DE102013111455A1

DE102013111455A1 - Verringerung der Korrosion des Ladeluftkühlers (CAC) unter Verwendung von Kühlergrill-Verschlüssen

Info

Publication number: DE102013111455A1
Application number: DE102013111455.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Joseph Styles; Gopichandra Surnilla
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-04-24
Also published as: RU2013146803A; RU2623280C2; US20140109880A1; CN103775194B; CN103775194A; US8925527B2

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Verringern der Korrosion eines Ladeluftkühlers und zum Verhindern der Kraftmaschinenfehlzündung aufgrund der Kondensatbildung bereitgestellt. Als Reaktion auf einen Bereich der Kondensatbildung in einem Ladeluftkühler wird ein Kühlergrill-Verschlusssystem eingestellt, wobei der Kondensatbereich zu einem anderen Ort in dem Ladeluftkühler bewegt wird. Die Kühlergrill-Verschlussorientierung kann außerdem als Reaktion auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und die kondensatbildenden Wetterbedingungen gesteuert werden.

Description

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
Kraftmaschinen mit Turbolader verwenden einen Ladeluftkühler (CAC), um die komprimierte Luft vom Turbolader zu kühlen, bevor sie in die Kraftmaschine eintritt. Die Umgebungsluft von außerhalb des Fahrzeugs bewegt sich über den CAC, um die durch das Innere des CAC hindurchgehende Einlassluft zu kühlen. Wenn die Temperatur der Umgebungsluft abnimmt oder während feuchter oder regnerischer Wetterbedingungen kann sich in dem CAC Kondensat bilden, wenn die Einlassluft unter den Taupunkt des Wassers abgekühlt wird. Wenn die Einlassluft im Kreislauf zurückgeführte Abgase enthält, kann das Kondensat sauer werden und das CAC-Gehäuse korrodieren. Die Korrosion kann zu Undichtigkeiten zwischen der Ladeluft, der Atmosphäre und im Fall von Wasser-zu-Luft-Kühlern möglicherweise dem Kühlmittel führen. Das Kondensat kann sich am Boden des CAC ansammeln und dann während einer Beschleunigung auf einmal in die Kraftmaschine gezogen werden, was die Möglichkeit einer Fehlzündung der Kraftmaschine vergrößert.
Andere Versuche, die Kondensatbildung zu behandeln, enthalten das Einschränken der Einlassluft, die sich durch den CAC bewegt, oder das Einschränken der Strömung der Umgebungsluft zu dem CAC. Eine beispielhafte Herangehensweise ist durch Craig u. a. in U.S. 6.408.831 gezeigt. Darin wird die Temperatur der Einlassluft durch ein Umgebungsluft-Strömungseinschränkungssystem und ein Einlassluft-Strömungseinschränkungssystem gesteuert. Ein Controller definiert die Position dieser Einschränkungsvorrichtungen und ist mit mehreren Sensoren verbunden, die verschiedene Variable, wie z. B. die Temperaturen der Umgebungsluft und der Einlassluft, messen.
Die Erfinder haben jedoch hier potentielle Probleme mit derartigen Systemen erkannt. Insbesondere kann die obige Steuerung der Einschränkungsvorrichtungen als Reaktion auf die Temperatur der Einlass- oder Umgebungsluft den Gesamtpegel des Kondensats verringern, während die Konzentration der Säure in dem Kondensat, das sich bildet, potentiell vergrößert wird. Das Aufrechterhalten der Temperaturen auf einem bestimmten Niveau, so dass die Kondensatbildung gering ist, kann zu einem Aufrechterhalten einer Strömungseinschränkung für einen Zeitraum führen. Dies hält die Wirksamkeit des CAC auf einem Niveau, was verursacht, dass der Taupunkt an einem Ort in dem CAC schwebt. Dies kann zu einer vergrößerten Säurekonzentration an einem Ort führen und tatsächlich ein höheres Korrosionsrisiko erzeugen. Dies ist so, weil das Korrosionsrisiko an dem Ort in dem CAC am höchsten ist, wo die Temperatur der Ladeluft unter den Taupunkt fällt und das Wasser beginnt, zu kondensieren, was eine im hochkonzentrierte Wasser- und Säurelösung erzeugt, insbesondere, wenn der Pegel des Kondensats tief gehalten wird.
In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Steuern der Kühlergrill-Verschlüsse eines Fahrzeugs behandelt werden, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Einstellen der Kühlergrill-Verschlussöffnung als Reaktion auf einen Ort des Kondensats in einem Ladeluftkühler, der länger als eine Schwellendauer innerhalb eines Positionsbereichs verbleibt. Die Kühlergrill-Verschlüsse können während eines ersten Satzes von Bedingungen eingestellt werden, um den Ort des Kondensats zu einem Einlass des Ladeluftkühlers zu bewegen (z. B. die Verschlussöffnung zu vergrößern), und können während eines zweiten, anderen Satzes von Bedingungen eingestellt werden, um den Ort des Kondensats zu einem Auslass zu bewegen (z. B. die Verschlussöffnung zu verringern). Auf diese Weise ist es als ein Beispiel durch das Bewegen des Orts der Kondensatbildung, z. B. hin und her, falls der Ort stillstehend wird, möglich, das Korrosionsrisiko an irgendeinem gegebenen Ort vom Einlass zum Auslass des Ladeluftkühlers zu verringern.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung dazu vorgesehen ist, um eine Auswahl der Konzepte in vereinfachter Form einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebene Nachteile beseitigen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische graphische Darstellung eines Kühlergrill-Verschlusssystems, einer Kraftmaschine und der zugeordneten Komponenten in einem Fahrzeug.
2 zeigt ein Beispiel der Position des CAC, des Kühlers und der Kraftmaschine innerhalb eines Fahrzeugs in Bezug auf die Kühlergrill-Verschlüsse und der zugeordneten Umgebungsluftströmung.
3 zeigt ein schematisches Beispiel des Orts und der Bewegung des Taupunktes innerhalb des CAC.
4 zeigt ein detailliertes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen der Kühlergrill-Verschlussposition basierend auf einem Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs, der Kondensatbildung in dem CAC, der äußeren Wetterbedingungen und der Temperaturen der Kraftmaschine.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen einer Kühlergrill-Verschlussposition basierend auf der Kondensatbildung innerhalb des CAC.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen einer Kühlergrill-Verschlussposition basierend auf den aus den äußeren Wetterbedingungen bestimmten Bedingungen der Kondensatbildung.
7 zeigt ein graphisches Vergleichsbeispiel der Kühlergrill-Verschlussoperation aufgrund der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Kondensatbildung und der äußeren Wetterbedingungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Einstellen der Kühlergrill-Verschlüsse eines Fahrzeugs als Reaktion auf die Kühlungsparameter der Kraftmaschine, die Kondensatbildung in einem CAC und die Bedingungen eines nichtangetriebenen Fahrzeugs. Der Betrieb des Kühlergrill-Verschlusses für ein Kraftmaschinensystem eines Fahrzeugs, wie z. B. das Kraftmaschinensystem nach 1, kann die Kühlung der Kraftmaschine vergrößern, die Kondensatbildung in dem CAC verringern und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs optimieren. Das Öffnen der Kühlergrill-Verschlüsse, wie z. B. jener, die in 2 gezeigt sind, vergrößert die Luftströmung durch das Vorderteil des Fahrzeugs und führt einem Kühler und dem CAC eine Kühlluftströmung zu. Das Einstellen der Luftströmung zu dem CAC über die Kühlergrill-Verschlüsse kann den Wirkungsgrad des CAC durch das Bewegen des Ortes des Taupunktes (wie z. B. in 3 gezeigt ist) ändern und folglich die Korrosion verringern. Ein Kraftmaschinen-Controller kann konfiguriert sein, eine Steuerroutine auszuführen, wie z. B. die Routine nach den 4–6, um die Kühlergrill-Verschlussöffnung basierend auf einem Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs, der Kondensatbildung in dem CAC, den äußeren Wetterbedingungen und den Temperaturen der Kraftmaschine einzustellen. Auf diese Weise können die Kondensatbildung, die CAC-Korrosion und die Fehlzündungen der Kraftmaschine verringert werden. Beispieleinstellungen des Kühlergrill-Verschlusses als Reaktion auf die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Kondensatbildung und die äußeren Wetterbedingungen werden unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
1 zeigt eine schematisch veranschaulichte beispielhafte Ausführungsform eines Kühlergrill-Verschlusssystems 110 und eines Kraftmaschinensystems 100 in einem Kraftfahrzeug 102. Das Kraftmaschinensystem 100 kann in einem Fahrzeug, wie z. B. einem Straßenfahrzeug, zusammen mit anderen Fahrzeugtypen enthalten sein. Während die Beispielanwendungen des Kraftmaschinensystems 100 bezüglich eines Fahrzeugs beschrieben werden, sollte erkannt werden, dass verschiedene Typen von Kraftmaschinen und Fahrzeugantriebsystemen verwendet werden können, einschließlich Personenkraftwagen, Lastkraftwagen usw.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Kraftmaschine 10 eine aufgeladene Kraftmaschine, die an einen Turbolader 13 gekoppelt ist, der einen Kompressor 14 enthält, der durch eine Turbine 16 angetrieben ist. Insbesondere wird Frischluft entlang eines Einlasskanals 42 über den Luftreiniger 11 in die Kraftmaschine 10 eingeleitet und strömt zum Kompressor 14. Der Kompressor kann ein geeigneter Einlassluft-Kompressor sein, wie z. B. ein motorbetriebener oder antriebswellengetriebener Aufladekompressor. In dem Kraftmaschinensystem 100 ist der Kompressor als ein Turbolader-Kompressor gezeigt, der über eine Welle 19 mechanisch an die Turbine 16 gekoppelt ist, wobei die Turbine 16 durch das sich ausdehnende Kraftmaschinenabgas angetrieben ist. In einer Ausführungsform können der Kompressor und die Turbine innerhalb eines ”Twinscroll”-Turboladers gekoppelt sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Turbolader ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) sein, wobei die Turbinengeometrie als eine Funktion der Kraftmaschinendrehzahl und weiterer Betriebsbedingungen aktiv variiert wird.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Kompressor 14 durch einen Ladeluftkühler (CAC) 18 an eine Drosselklappe 20 gekoppelt. Die Drosselklappe 20 ist an den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer 22 gekoppelt. Von dem Kompressor strömt die komprimierte 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 einen Krümmerluftdruck-Sensor (MAP-Sensor) 24 abgetastet. Ein (nicht gezeigtes) Kompressor-Umleitventil kann zwischen den Einlass und den Auslass des Kompressors 14 in Reihe geschaltet sein. Das Kompressor-Umleitventil kann ein drucklos geschlossenes Ventil sein, das konfiguriert ist, sich unter ausgewählten Betriebsbedingungen zu öffnen, um einen überschüssigen Ladedruck abzubauen. Das Kompressor-Umleitventil kann z. B. während der Bedingungen des Verringerns der Kraftmaschinendrehzahl geöffnet sein, um das Verdichterpumpen des Kompressors zu verhindern.
Der Einlasskrümmer 22 ist durch eine Reihe von (nicht gezeigten) Einlassventilen an eine Reihe von Verbrennungskammern 31 gekoppelt. Die Verbrennungskammern sind ferner über eine Reihe von (nicht gezeigten) Auslassventilen an einen Auslasskrümmer 36 gekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform ist ein einziger Auslasskrümmer 36 gezeigt. In weiteren Ausführungsformen kann der Auslasskrümmer jedoch mehrere Auslasskrümmer-Abschnitte enthalten. Die Konfigurationen mit mehreren Auslasskrümmer-Abschnitten können es ermöglichen, dass der Ausfluss aus verschiedenen Verbrennungskammern an verschiedene Orte in dem Kraftmaschinensystem geleitet wird.
Wie in 1 gezeigt ist, wird das Abgas aus dem einen oder den mehreren Auslasskrümmerabschnitten zu der Turbine 16 geleitet, um die Turbine anzutreiben. Wenn ein verringertes Turbinendrehmoment gewünscht wird, kann etwas Abgas stattdessen durch ein (nicht gezeigtes) Ladedrucksteuerventil geleitet werden und die Turbine umgehen. Die kombinierte Strömung von der Turbine und dem Ladedrucksteuerventil strömt dann durch eine Abgasreinigungsvorrichtung 70. Im Allgemeinen können eine oder mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen 70 einen oder mehrere Abgasnachbehandlungskatalysatoren enthalten, die konfiguriert sind, die Abgasströmung katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge einer oder mehrerer Substanzen in der Abgasströmung zu verringern.
Das gesamte oder ein Teil des behandelten Abgases von der Abgasreinigungsvorrichtung 70 kann über eine Abgasleitung 35 in die Atmosphäre abgegeben werden. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann jedoch etwas Abgas stattdessen zu dem EGR-Kanal 51, durch den EGR-Kühler 50 und das EGR-Ventil 52 zum Einlass des Kompressors 14 gelenkt werden. Auf diese Weise ist der Kompressor konfiguriert, das stromabwärts der Turbine 16 abgezapfte Abgas einzulassen. Das EGR-Ventil kann geöffnet werden, um für eine erwünschte Verbrennungs- und Abgasreinigungsleistung eine gesteuerte Menge des gekühlten Abgases dem Kompressoreinlass zuzuführen. Auf diese Weise ist das Kraftmaschinensystem 100 dafür ausgelegt, eine äußere Niederdruck-EGR (LP-EGR) bereitzustellen. Die Drehung des Kompressors zusätzlich zu dem relativ langen LP-EGR-Strömungsweg im Kraftmaschinensystem 100 stellt eine hervorragende Homogenisierung des Abgases in der Einlassluftladung bereit. Ferner stellt die Anordnung der EGR-Entnahmestelle und der EGR-Mischpunkte eine effektive Kühlung des Abgases für eine vergrößerte verfügbare EGR-Masse und eine verbesserte Leistung bereit.
Das Kraftfahrzeug 102 enthält ferner ein Kühlsystem 104, das ein Kühlmittel durch die Brennkraftmaschine 10 zirkulieren lässt, um die Abwärme zu absorbieren, und das das erwärmte Kühlmittel über die Kühlmittelleitungen 82 bzw. 84 zu dem Kühler 80 und/oder dem Heizkern 90 verteilt. Insbesondere zeigt 1, dass das Kühlsystem 104 an die Kraftmaschine 10 gekoppelt ist und das Zirkulieren des Kraftmaschinenkühlmittels von der Kraftmaschine 10 über eine durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 zu dem Kühler 80 und zurück über die Kühlmittelleitung 82 zur Kraftmaschine 10. Die durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 kann über den Vorderteil-Zubehörantrieb (FEAD) 88 an die Kraftmaschine gekoppelt sein und über einen Riemen, eine Kette usw. proportional zur Kraftmaschinendrehzahl gedreht werden. Insbesondere lässt die durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 das Kühlmittel durch die Kanäle in dem Kraftmaschinenblock, dem Kopf usw. zirkulieren, um die Kraftmaschinenwärme zu absorbieren, die dann über den Kühler 80 zur Umgebungsluft übertragen wird. In einem Beispiel, in dem die durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 eine Zentrifugalpumpe ist, können der erzeugte Druck (und die resultierende Strömung) zur Kurbelwellendrehzahl proportional sein, die in dem Beispiel nach 1 zur Kraftmaschinendrehzahl direkt proportional ist. In einem weiteren Beispiel kann eine motorgesteuerte Pumpe verwendet werden, die unabhängig von der Kraftmaschinendrehung eingestellt werden kann. Die Temperatur des Kühlmittels kann über ein Thermostatventil 38 geregelt sein, das sich in der Kühlmittelleitung 82 befindet und das geschlossen gehalten werden kann, bis das Kühlmittel eine Schwellentemperatur erreicht.
Ferner kann ein Gebläse 92 an den Kühler 80 gekoppelt sein, um eine Luftströmung durch den Kühler 80 aufrechtzuerhalten, wenn sich das Fahrzeug 102 langsam bewegt oder gestoppt ist, während die Kraftmaschine läuft. In einigen Beispielen kann die Gebläsedrehzahl durch einen Controller 12 gesteuert sein, der im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Alternativ kann das Gebläse 92 an ein Kraftmaschinen-Zubehörantriebssystem gekoppelt sein, das durch die Kraftmaschinen-Kurbelwelle angetrieben ist.
Das Kühlmittel kann durch die Kühlmittelleitung 82, wie oben beschrieben worden ist, und/oder durch die Kühlmittelleitung 84 zum Heizkern 90 strömen, wo die Wärme zu einem Insassenraum 106 übertragen werden kann, wobei das Kühlmittel zurück zur Kraftmaschine 10 strömt. In einigen Beispielen kann die durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 betrieben werden, um das Kühlmittel durch beide Kühlmittelleitungen 82 und 84 zirkulieren zu lassen.
1 zeigt ferner ein Steuersystem 28. Das Steuersystem 28 kann kommunizierend an verschiedene Komponenten des Kraftmaschinensystems 100 gekoppelt sein, um die hier beschriebenen Steuerroutinen und -handlungen auszuführen. Wie in 1 gezeigt ist, kann das Steuersystem 28 z. B. einen elektronischen digitalen Controller 12 enthalten. Der Controller 12 kann ein Mikrocomputer sein, der eine Mikroprozessoreinheit, Eingabe-/Ausgabeports, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, einen Schreib-Lese-Speicher, einen Haltespeicher und einen Datenbus enthält. Wie dargestellt ist, kann der Controller 12 Eingaben von mehreren Sensoren 30 empfangen, die Anwendereingaben und/oder Sensoren (wie z. B. die Gangstellung des Getriebes, die Fahrpedaleingabe, die Bremseingabe, die Getriebe-Automatikschalthebelposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Kraftmaschinendrehzahl, die Luftmassenströmung durch die Kraftmaschine, die Umgebungstemperatur, die Umgebungsfeuchtigkeit, die Temperatur der Einlassluft, die Gebläsedrehzahl usw.), die Kühlsystemsensoren (wie z. B. die Kühlmitteltemperatur, die Gebläsedrehzahl, die Insassenraum-Temperatur die Umgebungsfeuchtigkeit usw.), die Sensoren des CAC 18 (wie z. B. die Temperatur und der Druck der Einlassluft des CAC, die Temperatur und der Druck der Auslassluft des CAC usw.) und andere enthalten können. Außerdem kann der Controller 12 Daten von dem GPS 34 und/oder einem Kommunikations- und Unterhaltungssystem 26 innerhalb des Fahrzeugs 102 empfangen.
Das Kommunikations- und Unterhaltungssystem 26 innerhalb des Fahrzeugs kann über verschiedene Drahtlosprotokolle, wie z. B. drahtlose Netze, Mobilfunkmast-Übertragungen und/oder Kombinationen daraus, mit einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 40 kommunizieren. Die von dem Kommunikations- und Unterhaltungssystem 26 innerhalb des Fahrzeugs erhaltenen Daten können Echtzeit- und vorhergesagte Wetterbedingungen enthalten. Die Wetterbedingungen, wie z. B. die Temperatur, der Niederschlag (z. B. Regen, Schnee, Hagel usw.) und die Feuchtigkeit können durch verschiedene Anwendungen der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung und Wettervorhersage-Websites erhalten werden. Die von dem Kommunikations- und Unterhaltungssystem innerhalb des Fahrzeugs erhaltenen Daten können aktuelle und vorhergesagte Wetterbedingungen sowohl für den aktuellen Ort als auch für künftige Orte entlang einer geplanten Fahrtroute enthalten. In einer Ausführungsform, bei der das Kommunikations- und Unterhaltungssystem innerhalb des Fahrzeugs ein GPS enthält, können aktuelle und künftige Wetterdaten mit auf dem GPS angezeigten aktuellen und künftigen Fahrtrouten korreliert werden. In einer alternativen Ausführungsform, bei der das Fahrzeugsystem ein dediziertes GPS 34 enthält, können sowohl das GPS als auch das Kommunikations- und Unterhaltungssystem innerhalb des Fahrzeugs sowohl mit der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 40 als auch miteinander kommunizieren, um aktuelle und künftige Wetterdaten mit aktuellen und künftigen Fahrtrouten zu übertragen. In einem Beispiel kann das Unterhaltungssystem auf verschiedene Wetterkarten zugreifen, die im Internet oder in Cloud-Computersystemen gespeichert sind. Die gespeicherten Wetterkarten Regen-, Feuchtigkeits-, Niederschlags- und Temperaturinformationen enthalten können, die z. B. als Konturkarten bereitgestellt sind. In einem Beispiel kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 Echtzeit-Feuchtigkeitsdaten an das Kommunikations- und Unterhaltungssystem 26 des Fahrzeugs und/oder das GPS 34 weiterleiten, die dann zum Controller 12 weitergeleitet werden. Der Controller 12 vergleicht die empfangenen Feuchtigkeitsdaten mit Schwellenwerten und bestimmt die geeignete Kühlergrill-Verschlusseinstellung. Falls die Feuchtigkeit z. B. größer als ein definierter Schwellenwert ist, können ein oder mehrere der Kühlergrill-Verschlüsse geschlossen werden.
Zusätzlich zum Empfangen der Feuchtigkeitsdaten von dem Kommunikations- und Unterhaltungssystem 26 des Fahrzeugs und dem GPS 34 kann der Controller 12 die Feuchtigkeitsdaten von alternativen oder zusätzlichen Sensoren empfangen. Diese können Feuchtigkeitssensoren oder Feuchtigkeitsmessungen von einem Einlass-O₂-Sensor enthalten. Der Controller 12 kann außerdem die Feuchtigkeit von mehreren Sensoren oder Fahrzeugsystemsignalen ableiten. Diese können Regensensoren, Scheibenwischer-Ein/Aus-Signale oder einen universellen Abgas-Sauerstoffsensor (UEGO-Sensor) und ein System während eines Absperrens des Kraftstoffs bei einer Verzögerung (DFSO-System) enthalten. Der Controller kann einen oder mehrere dieser Sensoren oder eines oder mehrere dieser Signale verwenden, um die Feuchtigkeit zu bestimmen, und dann das Kühlergrill-Verschlusssystem dementsprechend einstellen.
Außerdem kann der Controller 12 mit verschiedenen Aktuatoren 32 kommunizieren, welche Kraftmaschinenaktuatoren (z. B. Kraftstoffeinspritzdüsen, eine elektronisch gesteuerte Einlassluft-Drosselklappen-Platte, Zündkerzen usw.), Kühlsystem-Aktuatoren (wie z. B. Lufthandhabungs-Entlüftungen und/oder Abblaseschubventile in dem Klimasteuersystem des Insassenraums usw.) und andere enthalten können. In einigen Beispielen kann das Speichermedium mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die die durch den Prozessor ausführbaren Anweisungen wiedergeben, um sowohl die im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch andere Varianten, die zu erwarten sind, aber nicht speziell aufgelistet sind, auszuführen.
Wie hier angegeben ist, kann sich die von der Kraftmaschine zu dem Kühlmittel übertragene Menge der Abwärme mit den Betriebsbedingungen ändern und dadurch die zu den Luftströmungen übertragene Wärmemenge beeinflussen. Wie z. B. das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment oder die Kraftstoffströmung verringert werden, kann die erzeugte Abwärmemenge proportional verringert werden.
Das Kraftfahrzeug 102 enthält ferner einen Kühlergrill 112, der eine Öffnung (z. B. eine Kühlergrill-Öffnung, eine Stoßfänger-Öffnung usw.) zum Aufnehmen einer Luftströmung 116 durch das Vorderteil des Kraftfahrzeugs oder in der Nähe des Vorderteils des Kraftfahrzeugs und in den Kraftmaschinenraum bereitstellt. Eine derartige Luftströmung 116 kann dann durch den Kühler 80 und weitere Komponenten verwendet werden, um die Kraftmaschine und/oder das Getriebe kühl zu halten. Ferner kann die Luftströmung 116 die Wärme von der Klimaanlage des Fahrzeugs ableiten und kann die Leistung der Kraftmaschinen mit Turbolader/der aufgeladenen Kraftmaschinen, die mit dem CAC 18 ausgerüstet sind, der die Temperatur der Luft, die in den Einlasskrümmer/die Kraftmaschine geht, verringert, verbessern. 2 zeigt ein Beispiel der Orte des CAC 18, des Kühlers 80 und des Kraftmaschinensystems 100 innerhalb eines Fahrzeugs 102 bezüglich der Kühlergrill-Verschlüsse und der zugeordneten Strömung 116 der Umgebungsluft. Die anderen Komponenten unter der Motorhaube (das Kraftstoffsystem, die Batterien usw.) können ebenfalls von der Kühlluftströmung profitieren. Folglich kann das Kühlergrill-Verschlusssystem 110 das Kühlsystem 104 beim Kühlen der Brennkraftmaschine 10 unterstützen. Das Kühlergrill-Verschlusssystem 110 umfasst einen oder mehrere Kühlergrill-Verschlüsse 114, die konfiguriert sind, die durch den Kühlergrill 112 aufgenommene Menge der Luftströmung einzustellen.
Die Kühlergrill-Verschlüsse 114 können einen vorderen Bereich des Fahrzeugs abdecken, der sich z. B. von gerade unter der Motorhaube bis zur Unterseite des Stoßfängers erstreckt. Durch das Abdecken des CAC-Einlasses wird der Strömungswiderstand verringert und der Eintritt äußerer Kühlluft in den CAC wird verringert. In einigen Ausführungsformen können alle Kühlergrill-Verschlüsse in Koordination mit dem Controller bewegt werden. In weiteren Ausführungsformen können die Kühlergrill-Verschlüsse in Unterbereiche unterteilt sein und der Controller kann das Öffnen/Schließen jedes Bereichs unabhängig einstellen. Ein erster Bereich kann z. B. die Kühlergrill-Verschlüsse enthalten, die großteils den Strömungswiderstand beeinflussen, während andere den Eintritt der Luft in den CAC beeinflussen. In einem Beispiel kann sich der erste Unterbereich von gerade unter der Motorhaube bis zur Oberseite des Stoßfängers erstrecken, während der zweite Unterbereich sich von der Oberseite des Stoßfängers bis zur Unterseite des Stoßfängers erstrecken kann. Jeder Unterbereich kann einen oder mehrere Kühlergrill-Verschlüsse enthalten. In einigen Beispielen kann jeder Bereich die gleiche Anzahl von Kühlergrill-Verschlüssen enthalten, während in anderen Beispielen ein Unterbereich mehr als der andere enthält. In einer Ausführungsform kann der erste Unterbereich mehrere Kühlergrill-Verschlüsse enthalten, während der zweite Unterbereich einen Kühlergrill-Verschluss enthält. In einer alternativen Ausführungsform kann der erste Unterbereich nur einen Kühlergrill-Verschluss enthalten, während der zweite Unterbereich mehrere Kühlergrill-Verschlüsse enthält.
Die Kühlergrill-Verschlüsse 114 sind zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position beweglich, wobei sie an irgendeiner Position oder an mehreren Zwischenpositionen davon gehalten werden können. Mit anderen Worten, die Öffnung der Kühlergrill-Verschlüsse 114 kann so eingestellt werden, dass die Kühlergrill-Verschlüsse 114 teilweise geöffnet sind, teilweise geschlossen sind oder dass sie zyklisch zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position wechseln, um die Luftströmung für das Kühlen der Komponenten des Kraftmaschinenraums bei dem geringsten Verlust der Kraftstoffwirtschaftlichkeit bereitzustellen. Dies ist so, weil das Schließen und/oder teilweise Schließen der Kühlergrill-Verschlüsse 114 eine durch den Kühlergrill 112 aufgenommene Menge der Luftströmung verringert und folglich den Luftwiderstand des Fahrzeugs verringert. Das Aufrechterhalten der Kühlergrill-Verschlüsse in einer offenen Position ermöglicht eine ausreichende Kühlung der Kraftmaschine; dies kann jedoch außerdem den Strömungswiderstand an dem Fahrzeug vergrößern und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verringern. Andererseits verringert das Schließen der Kühlergrill-Verschlüsse den Strömungswiderstand und verbessert die Kraftstoffwirtschaftlichkeit; dies kann jedoch keine ausreichende Kühlung der Kraftmaschine ermöglichen. Folglich kann die Steuerung der Kühlergrill-Verschlüsse auf mehreren Betriebsbedingungen des Fahrzeugs basieren, die im Folgenden weiter erörtert werden. In einigen Ausführungsformen können die Kühlergrill-Verschlüsse nur für die Steuerung des CAC-Kondensats verwendet werden. In diesem Fall kann der Betrieb der Kühlergrill-Verschlüsse einen kleinen bis keinen aerodynamischen Vorteil aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann das Steuersystem 28 konfiguriert sein, um als Reaktion auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs das Öffnen der Kühlergrill-Verschlüsse 114 einzustellen. Das Einstellen des Öffnens der Kühlergrill-Verschlüsse 114 kann das Öffnen eines oder mehrerer der Kühlergrill-Verschlüsse, das Schließen eines oder mehrerer der Kühlergrill-Verschlüsse, das teilweise Öffnen eines oder mehrerer der Kühlergrill-Verschlüsse, das teilweise Schließen eines oder mehrerer der Kühlergrill-Verschlüsse, das Einstellen der zeitlichen Steuerung des Öffnens und des Schließens usw. enthalten. Als ein Beispiel kann der Controller 12 kommunizierend mit dem Kühlergrill-Verschlusssystem 110 verbunden sein, wobei in ihm Anweisungen gespeichert sein können, um das Öffnen der Kühlergrill-Verschlüsse 114 einzustellen.
Die Kühlergrill-Verschlüsse können als Reaktion auf verschiedene Systemvariable, einschließlich der Temperaturen der Kraftmaschine, der Fahrzustände des Fahrzeugs, der Kondensatbildung in dem CAC und der äußeren Wetterbedingungen eingestellt werden. Das Öffnen eines oder mehrerer der Kühlergrill-Verschlüsse kann als Reaktion auf eine der obigen Variablen erfolgen, selbst wenn die anderen Variablen innerhalb eines normalen Bereichs verbleiben. Auf diese Weise können alle Variablen ausgewertet werden, um die optimale Kühlergrill-Verschlussöffnung für die Fahrzeugkühlung, die Verhinderung der CAC-Korrosion, die Verhinderung von Fehlzündungen und eine vergrößerte Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu bestimmen.
Unter einigen Bedingungen kann das Kühlergrill-Verschlusssystem 110 als Reaktion auf die Fahrzustände des Fahrzeugs eingestellt werden, wie z. B. ob sich das Fahrzeug in einem angetriebenen oder einem nichtangetriebenen Zustand befindet. Der angetriebene Zustand kann umfassen, wenn die Räder eine positive Kraft ausüben, die das Fahrzeug vorwärts antreibt. Der nichtangetriebene Zustand kann umfassen, wenn die Räder die Fahrzeugträgheit absorbieren und eine negative Kraft gegen die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs erzeugen. In einer Ausführungsform kann der Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs einen Verzögerungszustand, einen Bremszustand, einen Pedalwegnahmezustand, eine Kombination daraus oder einen weiteren Zustandstyp, der signalisiert, dass ein Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs auftritt oder im Begriff ist, aufzutreten, umfassen. Es kann z. B. außerdem ein automatisches Tempocoat-Bremssignal verwendet werden. Weiterhin können globale Positionierungssignale verwendet werden, die einen langsameren Bereich voraus, eine Annäherung an ein Gefälle usw. angeben.
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 erforderlich. Das Öffnen der Kühlergrill-Verschlüsse am Anfang der Verzögerung kann in diesem Fall eine Vorkühlung der Kraftmaschine ermöglichen, was die Kraftmaschinentemperaturen niedrig hält. Dies kann außerdem zulassen, dass die Kühlergrill-Verschlüsse während der nachfolgenden angetriebenen Zustände für einen längeren Zeitraum geschlossen bleiben, was den Strömungswiderstand des Fahrzeugs verringert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit abermals verbessert.
Ferner kann das Kühlergrill-Verschlusssystem 110 eingestellt werden, um die Kondensatbildung innerhalb des CAC 18 zu ändern. Mehrere Sensoren 30 und der Controller 12 verfolgen sowohl den Ort des Taupunkts innerhalb des CAC 18 als auch weitere Korrosionsrisikofaktoren (wie z. B. die Zeitdauer des Taupunktes in einer Position innerhalb des CAC). Folglich können in einem Beispiel ein oder mehrere Kühlergrill-Verschlüsse als Reaktion auf den Taupunkt, der zu lange an einem bestimmten Ort stillsteht, eingestellt werden. Durch das Einstellen der Kühlergrill-Verschlüsse auf diese Weise ist es möglich, den Taupunkt an einen anderen Ort in dem CAC 18 zu bewegen, um die Korrosion zu verringern. Falls der Taupunkt z. B. länger als eine vorgegebene Zeitgrenze an einem Ort in dem CAC schwebend gewesen ist, können die Kühlergrill-Verschlüsse 114 die Position ändern, um die Wirksamkeit des CAC 18 zu ändern. Dies bewegt den Ort des Taupunkts. Eine weitere Veranschaulichung dessen ist in 3 gezeigt und wird im Folgenden beschrieben. Die Position der Kühlergrill-Verschlüsse 114 kann durch die aktuellen oder vorhergesagten Wetterbedingungen weiter geändert werden. Das Einstellen des Schließens eines oder mehrerer der Kühlergrill-Verschlüsse 114 kann z. B. als Reaktion auf kondensatbildende Wetterbedingungen erfolgen. Die kondensatbildenden Wetterbedingungen können Regen, Feuchtigkeit, kühle Temperaturen oder eine Kombination daraus umfassen. Die Wetterbedingungen können über das Kommunikations- und Unterhaltungssystem 26 innerhalb des Fahrzeugs oder das GPS 34 bereitgestellt werden.
Ferner kann in einigen Ausführungsformen der Betrag der Einstellung der Kühlergrill-Verschlüsse 114 vom Ausmaß des Zustands eines nichtangetriebenen Fahrzeugs, dem Ort des Taupunkts oder dem Grad der kondensatbildenden Wetterbedingungen oder Kombinationen daraus abhängen. Während einer größeren Verzögerung kann der Grad der Öffnung der Kühlergrill-Verschlüsse 114 z. B. vergrößert werden und/oder kann ein Zeitpunkt des Öffnens der Kühlergrill-Verschlüsse 114 früher erfolgen, was eine größere Luftströmung ermöglicht, um das Kühlen der Kraftmaschine zu unterstützen, so dass eine anschließende Beschleunigung mit geschlossenen Kühlergrill-Verschlüssen verlängert werden kann. Als ein weiteres Beispiel kann eine Öffnung der Kühlergrill-Verschlüsse 114 verringert werden, falls das GPS 34 oder das Kommunikations- und Unterhaltungssystem 26 des Fahrzeugs eine kleine Menge Regen und nur mäßig feuchte Bedingungen vorhersagt.
Außerdem kann in einigen Ausführungsformen das Kühlergrill-Verschlusssystem 110 basierend auf der Kraftmaschinentemperatur, einem Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs und der Kondensatbildung innerhalb des CAC 18 eingestellt werden. In einem Beispiel kann der Controller 12 konfiguriert sein, um die Kraftmaschinentemperatur zu überwachen, z. B. eine Kühlmitteltemperatur zu überwachen und sie mit Schwellenwerten zu vergleichen. Zusätzliche Verfahren zum Einstellen des Kühlergrill-Verschlusssystems 110 werden unter Bezugnahme auf die 4–6 ausführlicher beschrieben. Das Einstellen der Kühlergrill-Verschlüsse auf diese Weise stellt eine ausreichende Kühlung der Kraftmaschine bereit, während der Strömungswiderstand des Fahrzeugs verringert wird, die Kondensatbildung verringert wird und ein Stillstand des Taupunkts in dem CAC vermieden wird. Dies kann eine Erhöhung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs und das Verhindern einer Korrosion des CAC und von Fehlzündungen der Kraftmaschine unterstützen.
3 zeigt ein schematisches Beispiel des Ortes und der Bewegung des Taupunkts innerhalb des CAC. Bei 300 sind zwei CAC-Beispiele mit variierenden Mengen des Kondensats gezeigt. In dem ersten CAC 302 tritt heiße Ladeluft von dem Kompressor 306 in den CAC ein und kühlt sich ab, während sie sich durch den CAC bewegt und dann verlässt 310, um durch die Drosselklappe 20 und in den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer 22 zu gelangen. Die Strömung 308 der Umgebungsluft tritt über die Kühlergrill-Verschlussöffnungen ein und gelangt in der seitlichen Richtung durch den CAC, um die Kühlung der Ladeluft zu unterstützen. Der Ort 312 des Taupunkts befindet sich in der Nähe des proximalen Endes des CAC. Eine hochkonzentrierte Wasser- und Säurelösung kann sich an diesem Punkt bilden, die das größte signifikante Korrosionsrisiko darstellt. Stromabwärts des Ortes 312 des Taupunkts bildet sich in dem CAC 302 eine relativ große Menge des Kondensats 314. Durch das Einstellen der Position der Kühlergrill-Verschlüsse 114 wird die Strömung 308 der Umgebungsluft geändert und folglich die Wirksamkeit des CAC geändert und der Ort des Taupunkts bewegt. In dem Beispiel des CAC 302 führt das Schließen eines oder mehrerer der Kühlergrill-Verschlüsse zu einer verringerten Strömung 308 der Umgebungsluft, der Verringerung der Kühlungswirksamkeit des CAC 302 und der Bewegung des Taupunkts stromabwärts in der horizontalen Richtung. Der neue Ort 316 des Taupunkts ist in dem CAC 304 gezeigt. In diesem Fall sind die Temperaturen der Ladeluft wärmer, was die Menge des Kondensats 318 in dem CAC 304 verringert.
Es können verschiedene Herangehensweisen angewendet werden, um die Kühlergrill-Verschlüsse zu steuern. Wie im Hinblick auf 3 weiter beschrieben wird, können die Kühlergrill-Verschlüsse basierend an den Ort des Kondensats in einem CAC angepasst werden. Wenn z. B. der Ort des Taupunkts in einem CAC länger als eine Schwellendauer innerhalb eines Positionsbereichs entlang der horizontalen Achse verbleibt, dann kann die Kühlergrill-Verschlussposition eingestellt werden, um den Ort des Kondensats in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren zu bewegen, wie hier beschrieben ist. Dieser Positionsbereich kann basierend auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs eingestellt werden. Wenn z. B. die Temperaturen der Kraftmaschine hoch sind und erfordern, dass die Kühlergrill-Verschlüsse öfter offen sind, dann kann dieser Positionsbereich vergrößert werden, um eine zusätzliche Kühlung der Kraftmaschine zu ermöglichen. Wenn andererseits die Temperatur der Umgebungsluft niedrig ist oder es gegenwärtig regnet, dann kann dieser Positionsbereich verringert werden, um die Korrosion des CAC zu verhindern. Die oben beschriebene Schwellendauer kann eine Zeitdauer, eine Anzahl von Meilen, eine Anzahl von Kraftmaschinenumdrehungen oder ein weiterer messbarer Parameter sein.
Bezüglich 3 kann das Steuersystem 28 den Ort des Taupunkts berechnen, bestimmen, welche Richtung erwünscht ist, um ihn entlang der horizontalen Achse zu bewegen, und als Reaktion auf die Position der Kühlergrill-Verschlüsse einstellen. Falls sich der Taupunkt z. B. auf der linken Seite einer festgelegten Mittelposition befindet, können die Kühlergrill-Verschlüsse geschlossen werden, um die Kühlung zu verringern und den Taupunkt nach rechts zu bewegen 322. Falls sich umgekehrt der Taupunkt auf der rechten Seite der festgelegten Mittelposition befindet, werden die Kühlergrill-Verschlüsse geöffnet, um die Kühlung zu vergrößern und den Taupunkt nach links zu bewegen 320. Auf diese Weise tritt durch das Bewegen des Taupunkts nach rechts und das Bewirken, dass sich die Kühlergrill-Verschlüsse öffnen, auch eine vergrößerte Kühlung der Kraftmaschine auf. Durch das Bewegen des Taupunkts 3 nach links und das Bewirken, dass sich die Kühlergrill-Verschlüsse schließen, wird der Strömungswiderstand des Fahrzeugs verringert, wobei die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert wird. Folglich kann die Steuerung der Kühlergrill-Verschlüsse auf diese Weise die Verschlechterung des CAC verringern, während gleichzeitig die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert wird und die Kühlung der Kraftmaschine unterstützt wird.
In 4 ist ein Beispielverfahren 400 zum Einstellen der Kühlergrill-Verschlussposition basierend auf einem Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs, der Kondensatbildung in dem CAC, den äußeren Wetterbedingungen und den Temperaturen der Kraftmaschine gezeigt. Bei 402 enthält die Routine das Schätzen und/oder das Messen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Diese enthalten z. B. die Kraftmaschinendrehzahl und -last, den Drehmomentbedarf, den Ladedruck, den Krümmerdruck (MAP), die Krümmer-Luftladetemperatur (MCT), ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda), einen Kraftstoff-Alkoholgehalt, den Atmosphärendruck, die Umgebungsbedingungen (z. B. die Temperatur, den Druck und die Feuchtigkeit der Umgebungsluft usw.), die Vorzündungshistorie der Kraftmaschine usw. Bei 404 kann basierend auf den geschätzten Bedingungen bestimmt werden, ob ein Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs vorliegt. Eine derartige Bestimmung kann das Detektieren eines Zustands eines nichtangetriebenen Fahrzeugs enthalten, wie z. B. einen Verzögerungszustand, einen Bremszustand, einen Pedalwegnahmezustand, eine Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl, die kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, ein Bremssignal von einem adaptiven Tempomatsystem (das einen Abstand zu einem Fahrzeug direkt vor dem vorliegenden Fahrzeug abtastet und die Fahrzeugbremsen automatisch betätigt, um eine Schwellenwerttrennung von dem vorhergehenden Fahrzeug aufrechtzuerhalten) oder einen weiteren Typ des Zustands, der einen Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs signalisiert. Als ein Beispiel kann der Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs vorliegen, wenn ein Betrag des Niederdrückens des Bremspedals des Fahrers größer als ein Schwellenwert ist. Als ein weiteres Beispiel kann der Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs vorliegen, wenn die Bremskraft des Fahrers (z. B. eine Kraft auf das Bremspedal) größer als ein Schwellenwert ist. Als ein noch weiteres Beispiel kann der Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs vorliegen, wenn der Bremsdruck größer als ein Schwellenwert ist. Als noch ein weiteres Beispiel kann der Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs vorliegen, wenn der Betätigungsgrad der Fahrzeugbremsen (z. B. der elektrisch betätigten Bremsen) größer als ein Schwellenwert ist.
Wenn das Fahrzeug keinen Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs aufweist (z. B. das Fahrzeug angetrieben ist), dann geht das Verfahren 400 zu 406 über, wobei der Controller die Kühlergrill-Basisverschlussposition auf geschlossen setzt. Wenn jedoch das Fahrzeug einen Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs besitzt, dann geht das Verfahren 400 zu 408 über, wobei der Controller die Kühlergrill-Basisverschlussposition auf offen setzt. Sowohl von 406 als auch von 408 geht das Verfahren 400 zu 410 über, wo die Kondensatbildung in dem CAC beurteilt wird. Auf dieses Verfahren wird in der im Folgenden erörterten 5 näher eingegangen. Wenn bei 410 bestimmt wird, dass kein Kondensat gebildet wird, dann geht das Verfahren 400 bei 412 weiter, um die Kühlergrill-Verschlussposition in der Basisposition aufrechtzuerhalten. Falls jedoch bei 410 bestimmt wird, das Kondensat gebildet wird, geht das Verfahren 400 bei 414 weiter, um die Einstellung der Kühlergrill-Verschlüsse zu bestimmen, die erforderlich ist, um die Kondensatbildung zu verringern oder zu ändern. Bei 416 wird die Einstellung vorgenommen und wird die neue Position als die Kühlergrill-Basisverschlussposition festgelegt. Die Routine bestimmt bei 418 basierend auf den äußeren Wetterbedingungen die Wahrscheinlichkeit, dass sich in dem CAC Kondensat bildet. Auf dieses Verfahren wird in der im Folgenden weiter erläuterten 6 näher eingegangen. Falls es auf den Wetterbedingungen basierend nicht wahrscheinlich ist, dass sich ein CAC-Kondensat bildet, werden die Kühlergrill-Verschlüsse in der eingestellten Basisposition aufrechterhalten. Falls sich jedoch wahrscheinlich Kondensat bilden wird, werden die Kühlergrill-Verschlüsse geschlossen, was die alte Basisposition ersetzt. Das Verfahren 400 geht bei 424 weiter, um die Temperaturen der Kraftmaschine in Bezug auf die Schwellenwerte zu prüfen. Falls z. B. die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) über einen Maximalwert ansteigt, ist eine Unterstützung der Kühlung der Kraftmaschine erforderlich. Wenn diese Temperaturen nicht über einem Schwellenwert liegen, dann wird die Kühlergrill-Verschlussposition in der eingestellten Basisposition aufrechterhalten, wobei die Routine endet. Falls jedoch die Temperaturen über den Schwellenwerten liegen, werden die Kühlergrill-Verschlüsse geöffnet, wobei die Routine endet.
In 5 ist ein Beispielverfahren 500 zum Einstellen der Kühlergrill-Verschlussposition basierend auf der Kondensatbildung innerhalb des CAC gezeigt. Bei 502 bestimmt die Routine die Bedingungen des CAC. Dies kann das Wiedergewinnen von Einzelheiten, wie z. B. der Temperatur der Umgebungsluft, der Feuchtigkeit der Umgebungsluft, der Temperatur der Einlass- und Auslassladeluft und des Drucks der Einlass- und Auslassladeluft von mehreren Sensoren 30 enthalten. Diese Variablen werden bei 504 verwendet, um zu bestimmen, ob Kondensat im CAC gebildet wird. Falls kein Kondensat gebildet wird, erhält das Verfahren die aktuelle Kühlergrill-Verschlussposition aufrechtund endet dann. Falls jedoch Kondensat gebildet wird, geht das Verfahren zu 508 weiter, um den Ort des Taupunkts innerhalb des CAC zu bestimmen. Der Controller 12 kann den Ort des Taupunkts durch das Analysieren sowohl der Bedingungen des CAC, wie oben beschrieben, als auch weiterer Variablen (wie z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Gebläsedrehzahl, Kühlergrill-Verschlussposition usw.) bestimmen. Der Controller kann Algorithmen verwenden, um die Daten zu analysieren und den Ort des Taupunkts, die Zeitdauer, während der der Taupunkt in dieser Position geblieben ist, die Menge des Kondensats innerhalb des CAC und weitere Werte zu bestimmen. Wenn der Zeitraum am Taupunkt über einer festgelegten Zeitgrenze liegt, dann bestimmt das Verfahren bei 514, in welche Richtung sich der Taupunkt bewegt (wie oben beschrieben und in 3 veranschaulicht). Bei 516 stellen der Controller 12 und die Aktuatoren 32 die Kühlergrill-Verschlussorientierung ein, um den Taupunkt an den gewünschten Ort zu bewegen. Nachdem die Kühlergrill-Verschlüsse eingestellt worden sind, endet die Routine.
In 6 ist ein Beispielverfahren 600 zum Einstellen der Kühlergrill-Verschlussposition basierend auf den Bedingungen der Kondensatbildung gezeigt, die aus den äußeren Wetterbedingungen bestimmt werden. Bei 602 empfängt der Controller 12 Daten von mehreren Sensoren 30, einem GPS 34 und dem Kommunikations- und Unterhaltungssystem 26 des Fahrzeugs. Die wiedergewonnenen Daten können die Temperatur und die Feuchtigkeit der Umgebungsluft und die vorhergesagten Wetterbedingungen für die vorausliegende Straße oder entlang des Reiseplans des Fahrzeugs enthalten. Der Controller 12 analysiert dann bei 604 die Daten für die Bedingungen der Bildung der CAC-Kondensation. Diese Bedingungen können Regen, eine hohe Feuchtigkeit, eine niedrige Lufttemperatur oder eine Kombination daraus enthalten. Wenn bei 606 bestimmt wird, dass die Bedingungen der Kondensatbildung über den Schwellenwerten liegen, dann werden die Kühlergrill-Verschlüsse geschlossen. Andernfalls erhält das Verfahren die aktuelle Kühlergrill-Verschlussposition aufrecht. Die Schwellenwerte können eine festgelegte Temperatur, einen festgelegten Prozentsatz der Feuchtigkeit oder eine festgelegte Niederschlagsmenge umfassen, bei denen sich ein Kondensat innerhalb des CAC wahrscheinlich bildet. Die Routine endet nach 610 und 608.
7 zeigt einen graphischen Beispielvergleich 700 der Kühlergrill-Verschlussoperation aufgrund der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Kondensatbildung und der äußeren Wetterbedingungen. Das Beispiel zeigt einen Vergleich der graphischen Darstellungen 702 und 704 für ein Szenario der Fahrzeuggeschwindigkeit (VS) und der äußeren Wetterbedingungen (OC) als eine Funktion der Zeit. Die graphische Darstellung 702 veranschaulicht eine erste Beispieloperation der Kühlergrill-Verschlüsse unabhängig von der Kondensatbildung (CF). Das Öffnen und das Schließen der Kühlergrill-Verschlüsse basiert auf der Kraftmaschinentemperatur und einem Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs, die in dieser Figur als eine Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) bzw. eine Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt sind. Alternativ veranschaulicht die graphische Darstellung 704 ein zweites Beispiel eines einstellbaren Kühlergrill-Verschlusssystems, bei dem das Betreiben der Kühlergrill-Verschlüsse auf der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, der Fahrzeugverzögerung, der Kondensatbildung und den äußeren Wetterbedingungen basiert.
In Bezug auf die graphische Darstellung 702 erreicht die CF-Kurve einen Schwellenwert gerade vor dem Zeitpunkt t₁. Die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur übersteigt jedoch an diesem Punkt einen Schwellenwert T₂, was das Öffnen der Kühlergrill-Verschlüsse verursacht. Dies verursacht, dass sich die CF-Kurve unter die CT-Linie nach unten senkt, bevor die Bedingungen eines Korrosionsrisikos erreicht sind. Die Verschlüsse verbleiben offen, wobei die Kondensatbildung über die CT-Linie zunimmt, bis zum Zeitpunkt t₂ die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur unter einen weiteren Schwellenwert T₁ fällt. Zum Zeitpunkt t₃ gibt die Fahrzeuggeschwindigkeit eine Fahrzeugverzögerung oder einen Bremszustand des Fahrzeugs an, was das Öffnen der Kühlergrill-Verschlüsse signalisiert. Während dieses Zeitraums fällt die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur weiter und steigt die Kondensatbildung abermals über die CT-Linie an. Bei t₄ beschleunigt das Fahrzeug, wobei die Kraftmaschine aufgrund der vergrößerten Kondensatbildung bei 710 eine Fehlzündung hat. Da das Fahrzeug weiterhin beschleunigt, nimmt die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur zusammen mit der Kondensatbildung zu. Zum Zeitpunkt t₅ öffnen sich die Kühlergrill-Verschlüsse, nachdem die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur T₂ erreicht hat.
In Bezug auf die graphische Darstellung 704 öffnen sich die Kühlergrill-Verschlüsse abermals, wenn die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur zum Zeitpunkt t₁ den Schwellenwert T₂ übersteigt. Im weiteren Zeitverlauf nimmt die Kondensatbildung über den Schwellenwert CT zu. Die Verschlüsse bleiben bis zum Zeitpunkt t_1' offen, wenn die CF-Kurve während der festgelegten Zeitgrenze Δt₂ über CT verblieben ist. Die Kühlergrill-Verschlüsse werden bei t_1' geschlossen, was erlaubt, dass die Kondensatbildung abermals abnimmt. Zwischen t_1' und t₃ ändern sich die äußeren Wetterbedingungen zu solchen, die wahrscheinlich ein Kondensat bilden. Weil die Kühlergrill-Verschlüsse bereits geschlossen sind, verbleiben sie bei 728 geschlossen. Die Kühlergrill-Verschlüsse öffnen sich als Reaktion auf die Fahrzeugverzögerung bei t₃ abermals, wobei sie bis t₄ offen bleiben, wenn das Fahrzeug beschleunigt. Es ist wichtig, anzugeben, dass eine Fehlzündung der Kraftmaschine in diesem Beispiel bei 722 nicht auftritt, weil das Kondensat in dem CAC aufgrund der früheren Änderungen der Kühlergrill-Verschlussposition niedrig gehalten worden ist. Zum Zeitpunkt t₄, werden die Kühlergrill-Verschlüsse abermals als Reaktion auf die CF-Kurve, die während der festgelegten Zeitgrenze Δt₃ über CT ansteigt, geöffnet. Bei t₅ ändern sich die äußeren Wetterbedingungen abermals zu solchen, die wahrscheinlich ein Kondensat bilden. Dies verursacht, dass die Kühlergrill-Verschlüsse bei 730 geschlossen werden. Die Kühlergrill-Verschlüsse bleiben geschlossen, während die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur zum Zeitpunkt t₆ langsam auf T₂ ansteigt, was verursacht, dass die Kühlergrill-Verschlüsse zum letzten Mal geöffnet werden.
Beim Vergleichen von 702 und 704 sind die Unterschiede in der Kondensatbildung innerhalb des CAC zu sehen. Die CF-Kurve nimmt in der graphischen Darstellung 702 viermal über den Kondensatschwellenwert zu, wobei drei davon ein signifikantes Korrosionsrisiko für den CAC darstellen (712, 714 und 716). In der graphischen Darstellung 704 ist jedoch die Zeitdauer, die die CF-Kurve über dem Kondensatschwellenwert verbringt, verringert (724 und 726). Folglich verringert das Steuern der Kühlergrill-Verschlüsse als Reaktion auf die Kondensatbildung und die äußeren Wetterbedingungen das Risiko der Korrosion und der Kondensatbildung innerhalb des CAC. Die Kühlergrill-Verschlüsse verbringen außerdem bei 704 (718, 720, 734 und 736) mehr Zeit geschlossen als bei 702 (706, 708 und 732). Dies verringert außerdem den aerodynamischen Antrieb an dem Fahrzeug, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert.
Wie oben beschrieben kann die Kühlergrill-Verschlussorientierung als Reaktion auf die Temperaturen der Kraftmaschine, die Fahrbedingungen des Fahrzeugs, die Kondensatbildung in dem CAC und die äußeren Wetterbedingungen gesteuert werden. Die Kühlergrill-Verschlüsse werden geöffnet, wobei sie die Komponenten des Kraftmaschinen-Systems kühlen, falls der Taupunkt innerhalb des CAC nach links bewegt werden muss, falls die Temperaturen der Kraftmaschine hoch sind oder falls es einen Zustand eines nichtangetriebenen Fahrzeugs, wie z. B. eine Verzögerung, gibt. Die Kühlergrill-Verschlüsse werden geschlossen, was die Strömung der Kühlluft abschneidet, falls der Taupunkt in dem CAC nach rechts bewegt werden muss, falls es kondensatbildende Wetterbedingungen gibt oder falls das Fahrzeug angetrieben ist. Das Steuern der Kühlergrill-Verschlüsse auf diese Weise ermöglicht eine angemessene Kühlung der Kraftmaschine, während die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs optimiert wird, eine Fehlzündung der Kraftmaschine verhindert wird und die CAC-Korrosion verhindert wird.
Wie es für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet zu erkennen ist, können die hier beschriebenen Routinen eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Steuerungen der Kühlergrill-Verschlusseinstellung repräsentieren. Als solches können die veranschaulichten verschiedenen Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Steuerung nicht notwendigerweise erforderlich, um die hier beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern sie ist für die Einfachheit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Obwohl es nicht explizit veranschaulicht ist, erkennt ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, dass einer oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden können.
Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Prozesse, Systeme und Konfigurationen und sowohl weitere Merkmale, Funktionen, Handlungen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind, als auch irgendwelche und alle Äquivalente 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

Verfahren zum Steuern der Kühlergrill-Verschlüsse eines Fahrzeugs, das Folgendes umfasst: Einstellen der Kühlergrill-Verschlussöffnung als Reaktion auf einen Ort des Kondensats in einem Ladeluftkühler, der länger als während einer Schwellendauer innerhalb eines Positionsbereichs verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kühlergrill-Verschlüsse eingestellt werden, um während eines ersten Satzes von Bedingungen den Ort des Kondensats zu einem Einlass des Ladeluftkühlers zu bewegen und um während eines zweiten, anderen Satzes von Bedingungen den Ort des Kondensats zu einem Auslass zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Satz von Bedingungen umfasst, dass sich der Ort des Kondensats näher am Auslass als am Einlass befindet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Satz von Bedingungen umfasst, dass sich der Ort des Kondensats näher am Einlass als am Auslass befindet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Satz von Bedingungen umfasst, dass die Kraftmaschinentemperatur höher als ein Schwellenwert ist, und der zweite Satz von Bedingungen enthält, dass die Kraftmaschinentemperatur niedriger als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bewegen des Ortes zum Einlass das Vergrößern der Verschlussöffnung umfasst und das Bewegen zum Auslass das Verringern der Verschlussöffnung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Satz von Bedingungen umfasst, dass ein Pedalwegnehmen des Fahrers auftritt, und der zweite Satz von Bedingungen eine durch die Kraftmaschine angetriebene Fahrzeugbeschleunigung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einstellen der Kühlergrill-Verschlüsse als Reaktion auf die Kühlungsparameter der Kraftmaschine und ein Pedalwegnehmen des Fahrers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Positionsbereich als Reaktion auf eine vergrößerte Kraftmaschinentemperatur vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Aufladen der Einlassluft stromaufwärts des CAC umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das direkte Einspritzen des Kraftstoffs in eine Kraftmaschine des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren zum Steuern der Kühlergrill-Verschlüsse eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Vergrößern der Kühlergrill-Verschlussöffnung als Reaktion auf einen Ort der Kondensatbildung in einem Ladeluftkühler und auf die Kraftmaschinentemperatur über einem Schwellenwert oder auf die Bedingungen der Fahrzeugverzögerung; und Verringern der Kühlergrill-Verschlussöffnung als Reaktion auf den Ort der Kondensatbildung und auf die Kraftmaschinentemperatur unter dem Schwellenwert oder auf die Bedingungen der Fahrzeugbeschleunigung.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner das Einstellen der Kühlergrill-Verschlussöffnung als Reaktion auf die umgebenden Wetterbedingungen umfasst, die durch ein Kommunikationssystem in dem Fahrzeug angegeben werden, wobei das Kommunikationssystem die von außen an das Fahrzeug gesendeten Informationen empfängt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die umgebenden Wetterbedingungen die Feuchtigkeit der Umgebungsluft enthalten.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst, die Kühlergrill-Verschlüsse während des Beschleunigungszustands geschlossen aufrechtzuerhalten, und wobei die Kühlergrill-Verschlüsse während der Verzögerungszustände, die den Beschleunigungszuständen unmittelbar vorangehen, vollständig geöffnet sind, selbst wenn die Kraftmaschinentemperatur unter dem Schwellenwert liegen sollte.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Einstellen des Kühlergrill-Verschlusses als Reaktion auf eine geschätzte Menge der Kondensatbildung in dem Ladeluftkühler umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Abstellen der Kraftmaschine während der Verzögerung umfasst.
Verfahren zum Steuern der Kühlergrill-Verschlüsse eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Einstellen der Kühlergrill-Verschlussöffnung als Reaktion auf einen Ort des Kondensats in einem Ladeluftkühler, der länger als eine Schwellendauer stillstehend bleibt, einschließlich des Vergrößerns der Kühlergrill-Verschlussöffnung als Reaktion auf eine erste Bedingung und des Verringerns der Kühlergrill-Verschlussöffnung als Reaktion auf eine zweite Bedingung, die von der ersten Bedingung verschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Kühlergrill-Verschlüsse eingestellt werden, um während des ersten Zustands den Ort des Kondensats zu einem Einlass des Ladeluftkühlers zu bewegen und während des zweiten Zustands den Ort des Kondensats zu einem Auslass zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner das Einstellen der Kühlergrill-Verschlüsse als Reaktion auf die Kühlungsparameter der Kraftmaschine und ein Pedalwegnehmen und Pedaltreten des Fahrers umfasst, wobei der Positionsbereich als Reaktion auf eine vergrößerte Kraftmaschinentemperatur vergrößert wird.