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Turboaufgeladene Motoren verwenden Ladeluftkühler (LLK) zum Kühlen von verdichteter Luft aus dem Turbolader, bevor sie in den Motor eintritt. Umgebungsluft von außerhalb des Fahrzeugs oder Kühlmittel bewegt sich über den LLK zum Kühlen von das Innere des LLKs durchströmender Einlassluft. In dem LLK kann sich Kondensat bilden, wenn die Umgebungslufttemperatur abnimmt oder bei feuchter oder regnerischer Witterung, wobei die Ladeluft unter dem Taupunkt von Wasser gekühlt wird. Wenn die Einlassluft rückgeführte Abgase enthält, kann das Kondensat sauer werden und das LLK-Gehäuse korrodieren. Die Korrosion kann bei Wasser-Luft-Kühlern zu Lecks zwischen der Luftladung, der Atmosphäre und möglicherweise dem Kühlmittel führen. Kondensat kann sich am Boden des LLKs ansammeln und dann bei Beschleunigung (oder Tip-In) auf einmal in den Motor gesaugt werden, wodurch das Potenzial für einen Motoraussetzer erhöht wird.
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Bei anderen Versuchen, der Kondensatbildung zu begegnen, wird Umgebungsluftstrom zum LLK eingeschränkt, um die Kühlleistung zu verringern. Jedoch kann durch das Verringern der Kühlung des LLKs auch die Kühlung anderer Motorkomponenten verringert werden. Ein anderes Verfahren zur Reduzierung von Motoraussetzern aufgrund von Kondensateinlass umfasst Auffangen und/oder Ableiten von Kondensat aus dem LLK. Obgleich dadurch Kondensatpegel im LLK reduziert werden können, wird Kondensat zu einer anderen Stelle oder einem Speicher bewegt, die anderen Problemen, wie zum Beispiel Gefrieren und Korrosion, ausgesetzt sein können.
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In einem Beispiel kann den oben beschriebenen Problemen durch ein Verfahren zur Einstellung der Erwärmung der Ladelufteinlassseite eines LLKs als Reaktion auf eine Betriebsbedingung begegnet werden. Die Betriebsbedingung kann eine oder mehrere Kondensatbildungsbedingungen in dem LLK umfassen. Erwärmung der Einlassseite des LLKs kann als Reaktion auf eine erhöhte Kondensatbildung verstärkt werden. Auf diese Weise kann die Temperatur der sich durch den LLK bewegenden Ladeluft erhöht werden, wodurch die Kondensatbildung reduziert wird.
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Als Beispiel kann ein Kühlmittelventil dazu eingestellt werden, als Reaktion auf Kondensatbildungsbedingungen im LLK und/oder eine LLK-Auslasstemperatur erwärmtes Motorkühlmittel zur Ladelufteinlassseite des LLKs zu liefern. Wenn das Kühlmittelventil zum Beispiel geöffnet ist, kann erwärmtes Motorkühlmittel zur Einlassseite des LLKs geliefert werden, wodurch die Temperatur der in den LLK eintretenden Ladeluft erhöht wird. Als Alternative dazu kann, wenn das Kühlmittelventil geschlossen ist, erwärmtes Motorkühlmittel nicht zur Einlassseite des LLKs geliefert werden. In einem Beispiel kann das Kühlmittelventil geöffnet werden, wenn die LLK-Auslasstemperatur unter einer Schwelltemperatur liegt. In einem anderen Beispiel kann das Kühlmittelventil geschlossen werden, wenn die Kondensatbildung unter dem Schwellwert liegt und/oder die LLK-Auslasstemperatur über der Schwelltemperatur liegt. Die Schwelltemperatur kann auf einem Schwellwert für Motorklopfen basieren, um die Möglichkeit eines verstärkten Motorklopfens dadurch, dass die Einlassluft weniger gekühlt wird und/oder die Einlassluft erwärmt wird, zu reduzieren. Auf diese Weise kann die Kondensatbildung verringert werden, während ein relativ effizienter Motorbetrieb aufrechterhalten wird.
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Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
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1 ist ein Schemadiagramm eines beispielhaften Motorsystems, das einen Ladeluftkühler und ein Kühlsystem enthält.
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2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Einstellung der Zufuhr von Motorkühlmittel zur Ladelufteinlassseite eines LLKs.
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3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmung der Kondensatmenge in einem LLK gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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4 zeigt ein graphisches Beispiel von Einstellungen eines Kühlmittelventils basierend auf der Kondensatbildung in einem LLK und der LLK-Auslasstemperatur.
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Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zur Zuführung von Wärme zu einer Ladelufteinlassseite eines Ladeluftkühlers (LLKs) zur Reduzierung von Kondensatbildung. Die Erwärmung der Ladelufteinlassseite des LLKs in einem Motorsystem, wie zum Beispiel dem Motorsystem von 1, kann als Reaktion auf Kondensatbildung im LLK eingestellt werden. In einem Beispiel kann die Einstellung der Erwärmung Einstellen der Zufuhrrate von erwärmtem Motorkühlmittel zur Einlassseite des LLKs umfassen. Ein Verfahren zur Einstellung der Zufuhr von erwärmtem Motorkühlmittel zum LLK, das auf Kondensatbildung und LLK-Auslasstemperatur basiert, wird in 2 gezeigt. Ein Kühlmittelventil kann als Reaktion auf eine erhöhte oder verringerte Kondensatbildung eingestellt werden. Die Kondensatbildung kann ein Ausmaß an Kondensatbildung umfassen, wie durch ein in 3 dargestelltes Verfahren bestimmt. 4 zeigt beispielhafte Einstellungen des Kühlmittelventils als Reaktion auf Kondensatbildung und LLK-Auslasstemperatur.
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1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Motorsystems 100 in einem Kraftfahrzeug, das schematisch dargestellt ist. Das Motorsystem 100 kann in einem Fahrzeug, wie zum Beispiel unter anderen Fahrzeugarten einem Straßenfahrzeug, enthalten sein. Obgleich die beispielhaften Anwendungen des Motorsystems 100 unter Bezugnahme auf ein Fahrzeug beschrieben werden, versteht sich, dass verschiedene Motorarten und Fahrzeugantriebssysteme, einschließlich Personenkraftwagen, Lastkraftwagen usw., verwendet werden können.
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Bei der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem Motor 10 um einen aufgeladenen Motor, der mit einem Turbolader 13 gekoppelt ist, der einen durch eine Turbine 16 angetriebenen Verdichter 14 enthält. Insbesondere wird Frischluft entlang dem Einlasskanal 42 über den Luftfilter 11 in den Motor 10 eingeleitet und strömt zum Verdichter 14. Der Verdichter kann ein geeigneter Einlassluftverdichter, wie zum Beispiel ein motorgetriebener oder antriebswellengetriebener Aufladerverdichter sein. Bei dem Motorsystem 100 wird der Verdichter als ein Turboladerverdichter gezeigt, der über eine Welle 19 mechanisch mit der Turbine 16 gekoppelt ist, wobei die Turbine 16 durch expandierendes Motorabgas angetrieben wird. Bei einer Ausführungsform können der Verdichter und die Turbine innerhalb eines zweiflutigen Turboladers gekoppelt sein. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Turbolader ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT – variable geometry turbocharger) sein, bei dem die Turbinengeometrie in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und von anderen Betriebsbedingungen aktiv geändert wird.
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Wie in 1 gezeigt, ist der Verdichter 14 über einen Ladeluftkühler (LLK) 18 mit einer Drosselklappe 20 gekoppelt. Der LLK kann z. B. ein Luft-Luft- oder ein Luft-Wasser-Wärmetauscher sein. Die Drosselklappe 20 ist mit dem Motoreinlasskrümmer 22 gekoppelt. Von dem Verdichter tritt die heiße Druckluftladung in den Ladelufteinlass 26 des LLKs 18 ein, kühlt sich, während sie sich durch den LLK bewegt, ab und tritt aus dem Ladeluftauslass 27 aus, um durch die Drosselklappe zu dem Einlasskrümmer zu strömen. Durch eine Fahrzeugfrontpartie kann ein Umgebungsluftstrom von außerhalb des Fahrzeugs in den Motor 10 eintreten und über den LLK strömen, um das Kühlen der Ladeluft zu unterstützen. Wenn die Umgebungslufttemperatur abnimmt oder bei feuchter oder regnerischer Witterung, bei der die Ladeluft unter den Taupunkt von Wasser abgekühlt wird, kann sich Kondensat bilden und in dem LLK ansammeln. Wenn die Ladeluft rückgeführte Abgase enthält, kann das Kondensat sauer werden und das LLK-Gehäuse korrodieren. Die Korrosion kann zu Lecks zwischen der Luftladung, der Atmosphäre und im Fall von Wasser-Luft-Kühlern möglicherweise dem Kühlmittel führen. Außerdem kann sich Kondensat am Boden des LLKs ansammeln und daraufhin bei Beschleunigung (oder Tip-In) auf einmal in den Motor gesaugt werden, was die Wahrscheinlichkeit eines Motoraussetzers erhöht. Wie hier anhand von 2–4 ausführlich dargelegt wird, kann die Temperatur am LLK-Einlass so gesteuert werden, dass Kondensatbildung und Motoraussetzerereignisse reduziert werden.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Ladeluft innerhalb des Einlasskrümmers durch den Krümmerluftdrucksensor(MAP)-Sensor (MAP – manifold air pressure) 24 erfasst und wird ein Ladedruck durch den Ladedrucksensor 124 erfasst. Zwischen dem Einlass und dem Auslass des Verdichters 14 kann ein Verdichter-Bypassventil (nicht gezeigt) in Reihe geschaltet sein. Das Verdichter-Bypassventil kann ein normalerweise geschlossenes Ventil sein, das dafür konfiguriert ist, sich unter ausgewählten Betriebsbedingungen zu öffnen, um überschüssigen Ladedruck abzulassen. Zum Beispiel kann das Verdichter-Bypassventil unter Bedingungen einer sich verringernden Motordrehzahl geöffnet werden, um Verdichterpumpen zu verhindern.
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Der Einlasskrümmer 22 ist über eine Reihe von Einlassventilen (nicht gezeigt) mit einer Reihe von Brennkammern 31 gekoppelt. Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nicht gezeigt) mit dem Auslasskrümmer 36 gekoppelt. Bei der gezeigten Ausführungsform wird ein einziger Auslasskrümmer 36 dargestellt. Bei anderen Ausführungsformen kann der Auslasskrümmer jedoch mehrere Auslasskrümmerabschnitte enthalten. Konfigurationen mit mehreren Auslasskrümmerabschnitten können ermöglichen, dass Abfluss aus verschiedenen Brennkammern zu verschiedenen Stellen im Motorsystem geleitet wird. Ein UEGO-Sensor (UEGO – universal exhaust gas oxygen) 126 ist in der Darstellung stromaufwärts der Turbine 16 mit dem Auslasskrümmer 36 gekoppelt. Als Alternative dazu kann anstelle des UEGO-Sensors 126 ein Zweizustandssauerstoffsensor eingesetzt werden.
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Wie in 1 gezeigt, wird Abgas von dem einen oder von den mehreren Auslasskrümmerabschnitten zu der Turbine 16 geleitet, um die Turbine anzutreiben. Wenn ein verringertes Turbinendrehmoment erwünscht ist, kann ein Teil des Abgases stattdessen über ein Wastegate (nicht gezeigt) geleitet werden, wobei es die Turbine umgeht. Die kombinierte Strömung von der Turbine und von dem Wastegate strömt daraufhin durch die Abgasreinigungsvorrichtung 70. Im Allgemeinen können die eine oder die mehreren Abgasreinigungsvorrichtungen 70 einen oder mehrere Abgasnachbehandlungskatalysatoren enthalten, die für die katalytische Behandlung des Abgasstroms konfiguriert sind und dadurch eine Menge einer oder mehrerer Substanzen im Abgasstrom verringern.
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Das gesamte behandelte Abgas von der Abgasreinigungsvorrichtung 70 oder ein Teil davon kann über die Auslassleitung 35 an die Atmosphäre freigesetzt werden. Je nach Betriebsbedingungen kann allerdings ein Teil des Abgases stattdessen zu dem AGR-Kanal 51, durch den AGR-Kühler 50 und das AGR-Ventil 52 zu dem Einlass des Verdichters 14 umgeleitet werden. Auf diese Weise ist der Verdichter dafür konfiguriert, von einer Stelle stromabwärts der Turbine 16 abgezweigtes Abgas einzulassen. Das AGR-Ventil kann geöffnet werden, um eine gesteuerte Menge gekühltes Abgas für eine gewünschte Verbrennungs- und Abgasreinigungsleistung zu dem Verdichtereinlass einzulassen. Auf diese Weise ist das Motorsystem 100 dafür ausgelegt, eine externe Niederdruck-AGR (LP-AGR, LP – low pressure) bereitzustellen. Die Drehung des Verdichters zusätzlich zu dem verhältnismäßig langen LP-AGR-Strömungsweg in dem Motorsystem 100 stellt eine ausgezeichnete Homogenisierung des Abgases in der Einlassluftladung bereit. Ferner stellt die Anordnung der AGR-Abnahme- und -Mischstelle eine effektive Kühlung des Abgases für erhöhte verfügbare AGR-Masse und für verbesserte Leistung bereit.
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Ferner enthält das Motorsystem 100 ein Kühlsystem 104, das Kühlmittel durch den Verbrennungsmotor 10 zirkuliert, um Abwärme aufzunehmen, und das das erwärmte Kühlmittel über Kühlmittelleitungen 82, 84 bzw. 48 zu dem Kühler 80, dem Heizungswärmetauscher 90 und/oder dem LLK 18 verteilt. Insbesondere zeigt 1 das Kühlsystem 104, das mit dem Motor 10 gekoppelt ist und Motorkühlmittel von dem Motor 10 über die motorgetriebene Wasserpumpe 86 zum Kühler 80 und über die Kühlmittelleitung 82 zum Motor 10 zurück zirkuliert. Die motorgetriebene Wasserpumpe 86 kann über einen Vorbaunebenaggregatantrieb (FEAD – front end accessory drive) 88 mit dem Motor gekoppelt sein und über einen Riemen, eine Kette usw. proportional zur Motordrehzahl gedreht werden. Insbesondere kann die motorgetriebene Wasserpumpe 86 Kühlmittel durch Kanäle im Motorblock, Kopf usw. zirkulieren, um Motorwärme aufzunehmen, die dann über den Kühler 80 an die Umgebungsluft abgegeben wird. In einem Beispiel, in dem es sich bei der Pumpe 86 um eine Zentrifugalpumpe handelt, kann der erzeugte Druck (und der sich ergebende Strom) proportional zur Kurbelwellendrehzahl sein, die in dem Beispiel von 1 direkt proportional zur Motordrehzahl sein kann. In einem anderen Beispiel kann eine motorgetriebene Pumpe verwendet werden, die unabhängig von der Motordrehung eingestellt werden kann. Die Temperatur des Kühlmittels kann durch ein Thermostatventil 38 geregelt werden, das in der Kühlleitung 82 angeordnet ist und geschlossen gehalten werden kann, bis das Kühlmittel eine Schwelltemperatur erreicht. Kühlmittel kann, wie oben beschrieben, durch die Kühlmittelleitung 82 und/oder durch die Kühlmittelleitung 84 zum Heizungswärmetauscher 90 strömen, wo die Wärme zum Fahrzeuginnenraum übertragen werden kann, und das Kühlmittel strömt zum Motor 10 zurück. In einigen Beispielen kann die motorgetriebene Wasserpumpe 86 zum Zirkulieren des Kühlmittels durch die Kühlmittelleitungen 82, 84 und 48 betrieben werden.
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Erwärmtes Motorkühlmittel kann ferner vom Motor über die Kühlmittelleitung 48 zur Ladelufteinlassseite 44 des LLKs 18 zugeführt werden. Ein Kühlmittelventil 40 kann den Strom erwärmten Motorkühlmittels zur Ladelufteinlassseite (zum Beispiel Einlassseite) des LLKs steuern. Wenn das Kühlmittelventil 40 zum Beispiel geöffnet ist, kann erwärmtes Motorkühlmittel durch die Kühlmittelleitung 48 strömen und durch den Kühlmitteleinlasskanal 54 zur Ladelufteinlassseite des Ladeluftkühlers geliefert werden. Dann kann erwärmtes Kühlmittel durch das LLK-Kühlmittelleitungssegment 58, das durch die Ladelufteinlassseite des LLKs verläuft, strömen. Wärme kann zwischen dem LLK-Kühlmittelleitungssegment 58 und der auf der Ladelufteinlassseite 44 in den LLK eintretenden Ladeluft ausgetauscht werden. Dann kann Motorkühlmittel die Ladelufteinlassseite des LLKs durch den Kühlmittelaustrittskanal 56 verlassen und dann über die Kühlmittelleitung 48 zum Kühlmittelstrom des Kühlsystems 104 zurückkehren.
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Auf diese Weise kann Wärme vom erwärmten Motorkühlmittel auf die ankommende Ladeluft übertragen werden, wodurch die Temperatur der in die Ladelufteinlassseite des LLKs eintretenden Ladeluft erhöht wird. Durch Erhöhen der Temperatur der in den LLK eintretenden Ladeluft bleibt die den LLK durchströmende Ladeluft über dem Taupunkt. Somit kann Kondensatbildung reduziert werden. Durch Erhöhen der Ladelufttemperatur auf der Einlassseite des LLKs (zum Beispiel der LLK-Einlasstemperatur) kann die Ladelufttemperatur auf der Ladeluftauslassseite 46 des LLKs (zum Beispiel die LLK-Auslasstemperatur) zum Beispiel erhöht werden. Wenn die LLK-Auslasstemperatur über dem Taupunkt gehalten wird, kann Kondensatbildung im LLK reduziert werden. Die LLK-Einlasstemperatur und -Auslasstemperatur kann durch einen Einlasstemperatursensor 92 bzw. einen Auslasstemperatursensor 94 überwacht werden.
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Ferner zeigt 1 ein Steuersystem 28. Das Steuersystem 28 kann mit verschiedenen Komponenten des Fahrzeugsystems 100 kommunizierend gekoppelt sein, um die Steuerroutinen und Vorgänge, die hier beschrieben werden, durchzuführen. Wie in 1 gezeigt, kann das Steuersystem 28 zum Beispiel eine elektronische digitale Steuerung 12 enthalten. Die Steuerung 12 kann ein Mikrocomputer sein, der eine Mikroprozessoreinheit, Eingangs-/Ausgangsports, ein elektronisches Speichermedium für durchführbare Programme und Kalibrierwerte, einen Direktzugriffsspeicher, einen Erhaltungsspeicher und einen Datenbus enthält. Wie dargestellt, kann die Steuerung 12 Eingaben von mehreren Sensoren 30 erhalten, die Benutzereingaben und/oder Sensoren (wie zum Beispiel Getriebegangstellung, Gaspedaleingabe, Bremseingabe, Getriebewählhebelstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Luftmassenstrom durch den Motor, Ladedruck, Umgebungstemperatur, Umgebungsfeuchtigkeit, Einlasslufttemperatur, Lüfterdrehzahl usw.), Kühlsystemsensoren (wie zum Beispiel Kühlmitteltemperatur, Innenraumtemperatur, Umgebungsfeuchtigkeit usw.), LLK 18-Sensoren (wie zum Beispiel LLK-Einlasslufttemperatur und -druck, LLK-Auslasslufttemperatur und -druck usw.) und andere umfassen können.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 12 Daten von einem GPS und/oder von einem Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem des Fahrzeugs (nicht gezeigt) empfangen. Das Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem kann über verschiedene drahtlose Protokolle, wie etwa drahtlose Netze, Mobilfunkmastübertragungen und/oder Kombinationen davon, mit einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung kommunizieren. Von dem Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem erhaltene Daten können Echtzeitwitterungsbedingungen und vorhergesagte Witterungsbedingungen enthalten. Über verschiedene drahtlose Kommunikationsvorrichtungsanwendungen und Wettervorhersage-Websites können Witterungsbedingungen, wie etwa Temperatur, Niederschlag (z. B. Regen, Schnee, Hagel usw.) und Feuchtigkeit, erhalten werden. Von dem Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem erhaltene Daten können aktuelle und vorhergesagte Witterungsbedingungen für den aktuellen Ort sowie für künftige Orte entlang einer geplanten Fahrtstrecke enthalten. In einem Beispiel kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung Echtzeitfeuchtigkeitsdaten zu dem Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem und/oder GPS weiterleiten, die dann zur Steuerung 12 weitergeleitet werden. Die Steuerung 12 kann Feuchtigkeits- und Niederschlagsdaten zur Vorhersage und/oder Berechnung von Kondensatbildung im LLK verwenden. Somit kann die Steuerung dann vorhergesagte Kondensatbildung zur Steuerung der Erwärmung des LLK-Einlasses zur Reduzierung der Kondensatbildung verwenden. Zum Beispiel kann die Steuerung die obigen Daten zur Steuerung der Zuführung von erwärmtem Motorkühlmittel zur Einlassseite des LLKs verwenden.
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Bei anderen Ausführungsformen kann das Vorhandensein von Regen und/oder hoher Feuchtigkeit von anderen Signalen oder von anderen Sensoren (z. B. Regensensoren) abgeleitet werden. In einem Beispiel kann Regen von einem Fahrzeugwindschutzscheibenwischer-Ein/Aus-Signal abgeleitet werden. Insbesondere kann in einem Beispiel ein Signal an die Steuerung 12 gesendet werden, um Regen anzuzeigen, wenn die Scheibenwischer eingeschaltet sind. Die Steuerung kann diese Informationen verwenden, um die Wahrscheinlichkeit von Kondensatbildung in dem LLK vorherzusagen und Fahrzeugaktuatoren, wie zum Beispiel Erwärmung der Einlassseite des LLKs, einzustellen. Einstellungen der LLK-Erwärmung werden unten unter Bezugnahme auf die 2–4 näher beschrieben.
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Des Weiteren kann die Steuerung 12 mit verschiedenen Aktuatoren 32 kommunizieren, die Motoraktuatoren (wie zum Beispiel Kraftstoffeinspritzventile, eine elektronisch gesteuerte Einlassluftdrosselplatte, Zündkerzen usw.), Kühlsystemaktuatoren (wie zum Beispiel Lüftungsdüsen und/oder Umleitventile in der Klimaautomatik des Fahrzeuginnenraums usw.) und andere umfassen können. In einigen Beispielen kann das Speichermedium mit rechnerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen enthalten, welche von dem Prozessor zur Durchführung der unten beschriebenen Verfahren durchführbar sind, sowie andere Varianten, die antizipiert, aber nicht speziell aufgelistet werden.
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Wie hier angemerkt wurde, kann die Menge der von dem Motor auf das Kühlmittel übertragenen Abwärme mit den Betriebsbedingungen variieren, wodurch die Menge der auf die in den LLK eintretenden Ladeluft übertragenen Wärme beeinflusst wird. Zum Beispiel kann die Menge der erzeugten Abwärme mit verringertem Motorausgangsdrehmoment oder Kraftstofffluss proportional verringert werden. Somit kann die Temperatur des den Motor verlassenden Kühlmittels niedriger sein. Wenn dieses weniger erwärmte Motorkühlmittel in die Kühlmittelleitung 48 zum LLK eintritt, wird somit die Ladelufteinlassseite des LLKs mit weniger Heizwirkung beaufschlagt. Somit kann Kondensatbildung in einem Beispiel mit einer langsameren Rate verringert werden. Bei einer Ausführungsform kann das Kühlmittelventil selbst dann geschlossen bleiben, wenn Bedingungen zum Öffnen des Ventils erfüllt werden, falls die Motorkühlmitteltemperatur unter einer Schwellkühlmitteltemperatur liegt. Bei der Schwellkühlmitteltemperatur kann es sich zum Beispiel um eine Temperatur handeln, die auf oder unter der den Verdichter verlassenden und in den LLK eintretenden Ladelufttemperatur liegt. In diesem Beispiel kann Wärme von der Ladeluft auf das Kühlmittel übertragen werden, wodurch die Temperatur der Ladeluft verringert wird. Auf diese Weise kann Motorkühlmittelstrom zur Ladelufteinlassseite des LLKs zunehmen, wenn die Motorkühlmitteltemperatur über einer Schwellkühlmitteltemperatur liegt, und kann nicht zunehmen, wenn die Motorkühlmitteltemperatur unter der Schwellkühlmitteltemperatur liegt.
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Wie oben beschrieben, kann Kondensatbildung in einem LLK durch Erhöhen der Ladelufttemperatur auf der Ladelufteinlassseite des LLKs reduziert werden. Die Ladelufttemperatur kann durch Zuführen von Zusatzwärme zum Ladelufteinlassende (zum Beispiel der Einlassseite) des LLKs erhöht werden. Erwärmung der Ladelufteinlassseite des LLKs kann als Reaktion auf eine Betriebsbedingung, einschließlich einer oder mehrerer Kondensatbildungsbedingungen, eingestellt werden. Zu Kondensatbildungsbedingungen können eine Kondensatmenge im LLK und/oder eine Kondensatbildungsrate gehören. Zu Kondensatbildungsbedingungen können eine erhöhte Umgebungsfeuchtigkeit, eine verringerte Umgebungstemperatur, ein erhöhter Druck im LLK und ein verstärktes Potenzial für Kondensatbildung, wie durch Umgebungsbedingungen, Regensensoren und/oder Daten von einem GPS und/oder eines Bordkommunikations- und -unterhaltungssystems bestimmt, gehören. Weitere Details über die Bestimmung der Kondensatbildung werden unten unter Bezugnahme auf die 2–3 beschrieben.
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In einem Beispiel kann die Erwärmung der Ladelufteinlassseite des LLKs als Reaktion auf eine erhöhte Kondensatbildung zunehmen. Die Erwärmung kann ferner als Reaktion auf die Temperatur und den Druck auf der Ladeluftauslassseite des LLKs (zum Beispiel die LLK-Auslasstemperatur und den LLK-Auslassdruck) gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Erwärmung der Ladelufteinlassseite des LLKs als Reaktion darauf, dass die Temperatur auf der Ladeluftauslassseite des LLKs eine Schwelltemperatur erreicht, abnehmen. In einem Beispiel umfasst das Erreichen der Schwelltemperatur Erhöhen bis zu der Schwelltemperatur oder darüber hinaus. Der Zweck des LLKs besteht darin, Ladeluft zu kühlen, bevor sie in die Motorzylinder zur Verbrennung eintritt. Wenn die Ladeluft nicht ausreichend gekühlt ist, kann es zu Motorklopfen kommen. Somit kann die Schwelltemperatur auf Motorklopfen basieren. Wenn die Temperatur der Ladeluft am LLK-Auslass zum Beispiel höher ist als die Schwelltemperatur, dann kann Motorklopfen auftreten. Die Schwelltemperatur kann so eingestellt sein, dass die Erwärmung begrenzt ist, um das Potenzial für Motorklopfen bei den aktuellen Zündzeitpunkteinstellungen zu vermeiden. Die auf Motorklopfen basierende Schwelltemperatur kann ferner auf der Ladelufttemperatur, der Feuchtigkeit und der Krümmertemperatur basieren. Auf diese Weise kann die Steuerung die der Ladelufteinlassseite des LLKs zugeführte Wärme als Reaktion auf die LLK-Auslasstemperatur und die Kondensatbildung im LLK steuern.
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Bei einer Ausführungsform kann die Steuerung die Erwärmung der Einlassseite des LLKs allein als Reaktion auf die LLK-Auslasstemperatur steuern. Zum Beispiel kann der Ladelufteinlassseite des LLKs Wärme zugeführt werden, wenn die LLK-Auslasstemperatur innerhalb eines Schwellbereichs liegt. Der untere Schwellwert im Schwellbereich kann ein Taupunkt sein. Somit kann die Erwärmung zunehmen, wenn die Ladelufttemperatur am LLK-Auslass unter dem Taupunkt liegt. Der höhere Schwellwert im Schwellbereich kann die Schwelltemperatur für Motorklopfen sein. Somit kann die Erwärmung abnehmen, wenn die Ladelufttemperatur am LLK-Auslass über der Schwelltemperatur liegt. Auf diese Weise kann die LLK-Auslasstemperatur über dem Taupunkt gehalten werden, um die Kondensatbildung zu reduzieren, und unter der Schwelltemperatur, um Motorklopfen zu reduzieren.
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In einem Beispiel kann die Wärmezufuhr zur Ladelufteinlassseite des LLKs durch erwärmtes Motorkühlmittel bereitgestellt werden. Wie oben beschrieben, kann erwärmtes Motorkühlmittel zur Einlassseite des LLKs zugeführt werden, wo Wärme vom Kühlmittel auf die ankommende Ladeluft übertragen werden kann. In einem Beispiel kann die Zufuhrrate des Motorkühlmittels zur Ladelufteinlassseite des LLKs durch Einstellen der Position eines Kühlmittelventils gesteuert werden. Somit kann das Vergrößern der Öffnung des Kühlmittelventils die Zufuhrrate des Motorkühlmittels zur Einlassseite des LLKs erhöhen, und Verkleinern der Öffnung des Kühlmittelventils kann die Zufuhr des Motorkühlmittels zur Einlassseite des LLKs verringern. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung ein Kühlmittelventil in die geöffnete Position einstellen, um erwärmtes Motorkühlmittel zum LLK zu liefern. Das gleiche Kühlmittelventil kann geschlossen werden, um die Zufuhr des erwärmten Motorkühlmittels zum LLK anzuhalten. Die Zeitdauer, während der das Kühlmittelventil geöffnet oder geschlossen ist, kann von der Temperatur des erwärmten Motorkühlmittels, der Temperatur der ankommenden Ladeluft, der Kondensatbildung und der LLK-Auslasstemperatur abhängen. Das Kühlmittelventil kann zum Beispiel länger geöffnet sein, wenn die Motorkühlmitteltemperatur niedriger ist und/oder die Temperatur der ankommenden Ladeluft niedriger ist. In einem anderen Beispiel kann das Kühlmittelventil für eine kürzere Zeitdauer geöffnet sein, wenn die Temperatur der ankommenden Ladeluft höher ist und folglich die LLK-Auslasstemperatur höher ist.
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Des Weiteren kann das Kühlmittelventil als Reaktion auf einen Luftmassendurchsatz durch den LLK (zum Beispiel die Durchflussrate der sich durch den LLK bewegenden Ladeluft) gesteuert werden. Zum Beispiel kann das Kühlmittelventil geschlossen werden, wenn der Luftmassendurchsatz durch den LLK höher als eine Schwellrate ist. Wenn der Luftmassendurchsatz durch den LLK höher als die Schwellrate ist, kann Kondensat nicht an den inneren Kanälen des LLKs anhaften und sich im LLK ansammeln. Somit kann Kondensat während dieser Zeit aus dem LLK gespült werden, und eine Reduzierung der Kondensatbildung ist möglicherweise nicht erforderlich. Des Weiteren kann eine solche Steuerung der Zufuhr von erwärmtem Motorkühlmittel Motorklopfen reduzieren. Höherer Luftmassendurchsätze können unter Bedingungen eines höheren Drehmoments und einer höheren Leistungsanforderung, wenn kühlere Einlassluftladungstemperaturen das Reduzieren des Motorklopfens unterstützen können, vorliegen. Zum Beispiel kann der Luftmassendurchsatz während eines Tip-In über die Schwellrate zunehmen und somit Kondensat vom LLK abziehen. In diesem Beispiel kann das Kühlmittelventil geschlossen sein, um die Temperatur der Ladeluft zu erhöhen und Motorklopfen zu reduzieren. Auf diese Weise kann das Kühlmittelventil geschlossen sein, wenn der Luftmassendurchsatz höher als die Schwellrate ist. Somit kann die Schwellrate auf dem Luftmassendurchsatz basieren, der eine innere Oberflächenspannung des Kondensats überwindet und Kondensat aus den inneren Kanälen des LLKs abzieht.
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Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Wärmezufuhr zur Einlassseite des LLKs durch eine elektrische Wärmequelle bereitgestellt werden. Die elektrische Wärmequelle, wie zum Beispiel eine elektrische Heizung, kann als Reaktion auf Kondensatbildung und die LLK-Auslasstemperatur gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Steuerung die elektrische Wärmequelle einschalten, um die Erwärmung der Einlassseite des LLKs zu verstärken und Kondensatbildung zu reduzieren. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung die elektrische Wärmequelle ausschalten, um die Erwärmung der Einlassseite des LLKs zu verringern. Obgleich die elektrische Wärmequelle den Motorwirkungsgrad nicht erhöhen kann, kann sie zur Erwärmung anderer Motorkomponenten verwendet werden. Die elektrische Wärmequelle kann zum Beispiel zur Reduzierung von Drosselverlusten und Vereisung von Motorkomponenten verwendet werden. Auf diese Weise kann die Erwärmung der Ladelufteinlassseite des LLKs durch Einstellen des Betriebs der elektrischen Wärmequelle eingestellt werden.
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Auf diese Weise kann eine Erwärmung einer Ladelufteinlassseite eines LLKs als Reaktion auf Kondensatbildung im LLK eingestellt werden. Ferner kann die Erwärmung als Reaktion auf eine Ladelufttemperatur auf der Ladeluftauslassseite des LLKs eingestellt werden. Die Einstellung der Erwärmung kann Verstärken der Erwärmung als Reaktion auf eine erhöhte Kondensatbildung und Verringern der Erwärmung als Reaktion darauf, dass die Temperatur auf der Ladeluftauslassseite des Ladeluftkühlerauslassventils eine Schwelltemperatur erreicht, umfassen. In einem Beispiel kann die Einstellung der Erwärmung Einstellen der Zufuhrrate des Motorkühlmittels zur Ladelufteinlassseite des LLKs umfassen. Nunmehr auf 2 Bezug nehmend, wird ein beispielhaftes Verfahren 200 zur Einstellung der Zufuhr von Motorkühlmittel zur Ladelufteinlassseite (zum Beispiel zur Einlassseite) eines LLKs gezeigt. Ein Kühlmittelventil entlang einer erwärmtes Motorkühlmittel befördernden Kühlmittelleitung kann als Reaktion auf Bedingungen des LLKs gesteuert werden. Kondensatbildung im LLK und die Ladelufttemperatur am Auslass des LLKs können die Stellung des Kühlmittelventils und ob das Motorkühlmittel zum LLK zirkuliert wird oder nicht bestimmen.
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Bei 202 umfasst das Verfahren 200 Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Dazu können die Motordrehzahl und -last, die Motorkühlmitteltemperatur, die Aufladehöhe, LLK-Bedingungen (zum Beispiel Einlass- und Auslasstemperatur, Einlass- und Auslassdruck), die Umgebungstemperatur und der Umgebungsdruck und MAP gehören. Eine Kondensatmenge oder ein Kondensatniveau im LLK können bei 204 basierend auf diesen Daten bestimmt werden. In einem Beispiel kann bei 206, wie ferner am Modell in 3 ausführlich dargelegt, eine Kondensatbildungsrate im LLK basierend auf der Umgebungstemperatur, der (dem) LLK-Auslasstemperatur und -druck, dem Luftmassendurchsatz, AGR und Feuchtigkeit basieren. Dies kann dann zum Berechnen der (des) Kondensatmenge oder Kondensatniveaus im LLK verwendet werden. In einem anderen Beispiel kann bei 208 ein Kondensatbildungswert gegenüber der LLK-Auslasstemperatur und ein Verhältnis von LLK-Druck zu Umgebungsdruck abgebildet werden. In einem anderen Beispiel kann der Kondensatbildungswert gegenüber der LLK-Auslasstemperatur und der Motorlast abgebildet werden. Die Motorlast kann eine Funktion von Luftmasse, Drehmoment, Fahrpedalstellung und Drosselklappenstellung sein und kann somit eine Anzeige für die Luftstromgeschwindigkeit durch den LLK bereitstellen. Zum Beispiel kann eine mäßige Motorlast in Kombination mit einer relativ kühlen LLK-Auslasstemperatur aufgrund der kühlen Flächen des LLKs und der relativ geringen Einlassluftstromgeschwindigkeit einen hohen Kondensatbildungswert anzeigen. Ferner kann das Kennfeld einen Modifikator für Umgebungstemperatur enthalten.
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Erneut auf 2 Bezug nehmend, bestimmt die Routine bei 210, ob die Kondensatbildung im LLK größer ist als ein Schwellwert. In einem Beispiel kann der Schwellwert eine Schwellkondensatmenge sein. In einem anderen Beispiel kann der Schwellwert eine Schwellkondensatbildungsrate sein. In einem Beispiel kann die Schwellkondensatbildungsrate auf null oder einen relativ geringen Wert eingestellt sein, so dass die Kondensatbildung weiter reduziert werden kann. In noch einem anderen Beispiel kann der Schwellwert auf einer vorhergesagten Kondensatbildung basieren. Wenn Regen- oder Feuchtigkeitssensoren zum Beispiel eine hohe Feuchtigkeit anzeigen, kann eine erhöhte Kondensatbildung vorhergesagt und zur Steuerung des Kühlmittelventils verwendet werden. Des Weiteren kann bei 204 das Potenzial für Kondensatbildung bestimmt werden. Ein erhöhtes Potenzial für Kondensatbildung kann durch Umgebungsbedingungen (zum Beispiel Temperatur und Feuchtigkeit), Regensensoren und/oder Daten von einem GPS und/oder einem Bordkommunikations- und -unterhaltungssystem bestimmt werden. Wenn Kondensatbildung nicht größer als ein Schwellwert ist, wird kein Motorkühlmittel zur Einlassseite des LLKs zirkuliert. Wenn das Kühlmittelventil geöffnet ist, schließt die Routine das Kühlmittelventil bei 212, ansonsten bleibt das Kühlmittelventil geschlossen. Wenn die Kondensatbildung bei 210 jedoch größer ist als der Schwellwert, geht die Routine bei 214 weiter, um zu bestimmen, ob die LLK-Auslasstemperatur kleiner als eine Schwelltemperatur ist. Wie oben besprochen, kann die Schwelltemperatur auf einem Schwellwert für Motorklopfen basieren. Auf diese Weise kann die Schwelltemperatur die maximale Temperatur für stabile Verbrennung bei den aktuellen Zündzeitpunkteinstellungen sein. Wenn die Temperatur der Ladeluft auf der Auslassseite des LLKs größer ist als die Schwelltemperatur, wird kein Motorkühlmittel zur Ladelufteinlassseite des LLKs zirkuliert. Wenn das Kühlmittelventil geöffnet ist, schließt die Routine das Kühlmittelventil bei 212, ansonsten kann das Kühlmittelventil geschlossen bleiben. Wenn die LLK-Auslasstemperatur jedoch kleiner als die Schwelltemperatur ist, bestimmt die Routine als nächsten Schritt die Motorkühlmitteltemperatur im Verhältnis zu einer Schwellkühlmitteltemperatur.
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Bei 215 bestimmt die Routine, ob die Temperatur des den Motor verlassenden Motorkühlmittels über einer Schwellkühlmitteltemperatur liegt. Die Schwellkühlmitteltemperatur kann auf der Temperatur der in den Ladelufteinlass des LLKs eintretenden Ladeluft basieren. Zum Beispiel kann die Schwellkühlmitteltemperatur eine Temperatur auf oder über der Temperatur der in den LLK eintretenden Ladeluft sein. Somit kann die Schwellkühlmitteltemperatur die Mindestkühlmitteltemperatur sein, die noch immer Wärme auf die Ladeluft überträgt und die Temperatur der Ladeluft erhöht. Wenn die Motorkühlmitteltemperatur nicht über der Schwellkühlmitteltemperatur liegt, wird kein Motorkühlmittel zur Ladelufteinlassseite des LLKs zirkuliert. Wenn das Kühlmittelventil geöffnet ist, schließt die Routine das Kühlmittelventil bei 212, ansonsten bleibt das Kühlmittelventil geschlossen. Wenn die Temperatur des Motorkühlmittels jedoch über der Schwellkühlmitteltemperatur liegt, kann die Steuerung das erwärmte Motorkühlmittel durch Öffnen des Kühlmittelventils bei 216 zum LLK zirkulieren.
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Bei 218 bestimmt die Routine, ob die LLK-Kondensatbildung unter einem Schwellwert liegt, oder ob die LLK-Auslasstemperatur über einer Schwelltemperatur liegt. Wenn keine dieser beiden Bedingungen erfüllt wird, bleibt das Kühlmittelventil bei 220 geöffnet, um erwärmtes Motorkühlmittel weiter zum LLK zu zirkulieren. Wenn eine oder beide der Bedingungen bei 218 erfüllt werden, kann die Steuerung das Kühlmittelventil bei 222 schließen, um das Zirkulieren des erwärmten Kühlmittels zur Einlassseite des LLKs anzuhalten.
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Auf diese Weise kann ein Kühlmittelventil zur Steuerung der Zufuhr von erwärmtem Motorkühlmittel zur Einlassseite des LLKs als Reaktion auf Kondensatbildung im LLK und die LLK-Auslasstemperatur eingestellt werden. In einem Beispiel kann Motorkühlmittelstrom zu einer Ladelufteinlassseite eines LLKs als Reaktion auf ein erhöhtes Potenzial für Kondensatbildung bei einer Motorkühlmitteltemperatur über einer Schwellkühlmitteltemperatur erhöht werden. In einem anderen Beispiel kann Motorkühlmittelstrom zur Ladelufteinlassseite des LLKs bei einer Motorkühlmitteltemperatur unter der Schwellkühlmitteltemperatur nicht erhöht werden. Das Kühlmittelventil kann in eine vollständig geöffnete Stellung eingestellt werden, um den Strom zu erhöhen, und vollständig geschlossen gehalten werden, um den Strom nicht zu erhöhen.
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In einem Beispiel wird das Kühlmittelventil geöffnet, wenn die Kondensatbildung über einem Schwellwert liegt und die Ladeluftkühlerauslasstemperatur unter einem Schwellwert liegt. In einem anderen Beispiel wird das Kühlmittelventil geschlossen, wenn die Kondensatbildung unter einem Schwellwert liegt und/oder die Ladeluftkühlerauslasstemperatur über einer Schwelltemperatur liegt. Somit kann durch Einstellen des Kühlmittelventils zur Zuführung von erwärmtem Kühlmittel zum LLK die LLK-Kondensatbildung und Motoraussetzer reduzieren.
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3 zeigt ein Verfahren 300 zur Schätzung der in einem LLK gespeicherten Kondensatmenge. Basierend auf der Kondensatmenge am LLK bezüglich eines Schwellwerts kann ein Kühlmittelventil zum Zirkulieren von erwärmtem Motorkühlmittel zur Einlassseite des LLKs eingestellt werden.
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Das Verfahren beginnt bei 302 durch Bestimmen der Motorbetriebsbedingungen. Dazu können, wie zuvor bei 202 dargelegt, Umgebungsbedingungen, LLK-Bedingungen (Einlass- und Auslasstemperaturen und -drücke, Durchfluss durch den LLK usw.), Luftmassenstrom, MAP, AGR-Strom, Motordrehzahl und -last, Motortemperatur, Aufladung, Umgebungsdruck usw. gehören. Als Nächstes bestimmt die Routine bei 304, ob die Umgebungsfeuchtigkeit (Feuchtigkeit) bekannt ist. In einem Beispiel kann die Umgebungsfeuchtigkeit basierend auf der Ausgabe des mit dem Motor gekoppelten Feuchtigkeitssensors bekannt sein. In einem anderen Beispiel kann die Feuchtigkeit von einem stromabwärtigen UEGO-Sensor abgeleitet werden oder von Infotronik (z. B. Internet-Verbindungen, einem Fahrzeugnavigationssystem usw.) oder einem Regen/Scheibenwischer-Sensorsignal erhalten werden. Wenn die Feuchtigkeit nicht bekannt ist (beispielsweise wenn der Motor keinen Feuchtigkeitssensor enthält), kann die Feuchtigkeit bei 306 auf 100 % gesetzt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Feuchtigkeit basierend auf abgeleiteten Bedingungen, wie zum Beispiel LLK-Wirkungsgrad und Windschutzscheibenwischergeschwindigkeit, geschätzt werden. Wenn jedoch die Feuchtigkeit bekannt ist, kann der bekannte Feuchtigkeitswert, wie durch den Feuchtigkeitssensor zugeführt, bei 308 als Feuchtigkeitseinstellung verwendet werden.
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Die Umgebungstemperatur, der Umgebungsdruck und die Umgebungsfeuchtigkeit können verwendet werden, um den Taupunkt der Einlassluft zu bestimmen, der ferner durch die Menge an AGR in der Einlassluft beeinflusst werden kann (z. B. kann die AGR eine andere Feuchtigkeit und Temperatur als die Luft aus der Atmosphäre aufweisen) sowie durch das Druckverhältnis vom LLK-Druck zum Umgebungsdruck. Die Differenz zwischen dem Taupunkt, dem Druckverhältnis vom LLK-Druck zum Umgebungsdruck und der LLK-Auslasstemperatur gibt an, ob sich Kondensation innerhalb des Kühlers bildet, und der Luftmassenstrom kann beeinflussen, wie viel Kondensation sich tatsächlich innerhalb des Kühlers ansammelt. Darüber hinaus kann die innere Auslegung des LLKs die Kondensatmenge, die weiter im Luftstrom mitgeführt wird, und die Menge, die im LLK kondensiert, charakterisieren und bestimmen. Die Mitführ- und Haltewerte können empirisch bestimmt werden oder anhand von inneren Eigenschaften der inneren Auslegung des LLKs modelliert werden.
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Bei 310 kann ein Algorithmus den Sättigungsdampfdruck am LLK-Auslass als Funktion der LLK-Auslasstemperatur und des LLK-Auslassdrucks berechnen. Der Algorithmus berechnet dann die Masse von Wasser bei diesem Sättigungsdampfdruck bei 312. Schließlich wird die Kondensationsbildungsrate am LLK-Auslass bei 314 durch Subtrahieren der Wassermasse unter der Sättigungsdampfdruckbedingung am LLK-Auslass und des durch eine empirisch bestimmte Nachschlagefunktion oder anhand der inneren Auslegung des LLKs modellierten Haltewerts von der Wassermasse in der Umgebungsluft bestimmt. Durch Bestimmen der Zeitdauer zwischen den Kondensatmessungen bei 316 kann das Verfahren 300 bei 318 die Kondensatmenge innerhalb des LLKs seit einer letzten Messung bestimmen. Die aktuelle Kondensatmenge im LLK wird bei 222 durch Hinzuaddieren des bei 318 abgeschätzten Kondensatwerts zum vorherigen Kondensatwert und dann Subtrahieren jeglicher Kondensatverluste seit der letzten Routine (das heißt einer beispielsweise über Spülroutinen entferntem Kondensatmenge) bei 320 berechnet. Kondensatverluste können als null angenommen werden, wenn die LLK-Auslasstemperatur über dem Taupunkt lag. Bei 320 kann alternativ die Menge an entferntem Kondensat als Funktion der Luftmasse modelliert oder empirisch bestimmt werden, oder die Verdampfungsrate kann modelliert werden, wenn Bedingungen für eine Verdampfung herrschen, und mit jeder Softwareaufgabenschleife (das heißt mit jedem Durchlauf der Routine 300) herunterintegriert werden.
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Auf 4 Bezug nehmend, zeigt Diagramm 400 beispielhafte Einstellungen an einem Kühlmittelventil basierend auf Kondensatbildung in einem LLK und auf LLK-Auslasstemperatur. Insbesondere zeigt Diagramm 400 Änderungen bei der Kondensatbildung bei Auftragung 402, Änderungen bei der Ladelufttemperatur auf der Ladeluftauslassseite des LLKs (zum Beispiel der LLK-Auslasstemperatur) bei Auftragung 404, Änderungen bei der Ladelufttemperatur auf der Ladelufteinlassseite des LLKs (zum Beispiel der LLK-Einlasstemperatur) bei Auftragung 406, Änderungen bei der Kühlmittelventilstellung bei Auftragung 408 und Änderungen bei der Motorkühlmitteltemperatur bei Auftragung 410. In diesem Beispiel ist das Kühlmittelventil zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung beweglich, wobei die geöffnete Stellung gestattet, dass erwärmtes Motorkühlmittel von einem Kühlsystem zur Einlassseite des LLKs strömt. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Kühlmittelventil zwischen mehreren Stellungen einstellbar sein, um verschiedene Kühlmittelstromraten durch das LLK-Kühlmittelleitungssegment zu erhalten.
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Vor dem Zeitpunkt t1 kann Kondensatbildung im LLK unter einem Schwellwert T1 (Auftragung 402) liegen, und die LLK-Auslasstemperatur kann unter einer Schwelltemperatur T2 (Auftragung 404) liegen. Infolgedessen kann das Kühlmittelventil geschlossen sein (Auftragung 408), und die LLK-Einlasstemperatur kann relativ niedrig sein (Auftragung 406). Zum Zeitpunkt t1 kann die Kondensatbildung den Schwellwert T1 erreichen, während die LLK-Auslasstemperatur unter der Schwelltemperatur T2 bleibt. Die Motorkühlmitteltemperatur kann über der Schwellkühlmitteltemperatur T3 liegen (Auftragung 410). Als Reaktion auf eine verstärkte Kondensatbildung kann die Steuerung das Kühlmittelventil zum Zeitpunkt t1 öffnen, wodurch gestattet wird, dass erwärmtes Kühlmittel zur Einlassseite des LLKs zirkuliert. Die LLK-Einlasstemperatur erhöht sich infolgedessen, dass erwärmtes Kühlmittel Wärme auf die ankommende Ladeluft überträgt, nach dem Zeitpunkt t1 stetig (Auftragung 406). Die LLK-Auslasstemperatur erhöht sich (Auftragung 404) mit der steigenden Temperatur der Ladeluft auf der Einlassseite des LLKs. Somit wird die Kondensatbildung mit Zunahme der LLK-Auslasstemperatur verringert (Auftragung 402).
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Zum Zeitpunkt t2 verringert sich die Kondensatbildung unter den Schwellwert T1. Infolgedessen kann die Steuerung das Kühlmittelventil schließen, um das Zirkulieren von erwärmtem Kühlmittel zum LLK anzuhalten. Wenn das Kühlmittelventil geschlossen ist, kann die LLK-Einlasstemperatur abfallen (Auftragung 406). Die LLK-Auslasstemperatur nimmt knapp hinter dem Zeitpunkt t2 über die Schwelltemperatur T2 zu (Auftragung 404); sie beginnt jedoch mit Abnahme der LLK-Einlasstemperatur langsam abzufallen. Zum Zeitpunkt t3 kann die Kondensatbildung über den Schwellwert T1 ansteigen (Auftragung 402). Die LLK-Auslasstemperatur kann jedoch zum Zeitpunkt t3 größer sein als die Schwelltemperatur T2 (Auftragung 404). Somit bleibt das Kühlmittelventil trotz der verstärkten Kondensatbildung geschlossen. Zum Zeitpunkt t4 verringert sich die LLK-Auslasstemperatur unter die Schwelltemperatur T2, während Kondensatbildung über dem Schwellwert T1 bleibt. Des Weiteren bleibt zu diesem Zeitpunkt die Motorkühlmitteltemperatur über der Schwellkühlmitteltemperatur T3. Infolgedessen kann sich das Kühlmittelventil öffnen, um erwärmtes Motorkühlmittel zur Einlassseite des LLKs zu zirkulieren. Nach dem Zeitpunkt t4 nimmt die LLK-Einlasstemperatur zu (Auftragung 406), und die Kondensatbildung verringert sich (Auftragung 402). Die LLK-Auslasstemperatur beginnt irgendwann nach dem Zeitpunkt t4 anzusteigen, bis sie zum Zeitpunkt t5 die Schwelltemperatur T2 erreicht (Auftragung 404). Als Reaktion darauf, dass die LLK-Auslasstemperatur die Schwelltemperatur T2 erreicht, schließt sich das Kühlmittelventil, wodurch der Strom des erwärmten Motorkühlmittels zur Einlassseite des LLKs unterbrochen wird.
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Zum Zeitpunkt t6 verringert sich die Motorkühlmitteltemperatur unter die Schwellkühlmitteltemperatur T3 (Auftragung 410). Da das Kühlmittelventil zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist, bleibt das Ventil geschlossen (Auftragung 408). Zum Zeitpunkt t7 erhöht sich die Kondensatbildung über den Schwellwert T1 (Auftragung 402), während die LLK-Auslasstemperatur unter der Schwelltemperatur T2 liegt. Da die Motorkühlmitteltemperatur jedoch unter der Schwellkühlmitteltemperatur T3 liegt, bleibt das Kühlmittelventil jedoch geschlossen, und es fließt kein Motorkühlmittel zur Ladelufteinlassseite des LLKs.
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Auf diese Weise werden Einstellungen eines Kühlmittelventils als Reaktion auf Kondensatbildung in einem LLK und die LLK-Auslasstemperatur durchgeführt. Unter einer ersten Bedingung, die zum Zeitpunkt t1 und zum Zeitpunkt t4 gezeigt wird, wird das Kühlmittelventil dazu eingestellt, erwärmtes Motorkühlmittel zur Ladelufteinlassseite des LLKs zuzuführen. Die erste Bedingung kann umfassen, dass die Kondensatbildung größer als ein Schwellwert ist und die Ladeluftkühlerauslasstemperatur unter einer Schwelltemperatur liegt. Unter einer zweiten Bedingung, die zum Zeitpunkt t2 und zum Zeitpunkt t5 gezeigt wird, schließt sich das Kühlmittelventil, um die Zufuhr von erwärmtem Motorkühlmittel zur Ladelufteinlassseite des LLKs anzuhalten. Die zweite Bedingung kann umfassen, dass die Kondensatbildung unter dem Schwellwert liegt und/oder die Ladeluftkühlerauslasstemperatur über der Schwelltemperatur liegt.
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Auf diese Weise kann der Einlassseite eines LLKs Wärme zugeführt werden, um die Kondensatbildung und Motoraussetzer zu reduzieren. In einem Beispiel kann dadurch, dass erwärmtes Motorkühlmittel durch ein Kühlmittelleitungssegment auf der Ladelufteinlassseite des LLKs strömt, Wärme bereitgestellt werden. Die Zufuhr von erwärmtem Motorkühlmittel zum LLK kann durch Einstellen eines Kühlmittelventils, das in der erwärmten Kühlmittelleitung positioniert ist, gesteuert werden. Das Kühlmittelventil kann geöffnet werden, um die Erwärmung der Einlassseite des LLKs als Reaktion auf erhöhte Kondensatbildung zu verstärken. Als Alternative dazu kann das Kühlmittelventil geschlossen werden, um die Erwärmung der Einlassseite des LLKs als Reaktion auf eine erhöhte Ladelufttemperatur am LLK-Auslass zu verringern. Auf diese Weise kann die Erwärmung der Einlassseite des LLKs gesteuert werden, um Kondensatbildung und Motoraussetzer zu reduzieren, während gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit von Klopfen reduziert wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen bestimmten Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Betätigungen oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso muss die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise die Merkmale und Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, erreichen, sondern ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen kann in Abhängigkeit von der verwendeten bestimmten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Des Weiteren können die beschriebenen Handlungen einen in das computerlesbare Speichermedium im Motorsteuersystem zu programmierenden Code graphisch darstellen.
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Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen rein beispielhaft sind und dass diese bestimmten Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne betrachtet werden sollen, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Motortypen angewandt werden. Weiterhin können eine oder mehrere der verschiedenen Systemkonfigurationen in Kombination mit einer oder mehreren der beschriebenen Diagnoseroutinen verwendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt somit alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart sind, ein.
