angezeigt werden, korreliert werden. In einer alternativen Ausführungsform, in der das Fahrzeugsystem ein dediziertes GPS 34 enthält, können sowohl das GPS als auch das Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem mit der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 40 sowie miteinander kommunizieren, um aktuelle und künftige Wetterdaten bei aktuellen und künftigen Fahrstrecken zu übermitteln. In einem Beispiel kann das Unterhaltungssystem auf verschiedene Wetterkarten zugreifen, die im Internet oder in anderen Cloud-Computersystemen gespeichert sind. Die gespeicherten Wetterkarten können Regen-, Feuchtigkeits-, Niederschlags- und/oder Temperaturinformationen enthalten, die z. B. als Höhenlinienkarten bereitgestellt werden. In einem Beispiel kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 Echtzeitfeuchtigkeitsdaten an das Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem 26 und/oder an das GPS 34 weiterleiten, die daraufhin an den Controller 12 weitergeleitet werden. Der Controller 12 vergleicht die empfangenen Feuchtigkeitsdaten mit Schwellenwerten und bestimmt die geeignete Einstellung des Kraftmaschinenlüfters und der Kühlergrillblenden. Zum Beispiel können eine oder mehrere der Kühlergrillblenden geschlossen werden und kann der Kraftmaschinenlüfter abgeschaltet werden, falls die Feuchtigkeit höher als ein definierter Schwellenwert ist.
  • Darüber hinaus kann der Controller 12 mit verschiedenen Aktuatoren 32 kommunizieren, die Kraftmaschinenaktuatoren (wie etwa Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, eine elektronisch gesteuerte Einlassluft-Drosselklappe, Zündkerzen usw.), Kühlsystemaktuatoren (wie etwa Luftaufbereitungsbelüftungsöffnungen und/oder Luftumleitventile in dem Fahrgastraum-Klimaanlagensystem usw.) und andere enthalten können. In einigen Beispielen kann das Ablagemedium mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen repräsentieren, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um die im Folgenden beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgeführt sind, auszuführen.
  • Wie hier angemerkt wurde, kann die Menge der von der Kraftmaschine auf das Kühlmittel übertragenen Abwärme mit den Betriebszuständen variieren, wodurch die Menge der an die Luftströmungen übertragenen Wärme beeinflusst wird. Zum Beispiel kann die Menge der erzeugten Abwärme proportional verringert werden, während das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment oder die Kraftstoffströmung verringert wird.
  • Ferner enthält das Kraftfahrzeug 102 einen Kühlergrill 112, der eine Öffnung (z. B. eine Kühlergrillöffnung, eine Stoßfängeröffnung usw.) zum Empfang der Luftströmung 116 durch das vordere Ende des Fahrzeugs oder in seiner Nähe und in den Kraftmaschinenraum bereitstellt. Diese Luftströmung 116 kann daraufhin von dem Kühler 80, von dem Kraftmaschinenlüfter 92 und von anderen Komponenten genutzt werden, um die Kraftmaschine und/oder das Getriebe kühl zu halten. Ferner kann die Luftströmung 116 Wärme von dem Fahrzeugklimaanlagensystem abgeben und die Leistung von Turbolader/Lader-Kraftmaschinen, die mit einem CAC 18 ausgestattet sind, der die Temperatur der Luft, die in den Einlasskrümmer/in die Kraftmaschine geht, senkt, verbessern. Der Kraftmaschinenlüfter 92 kann eingestellt werden, um die Luftströmung zu den Kraftmaschinenkomponenten weiter zu erhöhen oder zu verringern. Darüber hinaus kann in dem Kraftmaschinensystem ein dedizierter CAC enthalten sein und zum Erhöhen oder Verringern der Luftströmung zu dem CAC verwendet werden.
  • 2 zeigt ein Beispiel für Orte des CAC 18, des Kühlers 80, des Kraftmaschinenlüfters 92 und des Kraftmaschinensystems 100 innerhalb eines Fahrzeugs 102 in Bezug auf die Kühlergrillblenden und die zugeordnete Umgebungsluftströmung 116. Andere Komponenten unter der Motorhaube (Kraftstoffsystem, Batterien usw.) können die Kühlluftströmung ebenfalls nutzen. Somit können das Kühlergrillblendensystem 110 und der Kraftmaschinenlüfter 92 dem Kühlsystem 104 beim Kühlen der Brennkraftmaschine 10 helfen. Das Kühlergrillblendensystem 110 umfasst eine oder mehrere Kühlergrillblenden 114, die zum Einstellen der Menge der durch den Kühlergrill 112 empfangenen Luftströmung konfiguriert sind.
  • Die Kühlergrillblenden 114 können ein Frontgebiet des Fahrzeugs, das sich z. B. von direkt unter der Motorhaube bis zum unteren Ende des Stoßfängers erstreckt, abdecken. Dadurch, dass der Einlass des CAC abgedeckt wird, wird der Widerstand verringert und wird der Eintritt externer Kühlluft in den CAC verringert. In einigen Ausführungsformen können alle Kühlergrillblenden koordiniert durch den Controller bewegt werden. In anderen Ausführungsformen können die Kühlergrillblenden in Teilgebiete geteilt sein und kann der Controller das Öffnen/Schließen jedes Gebiets unabhängig einstellen. Zum Beispiel kann ein erstes Gebiet Kühlergrillblenden enthalten, die zum größten Teil den Widerstand beeinflussen, während ein Weiteres den Eintritt von Luft in den CAC beeinflusst. In einem Beispiel kann sich das erste Teilgebiet von direkt unter der Motorhaube bis zum oberen Ende des Stoßfängers erstrecken, während sich das zweite Teilgebiet von dem oberen Ende des Stoßfängers bis zu dem unteren Ende des Stoßfängers erstrecken kann. Jedes Teilgebiet kann eine oder mehrere Kühlergrillblenden enthalten. In einigen Beispielen kann jedes Gebiet dieselbe Anzahl von Kühlergrillblenden enthalten, während ein Teilgebiet in anderen Beispielen mehr als die Anderen enthält. In einer Ausführungsform kann das erste Teilgebiet mehrere Kühlergrillblenden enthalten, während das zweite Teilgebiet eine Kühlergrillblende enthält. In einer alternativen Ausführungsform kann das erste Teilgebiet nur eine Kühlergrillblende enthalten, während das zweite Teilgebiet mehrere Kühlergrillblenden enthält.
  • Die Kühlergrillblenden 114 sind zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung beweglich und können in beiden Stellungen oder in mehreren Zwischenstellungen davon gehalten werden. Mit anderen Worten, das Öffnen der Kühlergrillblenden 114 kann so eingestellt werden, dass die Kühlergrillblenden 114 teilweise geöffnet sind, teilweise geschlossen sind oder zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung zyklisch gewechselt werden, um eine Luftströmung zum Kühlen von Kraftmaschinenraumkomponenten mit dem niedrigsten Verlust an Kraftstoffwirtschaftlichkeit bereitzustellen. Dies ist so, da das Schließen und/oder teilweise Schließen der Kühlergrillblenden 114 eine Menge der durch den Kühlergrill 112 empfangenen Luftströmung verringert und somit einen Luftwiderstand an dem Fahrzeug verringert. Dass die Kühlergrillblenden in einer offenen Stellung gehalten werden, ermöglicht eine ausreichende Kraftmaschinenkühlung; allerdings kann dies ebenfalls den Widerstand auf das Fahrzeug erhöhen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verringern. Andererseits verringert das Schließen der Kühlergrillblenden den Widerstand und verbessert es die Kraftstoffwirtschaftlichkeit; allerdings kann dies keine ausreichende Kraftmaschinenkühlung ermöglichen. Somit kann die Steuerung der Kühlergrillblenden auf mehreren im Folgenden weiter diskutierten Fahrzeugbetriebszuständen beruhen. In einigen Ausführungsformen können die Kühlergrillblenden nur zur Kondensatsteuerung des CAC verwendet werden. In diesem Fall kann der Betrieb der Kühlergrillblenden wenig bis keinen aerodynamischen Nutzen aufweisen.
  • Wenn die Kühlergrillblenden offen sind, kann der Kraftmaschinenlüfter 92 zum Erhöhen oder Verringern der Kühl-Umgebungsluftströmung 116 zu den Kraftmaschinenkomponenten verwendet werden. Zum Beispiel nehmen durch Erhöhen der Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl die Menge und der Durchfluss der Luftströmung zu der Kraftmaschine zu. Umgekehrt nimmt durch Verringern der Lüfterdrehzahl der Durchfluss der Luftströmung zu der Kraftmaschine ab. Die Umgebungsluft-Strömungsgeschwindigkeiten beeinflussen direkt die Effektivität des CAC. Somit kann die Effektivität des CAC durch Ändern der Lüfterdrehzahl geändert werden. In einigen Ausführungsformen kann der Kraftmaschinenlüfter ein dedizierter CAC-Lüfter sein. In anderen Ausführungsformen kann es sowohl einen Kraftmaschinenlüfter als auch einen dedizierten CAC-Lüfter geben. Wenn die Kühlergrillblenden geschlossen sind, tritt wenig Kühl-Umgebungsluftströmung in den Kühlergrill ein. Allerdings kann der Kraftmaschinenlüfter weiter arbeiten, um eine Luftströmung bereitzustellen. Außer dem Steuern der Drehzahl kann der Kraftmaschinenlüfter ebenfalls die Drehrichtung ändern. Die Flügel des Lüfters können so ausgelegt sein, dass die Drehung in einer ersten Richtung eine Luftströmung in Richtung der Kraftmaschinenkomponenten lenkt. In den folgenden Beschreibungen dient dies als die normale Richtung oder Grundrichtung für den Lüfterbetrieb. Die Drehung der Lüfterflügel in einer zweiten Richtung, die zu der ersten Richtung entgegengesetzt ist, kann die Luftströmung von den Kraftmaschinenkomponenten weglenken. Auf diese Weise kann die Lüfterdrehrichtung ebenfalls verwendet werden, um die Kühlluftströmung, die die
  • Kraftmaschinenkomponenten erreicht, und nachfolgend die Effektivität des CAC zu ändern.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Steuersystem 28 zum Einstellen der Öffnung der Kühlergrillblenden 114 als Reaktion auf Fahrzeugbetriebszustände konfiguriert sein. Das Einstellen der Öffnung der Kühlergrillblenden 114 kann das Öffnen einer oder mehrerer der Kühlergrillblenden, das Schließen einer oder mehrerer der Kühlergrillblenden, das teilweise Öffnen einer oder mehrerer der Kühlergrillblenden, das teilweise Schließen einer oder mehrerer der Kühlergrillblenden, das Einstellen der Öffnungs- und Schließzeiteinstellung usw. enthalten. Als ein Beispiel kann der Controller 12 kommunikationstechnisch mit dem Kühlergrillblendensystem 110 verbunden sein und können darin Anweisungen zum Einstellen der Öffnung der Kühlergrillblenden 114 gespeichert sein.
  • Ferner kann das Steuersystem 28 zum Betreiben des Kraftmaschinenlüfters 92 als Reaktion auf Fahrzeugbetriebszustände konfiguriert sein. Der Betrieb des Kraftmaschinenlüfters 92 kann das Erhöhen der Lüfterdrehzahl, das Verringern der Lüfterdrehzahl, das Anhalten der Lüfterdrehung, das Umkehren der Lüfterdrehrichtung, das Einstellen der Eingeschaltet/Ausgeschaltet-Zeiteinstellung der Drehung usw. enthalten. Als ein Beispiel kann der Controller 12 kommunikationstechnisch mit dem Kraftmaschinenlüfter 92 verbunden sein und können darin Anweisungen zum Einstellen der Drehung des Kraftmaschinenlüfters 92 gespeichert sein.
  • Der Betrieb des Kraftmaschinenlüfters kann als Reaktion auf eine Vielzahl von Systemvariablen einschließlich Kraftmaschinentemperaturen, Fahrzeugantriebszuständen, Kondensatbildung in dem CAC und Außenwitterungszuständen eingestellt werden. In einigen Ausführungsformen können die Kühlergrillblenden als Reaktion auf alle oder einige dieser Systemvariablen eingestellt werden. Die Einstellung des Kraftmaschinenlüfters kann mit dem Betrieb der Kühlergrillblenden koordiniert werden, um die Kondensatsteuerung des CAC sowie die Kraftmaschinenkühlung und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu optimieren. Zum Beispiel kann der Controller 12 sowohl mit dem Kraftmaschinenlüfter 92 als auch mit dem Kühlergrillblendensystem 110 kommunikationsfähig verbunden sein. In dem Controller 12 können Anweisungen zum Einstellen des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters 92 oder des Kühlergrillblendensystems 110 auf der Grundlage des aktuellen Zustands des Anderen und der oben aufgeführten Systemvariablen gespeichert sein. Die Betriebe des Kraftmaschinenlüfters und des Kühlergrills können selbst dann als Reaktion auf eine dieser Systemvariablen erfolgen, wenn andere Variablen innerhalb eines Normalbereichs bleiben. Auf diese Weise können alle Variablen beurteilt werden, um die optimale Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl oder -Drehrichtung sowie Kühlergrillöffnung für Fahrzeugkühlung, Verhinderung der Korrosion des CAC, Fehlzündungsschutz und erhöhte Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu bestimmen. Zusätzliche Beispiele und eine Erläuterung des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters und der Kühlergrillblenden sind in 8 gegeben und im Folgenden weiter erläutert.
  • Unter einigen Bedingungen können der Kraftmaschinenlüfter 92 und das Kühlergrillblendensystem 110 als Reaktion auf Fahrzeugantriebszustände wie etwa, ob das Fahrzeug in einem angetriebenen oder antriebslosen Zustand ist, eingestellt werden. Der angetriebene Zustand kann enthalten, ob die Räder eine positive Kraft ausüben, die das Fahrzeug vorwärtstreibt. Der antriebslose Zustand kann enthalten, dass die Räder Fahrzeugträgheit aufnehmen und eine negative Kraft gegen die Fahrzeugvorwärtsbewegung erzeugen. In einer Ausführungsform kann der Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs einen Verzögerungszustand, einen Bremszustand, einen Pedalwegnahmezustand, eine Kombination davon oder einen anderen Typ eines Zustands, der signalisiert, dass ein Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs auftritt oder unmittelbar bevorsteht, enthalten. Zum Beispiel kann ebenfalls ein Bremssignal eines automatischen Tempomats verwendet werden. Weiterhin können auch globale Positionsbestimmungssignale verwendet werden, um ein langsameres Gebiet voraus, ein sich näherndes Gefälle usw. anzuzeigen.
  • In einigen Fällen kann das Fahrzeug während der Verzögerung abgeschaltet werden und das Getriebe von der Kraftmaschine getrennt werden, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. In dieser Situation ist eine zusätzliche Kühlung der Kraftmaschine notwendig. In diesem Fall können das Öffnen der Kühlergrillblenden und das Erhöhen der Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl zu Beginn der Verzögerung das Vorkühlen der Kraftmaschine, das Niedrighalten von Kraftmaschinentemperaturen usw. ermöglichen. Dies kann ebenfalls ermöglichen, dass die Kühlergrillblenden während der folgenden angetriebenen Zustände für eine längere Zeitdauer geschlossen bleiben, was den Fahrzeugfahrwiderstand verringert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erneut verbessert.
  • Ferner können der Kraftmaschinenlüfter 92 und das Kühlergrillblendensystem 110 zum Ändern der Kondensatbildung innerhalb des CAC 18 eingestellt werden. Mehrere Sensoren 30 können Daten des CAC wie etwa Einlass- und Auslassdrücke und -temperaturen enthalten. Ein Controller 12 kann diese Daten zusammen mit Umgebungsluftzuständen (z. B. Temperatur und relative oder spezifische Feuchtigkeit) und Fahrzeugdaten (z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit) verwenden, um die Rate und die Menge der Kondensation in dem CAC zu bestimmen. In einigen Fällen kann berechnet oder angenommen werden, dass die relative Umgebungsfeuchtigkeit bei allen Umgebungstemperaturzuständen 100 % beträgt. Dies beseitigt die Notwendigkeit eines Feuchtigkeitssensors. Falls ein Feuchtigkeitssensor verfügbar ist, können allerdings ebenfalls tatsächliche Feuchtigkeitsdaten (z. B. Echtzeitfeuchtigkeitsdaten) verwendet werden.
  • Der Controller 12 kann die oben beschriebenen Sensordaten zusammen mit einem Algorithmus zum Berechnen der Menge des Kondensats in dem CAC verwenden. Die Kondensationsberechnung kann durch Berechnen des Sättigungsdampfdrucks bei dem Auslass des CAC als eine Funktion der Auslasstemperatur und des Auslassdrucks des CAC beginnen. Daraufhin berechnet der Algorithmus die Wassermasse bei diesem Sättigungsdampfdruck. Daraufhin wird die Wassermasse in der Luft aus den Umgebungsluftzuständen bestimmt. Schließlich wird durch Subtrahieren der Wassermasse bei dem Sättigungsdampfdruckzustand bei dem Auslass des CAC von der Wassermasse in der Umgebungsluft die Kondensationsrate bei dem Auslass des CAC bestimmt. Durch Bestimmung der Zeitdauer zwischen Kondensatmessungen kann der Controller 12 die Kondensatmenge innerhalb des CAC seit der letzten Messung bestimmen. Die aktuelle Kondensatmenge in dem CAC kann durch Addieren dieses Werts zu dem vorhergehenden Kondensatwert und daraufhin durch Subtrahieren irgendwelcher Kondensatverluste seit der letzten Berechnung (Menge des entfernten Kondensats) berechnet werden. Falls die Auslasstemperatur des CAC über dem Taupunkt geblieben ist, kann angenommen werden, dass die Kondensatverluste null sind.
  • Der Controller kann ebenfalls den Ort des Taupunkts innerhalb des CAC 18 sowie andere Korrosionsrisikofaktoren (wie etwa die Zeit bei dem Taupunkt an einer Stelle innerhalb des CAC) nachführen. In einem Beispiel kann die Kondensationsrate berechnet werden und zum Steuern des Kraftmaschinenlüfters und der Kühlergrillblenden, um die Kondensation zu minimieren, verwendet werden. In einem weiteren Beispiel können der Kraftmaschinenlüfter und eines oder mehrere Kühlergrillblenden als Reaktion darauf, dass der Taupunkt zu lange an einem spezifischen Ort in dem CAC stillsteht, eingestellt werden. Dadurch, dass der Lüfter und die Kühlergrillblenden auf diese Weise eingestellt werden, ist es möglich, den Taupunkt an einen anderen Ort in dem CAC 18 zu bewegen, um die Korrosion zu verringern. Zum Beispiel kann sich die Stellung der Kühlergrillblenden 114 ändern, um die Effektivität des CAC 18 zu ändern, falls der Taupunkt länger als ein vorgegebener Zeitgrenzwert in der Nähe eines Orts in dem CAC geblieben ist. Alternativ kann die Drehzahl oder die Drehrichtung des Kraftmaschinenlüfters geändert werden, was die Effektivität des CAC 18 ändert. In einem nochmals weiteren Beispiel kann sowohl die Stellung der Kühlergrillblenden als auch die Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl oder -Drehrichtung geändert werden, um die Effizienz des CAC zu ändern. Auf jeden Fall bewegt das Ändern der Effektivität des CAC den Ort des Taupunkts. In einigen Beispielen werden der Kraftmaschinenlüfter und die Kühlergrillblenden eingestellt, wenn der Taupunkt bei dem Auslass des CAC auftritt. In diesem Fall kann die Temperatur der Auslassluft des CAC unter die Taupunkttemperatur abnehmen. In einigen Fällen kann das Kondensat bei dem Auslass des CAC zunehmen, was dazu führt, dass Wassertröpfchen in der Luft in die Kraftmaschine befördert werden. Dies kann zu Verbrennungsproblemen wie etwa Fehlzündungen oder langsamem Brennen führen. In anderen Fällen kann das Kondensat innerhalb des CAC gefrieren, wenn die Kraftmaschine abgeschaltet ist und Frostumgebungszuständen ausgesetzt ist. Dies kann eine Beschädigung des CAC veranlassen. Eine weitere Darstellung der Steuerung des Kraftmaschinenlüfters und der Kühlergrillblenden als Reaktion auf die Kondensatbildung ist in 3 gezeigt und im Folgenden beschrieben.
  • Ferner kann die Stellung der Kühlergrillblenden 114 durch aktuelle oder vorhergesagte Witterungszustände geändert werden. Zum Beispiel kann das Einstellen des Schließens einer oder mehrerer Kühlergrillblenden 114 als Reaktion auf kondensatbildende Witterungszustände erfolgen. Kondensatbildende Witterungszustände können Regen, Feuchtigkeit, kühle Temperaturen oder eine Kombination davon enthalten. Die Witterungszustände können über das Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem 26 oder über das GPS 34 bereitgestellt werden. Ähnlich kann der Betrieb des Kraftmaschinenlüfters 92 als Reaktion auf aktuelle oder vorhergesagte Witterungszustände eingestellt werden. Zum Beispiel kann sich als Reaktion auf kondensatbildende Witterungszustände die Lüfterdrehung verlangsamen oder anhalten.
  • Ferner können in einigen Ausführungsformen der Betrag der Einstellung des Kraftmaschinenlüfters 92 und der Kühlergrillblenden 114 von dem Grad des Zustands eines antriebslosen Fahrzeugs, von dem Ort des Taupunkts oder von dem Grad der kondensatbildenden Witterungszustände und von Kombinationen davon abhängen. Zum Beispiel kann während stärkerer Verzögerung ein Grad der Öffnung der Kühlergrillblenden 114 erhöht werden und/oder veranlasst werden, dass eine Zeiteinstellung der Öffnung der Kühlergrillblenden 114 eher erfolgt, was eine stärkere Luftströmung zulässt, die beim Kühlen der Kraftmaschine hilft, so dass die nachfolgende Beschleunigung bei geschlossenen Kühlergrillblenden verlängert werden kann. In diesem Beispiel kann die Drehzahl des Kraftmaschinenlüfters 92 auf einen höheren Grad zunehmen oder früher beginnen, was eine zusätzliche Kraftmaschinenkühlung bereitstellt. Als ein weiteres Beispiel kann eine Öffnung der Kühlergrillblenden 114 verringert werden, falls das GPS 34 oder das Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem 26 eine kleine Menge Regen und nur mäßig feuchte Zustände vorhersagt. In diesem Fall kann die Lüfterdrehung auf einen bestimmten Grad verlangsamt oder angehalten werden oder möglicherweise die Richtung umgekehrt werden.
  • Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen der Kraftmaschinenlüfter 92 und das Kühlergrillblendensystem 110 auf der Grundlage der Kraftmaschinentemperatur, eines Zustands eines antriebslosen Fahrzeugs und einer Kondensatbildung innerhalb des CAC 18 eingestellt werden. In einem Beispiel kann der Controller 12 zum Überwachen der Kraftmaschinentemperatur, z. B. zum Überwachen einer Kühlmitteltemperatur und um sie mit Schwellenwerten zu vergleichen, konfiguriert sein. In diesem Beispiel kann der Kraftmaschinenlüfter eingeschaltet werden, wenn die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperaturen über einen Schwellenwert steigen. Allerdings kann sich der Kraftmaschinenlüfter in einigen Ausführungsformen selbst dann als Reaktion auf eine Kondensatbildung innerhalb des CAC einschalten, wenn die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperaturen nicht über den eingestellten Schwellenwert gestiegen sind. Auf diese Weise kann sich der Kraftmaschinenlüfter als Reaktion auf eine Kondensatbildung in einem CAC ein- oder ausschalten, wenn der normale Lüfterbetrieb als Reaktion auf die Kraftmaschinentemperaturen allein die entgegengesetzte Lüftersteuerung vorgeschrieben hätte. Zusätzliche Verfahren zum Einstellen des Kraftmaschinenlüfters 92 und des Kühlergrillblendensystems 110 sind ausführlicher anhand von 4–6 beschrieben. Das Einstellen des Lüfters und der Kühlergrillblenden auf diese Weise stellt eine ausreichende Kraftmaschinenkühlung bereit, während es den Fahrzeugwiderstand verringert, die Kondensatbildung verringert und das Stillstehen des Taupunkts in dem CAC vermeidet. Dies kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöhen helfen und eine Korrosion des CAC und eine Kraftmaschinenfehlzündung verhindern.
  • 3 zeigt ein schematisches Beispiel des Orts und der Bewegung des Taupunkts innerhalb des CAC. Bei 300 sind zwei Beispiele (302, 304) eines CAC mit veränderlichen Kondensatmengen gezeigt. In dem ersten CAC 302 tritt heiße Ladeluft von dem Kompressor 306 in den CAC ein, kühlt sie sich ab, während sie durch den CAC läuft, und tritt sie daraufhin aus dem Auslass 310 des CAC aus, um durch die Drosselklappe 20 und in den Kraftmaschineneinlasskrümmer 22 zu gehen. Die Umgebungsluftströmung 308 tritt über die Kühlergrillblendenöffnungen ein und geht in der Querrichtung durch den CAC, um beim Kühlen der Ladeluft zu helfen. Die Geschwindigkeit dieser Luftströmung kann von der Fahrzeuggeschwindigkeit und von der Drehzahl des Kraftmaschinenlüfters 92 abhängen. Der Ort 312 des Taupunkts ist in der Nähe des proximalen Endes des CAC (desjenigen Endes, das dem Einlass des CAC am nächsten ist). An diesem Punkt kann sich eine hochkonzentrierte Wasser- und Säurelösung bilden, die das bedeutendste Korrosionsrisiko darstellt. Auslassseitig des Orts 312 des Taupunkts bildet sich in dem CAC 302 eine verhältnismäßig große Kondensatmenge 314. Durch Einstellen der Stellung der Kühlergrillblenden 114 und der Drehzahl oder Drehrichtung des Kraftmaschinenlüfters 92 wird die Umgebungsluftströmung 308 geändert, so dass sich die Effektivität des CAC ändert und der Ort des Taupunkts bewegt. In dem Beispiel des CAC 302 führt das Schließen einer oder mehrerer der Kühlergrillblenden zu verringerter Umgebungsluftströmung 308, zur Verringerung der Kühleffektivität des CAC 302 und zur Bewegung des Taupunkts stromabwärts zum Auslass in der horizontalen Richtung in Richtung des Auslasses des CAC und der Kraftmaschine. Das Verringern der Drehzahl, das Anhalten oder das Umkehren der Drehrichtung des Kraftmaschinenlüfters 92 (so dass er Kühlluft von dem CAC wegbläst) können die Umgebungsluftströmung 308 ebenfalls verringern und veranlassen, dass sich der Taupunkt stromabwärts in Richtung des Auslasses des CAC und der Kraftmaschine zum Auslass bewegt. Der Ort 316 des neuen Taupunkts ist in dem CAC 304 gezeigt. In diesem Fall sind die Ladelufttemperaturen höher, was die Menge des Kondensats 318 in dem CAC 304 verringert.
  • Zum Steuern des Kraftmaschinenlüfters und der Kühlergrillblenden können verschiedene Herangehensweisen verwendet werden. Wie ferner anhand von 3 beschrieben wurde, können der Lüfter und die Kühlergrillblenden auf der Grundlage des Orts des Kondensats in einem CAC eingestellt werden. Zum Beispiel können der Lüfterbetrieb und/oder die Stellung der Kühlergrillblenden in der Weise eingestellt werden, dass sie den Ort des Kondensats wie hier beschrieben in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren bewegen, falls der Ort des Taupunkts in einem CAC länger als eine Schwellendauer innerhalb eines Lagebereichs entlang der horizontalen Achse bleibt. Dieser Lagebereich kann auf der Grundlage der Fahrzeugbetriebszustände eingestellt werden. Zum Beispiel kann dieser Lagebereich erhöht werden, um eine zusätzliche Kraftmaschinenkühlung zuzulassen, falls die Kraftmaschinentemperaturen hoch sind und eine erhöhte Umgebungsluftströmung erfordern. Andererseits kann dieser Lagebereich verringert werden, um eine Korrosion des CAC zu verhindern, falls die Umgebungslufttemperatur niedrig ist oder falls es aktuell regnet. Die oben beschriebene Schwellendauer kann eine Zeitdauer, eine Anzahl von Meilen, eine Anzahl von Kraftmaschinenumdrehungen oder ein anderer messbarer Parameter sein.
  • In Bezug auf 3 kann das Steuersystem 28 den Ort des Taupunkts berechnen, bestimmen, in welcher Richtung entlang der horizontalen Achse seine Bewegung erwünscht ist, und als Reaktion darauf den Betrieb des Kraftmaschinenlüfters und die Stellung der Kühlergrillblenden einstellen. Zum Beispiel kann der Lüfter eingestellt werden, können die Kühlergrillblenden geschlossen werden oder beides, um die Kühlung zu verringern und um den Taupunkt nach rechts 322 (auslassseitig in Bezug auf die Strömung durch den CAC, näher zu dem Auslass des CAC und der Kraftmaschine) zu bewegen, falls der Taupunkt links (einlassseitig, näher dem Einlass des CAC und dem Kompressor von dem Mittelpunkt in Bezug auf die Strömung durch den CAC) einer bestimmten Mittelstelle ist. In diesem Fall kann die Lüftereinstellung das Verringern der Drehzahl, das Anhalten der Drehung oder das Umkehren der Drehrichtung in der Weise, dass Kühlluft von dem CAC weggeblasen wird, enthalten. Umgekehrt wird die Lüfterdrehzahl erhöht, werden die Kühlergrillblenden geöffnet oder beides, um die Kühlung zu erhöhen und um den Taupunkt nach links 320 (zum Einlass in Bezug auf die Strömung durch den CAC, näher zu dem Einlass des CAC und zu dem Kompressor) zu bewegen, falls der Taupunkt rechts von der bestimmten Mittelstelle ist. Auf diese Weise tritt dadurch, dass der Taupunkt nach rechts bewegt wird und veranlasst wird, dass sich die Kühlergrillblenden öffnen und dass die Lüfterdrehzahl zunimmt, ebenfalls eine erhöhte Kraftmaschinenkühlung auf. Dadurch, dass der Taupunkt nach links bewegt wird und veranlasst wird, dass sich die Kühlergrillblenden schließen und dass die Lüfterdrehzahl abnimmt (oder anhält oder die Richtung ändert), wird ein Fahrzeugwiderstand verringert, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert. Somit kann die Steuerung des Lüfters und der Kühlergrillblenden auf diese Weise eine Verschlechterung des CAC verringern, während gleichzeitig die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert wird und bei der Motorkühlung geholfen wird.
  • Die Bestimmung, ob der Lüfterbetrieb, die Stellung der Kühlergrillblenden oder beide eingestellt werden soll, um die Effizienz des CAC zu ändern, kann von anderen Fahrzeug- oder Außenzuständen abhängen. Falls das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt, kann es z. B. nur notwendig sein, die Kühlergrillblenden zu öffnen, um die Effizienz des CAC zu ändern. Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, kann es dagegen notwendig sein, sowohl die Kühlergrillblenden zu öffnen als auch die Lüfterdrehzahl zu erhöhen, um genug Kühlluftströmung bereitzustellen, um die Effizienz des CAC zu ändern. In einem anderen Beispiel kann es notwendig sein, den Taupunkt nach rechts zu bewegen, während die Kraftmaschinentemperaturen hoch sind. In diesem Fall kann die Kühlung für den CAC durch Abschalten des Lüfters verringert werden. Allerdings können die Kühlergrillblenden offen bleiben, um die Kraftmaschinenkühlung weiter zuzulassen.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Menge des Kondensats oder die Rate der Kondensatbildung zu einer Einstellung des Kraftmaschinenlüfters und/oder der Kühlergrillblenden führen. Zum Beispiel kann die Temperatur der Luft bei dem Auslass 310 des CAC in Bezug auf 3 unter die Taupunkttemperatur fallen. In einigen Beispielen kann dies veranlassen, dass die Lüfterdrehzahl abnimmt und/oder dass sich die Kühlergrillblenden schließen, was die Luftströmung zu dem CAC verringert und somit die Effizienz des CAC verringert und die Temperatur der Auslassluft des CAC erhöht. In anderen Beispielen kann die Lüfterdrehzahl abnehmen und/oder können sich die Kühlergrillblenden schließen, nachdem die Temperatur am Ort des Auslasses 310 des CAC länger als für eine Schwellendauer unter den Taupunkt gefallen ist. Die Schwellendauer kann auf der Grundlage der Fahrzeugbetriebszustände eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Rate der Kondensatbildung zunehmen, was in dieser Stellung eine kürzere Schwellendauer erfordert, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist. Alternativ kann die Schwellendauer in dieser Stellung erhöht werden, falls die Rate der Kondensatbildung niedrig ist.
  • Der Betrieb des Kraftmaschinenlüfters 92 und des Kühlergrillblendensystems 110 kann auf dem aktuellen Zustand des Anderen zusammen mit Kraftmaschinentemperaturen, Fahrzeugfahrzuständen, der Menge und der Rate der Kondensatbildung in dem CAC, dem Ort des Taupunkts innerhalb des CAC und den Außenwitterungszuständen beruhen. Auf diese Weise können alle Variablen beurteilt werden, um die optimale Kombination aus dem Betrieb des Kraftmaschinenlüfters und der Stellung der Kühlergrillblenden für Fahrzeugkühlung, Verhinderung der Korrosion des CAC, Fehlzündungsschutz und erhöhte Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu bestimmen. Beispiele dieses Betriebs werden im Folgenden anhand von 4–7 beschrieben.
  • Nun übergehend zu 4 ist ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Einstellen des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters und der Stellung der Kühlergrillblenden auf der Grundlage eines Zustands eines antriebslosen Fahrzeugs, der Kondensatbildung in dem CAC, der Außenwitterungszustände und der Kraftmaschinentemperaturen gezeigt. Bei 402 enthält die Routine das Schätzen und/oder Messen von Kraftmaschinenbetriebszuständen. Diese enthalten z. B. die Kraftmaschinendrehzahl und -belastung, den Drehmomentbedarf, den Ladedruck, den Krümmerdruck (MAP), die Krümmerluftladungstemperatur (MCT), das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (lambda), den Kraftstoffalkoholgehalt, den Luftdruck, Umgebungszustände (z. B. Umgebungslufttemperatur, -druck, -feuchtigkeit usw.), die Kraftmaschinenhistorie vor der Zündung usw. Bei 404 kann auf der Grundlage der geschätzten Zustände bestimmt werden, ob es einen Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs gibt. Eine solche Bestimmung kann das Detektieren eines Zustands eines antriebslosen Fahrzeugs wie etwa eines Verzögerungszustands, eines Bremszustands, eines Pedalwegnahmezustands, der Tatsache, dass die Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, eines Bremssignals von einem adaptiven Tempomatsystem (das eine Entfernung zu einem Fahrzeug direkt vor dem vorliegenden Fahrzeug erfasst und automatisch Fahrzeugbremsen betätigt, um einen Schwellenabstand von dem vorausfahrenden Fahrzeug aufrechtzuerhalten) oder eines anderen Typs eines Zustands, der einen Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs signalisiert, enthalten. Als ein Beispiel kann ein Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs vorliegen, wenn der Niederdrückungsbetrag des Bremspedals des Fahrers höher als ein Schwellenwert ist. Als ein weiteres Beispiel kann ein Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs vorliegen, wenn die Bremsanstrengung (z. B. eine Kraft auf das Bremspedal) des Fahrers höher als ein Schwellenwert ist. Als ein nochmals weiteres Beispiel kann ein Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs vorliegen, wenn der Bremsdruck höher als ein Schwellenwert ist. Als ein nochmals weiteres Beispiel kann der Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs vorliegen, wenn der Betätigungsgrad der Fahrzeugbremsen (z. B. der elektrisch betätigten Bremsen) höher als ein Schwellenwert ist.
  • Falls bei dem Fahrzeug kein Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs vorliegt (z. B. falls das Fahrzeug angetrieben wird), geht das Verfahren 400 zu 406 und zu 434 über, wo der Controller den Kühlergrillblenden-Grundzustand auf geschlossen bzw. den Lüftergrundzustand auf ausgeschaltet einstellt. Falls das Fahrzeug dagegen keinen Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs aufweist, geht das Verfahren 400 zu 408 und zu 436 über, wo der Controller den Kühlergrillblenden-Grundzustand auf offen und den Lüftergrundzustand auf eingeschaltet einstellt. In Abhängigkeit von dem antriebslosen Zustand kann die Drehzahl des Lüfters an diesem Punkt ebenfalls eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Lüfterdrehzahl für höhere Verzögerungsgrade höher sein. Sowohl von 434 als auch von 436 wird das Verfahren 400 zu 410 fortgesetzt, wo die Kondensatbildung in dem CAC beurteilt wird. Dieses Verfahren ist in der im Folgenden diskutierten 5 entwickelt. Falls bei 410 bestimmt wird, dass sich kein Kondensat bildet, geht das Verfahren 400 zu 412 über, um die Stellung der Kühlergrillblenden und den Lüfterbetrieb bei ihren Grundzuständen aufrechtzuerhalten. Falls dagegen bei 410 bestimmt wird, dass sich Kondensat bildet, geht das Verfahren 400 zu 414 über, um die Einstellungen der Kühlergrillblenden und/oder des Lüfters zu bestimmen, die erforderlich sind, um die Kondensatbildung zu verringern oder zu ändern. Bei 416 wird die Einstellung vorgenommen und werden die neuen Zustände als der Kühlergrillgrundzustand und als der Lüftergrundzustand eingestellt.
  • Die Routine bei 418 bestimmt auf der Grundlage der Außenwitterungszustände die Wahrscheinlichkeit, dass sich in dem CAC Kondensat bilden wird. Dieses Verfahren ist in der weiter unten erläuterten 6 entwickelt. Falls es auf der Grundlage der Witterungszustände unwahrscheinlich ist, dass sich CAC-Kondensat bildet, werden die Kühlergrillblenden und der Lüfter bei dem eingestellten Grundzustand gehalten. Dagegen werden die Kühlergrillblenden geschlossen, was den alten Grundzustand ersetzt, falls sich wahrscheinlich Kondensat bildet. Der Lüftergrundzustand kann aufrechterhalten bleiben. Das Verfahren 400 wird bei 424 fortgesetzt, um die Kraftmaschinentemperaturen in Bezug auf Schwellenwerte zu prüfen. Zum Beispiel ist eine Kraftmaschinenkühlhilfe erforderlich, falls die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) über einen Maximalwert steigt. Falls diese Temperaturen nicht über einem Schwellenwert (T1) liegen, werden die Stellung der Kühlergrillblenden und die Lüfterstellung auf ihren eingestellten Grundzuständen aufrechterhalten und endet die Routine. Dagegen wird der Lüfter eingeschaltet, falls die Temperaturen über einem ersten Schwellenwert T1 liegen. Bei 430 werden die Kraftmaschinentemperaturen erneut geprüft. Falls die Temperaturen über einem zweiten Schwellenwert T2 liegen, werden die Kühlergrillblenden geöffnet und endet die Routine. Andernfalls bleibt der Lüfter eingeschaltet und wird die eingestellte Kühlergrillblenden-Grundstellung aufrechterhalten. In einigen Ausführungsformen ist der zweite Schwellenwert höher als der erste Schwellenwert. In anderen Ausführungsformen können der erste und der zweite Schwellenwert derselbe sein.
  • In 5 ist ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Einstellen des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters und der Stellung der Kühlergrillblenden auf der Grundlage der Kondensatbildung innerhalb des CAC gezeigt. Bei 502 bestimmt die Routine die Zustände des CAC. Dies kann das Abrufen von Angaben wie etwa der Umgebungslufttemperatur, der Umgebungsluftfeuchtigkeit, der Einlass- und der Auslassladelufttemperatur und des Einlass- und des Auslassladeluftdrucks von mehreren Sensoren 30 enthalten. Diese Variablen werden bei 504 verwendet, um zu bestimmen, ob sich in dem CAC Kondensat bildet. Falls sich kein Kondensat bildet, hält das Verfahren die aktuelle Lüftersteuerung und den Zustand der Kühlergrillblenden bei 506 aufrecht und endet daraufhin. Falls sich dagegen Kondensat bildet, wird das Verfahren bei 508 fortgesetzt, um den Ort des Taupunkts innerhalb des CAC zu bestimmen. Der Controller 12 kann den Ort des Taupunkts durch Analysieren der wie oben beschriebenen Zustände des CAC sowie anderer Variablen (wie etwa der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lüfterdrehzahl, der Stellung der Kühlergrillblenden usw.) bestimmen. Der Controller kann Algorithmen verwenden, um Daten zu analysieren und um den Ort des Taupunkts, die Zeitdauer, die der Taupunkt in dieser Lage geblieben ist (z. B. eine Verweilzeit), die Menge des Kondensats innerhalb des CAC und andere Werte zu bestimmen. Falls die Zeit bei dem Taupunkt bei 510 nicht über einem eingestellten Zeitgrenzwert liegt, erhält das Verfahren die gegenwärtige Lüftersteuerung und den Zustand der Kühlergrillblenden bei 512 aufrecht und endet es. Falls die Zeit bei dem Taupunkt bei 510 dagegen über einem eingestellten Zeitgrenzwert (oder über einer Schwellendauer) liegt, bestimmt das Verfahren bei 514, in welcher Richtung der Taupunkt bewegt werden soll, wie etwa (wie oben beschrieben und in 3 dargestellt ist) einen gewünschten Ort. Bei 516 stellen der Controller 12 und die Aktuatoren 32 den Lüfterbetrieb und die Orientierung der Kühlergrillblenden in der Weise ein, dass der Taupunkt zu dem gewünschten Ort bewegt wird. Nachdem der Lüfter und die Kühlergrillblenden eingestellt worden sind, endet die Routine.
  • Übergehend zu 6 ist ein beispielhaftes Verfahren 600 zum Einstellen der Stellung der Kühlergrillblenden auf der Grundlage von Kondensatbildungszuständen, die aus Außenwitterungszuständen bestimmt werden, gezeigt. Bei 602 empfängt der Controller 12 Daten von mehreren Sensoren 30, von einem GPS 34 und von dem Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem 26. Die ausgelesenen Daten können die Umgebungslufttemperatur und -feuchtigkeit und vorhergesagte Witterungszustände für die Straße vor dem Tourenplan oder entlang des Tourenplans des Fahrzeugs enthalten. Daraufhin analysiert der Controller 12 bei 604 die Daten für die Kondensatbildungszustände des CAC. Diese Zustände können Regen, hohe Feuchtigkeit, niedrige Lufttemperatur oder eine Kombination davon enthalten. Falls bei 606 bestimmt wird, dass die Kondensatbildungszustände über Schwellenwerten liegen, werden die Kühlergrillblenden bei 610 geschlossen. Andernfalls hält das Verfahren die aktuelle Kühlergrillstellung bei 608 aufrecht. Schwellenwerte können eine Schwellentemperatur, einen Feuchtigkeitsprozentsatz oder eine Niederschlagsmenge, in der sich wahrscheinlich innerhalb des CAC Kondensat bildet, enthalten. Nach 610 und 608 endet die Routine. Falls die Kraftmaschinentemperatur während kondensatbildender Witterungszustände über Schwellenswerte steigt, kann der Kraftmaschinenlüfter eingeschaltet werden, um eine Kraftmaschinenkühlung bereitzustellen, während die Kondensatbildung in dem CAC weiterhin verhindert wird.
  • 7A und 7B zeigen beispielhafte Graphen 702, 704, die den Betrieb des Kraftmaschinenlüfters und der Kühlergrillblenden im Hinblick auf die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Kondensatbildung und die Außenwitterungszustände vergleichen. Die beispielhaften Graphen 702 und 704 vergleichen Einstellungen an Kühlsystemkomponenten bei veränderlichen Kombinationen aus Fahrzeuggeschwindigkeit (VS) und Außenwitterungszuständen (OC) als Funktion der Zeit (entlang der x-Achse). Der Graph 702 veranschaulicht einen ersten beispielhaften Betrieb eines Kraftmaschinenlüfters und von Kühlergrillblenden unabhängig von der Kondensatbildung (CF). Das Einschalten/Ausschalten des Kraftmaschinenlüfters und das Öffnen und Schließen der Kühlergrillblenden beruhen auf der Kraftmaschinentemperatur und auf dem Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs, die in dieser Figur als eine Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) bzw. als eine Fahrzeuggeschwindigkeit (VS) dargestellt sind. Der Graph 702 enthält in der graphischen Darstellung 706 den Kraftmaschinenlüfterstatus (eingeschaltet oder ausgeschaltet), in der graphischen Darstellung 708 den Status der Kühlergrillblenden (offen oder geschlossen), in der graphischen Darstellung 710 Änderungen der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT), in der graphischen Darstellung 712 Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit (VS) und in der graphischen Darstellung 714 Änderungen der Kondensatbildung (CF).
  • Der Graph 704 veranschaulicht ein zweites Beispiel eines einstellbaren Systems des Kraftmaschinenlüfters und der Kühlergrillblenden, in dem der Betrieb dieser Systeme auf der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, auf der Fahrzeugverzögerung, auf der Kondensatbildung und auf den Außenwitterungszuständen beruht. Der Graph 704 enthält in der graphischen Darstellung 716 den Kraftmaschinenlüfterstatus (eingeschaltet oder ausgeschaltet), in der graphischen Darstellung 718 den Status der Kühlergrillblenden (offen oder geschlossen), in der graphischen Darstellung 720 die ECT, in der graphischen Darstellung 722 die VS, in der graphischen Darstellung 724 die CF und in der graphischen Darstellung 726 eine Angabe der Außenwitterungszustände (OC). In diesem Beispiel werden der Kraftmaschinenlüfter und die Kühlergrillblenden als Reaktion auf System- und Außenvariablen eingeschaltet/ausgeschaltet bzw. geöffnet/geschlossen. Allerdings können die Steuerungen des Lüfters und der Kühlergrillblenden in einigen Ausführungsformen Einstellungen zwischen der eingeschalteten/ausgeschalteten Stellung bzw. zwischen der offenen/geschlossenen Stellung enthalten. In diesem Beispiel können die Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl und der Grad der Kühlergrillöffnung durch die in den graphischen Darstellungen 702 und 704 gezeigten Systemvariablen eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl (z. B. proportional) zunehmen, während die ECT über einen Schwellenwert steigt. In einem anderen Beispiel kann sich die Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl für unterschiedliche Grade der Verzögerung oder für unterschiedliche Mengen der Kondensatbildung in dem CAC ändern.
  • Hinsichtlich der graphischen Darstellung 702 kann der Lüfter vor t1 möglicherweise nicht arbeiten. Zum Zeitpunkt t1 wird als Reaktion darauf, dass die ECT eine Schwellentemperatur T1 erreicht (graphische Darstellung 710), der Kraftmaschinenlüfter eingeschaltet (graphische Darstellung 706). Die Kondensatbildung (CF) bei dem Ladeluftkühler kann überwacht werden. Die Kondensatbildung (graphische Darstellung 714) erreicht unmittelbar vor dem Zeitpunkt t2 einen Schwellenwert (CT). Dieser Schwellenwert CT entspricht einem Schwellenwert, oberhalb dessen die Ansammlung von Kondensat ein Risiko für die Korrosion erhöhen kann. Allerdings übersteigt gleichzeitig die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (graphische Darstellung 710) einen Schwellenwert T2 (der höher als der Schwellenwert T1 ist), was veranlasst, dass sich die Kühlergrillblenden öffnen (graphische Darstellung 708). Die Kombination des Öffnens der Kühlergrillblenden und der Drehung des Kraftmaschinenlüfters stellt eine erhöhte Umgebungsluftströmung bereit, die die ECT verringern hilft und die Effektivität des CAC ändert. Insbesondere veranlasst sie, dass die Kondensatbildung unter den Schwellenwert (CT) abnimmt, bevor Korrosionsrisikozustände erreicht sind (graphische Darstellung 714). Während der Lüfter eingeschaltet bleibt und die Kühlergrillblenden offen bleiben, um die ECT-Temperatur zu senken, nimmt die Kondensatbildung wieder über den Schwellenwert CT zu (graphische Darstellung 714). Zum Zeitpunkt t3 fällt die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur als Reaktion darauf, ob der Lüfter abgeschaltet wird oder die Kühlergrillblenden geschlossen werden, unter den Schwellenwert T1 (graphische Darstellung 710). Zum Zeitpunkt t4 gibt die Fahrzeuggeschwindigkeit einen Fahrzeugverzögerungs- oder Fahrzeugbremszustand an (graphische Darstellung 712), was das Öffnen der Kühlergrillblenden und das Einschalten des Kraftmaschinenlüfters auslöst. Während dieser Zeit fällt die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur weiter und steigt die Kondensatbildung wieder über den Schwellenwert CT an. Zum Zeitpunkt t5 beschleunigt das Fahrzeug und treten bei 728 wegen erhöhter Kondensatbildung Fehlzündungen der Kraftmaschine auf. Während das Fahrzeug weiter beschleunigt, nimmt die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur zusammen mit der Kondensatbildung zu. Zum Zeitpunkt t6 erreicht die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur T1, was veranlasst, dass der Lüfter eingeschaltet wird. Kurz danach öffnen sich zum Zeitpunkt t7 die Kühlergrillblenden, wenn die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur T2 erreicht.
  • Hinsichtlich des Graphen 704 wird der Kraftmaschinenlüfter beim Zeitpunkt t1 wieder eingeschaltet (graphische Darstellung 716), wenn die ECT T1 erreicht (graphische Darstellung 720). Unmittelbar vor t2 nimmt die Kondensatbildung für die Zeitdauer ∆t1, was weniger als der eingestellte Zeitgrenzwert ist, über den Schwellenwert CT (graphische Darstellung 724) zu. Daraufhin öffnen sich die Kühlergrillblenden (Kurve 718), wenn die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur beim Zeitpunkt t2 den Schwellenwert T2 übersteigt (graphische Darstellung 720). Während die Zeit verstreicht, nimmt die Kondensatbildung über den Schwellenwert CT zu (graphische Darstellung 724). Bis zum Zeitpunkt t2', zu dem die CF-Kurve für den eingestellten Zeitgrenzwert ∆t2 über CT geblieben ist (graphische Darstellung 724), bleibt der Lüfter eingeschaltet und bleiben die Kühlergrillblenden offen. Bei t2' schaltet sich der Lüfter aus und schließen sich die Kühlergrillblenden, was ermöglicht, dass sich die Kondensatbildung erneut verringert. Es wird angemerkt, dass sich bei t2' auch dann wegen Kondensatbildung der Lüfter ausschaltet und die Kühlergrillblenden schließen, wenn die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperaturen nicht unter T1 gefallen sind. Zwischen t2' und t3 ändern sich die Außenwitterungszustände zu solchen, die wahrscheinlich ein Kondensat bilden (graphische Darstellung 726). Da die Kühlergrillblenden bereits geschlossen sind, bleiben sie bei 730 geschlossen. Zum Zeitpunkt t4 öffnen sich die Kühlergrillblenden als Reaktion auf die Fahrzeugverzögerung wieder (graphische Darstellung 722) und bleiben sie bis zu t4' offen. Während dieser Zeit schaltet sich der Lüfter ebenfalls ein. Als Reaktion darauf, dass die CF-Kurve für den eingestellten Zeitgrenzwert ∆t3 über CT steigt (graphische Darstellung 724), schaltet sich zum Zeitpunkt t4' der Lüfter aus (graphische Darstellung 716) und schließen sich die Kühlergrillblenden erneut (graphische Darstellung 718). Wenn das Fahrzeug zum Zeitpunkt t5 beschleunigt, bleiben die Kühlergrillblenden geschlossen (graphische Darstellung 722). Es ist wichtig anzumerken, dass in diesem Beispiel bei 732 keine Kraftmaschinenfehlzündung auftritt, da das Kondensat innerhalb des CAC wegen früherer Änderungen der Zustände des Lüfters und der Kühlergrillblenden niedrig gehalten wurde. Bis zu t7' bleiben die Kühlergrillblenden wegen der kondensatbildenden Witterungszustände 734 geschlossen. Wenn die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur bei t5' über T1 steigt (graphische Darstellung 720), schaltet sich der Lüfter ein. Wenn die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur auf T2 steigt (graphische Darstellung 720), bleiben die Kühlergrillblenden bis zu t7' geschlossen.
  • Beim Vergleich der Graphen 702 und 704 sind Unterschiede der Kondensatbildung innerhalb des CAC zu sehen. Die CF-Kurve (graphische Darstellung 714) nimmt im Graphen 702 viermal über den Kondensatgrenzwert zu, von denen dreimal ein erhebliches Korrosionsrisiko für den CAC darstellen (736, 738 und 740). Allerdings ist in der graphischen Darstellung 704 die Zeitdauer, die die CF-Kurve (graphische Darstellung 724) über dem Kondensatschwellenwert CT verbringt, verringert (742 und 744). Somit verringert das Steuern des Kraftmaschinenlüfters und der Kühlergrillblenden als Reaktion auf die Kondensatbildung und Außenwitterungszustände das Risiko der Korrosion und der Kondensatbildung innerhalb des CAC. Die Kühlergrillblenden verbringen ebenfalls in dem Graphen 704 mehr Zeit (Dauer d1, d2 und d3) als in dem Graphen 702 (d4, d5 und d6) geschlossen. Dies verringert den Luftwiderstand an dem Fahrzeug und verbessert die Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
  • Nunmehr übergehend zu 8 sind in Tabelle 800 vier Betriebsarten für den koordinierten Betrieb des Kraftmaschinenlüfters und der Kühlergrillblenden eines Kraftmaschinenkühlsystems gezeigt. Das Kraftmaschinenkühlsystem kann in vier Grundbetriebsarten arbeiten, die auf einem Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs, auf der Kondensatbildung in dem CAC, auf den Außenwitterungszuständen und auf den Kraftmaschinentemperaturen beruhen. In jeder dieser Kühlsystembetriebsarten kann der Kraftmaschinenlüfter als Reaktion auf die aufgeführten Zustände und Systemvariablen ein- oder ausgeschaltet werden und können die Kühlergrillblenden als Reaktion auf sie zum Öffnen oder Schließen betätigt werden. Zum Beispiel kann das Kraftmaschinenkühlsystem in einer ersten Betriebsart (Betriebsart 1) betrieben werden. Während des Betriebs in der ersten Betriebsart (Betriebsart 1) wird der Kraftmaschinenlüfter zum Einschalten betätigt und werden die Kühlergrillblenden zum Öffnen betätigt. In einem Beispiel kann das Kraftmaschinenkühlsystem als Reaktion darauf, dass die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperaturen über einer höheren Schwellentemperatur (wie etwa über der zweiten Schwellentemperatur T2, wie sie in 4 und 7 angegeben ist) liegen und/oder dass der Taupunkt in dem CAC in Richtung des Einlasses des CAC bewegt werden muss und/oder auf einen Betriebszustand eines antriebslosen Fahrzeugs wie etwa eine Verzögerung, in der Betriebsart 1 betrieben werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Kraftmaschinenkühlsystem in einer zweiten Betriebsart (Betriebsart 2) betrieben werden. Während des Betriebs in der Betriebsart 2 kann der Kraftmaschinenlüfter zum Einschalten betätigt werden und können die Kühlergrillblenden zum Schließen betätigt werden. In einem Beispiel kann das Kraftmaschinenkühlsystem als Reaktion darauf, dass die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperaturen über einer unteren Schwellentemperatur (wie etwa über der obigen ersten Schwellentemperatur T1, wie sie in 4 und 7 dargestellt ist) liegen und/oder während eines Fahrzeugpedaldruck- oder Beschleunigungszustands und/oder während kondensatbildender Umgebungszustände wie etwa Regen, in der Betriebsart 2 betrieben werden. Zum Beispiel können der Lüfter und die Kühlergrillblenden in der Betriebsart 2 betrieben werden, falls es regnet, die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperaturen aber über T1 liegen. In einem weiteren Beispiel kann der Betrieb in der Betriebsart 2 ausgelöst werden, falls sich der Taupunkt in Richtung des Einlasses des CAC, aber nur um einen kleinen Betrag (z. B. um eine Entfernung, die kleiner als ein Schwellenbetrag ist), bewegen muss.
  • Ferner kann das Kraftmaschinenkühlsystem in einer dritten Betriebsart (Betriebsart 3) betrieben werden. Während des Betriebs in der dritten Betriebsart kann der Kraftmaschinenlüfter zum Ausschalten betätigt werden, während die Kühlergrillblenden zum Öffnen betätigt werden. In einem Beispiel kann der Betrieb in der Betriebsart 3 als Reaktion auf einen Zustand eines antriebslosen Fahrzeugs wie etwa eine Verzögerung initiiert werden. In einem weiteren Beispiel kann der Betrieb in der Betriebsart 3 ausgelöst werden, falls weniger Kühlung notwendig ist, um die Effizienz des CAC zu ändern, wie etwa, um den Taupunkt um einen kleinen Betrag in Richtung des Einlasses des CAC zu bewegen. Schließlich kann das Kraftmaschinenkühlsystem in einer vierten Betriebsart (Betriebsart 4) betrieben werden, in der der Kraftmaschinenlüfter zum Ausschalten betätigt wird und die Kühlergrillblenden zum Schließen betätigt werden. In einem Beispiel kann als Reaktion auf einen Pedaldruck- oder Beschleunigungszustand während kondensatbildender Zustände wie etwa Regen oder falls der Taupunkt in dem CAC in Richtung des Auslasses des CAC bewegt werden muss, der Betrieb in der Betriebsart 4 initiiert werden. Zum Beispiel können der Lüfter und die Kühlergrillblenden in der Betriebsart 4 betrieben werden, falls die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperaturen niedriger als die Schwellentemperatur T1 sind und das Fahrzeug beschleunigt. In einem weiteren Beispiel können der Lüfter und die Kühlergrillblenden in der Betriebsart 4 betrieben werden, falls die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperaturen niedriger als der Schwellenwert T1 sind und es draußen regnet. Ein Controller (wie etwa das Steuersystem 28 aus 1) kann für das Kraftmaschinenkühlmittelsystem eine Betriebsart einschließlich Einstellungen für den Kraftmaschinenlüfter und für die Kühlergrillblenden auswählen, um die Kraftmaschinenkühlung, die Fahrzeugaerodynamik und das Kondensatmanagement zu optimieren.
  • Auf diese Weise können Kraftmaschinenlüfterbetriebe als Reaktion auf Kraftmaschinentemperaturen, Fahrzeugfahrzustände, die Kondensatbildung in dem CAC und Außenwitterungszustände gesteuert werden. Dadurch, dass Kraftmaschinenlüfteroperationen koordiniert mit Kühlergrilloperationen eingestellt werden, kann die Kondensatansammlung bei dem Ladeluftkühler besser gesteuert werden, was die Kraftmaschinenkühlung und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert. Dadurch, dass eine Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl wahlweise erhöht wird, können Kraftmaschinensystemkomponenten gekühlt werden, während ein Taupunkt innerhalb des CAC in Richtung des Einlasses des CAC bewegt wird. Außerdem können Kühlergrillblenden gleichzeitig geöffnet werden, um durch weiteres Erhöhen der Umgebungsluftströmung beim Kühlen zu helfen. Während anderer Zustände können Kühlergrillblenden geschlossen werden, was eine Menge der in Richtung eines CAC geleiteten Kühlluftströmung beschränkt, was ermöglicht, dass ein Taupunkt in dem CAC in Richtung eines Auslasses des CAC bewegt wird. Außerdem kann der Betrieb des Kraftmaschinenlüfters zum Ändern der Effektivität des CAC durch Bewegen eines Taupunkts innerhalb des CAC eingestellt werden. Dass der Kraftmaschinenlüfter und die Kühlergrillblenden auf diese Weise gesteuert werden, ermöglicht eine angemessene Kraftmaschinenkühlung, während die Fahrzeugwirtschaftlichkeit optimiert wird, eine Kraftmaschinenfehlzündung verhindert wird und eine Korrosion des CAC verhindert wird.
  • Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet würdigen wird, können die hier beschriebenen Routinen eine oder mehrere irgendeiner Anzahl von Steuerungen der Einstellung des Kraftmaschinenlüfters oder der Kühlergrillblende repräsentieren. Somit können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Steuerung, um die hier beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorzüge zu erzielen, nicht notwendig erforderlich, sondern zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung gegeben. Obwohl dies nicht explizit dargestellt ist, erkennt der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, dass einer oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der bestimmten verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden können.
  • Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Prozesse, Systeme und Konfigurationen sowie weitere hier offenbarte Merkmale, Funktionen, Tätigkeiten und oder Eigenschaften sowie alle Entsprechungen davon.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6408831 [0002]

Claims (23)

  1. Verfahren zum Steuern eines Kraftmaschinenlüfters, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Einstellen des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters als Reaktion auf eine Kondensatbildung in einem Ladeluftkühler.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kondensatbildung eine Menge der Kondensatbildung einschließt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kondensatbildung eine Rate der Kondensatbildung einschließt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einstellen des Kraftmaschinenlüfters auf der Grundlage eines Orts des Kondensats umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters das Erhöhen oder Verringern der Lüfterdrehzahl einschließt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters das Ein- oder Ausschalten des Kraftmaschinenlüfters einschließt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters das Ändern der Lüfterdrehrichtung einschließt.
  8. Verfahren zum Steuern eines Kraftmaschinenlüfters, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Einstellen des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters als Reaktion darauf, dass der Ort eines Kondensats in einem Ladeluftkühler für mehr als eine Schwellendauer innerhalb eines Lagebereichs bleibt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Kraftmaschinenlüfter eingestellt wird, um den Ort des Kondensats während eines ersten Satzes von Bedingungen in Richtung eines Einlasses des Ladeluftkühlers zu bewegen und um den Ort des Kondensats während eines zweiten, anderen Satzes von Bedingungen in Richtung eines Auslasses zu bewegen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der erste Satz von Bedingungen einschließt, dass der Ort des Kondensats näher bei dem Auslass als bei dem Einlass ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der erste Satz von Bedingungen einschließt, dass der Ort des Kondensats näher bei dem Einlass als bei dem Auslass ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der erste Satz Bedingungen einschließt, dass die Kraftmaschinentemperatur höher als ein Schwellenwert ist, und der zweite Satz von Bedingungen einschließt, dass die Kraftmaschinentemperatur niedriger als der Schwellenwert ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bewegen des Orts des Kondensats in Richtung des Einlasses das Erhöhen der Lüfterdrehzahl einschließt und das Bewegen in Richtung des Auslasses das Verringern der Lüfterdrehzahl einschließt.
  14. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der erste Satz von Bedingungen einschließt, dass eine Fahrerpedalwegnahme auftritt, und der zweite Satz von Bedingungen die kraftmaschinengetriebene Fahrzeugbeschleunigung einschließt.
  15. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Einstellen des Kraftmaschinenlüfters als Reaktion auf Kraftmaschinenkühlparameter und eine Fahrerpedalwegnahme umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Lagebereich als Reaktion auf eine erhöhte Kraftmaschinentemperatur erhöht wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner das Beaufschlagen der Einlassluft einlassseitig des Ladeluftkühlers mit einem Ladedruck umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das direkte Einspritzen von Kraftstoff in eine Kraftmaschine eines Fahrzeugs umfasst.
  19. Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugkraftmaschinenlüfters, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erhöhen der Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl als Reaktion auf den Ort einer Kondensatbildung in einem Ladeluftkühler und Zustände einer Kraftmaschinentemperatur über einem Schwellenwert oder einer Fahrzeugverzögerung; und Verringern der Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl als Reaktion auf den Ort der Kondensatbildung und eine Kraftmaschinentemperatur unter dem Schwellenwert.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, das ferner das Einstellen eines Kühlergrills als Reaktion auf den Ort der Kondensatbildung umfasst.
  21. Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugkraftmaschinenlüfters, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Einstellen des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters einschließlich des Erhöhens der Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl als Reaktion auf eine erste Bedingung und des Verringerns der Kraftmaschinenlüfter-Drehzahl als Reaktion auf eine zweite Bedingung, die von der ersten Bedingung verschieden ist, als Reaktion darauf, dass der Ort eines Kondensats in einen Ladeluftkühler für mehr als eine Schwellendauer stillstehend bleibt.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Betrieb des Kraftmaschinenlüfters eingestellt wird, um den Ort des Kondensats während der ersten Bedingung in Richtung eines Einlasses des Ladeluftkühlers zu bewegen und um den Ort des Kondensats während der zweiten Bedingung in Richtung eines Auslasses zu bewegen.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, das ferner das Einstellen des Betriebs des Kraftmaschinenlüfters als Reaktion auf Kraftmaschinenkühlparameter und auf eine Fahrerpedalwegnahme und auf einen Fahrerpedaldruck umfasst, wobei ein Lagebereich als Reaktion auf eine erhöhte Kraftmaschinentemperatur erhöht wird.
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