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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine.
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Kraftmaschinen mit Turbolader und aufgeladene Kraftmaschinen können konfiguriert sein, die in die Kraftmaschine eintretende Umgebungsluft zu komprimieren, um die Leistung zu erhöhen. Weil die Kompression der Luft eine Zunahme der Lufttemperatur verursachen kann, kann ein Ladeluftkühler verwendet werden, um die erwärmte Luft zu kühlen und dadurch ihre Dichte zu vergrößern und die potentielle Leistung der Kraftmaschine weiter zu vergrößern. Falls die Feuchtigkeit der Umgebungsluft hoch ist, kann sich jedoch eine Kondensation (z. B. Wassertröpfchen) auf den Innenflächen des Ladeluftkühlers bilden, die kälter als der Taupunkt der komprimierten Luft sind. Während der Übergangsbedingungen, wie z. B. einer starken Fahrzeugbeschleunigung, können diese Wassertröpfchen aus dem Ladeluftkühler und in die Brennräume der Kraftmaschine geblasen werden, was z. B. zu einem vergrößerten Potential für Fehlzündungen der Kraftmaschine, einem Verlust von Drehmoment und Kraftmaschinendrehzahl und einer unvollständigen Verbrennung führt.
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Ein Zugang zum Steuern des Kondensats in einem Ladeluftkühler ist in der US-Patentanmeldung Nr. 2007/0251249 beschrieben. Hier wird ein Schwingungsumsetzer aktiviert, um die Oberflächen des Ladeluftkühlers in Schwingungen zu versetzen und das angesammelte Kondensat in kleine Tröpfchen aufzubrechen, um das Kondensat von den Oberflächen des Ladeluftkühlers zu lösen und es in kleinen Mengen zur Kraftmaschine zu treiben. Der Menge des Kondensats in dem Ladeluftkühler kann sich jedoch mit den Betriebsbedingungen ändern, wobei die Aktivierung des Schwingungsumsetzers nicht ausreichend sein kann, um größere Mengen des Kondensats zu entfernen.
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Die Erfinder haben die Probleme bei dem obigen Zugang erkannt und bieten ein Verfahren an, um sie wenigstens teilweise zu behandeln. In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren für eine Kraftmaschine das Kühlen der Einlassluft durch einen Ladeluftkühler und das Einstellen einer Schwingungsvorrichtung des Ladeluftkühlers basierend auf den Kondensationsbedingungen des Ladeluftkühlers.
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Auf diese Weise kann die Schwingungsvorrichtung basierend auf den Kondensationsbedingungen innerhalb des Ladeluftkühlers aktiviert werden. Falls die Bedingungen z. B. angeben, dass sich eine große (höhere) Menge des Kondensats in dem Ladeluftkühler angesammelt hat, kann die Intensität der durch die Vorrichtung emittierten Schwingungen vergrößert werden. Außerdem kann durch das Aktivieren der Vorrichtung in Ansprechen auf die Kondensatbildung die Vorrichtung während der Bedingungen von keiner (oder einer niedrigeren) Kondensatansammlung deaktiviert bleiben, was die Energie verringert, die erforderlich ist, um die Vorrichtung zu betreiben.
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In einigen Beispielen kann die Schwingungsvorrichtung koordiniert mit einem Ladeluftkühler-Ventil gesteuert werden, das im Einlass des Ladeluftkühlers angeordnet ist. Das Ladeluftkühler-Ventil kann die Strömung der Einlassluft durch den Ladeluftkühler selektiv modulieren; die Einlassluft kann z. B. durch die Gesamtheit des Ladeluftkühlers strömen, wenn das Ladeluftkühler-Ventil offen ist, und durch eine Teilmenge des Ladeluftkühlers strömen, wenn das Ventil geschlossen ist. Durch das Leiten der Einlassluft durch eine Teilmenge des Ladeluftkühlers nimmt die Geschwindigkeit der Einlassluft zu, was die Ansammlung des Kondensats auf den Oberflächen des Ladeluftkühlers verringert und/oder das Kondensat in die Strömung der Einlassluft mitreißt. In einem Beispiel kann durch das Kombinieren der Steuerung der Schwingungsvorrichtung mit dem Ladeluftkühler-Ventil (z. B. durch das Einstellen der Aktivierung und/oder der Intensität der Schwingungsvorrichtung basierend auf der Ventilposition oder umgekehrt) die Schwingungsvorrichtung verwendet werden, um das angesammelte Kondensat während der Bedingungen einer geringeren Kondensatbildung zu zerstreuen, während das Ladeluftkühler-Ventil geschlossen sein kann, um die Ansammlung von Kondensat während der Bedingungen höherer Kondensatbildung zu zerstreuen und zu verhindern. Außerdem kann in weiteren Beispielen die Schwingungsvorrichtung verwendet werden, um das Kondensat während der Bedingungen, unter denen das Schließen des Ladeluftkühler-Ventils verhindert wird, wie z. B. während der Bedingungen hoher Last, unter denen die maximale Kühlung der Einlassluft angezeigt ist, zu verteilen.
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Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leicht offensichtlich, wenn sie allein oder im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.
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Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in einer vereinfachten Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie die Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifiziert, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die irgendwelche Nachteile beseitigen, die oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegeben sind.
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1 ist eine schematische graphische Darstellung eines Beispiels einer Kraftmaschine, die einen Ladeluftkühler enthält.
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2A zeigt eine schematische graphische Darstellung eines Einlassabschnitts eines Einlasses eines Beispiel-Ladeluftkühlers, der ein Ventil in einer offenen Position enthält.
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2B zeigt eine schematische graphische Darstellung des Einlasses des Ladeluftkühlers nach 2A mit dem Ventil in einer geschlossenen Position.
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3 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern des Kondensats in einem Ladeluftkühler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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4 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Aktivieren einer Schwingungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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Die Kondensationsbildung in einem Ladeluftkühler kann für die Kraftmaschine schädlich sein, da die Einleitung des Kondensats in die Zylinder während der Verbrennung eine Instabilität der Verbrennung und/oder eine Fehlzündung verursachen kann. Ferner kann die Kondensationsbildung den Ladeluftkühler verschlechtern, insbesondere falls das angesammelte Kondensat während eines ausgedehnten Ausschaltzeitraums der Kraftmaschine gefriert. Um die Ansammlung der Kondensation zu verringern, kann eine Schwingungsvorrichtung in oder an dem Ladeluftkühler positioniert sein. Die Schwingungsvorrichtung kann aktiviert werden, um z. B. Ultraschallwellen zu erzeugen, die die auf den Oberflächen des Ladeluftkühlers angesammelten Tröpfchen des Kondensats zerstreuen. Diese kleineren Tröpfchen werden dann in einer Kondensationsfalle gesammelt oder zur Kraftmaschine getrieben. Außerdem kann ein im Einlass des Ladeluftkühlers positioniertes Ventil geschlossen werden, um die Einlassluft durch einen Unterabschnitt des Ladeluftkühlers selektiv zu leiten, um die Geschwindigkeit der Einlassluft bezüglich der Geschwindigkeit der Einlassluft, wenn sie sich durch eine Gesamtheit des Ladeluftkühlers bewegt, zu vergrößern. Das Ventil kann in Ansprechen auf einen Kondensationsbildungswert, der eine Schätzung der Wahrscheinlichkeit bereitstellt, dass sich eine Kondensation im Ladeluftkühler bildet, geöffnet oder geschlossen werden. 1 ist eine graphische Darstellung eines Kraftmaschinensystems, das einen Ladeluftkühler enthält. Das Einlassventil des Ladeluftkühlers ist in 2A in seiner offenen Position und in 2B in seiner geschlossenen Position gezeigt. Das Kraftmaschinensystem nach 1 enthält außerdem ein Steuergerät („Controller“), der konfiguriert ist, um die in den 3 und 4 dargestellten Verfahren auszuführen.
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Zuerst ist 1 eine schematische graphische Darstellung, die eine Beispielkraftmaschine 10 zeigt, die in einem Antriebssystem eines Personenkraftwagens enthalten sein kann. Die Kraftmaschine 10 ist mit vier Zylindern 30 gezeigt. In Übereinstimmung mit der aktuellen Offenbarung können jedoch andere Zylinderzahlen verwendet werden. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das ein Steuergerät bzw. einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 132 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134, um ein proportionales Pedalpositionssignal PP zu erzeugen. Jeder Brennraum (z. B. Zylinder) 30 der Kraftmaschine 10 kann Brennraumwände enthalten, in denen ein (nicht gezeigter) Kolben positioniert ist. Die Kolben können an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein (nicht gezeigtes) Zwischengetriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
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Die Brennräume 30 können die Einlassluft über den Einlassdurchgang 42 vom Einlasskrümmer 44 empfangen und können die Verbrennungsgase über den Auslasskrümmer 46 zum Auslassdurchgang 48 entleeren. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskrümmer 46 können über entsprechende (nicht gezeigte) Einlassventile und Auslassventile selektiv mit dem Brennraum 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann der Brennraum 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
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Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüsen 50 direkt an den Brennraum 30 gekoppelt sind, um proportional zu der Impulsbreite des vom Controller 12 empfangenen Signals FPW den Kraftstoff direkt darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 50 das bereit, was als die Direkteinspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum 30 bekannt ist; es wird jedoch erkannt, dass die Kanaleinspritzung außerdem möglich ist. Der Kraftstoff kann durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält, der Kraftstoffeinspritzdüse 50 zugeführt werden.
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Der Einlassdurchgang 42 kann eine Drosselklappe 21 enthalten, die eine Drosselklappen-Platte 22 aufweist, um die Luftströmung zu dem Einlasskrümmer zu regeln. In diesem besonderen Beispiel kann die Position der Drosselklappen-Platte 22 durch den Controller 12 verändert werden, um eine elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) zu ermöglichen. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 21 betätigt werden, um die dem Brennraum 30 unter anderen Kraftmaschinenzylindern bereitgestellte Einlassluft zu verändern. In einigen Ausführungsformen können im Einlassdurchgang 42 zusätzliche Drosselklappen vorhanden sein. Wie z. B. in 1 dargestellt ist, befindet sich unterstromig des Kompressors 60 eine zusätzliche Drosselklappe 23, die eine Drosselklappen-Platte 24 aufweist.
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Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (EGR-System) einen gewünschten Anteil des Abgases aus dem Auslassdurchgang 48 über den EGR-Durchgang 140 zum Einlassdurchgang 42 leiten. Die Menge der dem Einlassdurchgang 42 bereitgestellten EGR kann über das EGR-Ventil 142 durch den Controller 12 verändert werden. Unter einigen Bedingungen kann das EGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemischs innerhalb des Brennraums zu regeln. 1 zeigt ein Hochdruck-EGR-System, wobei die EGR von der oberstromigen Seite einer Turbine eines Turboladers zur unterstromigen Seite eines Kompressors eines Turboladers geleitet wird. In weiteren Ausführungsformen kann die Kraftmaschine zusätzlich oder alternativ ein Niederdruck-EGR-System enthalten, wobei die EGR von der unterstromigen Seite einer Turbine eines Turboladers zur oberstromigen Seite eines Kompressors des Turboladers geleitet wird. Wenn das EGR-System betreibbar ist, kann es die Bildung des Kondensats aus der komprimierten Luft verursachen, insbesondere wenn die komprimierte Luft durch den Ladeluftkühler gekühlt wird, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
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Die Kraftmaschine 10 kann ferner eine Kompressionsvorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader, enthalten, der wenigstens einen Kompressor 60 enthält, der entlang des Einlasskrümmers 44 angeordnet ist. Für einen Turbolader kann der Kompressor 60 wenigstens teilweise durch eine Turbine 62, z. B. über eine Welle oder eine andere Kopplungsanordnung, angetrieben sein. Die Turbine 62 kann entlang des Auslassdurchgangs 48 angeordnet sein. Es können verschiedene Anordnungen bereitgestellt sein, um den Kompressor anzutreiben. Für einen Lader kann der Kompressor 60 wenigstens teilweise durch die Kraftmaschine und/oder eine elektrische Maschine angetrieben sein, wobei er keine Turbine enthalten kann. Folglich kann der Betrag der einem oder mehreren Zylindern der Kraftmaschine über einen Turbolader oder Lader bereitgestellten Kompression durch den Controller 12 verändert werden.
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Ferner kann der Auslassdurchgang 48 ein Ladedrucksteuerventil 26 enthalten, um das Abgas weg von der Turbine 62 abzuleiten. Außerdem kann der Einlassdurchgang 42 ein Kompressorrückführungsventil (CRV) 27 enthalten, das konfiguriert ist, die Einlassluft um den Kompressor 60 umzuleiten. Das Ladedrucksteuerventil 26 und/oder das CRV 27 können durch den Controller 12 gesteuert werden, um geöffnet zu sein, wenn z. B. ein niedrigerer Ladedruck gewünscht ist.
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Der Einlassdurchgang 42 kann ferner einen Ladeluftkühler (CAC) 80 (z. B. einen Zwischenkühler) enthalten, um die Temperatur der turboaufgeladenen oder aufgeladen Einlassgase zu verringern. In einigen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Luft-Wärmetauscher sein. In weiteren Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Flüssigkeit-Wärmetauscher sein. Der Ladeluftkühler 80 enthält mehrere Kühlrohre 204, durch die die Einlassluft gekühlt wird.
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In dem Beispiel nach 1 ist gezeigt, dass eine Kondensationsfalle 90 an den Ladeluftkühler 80 gekoppelt ist. Die Kondensationsfalle kann verwendet werden, um die Wassertröpfchen zu sammeln, die sich innerhalb des Ladeluftkühlers ansammeln. Die Kondensationsfalle 90 umfasst einen Behälter, der an einem tiefen Punkt des Ladeluftkühlers 80 positioniert ist, so dass die Wassertröpfchen, die durch die Öffnung der Falle hindurchgehen, gesammelt und unter einigen Bedingungen vorübergehend gelagert werden können. Die Kondensationsfalle 90 umfasst ferner ein Rohr 86, das durch die Öffnung der Falle hindurchgeht. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Rohr 86 so angeordnet, damit es ein erstes Ende in dem Behälter und ein zweites Ende in der Luftströmung des Einlassdurchgangs besitzt. Das erste Ende kann sich fast bis zum Boden des Behälters erstrecken. Als solche können niedrige Pegel (z. B. kleine Mengen) des Kondensats aus dem Behälter entfernt werden.
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Während die Kondensationsfalle 90 das Kondensat sammeln kann, das sich entlang des Bodens des Ladeluftkühlers 80 ansammelt, kann sich unter einigen Bedingungen das Kondensat über die Kondensationsfalle 90 hinaus bis zur Kraftmaschine bewegen. Das Kondensat kann z. B. auf den Oberflächen der Kühlrohre 204 gebildet werden, wobei während eines starken Übergangsereignisses, wie z. B. eines plötzlichen Eintippens, das Kondensat schnell aus dem Ladeluftkühler 80 entfernt werden kann und sich als eine große Masseneinheit des Kondensats über die Kondensationsfalle 90 hinaus zur Kraftmaschine bewegen kann. Um zu verhindern, dass diese großen Masseneinheiten die Kraftmaschine erreichen, wo sie eine Fehlzündung der Kraftmaschine verursachen können, kann eine Schwingungsvorrichtung 92 in oder an dem Ladeluftkühler 80 positioniert sein. Die Schwingungsvorrichtung 92 kann Ultraschallwellen emittieren, die die Oberflächen des Ladeluftkühlers 80 in Schwingungen versetzen, die die Oberflächenspannung des Kondensats, das sich an den Wänden der Kühlrohre 204 und/oder entlang des Bodens des Ladeluftkühlers 80 angesammelt hat, durchbrechen. In dem so verfahren wird, kann das Kondensat, das sich an den Kühlrohren 204 ansammelt, entfernt werden und zum Boden des Ladeluftkühlers 80 fallen, wo es sich schließlich zur Kondensationsfalle 90 bewegen kann. In Abhängigkeit von der Größe der Wassertröpfchen, die an den Kühlrohren kondensiert sind, und der Intensität der durch die Schwingungsvorrichtung 92 erzeugten Schwingungen kann das Kondensat außerdem innerhalb der Einlassluft, die sich durch den Ladeluftkühler 80 bewegt, mitgerissen werden.
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Die Schwingungsvorrichtung 92 kann an einem geeigneten Ort bezüglich des Ladeluftkühlers 80 positioniert sein. Die Schwingungsvorrichtung 92 kann z. B. entlang einer Bodenfläche des Ladeluftkühlers 80 positioniert sein, wie in 1 dargestellt ist. In weiteren Beispielen kann die Schwingungsvorrichtung 92 innerhalb eines Kühlrohrs, auf einer Oberseite des Ladeluftkühlers 80, an einer Außenwand des Ladeluftkühlers 80 usw. positioniert sein. Während in der veranschaulichten Ausführungsform eine Schwingungsvorrichtung dargestellt ist, ist es außerdem selbstverständlich, dass zwei oder mehr Schwingungsvorrichtungen vorhanden sein können. Außerdem kann die Schwingungsvorrichtung 92 die Wellen mit einer vom Ultraschall verschiedenen Frequenz emittieren.
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Die Schwingungsvorrichtung 92 kann in Ansprechen auf ein vom Controller 12 gesendetes Signal Ultraschallwellen erzeugen. Die Dauer und die Intensität der durch die Schwingungsvorrichtung 92 erzeugten Schwingungen können außerdem durch den Controller 12 gesteuert sein. Die Frequenz und/oder die Amplitude der durch die Schwingungsvorrichtung 92 erzeugten Schallwellen können z. B. in Ansprechen auf ein vom Controller 12 gesendetes Signal eingestellt werden.
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Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, kann der Ladeluftkühler 80 ein (in den 2A und 2B dargestelltes und im Folgenden ausführlicher beschriebenes) Ventil enthalten, um die Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft, die sich durch den Ladeluftkühler 80 bewegt, in Ansprechen auf die Kondensationsbildung innerhalb des Ladeluftkühlers selektiv zu modulieren. Das Ventil kann gesteuert werden, um die Geschwindigkeit der Einlassluft zu vergrößern, die Ansammlung von Kondensat zu verhindern und/oder das angesammelte Kondensat mit der Einlassluft mitzureißen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, können die Schwingungsvorrichtung 92 und das Ventil koordiniert gesteuert werden, um die Freisetzung großer Mengen des Kondensats zur Kraftmaschine zu verhindern.
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Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabe-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem besonderen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 106 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von Sensoren, die an die Kraftmaschine 10 gekoppelt sind, empfangen, um verschiedene Funktionen auszuführen, um die Kraftmaschine 10 zu betreiben, einschließlich der Messung der eingeleiteten Luftmassenströmung (MAF) vom Luftmassenströmungssensor 120; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) vom Temperatursensor 112, der an einem Ort innerhalb der Kraftmaschine 10 schematisch gezeigt ist; eines Profil-Zündungs-Aufnehmersignals (PIP-Signals) vom Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; der Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor, wie erörtert worden ist; und dem Krümmerabsolutdrucksignal, MAP-Signal, vom Sensor 122, wie erörtert worden ist. Das Kraftmaschinendrehzahlsignal, RPM, kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe eines Vakuums oder Drucks im Einlasskrümmer 44 bereitzustellen. Es sei angegeben, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie z. B. ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Kraftmaschinendrehmoments geben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Kraftmaschinendrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Füllung (einschließlich der Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der außerdem als ein Kraftmaschinendrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 40 eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse erzeugen.
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Weitere Sensoren, die Signale an den Controller 12 senden können, enthalten einen Ladedrucksensor 126. Außerdem können unterstromig des Ladeluftkühlers 80 ein oder mehrere Sensoren 128 zum Detektieren der Übergangsänderungen des Wassergehalts der Einlassluft vorhanden sein. Die Sensoren 128 können einen Feuchtigkeitssensor, einen Einlasssauerstoffsensor (wie z. B. einen Einlass-UEGO-Sensor) oder andere Sensoren, die Feuchtigkeit detektieren können, enthalten. Es können außerdem weitere Sensoren, die nicht dargestellt sind, vorhanden sein, wie z. B. ein Sensor zum Bestimmen der Geschwindigkeit der Einlassluft am Einlass des Ladeluftkühlers, ein Temperatursensor am Auslass des Ladeluftkühlers 80 und andere Sensoren. In einigen Beispielen kann der Festwertspeicher 106 des Speichermediums mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die durch den Prozessor 102 ausführbare Anweisungen zum Ausführen sowohl der im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch anderer Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, repräsentieren.
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Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine, wobei jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, einer Kraftstoffeinspritzdüse, einem Zündsystem usw. enthalten kann.
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In den 2A und 2B ist eine Einlassseite des Ladeluftkühlers 80 dargestellt. Wie in beiden 2A und 2B dargestellt ist, enthält der Ladeluftkühler 80 einen betreibbaren Wärmeübertragungsbereich 202, der konfiguriert ist, die Wärme aus dem Inneren des Ladeluftkühlers 80 zum Äußeren des Ladeluftkühlers 80 zu übertragen. Der Ladeluftkühler 80 enthält mehrere Kühlrohre 204, die sich im Wärmeübertragungsbereich 202 des Ladeluftkühlers 80 befinden. Die mehreren Kühlrohre 204 stehen mit einem Einlasstank 206 in fluidtechnischer Verbindung. Es ist außerdem gezeigt, dass eine Schwingungsvorrichtung 92 in dem Einlasstank 206 positioniert ist. Die Schwingungsvorrichtung 92 kann jedoch an anderen geeigneten Orten innerhalb oder in der Nähe des Ladeluftkühlers 80 positioniert sein. Der Einlasstank 206 ist konfiguriert, die Einlassluft über einen oder mehrere Einlassdurchgänge 208 zu empfangen, die an einen oberstromigen Bereich eines Einlassdurchgangs (der in den 2A und 2B nicht gezeigt ist) gekoppelt sind. Die Einlassluft strömt aus dem Einlasstank 206 zu den mehreren Kühlrohren 204. Nach dem Hindurchgehen durch die Kühlrohre 204 wird die Einlassluft durch einen (nicht gezeigten) Auslasstank, der an einen unterstromigen Bereich des Einlassdurchgangs gekoppelt ist, geleitet. Der Ladeluftkühler 80 kann außerdem ein Ladeluftkühler-Ventil 210 enthalten, das konfiguriert ist, den betreibbaren Wärmeübertragungsbereich von einem (in 2A gezeigten) ersten Volumen 214, das einen relativ großen Bereich umfasst, zu einem (in 2B gezeigten) zweiten Volumen 216, das einen relativ kleinen Bereich umfasst, zu ändern.
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Der Einlasstank 206 kann eine Trennwand 212 enthalten, die den Einlasstank 206 in einen ersten Anteil und einen zweiten Anteil partitioniert. Die Trennwand 212 kann ein oder mehrere Löcher enthalten. 2A stellt das Ventil 210 in einer offenen Position dar. Wenn das Ventil 210 offen ist, kann die Einlassluft durch eines oder mehrere Löcher der Trennwand 212 hindurchgehen, so dass die Einlassluft sowohl durch den ersten als auch durch den zweiten Anteil des Einlasstanks 206 und durch das erste Volumen 214 des Ladeluftkühlers 80 strömt. Im Wesentlichen alle der mehreren Kühlrohre 204 können das erste Volumen 214 definieren. In einem Beispiel kann der Ladeluftkühler 80 21 Kühlrohre enthalten, wobei das erste Volumen 214 alle 21 Kühlrohre enthalten kann.
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2B stellt das Ventil 210 in der geschlossenen Position dar. Wenn das Ventil 210 geschlossen ist, blockiert es das eine oder die mehreren Löcher der Trennwand 212. Folglich strömt die Einlassluft nur durch den ersten Anteil des Einlasstanks 206 und durch das zweite Volumen 216 des Ladeluftkühlers 80. Ein Anteil der mehreren Kühlrohre 204 kann das zweite Volumen 216 definieren. Das zweite Volumen 216 ist vollständig im ersten Volumen 214 enthalten. Das heißt, die Kühlrohre, die das zweite Volumen 216 umfassen, umfassen außerdem einen Anteil des ersten Volumens 214. Deshalb strömt, wenn das Ventil 210 geschlossen ist, die Einlassluft nur durch das zweite Volumen 216, während, wenn das Ventil 210 offen ist, die Einlassluft durch das erste Volumen 214 strömt, das das zweite Volumen 216 enthält. In einem Beispiel kann der Ladeluftkühler 80 21 Kühlrohre enthalten, wobei das zweite Volumen 216 weniger als 21 Kühlrohre enthalten kann. Das zweite Volumen 216 kann weniger als die Hälfte der Kühlrohre enthalten, die das erste Volumen 214 umfassen, wie z. B. 9 Kühlrohre.
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Das Ventil 210 kann ein Klappenventil sein oder einem Klappenventil ähnlich sein. Das Ventil 210 kann ein Sitzelement (z. B. die Trennwand 212) enthalten, das ein im Wesentlichen flaches stationäres Element umfasst, durch das ein oder mehrere Löcher hindurchgehen. Ein Verschlusselement, z. B. eine Klappe oder eine Platte, kann konfiguriert sein, um sich aus einer ersten Position, die vom Sitzelement beabstandet ist, wobei dadurch das eine oder die mehreren Löcher geöffnet sind, wobei die Einlassluft in das erste Volumen 214 strömen kann, in eine zweite Position, die dem Sitzelement benachbart ist, wobei dadurch das eine oder die mehreren Löcher verschlossen sind, wobei die Einlassluft nur in das zweite Volumen 216 strömen kann, zu bewegen.
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Die Trennwand 212 kann ein Teil des Ventils 210 sein. Die Trennwand 212 kann z. B. ein Ventilsitz sein. Die Trennwand 212 kann außerdem eine Teilungslinie oder eine Teilungs-Bezugsfläche oder dergleichen sein, die den Ladeluftkühler 80 funktional in zwei Anteile teilt. Einige Ausführungsformen können zwei oder mehr Trennwände enthalten, die den Einlass in drei oder mehr Anteile teilen. In einigen Beispielen können eine oder mehrere Konfigurationen, die hier hinsichtlich des Einlasstanks 206 beschrieben sind, anstelle oder zusätzlich in einem (nicht gezeigten) Auslasstank enthalten sein. Im Wesentlichen alle der mehreren Kühlrohre 204 können in wechselseitiger fluidtechnischer Verbindung mit dem Auslasstank stehen. Es ist selbstverständlich, dass stattdessen alle Rohre auf der Einlassseite in fluidtechnischer Verbindung stehen können und auf der Auslassseite in zwei oder mehr Anteile der Rohre unterteilt sein können. Ein ähnlich konfiguriertes Ventil kann außerdem im Auslasstank enthalten sein und funktionieren, um zu steuern, ob erlaubt oder verhindert wird, dass das Fluid durch ein ähnlich konfiguriertes Loch hindurchgeht.
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Verschiedene Ausführungsformen können einen (nicht veranschaulichten) Aktuator enthalten, um das Ventil 210 zu öffnen und zu schließen. Der Aktuator kann ein elektronischer Aktuator und/oder ein vakuumgesteuerter Aktuator und/oder eine mechanische Druckmembran und/oder eine pulsbreitenmodulierte elektronische Steuerung sein. Wenn erlaubt ist, dass die Einlassluft durch alle Rohre des Ladeluftkühlers hindurchgeht, d. h., wenn das Ventil offen ist, erfährt die Einlassluft außerdem einen Druckabfall, wobei das Ventil auf beiden Seiten dem Druck der ankommenden Einlassluft ausgesetzt ist. Auf diese Weise kann der Aktuator nur eine Antriebskraft bereitstellen müssen, um das Ventil zu öffnen und zu schließen, um das Ventil aus einem offenen Zustand in einen geschlossenen Zustand zu ändern, wobei er aber keine Kraft bereitstellen muss, um die Klappe offen zu halten oder um die Klappe geschlossen zu halten.
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Folglich stellen die 2A und 2B einen Ladeluftkühler dar, der konfiguriert ist, die Einlassluft über die Modulation eines im Ladeluftkühler angeordneten Ventils entweder durch ein erstes, größeres Volumen oder durch ein zweites, kleineres Volumen selektiv zu leiten. In einigen Ausführungsformen kann das Ventil basierend auf einer Strömung der Einlassluft mechanisch moduliert werden, die Ventilklappe oder -platte kann z. B. durch eine Federspannung, die geeicht ist, um der Luftströmung zu entsprechen, geschlossen gehalten werden, so dass sich die Ventilklappe unter den Bedingungen einer großen Luftströmung öffnet. Folglich kann während der Bedingungen einer geringen Luftströmung die Einlassluft durch das zweite Volumen des Ladeluftkühlers geleitet werden, was die Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft durch den Kühler vergrößert, um die Ansammlung von Kondensation zu verhindern. In weiteren Ausführungsformen kann das Ventil durch einen Controller, wie z. B. den Controller 12 nach 1, basierend auf verschiedenen Betriebsbedingungen gesteuert werden. Das Ventil kann z. B. während der Bedingungen einer geringen Kondensationsbildung offen sein, während angeordnet sein kann, dass es während der Bedingungen einer hohen Kondensationsbildung geschlossen ist.
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3 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren 300 zum Steuern des Kondensats in einem Ladeluftkühler veranschaulicht. Das Verfahren 300 kann durch einen Controller (z. B. den Controller 12) in Übereinstimmung mit den darin gespeicherten Anweisungen ausgeführt werden, um die Aktivierung einer Schwingungsvorrichtung zu regeln, die innerhalb des Ladeluftkühlers positioniert ist, (wie z. B. der Vorrichtung 92), und die Position eines Einlassventils des Ladeluftkühlers in dem Ladeluftkühler basierend auf der Kondensationsbildung koordiniert zu regeln.
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Bei 302 enthält das Verfahren 300 das Bestimmen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die bestimmten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Kraftmaschinendrehzahl und -last, die Umgebungstemperatur, die MAF, den MAP, die EGR-Menge, die Feuchtigkeit und andere Parameter enthalten. Bei 304 wird aus den Betriebsbedingungen ein Kondensationsbildungswert bestimmt. Der Kondensationsbildungswert kann ein Indikator der Wahrscheinlichkeit sein, dass sich innerhalb des Ladeluftkühlers eine Kondensation bildet. In einigen Ausführungsformen kann der Kondensationsbildungswert z. B. die basierend auf dem MAF-Signal bestimmte Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Kondensationsbildungswert der Unterschied zwischen dem Taupunkt der Einlassluft, der basierend auf der Feuchtigkeit der Einlassluft und der Umgebungstemperatur bestimmt wird, und der Temperatur des Ladeluftkühlers sein. In weiteren Ausführungsformen kann der Kondensationsbildungswert die Last der Kraftmaschine sein.
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Die obigen Ausführungsformen zum Bestimmen eines Kondensationswertes schätzen die Wahrscheinlichkeit der Kondensationsbildung basierend auf einem oder zwei einfachen Faktoren. Innerhalb des Ladeluftkühlers können jedoch mehrere Faktoren die Kondensationsbildung beeinflussen, wie z. B. sowohl die Geschwindigkeit der Luftströmung als auch der Taupunkt der Einlassluft. Um eine Angabe der Kondensationsbildung mit vergrößerter Genauigkeit bereitzustellen, kann das Bestimmen des Kondensationswertes bei 306 das Bestimmen einer Kondensationsbildungsrate basierend auf einem Modell enthalten. Das Modell kann die Eingaben der Umgebungstemperatur, der Auslasstemperatur des Ladeluftkühlers, der Luftmassenströmung, der EGR-Strömung und der Feuchtigkeit enthalten. Falls die Feuchtigkeit nicht bekannt ist (falls die Kraftmaschine z. B. keinen Feuchtigkeitssensor enthält), kann die Feuchtigkeit auf 100 % gesetzt werden. Wie oben erklärt worden ist, können die Umgebungstemperatur und die Feuchtigkeit eine Angabe des Taupunkts der Einlassluft bereitstellen, der ferner durch die Menge der EGR in der Einlassluft beeinflusst werden kann (die EGR kann z. B. eine andere Feuchtigkeit und Temperatur als die Luft aus der Atmosphäre besitzen). Der Unterschied zwischen dem Taupunkt und Auslasstemperatur des Ladeluftkühlers gibt an, ob sich eine Kondensation innerhalb des Kühlers bildet, wobei die Luftmassenströmung beeinflussen kann, wie viel Kondensation sich tatsächlich innerhalb des Kühlers ansammelt. Die Kondensationsbildungsrate selbst kann der Kondensationsbildungswert sein. In weiteren Ausführungsformen kann die Kondensationsbildungsrate verwendet werden, um die Menge der Kondensation zu bestimmen, die sich während eines gegebenen Zeitraums angesammelt hat, wobei die Kondensationsmenge der Kondensationsbildungswert sein kann.
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Ein einfacherer Mechanismus zum Bestimmen eines Kondensationswertes kann einen Kondensationsbildungswert enthalten, der bei 308 auf die Auslasstemperatur des Ladeluftkühlers und das Druckverhältnis des Ladeluftkühlers abgebildet wird. Das Druckverhältnis des Ladeluftkühlers kann eine Angabe der Änderung des Taupunktes bereitstellen, die auftreten kann, wie die Einlassluft durch den Kompressor und den Ladeluftkühler strömt; eine Zunahme des Drucks, die sich aus der Wirkung des Kompressors und des Ladeluftkühlers ergibt, kann z. B. den Taupunkt der Einlassluft über die Temperatur des Auslasses des Ladeluftkühlers erhöhen, was zur Kondensation führt. Das Druckverhältnis des Ladeluftkühlers kann der Druckunterschied zwischen dem Umgebungsdruck der Einlassluft und des Drucks der Luft unterstromig des Ladeluftkühlers sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Kondensationsbildungswert auf die Auslasstemperatur des Ladeluftkühlers und die Kraftmaschinenlast abgebildet werden. Die Kraftmaschinenlast kann eine Funktion der Luftmasse, des Drehmoments, der Fahrpedalposition und der Drosselklappenposition sein und kann folglich eine Angabe der Luftströmungsgeschwindigkeit durch den Ladeluftkühler bereitstellen. Eine mäßige Kraftmaschinenlast kombiniert mit einer relativ kühlen Auslasstemperatur des Ladeluftkühlers kann aufgrund der kühlen Oberflächen des Ladeluftkühlers und der relativ geringen Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft einen hohen Kondensationsbildungswert angeben. Die Abbildung kann einen Modifikator der Umgebungstemperatur enthalten.
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Bei 310 enthält das Verfahren 300 das Bestimmen, ob der Kondensationsbildungswert einen ersten Schwellenwert übersteigt. Der Kondensationsbildungs-Schwellenwert kann die Wahrscheinlichkeit angeben, dass sich auf den Oberflächen des Ladeluftkühlers eine Kondensation bilden kann. Die Kondensationsbildungswerte unter dem ersten Schwellenwert können z. B. eine geringe Wahrscheinlichkeit (oder keine Wahrscheinlichkeit) angeben, dass sich eine Kondensation im Ladeluftkühler ansammelt. Die Kondensationsbildungswerte über dem ersten Schwellenwert können eine mäßige bis hohe Wahrscheinlichkeit angeben, dass sich in dem Ladeluftkühler ein Kondensat bildet.
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Der Kondensationsbildungs-Schwellenwert kann abhängig davon festgelegt werden, wie der Kondensationswert bei 304 bestimmt worden ist. Falls der Kondensationsbildungswert z. B. der Unterschied zwischen dem Taupunkt der Einlassluft und der Temperatur des Ladeluftkühlers ist, kann der Schwellenwert null sein. Falls die Kondensationsbildungsrate als der Bildungswert bestimmt wird, kann der Schwellenwert eine Kondensationsbildungsrate sein, die angibt, dass eine geeignete Menge der Kondensation gebildet worden ist (oder wahrscheinlich gebildet wird), um potentiell Stabilitätsprobleme der Kraftmaschine zu verursachen. Falls der Kondensationsbildungswert basierend auf der Temperatur-/Lastabbildung bestimmt wird, kann die Abbildung einen Zahlenwert (z. B. zwischen 0–1) bereitstellen, der die Wahrscheinlichkeit der Kondensation angibt, wobei dieser mit einem Schwellenwert verglichen werden kann.
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In einigen Ausführungsformen kann der erste Schwellenwert ein Schwellenwert sein, über dem sich eine Kondensation bildet und unter dem sich keine Kondensation bildet. Auf diese Weise kann jede Angabe der Kondensation über dem Schwellenwert liegen. In weiteren Ausführungsformen kann der erste Schwellenwert jedoch so festgelegt sein, dass erlaubt ist, dass sich eine kleine Menge der Kondensation ansammelt.
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Falls der Kondensationsbildungswert den ersten Schwellenwert nicht übersteigt, geht das Verfahren 300 zu 312 weiter, um die aktuellen Betriebsparameter aufrechtzuerhalten. Die aktuellen Betriebsparameter können das Aufrechterhalten der aktuellen Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft bei 314 (z. B. durch das Aufrechterhalten des Ladeluftkühler-Ventils in der offenen Position, um die Einlassluft durch das erste, größere Volumen des Ladeluftkühlers zu leiten) und das Deaktivieren oder Aufrechterhalten der Schwingungsvorrichtung in einem deaktivierten Zustand bei 316 enthalten. Dann geht das Verfahren 300 zurück.
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Falls der Bildungswert den ersten Schwellenwert übersteigt, geht das Verfahren 300 zu 318 weiter, um zu bestimmen, ob der Bildungswert einen zweiten Schwellenwert übersteigt. Der zweite Schwellenwert kann vom ersten Schwellenwert verschieden sein. Der zweite Schwellenwert kann z. B. höher sein oder eine größere Menge oder eine größere Wahrscheinlichkeit eines angesammelten Kondensats innerhalb des Ladeluftkühlers angeben. In einem Beispiel kann der zweite Schwellenwert eine Menge des Kondensats angeben, die zu groß ist, um nur durch die Schwingungsvorrichtung zerstreut zu werden. Falls der Kondensationsbildungswert den zweiten Schwellenwert nicht übersteigt, geht das Verfahren 300 zu 320 weiter, um die Schwingungsvorrichtung zu aktivieren, um die Oberflächenspannung des Kondensats zu durchbrechen und um es zu erlauben, dass das Kondensat aus dem Ladeluftkühler in die Kondensationsfalle tropft. Zusätzliche Einzelheiten hinsichtlich des Aktivierens der Schwingungsvorrichtung werden im Folgenden bezüglich 4 dargestellt. Bei 322 wird die Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft (z. B. durch das Aufrechterhalten des Ladeluftkühler-Ventils in der offenen Position) aufrechterhalten, wobei dann das Verfahren 300 zurückgeht.
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Falls der Kondensationsbildungswert bei 318 den zweiten Schwellenwert übersteigt, geht das Verfahren 300 zu 324 weiter, um zu bestimmen, ob die Luftströmungsanforderung der Kraftmaschine unter einem Schwellenwert liegt. Wenn der Kondensationsbildungswert den zweiten Schwellenwert übersteigt, kann ein Ventil im Ladekühler geschlossen werden, um die Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft zu vergrößern und um die Kondensationsansammlung im Ladeluftkühler zu entfernen und/oder zu verhindern. Wenn jedoch das Ventil geschlossen ist, nimmt der Druckabfall über dem Ladeluftkühler zu, was die Luftströmung zum Einlass der Kraftmaschine über den Ladeluftkühler begrenzt. Folglich kann das Ventil im Ladeluftkühler in Abhängigkeit von den Luftströmungsanforderungen der Kraftmaschine geschlossen sein, so dass das Ventil offen gehalten wird, falls die Luftströmungsanforderungen hoch sind, um eine Störung des Drehmoments zu vermeiden. Die Luftströmungsanforderung der Kraftmaschine kann basierend auf der Kraftmaschinendrehzahl und -last, dem Krümmerdruck usw. bestimmt werden. Die Schwellen-Luftströmungsanforderung kann auf der Menge der Luft basieren, für die der Ladeluftkühler konfiguriert ist, um sie hindurchzuleiten, wenn das Ventil geschlossen ist.
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Falls die Luftströmungsanforderung der Kraftmaschine nicht unter dem Schwellenwert liegt, geht das Verfahren 300 zu 320 zurück, um die Schwingungsvorrichtung zu aktivieren und die aktuelle Einlassströmungsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Falls die Luftströmungsanforderung unter dem Schwellenwert liegt, geht das Verfahren 300 zu 326 weiter, um die Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft durch den Ladeluftkühler zu vergrößern. Wie oben erklärt worden ist, kann die Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft die Kondensationsansammlung durch das Mitreißen des Kondensats innerhalb der Luftströmung verhindern. Das Vergrößern der Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft enthält das Schließen des Ventils im Einlass des Ladeluftkühlers bei 328, um die Einlassluft durch das zweite, kleinere Volumen des Ladeluftkühlers zu leiten. Wenn das Ladeluftkühler-Ventil geschlossen ist, kann die Schwingungsvorrichtung deaktiviert verbleiben, da die vergrößerte Luftströmungsgeschwindigkeit ausreichend sein kann, um das Kondensat zu entfernen. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Schwingungsvorrichtung aktiviert sein, wenn das Ventil geschlossen ist, um die Zerstreuung des Kondensats zu unterstützen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft kann z. B. nicht hoch genug sein, um alles angesammeltes Kondensat zu zerstreuen, selbst wenn das Ventil geschlossen ist. Die Schwingungsvorrichtung kann dann aktiviert werden, um das angesammelte Kondensat unter derartigen Bedingungen zu zerstreuen. Wenn das Ladeluftkühler-Ventil geschlossen ist, kann in einigen Ausführungsformen die Schwingungsvorrichtung mit einer anderen Ausgabe als der arbeiten, wenn das Ladeluftkühler-Ventil offen ist. Wenn das Ventil geschlossen ist, kann die Schwingungsvorrichtung in einem Beispiel mit Schwingungen mit geringerer Intensität als der arbeiten, wenn das Ventil offen ist. In einem weiteren Beispiel kann die Schwingungsvorrichtung mit Schwingungen mit höherer Intensität arbeiten, wenn das Ventil geschlossen ist. Dann geht das Verfahren 300 zurück.
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4 veranschaulicht ein Verfahren 400 zum Steuern einer Schwingungsvorrichtung (wie z. B. der Schwingungsvorrichtung 92 nach 1). Das Verfahren 400 kann durch einen Kraftmaschinen-Controller (z. B. den Controller 12) in Übereinstimmung mit den darin gespeicherten Anweisungen in Ansprechen auf eine Angabe, die Schwingungsvorrichtung zu aktivieren, ausgeführt werden. Während der Ausführung des Verfahrens 300 kann z. B. das Verfahren 400 ausgeführt werden, wenn angegeben wird, die Schwingungsvorrichtung zu aktivieren.
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Das Verfahren 400 enthält bei 402 das Aktivieren der Schwingungsvorrichtung. Wie vorher erklärt worden ist, gibt die Schwingungsvorrichtung Ultraschallwellen aus, um das angesammelte Kondensat im Ladeluftkühler zu zerstreuen. Die Intensität der Ausgabe der Schwingungsvorrichtung kann durch den Controller in Ansprechen auf einen oder mehrere Betriebsparameter eingestellt werden. Die Anfangsintensität der Schwingungsvorrichtung (z. B. die Anfangsfrequenz und -amplitude der Ultraschallwellen) kann bei 404 optional basierend auf der Menge des angesammelten Kondensats festgelegt werden. Die Intensität der Ausgabe der Schwingungsvorrichtung kann z. B. zunehmen, wie die Menge des Kondensats zunimmt. Die Ausgabe der Schwingungsvorrichtung kann die Frequenz und/oder die Amplitude der durch die Vorrichtung erzeugten Schallwellen, die Dauer, die die Schwingungsvorrichtung aktiviert ist, den Arbeitszyklus der Schwingungsvorrichtung oder andere geeignete Ausgaben enthalten. Der Ausgabe der Schwingungsvorrichtung kann jedoch in einigen Ausführungsformen ungeachtet der Menge des Kondensats die gleiche sein.
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Bei 406 kann die Intensität der Ausgabe der Schwingungsvorrichtung basierend auf der Rückkopplung von einem Einlasssauerstoffsensor (wie z. B. dem Sensor 128) eingestellt werden. Der Einlasssauerstoffsensor kann sich unterstromig des Ladeluftkühlers befinden und kann verwendet werden, eine Angabe der Menge des Wassers in der Einlassluft bereitzustellen. Basierend auf der Rückkopplung von dem Sensor kann die Schwingungsvorrichtung gesteuert werden, um das Kondensat mit der Sollrate zu zerstreuen. Das Kondensat kann z. B. mit einer Rate zerstreut werden, die nicht zu einer Kraftmaschinen-Fehlzündung oder anderen Verbrennungsproblemen führt. Außerdem kann basierend auf der Rückkopplung von dem Sauerstoffsensor die Verschlechterung der Schwingungsvorrichtung angegeben werden, falls die Vorrichtung aktiviert ist, wobei aber der Wassergehalt der Einlassluft unterstromig des Ladeluftkühlers nicht zunimmt. Ferner kann in einigen Ausführungsformen der Einlasssauerstoffsensor verwendet werden, um das Modell zu validieren, das den Kondensationsbildungswert bestimmt (wie oben bezüglich 3 beschrieben worden ist). Die aus dem Ladeluftkühler freigesetzte Menge des Kondensats kann z. B. basierend auf der Rückkopplung von dem Einlasssauerstoffsensor bestimmt werden, wobei diese Menge mit dem durch das Modell bestimmten Kondensationsbildungswert korreliert werden kann.
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Bei 408 wird bestimmt, ob die Ausgabe des Sauerstoffsensors angibt, dass das Entfernen des Kondensats aus dem Ladeluftkühler abgeschlossen ist, falls z. B. der Sensor bestimmt, dass der Wassergehalt der Einlassluft zu den Pegeln vor der Aktivierung der Vorrichtung zurückgekehrt ist. Falls der Sensor immer noch einen vergrößerten Wassergehalt in der Einlassluft angibt, führt das Verfahren 400 eine Schleife zurück zu 406 aus, um weiterhin die Schwingungsvorrichtung basierend auf der Sensorrückkopplung einzustellen. Falls der Sensor angibt, dass alles Kondensat aus dem Ladeluftkühler freigesetzt worden ist, geht das Verfahren 400 zu 410 weiter, um die Schwingungsvorrichtung zu deaktivieren, wobei dann das Verfahren 400 endet.
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Folglich stellen die Verfahren und das System, die oben beschrieben worden sind, das Kühlen der Einlassluft über den Ladeluftkühler bereit. Es kann eine Schwingungsvorrichtung des Ladeluftkühlers basierend auf den Kondensationsbedingungen aktiviert werden. Die Kondensationsbedingungen können die Menge des Kondensats angeben, die sich im Ladeluftkühler angesammelt hat oder ansammeln wird. Die Kondensationsbedingungen können die Kraftmaschinenlast, die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit der Einlassluft, die Temperatur des Ladeluftkühlers, die EGR-Rate usw. enthalten. In einem Beispiel kann die Kondensationsbildungsrate basierend auf der Luftmassenströmung, der Auslasstemperatur des Ladeluftkühlers, der EGR-Menge und der Umgebungstemperatur berechnet werden. Die Kondensationsbildungsrate kann verwendet werden, um eine Menge des angesammelten Kondensats im Ladeluftkühler zu bestimmen.
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Die Schwingungsvorrichtung kann aktiviert werden, falls die Menge des angesammelten Kondensats einen ersten Schwellenwert übersteigt. Die Ausgabe der Schwingungsvorrichtung kann mit der Menge des Kondensats korreliert sein. Außerdem kann die Ausgabe der Schwingungsvorrichtung basierend auf der Rückkopplung vom Einlasssauerstoffsensor, der sich unterstromig des Ladeluftkühlers befindet, eingestellt werden. Falls die Menge des angesammelten Kondensats einen zweiten Schwellenwert, der größer als der erste Schwellenwert ist, übersteigt, kann ein Ladeluftkühler-Ventil, das im Einlass des Ladeluftkühlers angeordnet ist, geschlossen werden, um die Geschwindigkeit der Einlassluft durch den Ladeluftkühler zu vergrößern. Wenn das Ladeluftkühler-Ventil geschlossen ist, kann die Schwingungsvorrichtung aktiviert bleiben oder kann inaktiviert sein.
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In einem weiteren Beispiel kann die Position des Ladeluftkühler-Ventils basierend auf dem Betriebszustand der Schwingungsvorrichtung eingestellt werden. Das Ladeluftkühler-Ventil kann z. B. konfiguriert sein, sich zu schließen, wenn die Schwingungsvorrichtung aktiviert wird. Da die Schwingungsvorrichtung basierend auf der Menge des angesammelten Kondensats im Ladeluftkühler aktiviert wird, kann die Aktivierung der Schwingungsvorrichtung das Kondensat im Kühler angeben, wobei folglich das Ventil geschlossen werden kann, um die Zerstreuung des Kondensats zu unterstützen. In einem weiteren Beispiel kann das Ladeluftkühler-Ventil geschlossen werden, um das Kondensat zu zerstreuen, das andernfalls durch die Schwingungsvorrichtung zerstreut worden wäre, falls die Schwingungsvorrichtung während der Bedingungen der Kondensatansammlung deaktiviert ist (z. B. die Schwingungsvorrichtung verschlechtert ist).
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In einem weiteren Beispiel können die Aktivierung und/oder die Intensität der Schwingungsvorrichtung basierend auf der Position des Ladeluftkühler-Ventils eingestellt werden. In einer Ausführungsform kann die Schwingungsvorrichtung deaktiviert sein, wenn sich das Ladeluftkühler-Ventil in der geschlossenen Position befindet. Wenn das Ventil geschlossen ist, kann die vergrößerte Geschwindigkeit der Einlassluft ausreichend sein, um das Kondensat zu zerstreuen, wobei auf den Betrieb der Schwingungsvorrichtung verzichtet werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann die Schwingungsvorrichtung jedoch aktiviert sein, wenn sich das Ladeluftkühler-Ventil in der geschlossenen Position befindet. Das Ventil kann während der Bedingungen eines höheren Kondensats im Ladeluftkühler geschlossen sein, wobei die Schwingungsvorrichtung folglich aktiviert sein kann, wenn das Ventil geschlossen ist, um die Zerstreuung des Kondensats zu unterstützen.
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Die Schwingungsvorrichtung kann außerdem während der Bedingungen einer hohen Kraftmaschinenlast und/oder der Bedingungen einer hohen Einlassgeschwindigkeit aktiviert sein. Während dieser Bedingungen kann sich das Ladeluftkühler-Ventil in der offenen Position befinden. Während der Bedingungen einer niedrigen bis mittleren Kraftmaschinenlast und/oder niedrigen Geschwindigkeit der Einlassluft kann das Ladeluftkühler-Ventil geschlossen sein, um die Geschwindigkeit der Einlassluft durch den Ladeluftkühler zu vergrößern.
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Das Ladeluftkühler-Ventil vergrößert die Geschwindigkeit der Einlassluft durch das Leiten der Einlassluft durch ein kleineres Volumen des Ladeluftkühlers, wenn das Ventil geschlossen ist, während, wenn das Ventil offen ist, die Einlassluft durch ein größeres Volumen des Ladeluftkühlers strömt. Das größere Volumen kann die Gesamtheit des Ladeluftkühlers sein, während das kleinere Volumen eine Teilmenge des Ladeluftkühlers sein kann, die innerhalb des größeren Volumens enthalten ist.
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Folglich kann sich während einer ersten Betriebsart die Einlassluft durch eine Gesamtheit des Ladeluftkühlers bewegen und kann das Kondensat in dem Ladeluftkühler über eine Schwingungsvorrichtung zerstreut werden. Während einer zweiten Betriebsart kann sich die Einlassluft durch eine Teilmenge des Ladeluftkühlers bewegen. Die erste Betriebsart kann eine geschätzte Kondensation im Ladeluftkühler unter einem ersten Schwellenwert, eine hohe Kraftmaschinenlast und/oder eine hohe Geschwindigkeit der Einlassluft umfassen. Die zweite Betriebsart kann eine geschätzte Kondensation im Ladeluftkühler über dem ersten Schwellenwert, eine niedrige bis mittlere Kraftmaschinenlast und/oder eine niedrigere Geschwindigkeit der Einlassluft umfassen. Ein Ventil im Einlass des Ladeluftkühlers kann geschlossen sein, um die Einlassluft durch die Teilmenge des Ladeluftkühlers zu leiten.
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Die Schwingungsvorrichtung kann während der ersten Betriebsart aktiviert sein. Die Schwingungsvorrichtung kann aktiviert sein, wenn das geschätzte angesammelte Kondensat im Ladeluftkühler über einem zweiten Schwellenwert liegt. Der zweite Schwellenwert kann niedriger als der erste Schwellenwert sein. Während der zweiten Betriebsart kann die Schwingungsvorrichtung deaktiviert sein oder kann aktiviert sein. Falls die Schwingungsvorrichtung während der zweiten Betriebsart aktiviert ist, kann die Schwingungsvorrichtung während der zweiten Betriebsart mit einer anderen Intensität als während der ersten Betriebsart arbeiten.
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Es wird ein Kraftmaschinensystem geschaffen. Das System kann einen Einlassdurchgang, der an einen Einlasskrümmer der Kraftmaschine gekoppelt ist, und einen Ladeluftkühler, der im Einlassdurchgang zwischen einem Kompressor und dem Einlasskrümmer positioniert ist, enthalten. Der Ladeluftkühler kann einen Einlass, der ein Ventil enthält, um die Strömung der Einlassluft selektiv durch eine Teilmenge oder eine Gesamtheit des Ladeluftkühlers zu leiten, mehrere Kühlrohre, einen Auslass und eine Schwingungsvorrichtung, um das angesammelte Kondensat zu zerstreuen, enthalten. Das System kann außerdem einen Controller enthalten, der Anweisungen enthält, um die Schwingungsvorrichtung zu aktivieren, wenn das angesammelte Kondensat im Ladeluftkühler einen ersten Schwellenwert übersteigt. Der Controller kann weitere Anweisungen enthalten, um das Ventil zu schließen, um die Einlassluft durch die Teilmenge des Ladeluftkühlers zu leiten, wenn das angesammelte Kondensat einen zweiten Schwellenwert übersteigt, der höher als der erste Schwellenwert ist.
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Der Controller kann Anweisungen enthalten, um die Schwingungsvorrichtung zu aktivieren, wenn eine Menge der Abgasrückführung (EGR) einen Schwellenwert übersteigt. Die EGR kann einen relativ hohen Betrag der Feuchtigkeit besitzen, insbesondere wenn die EGR eine Niederdruck-EGR (LP-EGR) ist. Wenn hohe Mengen der EGR in der Einlassluft oberstromig des Ladeluftkühlers vorhanden sind, kann es folglich wahrscheinlich sein, dass sich ein Kondensat im Ladeluftkühler bildet, wobei die Schwingungsvorrichtung aktiviert werden kann, um das Kondensat zu zerstreuen. Der Controller kann außerdem Anweisungen enthalten, um die Schwingungsvorrichtung zu aktivieren, wenn die Kraftmaschinenlast unter einem Schwellenwert liegt. Die Bedingungen einer geringen Kraftmaschinenlast können zu einem hohen Pegel des Kondensats führen, da die Strömungsgeschwindigkeit der Einlassluft nicht ausreichend sein kann, um das Kondensat mitzureißen. Während der Bedingungen einer geringen Last kann jedoch das Ladeluftkühler-Ventil geschlossen sein, um die Geschwindigkeit der Einlassluft zu vergrößern und die Ansammlung der Kondensation zu verhindern. Wenn das Ventil geschlossen ist, kann die Schwingungsvorrichtung aktiviert bleiben oder kann deaktiviert sein. In weiteren Ausführungsformen kann der Controller Anweisungen enthalten, um die Schwingungsvorrichtung zu aktivieren, wenn die Kraftmaschinenlast über einem Schwellenwert liegt. Während der Bedingungen einer hohen Kraftmaschinenlast kann das Ladeluftkühler-Ventil offen gehalten werden, selbst wenn sich das Kondensat im Ladeluftkühler ansammelt, um eine ausreichende Kühlung der Einlassluft bereitzustellen. Um das Kondensat zu steuern, kann die Schwingungsvorrichtung aktiviert sein.
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Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Verfahren beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6, I-4, I-6, V-12, Boxer-4 und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
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Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung von einem oder mehreren derartigen Elementen enthalten, wobei sie zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch die Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Vorlegung neuer Ansprüche in dieser oder in einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der, gleich dem oder verschieden von dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
