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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Steuerung von Lufteinlass eines Verbrennungsmotors und betrifft insbesondere ein Lufteinlass-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, welches die Steuergenauigkeit verbessert mittels des elektronischen Steuerns eines Ventils, ein Verbrennungsmotor-Layout verbessert mittels Verringerns der Anzahl an Teilen, einen Herstellungspreis verringert und verbesserte Verlässlichkeit hat mittels ausfallsicherer Pläne, und ein Verfahren des Steuerns des Lufteinlass-Steuersystems.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Ein pneumatisches Einlassluft-Steuerventil ist an einer Einlassleitung, die zwischen einem Kompressor eines Turboladers und einem Einlasskrümmer verbunden ist, in Verbrennungsmotoren, die komprimiertes Erdgas (CNG) als Kraftstoff benutzen, angeordnet, um den Ladedruck zu steuern.
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Die 1 zeigt einen Typ von pneumatischen Einlassluft-Steuerventilen, in welchem die Menge an Luft, die durch einen Kompressor 1 in einen Verbrennungsmotor hineinströmt (Einlasskrümmer), gesteuert wird mittels des Steuerns des Öffnungsgrades mit einem pneumatischen Ventil 3 gemäß dem Ladedruck des Verbrennungsmotors.
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Jedoch hat das pneumatische Steuerventil ein Problem, da es niedrige Steuergenauigkeit hat wegen einer geringen Steuerantwort, ist es nachteilig im Bezug auf die Herstellungskosten, da Hilfsteile, wie zum Beispiel ein Luftregler, ein Überversorgung-Steuerventil, ein Booster-Überwachungsmodul und eine Pneumatikleitung benötigt werden, und hat eine niedrige Verlässlichkeit wegen Problemen mit der Haltbarkeit und der Qualität von Teilen, wie zum Beispiel Haltbarkeit und Leckage einer Membran (die aus Gummi hergestellt ist).
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Die Informationen, die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbart sind, dienen nur zum Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Andeutung verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, bilden.
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Kurze Beschreibung
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Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung zielen darauf ab, ein Einlassluft-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welches die Steuergenauigkeit verbessert mittels des elektronischen Steuerns eines Ventils, welches das Layout eines Verbrennungsmotors verbessert mittels des Verringerns der Anzahl an Teilen und welches einen Herstellungspreis verringert, sowie ein Verfahren des Steuerns des Lufteinlass-Steuersystems.
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Ferner zielen zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung darauf ab, ein Einlassluft-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welches die Verlässlichkeit einer Steuereinrichtung verbessert, welche mittels elektronischer Steuerung betrieben wird, mittels Bereitstellens eines ausfallsicheren Plans für die Steuereinrichtung, sowie ein Verfahren des Steuerns des Lufteinlass-Steuersystems.
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Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann ein Lufteinlass-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, welches an einer Einlassleitung zwischen einem Kompressor eines Turboladers und einem Einlasskrümmer angeordnet ist und Lufteinlass einstellt und steuert, aufweisen einen Motor zum Bereitstellen von Drehmoment, eine Bypassleitung mit einem ersten Ende, das mit der Einlassleitung verbunden ist, und einem zweiten Ende, das mit einer Außenluftleitung verbunden ist zum Zuführen von Außenluft in den Kompressor hinein, eine Strömungssteuerungsventileinrichtung, die an einem Abzweigungspunkt von der Einlassleitung zu der Bypassleitung angeordnet ist und Lufteinlass von dem Kompressor zu dem Einlasskrümmer und der Bypassleitung selektiv verteilt mittels Einstellens eines Öffnungsgrads von Ventilelementen gemäß einer Menge bzw. einem Betrag von Drehung/Umdrehung des Motors.
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Die Strömungssteuerungsventileinrichtung kann aufweisen: ein exzentrisches Element, das an einer Drehwelle des Motors angeordnet/angebracht ist und exzentrisch gedreht wird, eine Betätigungsstange aufweisend ein erstes Ende, das im Kontakt mit einer Außenseite des exzentrischen Elements ist, welche sich mit der Drehung des exzentrischen Elements gerade/geradlinig bewegt, ein Ventilgehäuse, welches ein zweites Ende der Betätigungsstange abdeckt, welches eine Innenseite aufweist, die mit einer Innenseite der Einlassleitung und einer Innenseite der Bypassleitung in Verbindung ist, und welches Stufen um eine Innenseite einer Verbindung der Einlassleitung und der Bypassleitung herum aufweist, Ventilelemente, die mit der Betätigungsstange so kombiniert sind, dass sie sich zusammen bewegen und die Einlassleitung und die Bypassleitung zueinander öffnen oder schließen mittels äußerer Ränder der Ventilelemente, welche in Kontakt mit den Stufen gebracht werden oder von den Stufen wegbewegt werden, wenn sich die Ventilelement bewegen, und eine Rückstellfeder, die eine elastische Rückstellkraft gegen die gerade Bewegung der Betätigungsstange aufbringt.
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Das System kann ferner aufweisen: einen Positionssensor, der die Positionen der Ventilelement misst, und eine Steuereinrichtung, die den Öffnungsgrad der Ventilelemente rückführungssteuert mittels Berechnens des Öffnungsgrads der Ventilelemente aus den Positionen der Ventilelemente und mittels Betreibens des Motors so, dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente konsistent ist mit einem gewünschten Öffnungsgrad zum Steuern von gewünschtem Ladedruck des Verbrennungsmotors, nachdem der Verbrennungsmotor startet.
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Die Steuereinrichtung kann einen DC-DC-Wandler aufweisen, der Leistung, die von einer Batterie eingeben wird, in Leistung, die für die Steuereinrichtung verfügbar ist, konvertiert.
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Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Steuern des Lufteinlasssteuersystems für den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen Messen von Positionen der Ventilelemente, und Rückführung-Steuern/Regeln des Öffnungsgrads der Ventilelemente mittels Ermittelns des Öffnungsgrades der Ventilelemente aus den Positionen der Ventilelemente und mittels Betreibens des Motors so, dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente konsistent ist mit einem gewünschten Öffnungsgrad zum Steuern von gewünschtem Ladedruck des Verbrennungsmotors, nachdem der Verbrennungsmotor startet.
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Das Rückführung-Steuern des Öffnungsgrads der Ventilelemente kann aufweisen Ermitteln eines Fehlers in dem Steuersystem als Antwort auf ein Fehlersignal, während die Ventilelemente gesteuert werden.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen Ermitteln von Schlüssel-Ein bzw. Key-On vor dem Messen der Positionen der Ventilelemente, und Steuern des Schlüssel-Ein mittels Eingebens des gewünschten Öffnungsgrades der Ventilelemente als 0%, so dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente 0% wird.
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Das Steuern des Schlüssel-Ein kann aufweisen Ermitteln eines Fehlers in dem Steuersystem als Antwort auf ein Fehlersignal, während die Ventilelemente gesteuert werden.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen Reinigen der Ventilelemente mittels Abschabens der Ventilelemente, wenn ermittelt wird, beim Ermitteln des Fehlers, dass es einen Fehler gibt, bei welchem eine Differenz zwischen dem Öffnungsgrad der Ventilelemente und dem gewünschten Öffnungsgrad ein Referenzwert oder mehr ist und eine Differenzdauer eine erste Referenzzeit oder mehr ist.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen, nach dem Reinigen der Ventilelemente, Speichern eines Fehlercodes, der mit einem Fehlersignal korrespondiert, wenn das Fehlersignal kontinuierlich eingegeben wird, und Warnen eines Fahrers hinsichtlich eines Fehlers, wenn eine Anzahl an kontinuierlichem Speichern eines Fehlercodes wegen der kontinuierlichen Erzeugung des Fehlersignals eine vorbestimmte Anzahl übersteigt.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen Ausführen von ausfallsichererem Steuern mittels Eingebens des gewünschten Öffnungsgrads der Ventilelemente als 0%, so dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente 0% wird, wenn die Anzahl an kontinuierlichem Speichern des Fehlercodes die vorbestimmte Anzahl übersteigt.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen Speichern eines Fehlercodes, der mit einem Fehlersignal korrespondiert, wenn ermittelt wird, beim Ermitteln des Fehlers, dass eine Differenz zwischen dem Öffnungsgrad der Ventilelemente und dem gewünschten Öffnungsgrad innerhalb eines gewünschten Wertes ist und eine Differenzdauer eine zweite Referenzzeit oder mehr ist, und Warnen eines Fahrers hinsichtlich eines Fehlers, wenn eine Anzahl an kontinuierlichem Speichern eines Fehlercodes wegen der kontinuierlichen Erzeugung des Fehlersignals eine vorbestimmte Anzahl übersteigt.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen Ausführen von ausfallsicherem Steuern mittels Eingebens des gewünschten Öffnungsgrades der Ventilelemente als 0%, so dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente 0% wird, wenn ermittelt wird, beim Ermitteln des Fehlers, dass es einem Fehler gibt, bei welchem CAN-Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und einer ECU/Electronische-Steuereinheit für eine/über eine vorbestimmte Zeitdauer fehlschlägt, oder einen Fehler, bei welchem eine Temperatur der Steuereinrichtung nicht niedriger als eine vorbestimmte Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer gehalten wird, oder einen Fehler, bei welche ein Positionssignal für die Ventilelemente nicht von dem Positionssensor eingegeben wird.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen Speichern eines Fehlercodes, der mit einem Fehlersignal korrespondiert, wenn ermittelt wird, beim Ermitteln des Fehlers, dass es einen Fehler gibt, bei welchem Leistung, die von einer Batterie eingeben wird, nicht niedriger als eine vorbestimmte Spannung gehalten wird für eine vorbestimmte Zeitdauer, und Warnen eines Fahrers hinsichtlich eines Fehlers, wenn eine Anzahl an kontinuierlichem Speichern eines Fehlercodes wegen der kontinuierlichen Erzeugung des Fehlersignals eine vorbestimmte Anzahl übersteigt.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen Steuern von Schlüssel-Aus bzw. Key-Off mittels Eingebens des gewünschten Öffnungsgrads der Ventilelemente als 0%, so dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente 0% wird in Schlüssel-Aus bzw. im Key-Off-Modus eines Fahrzeugs, nach dem Rückführung-Steuern des Öffnungsgrades der Ventilelemente, und Ausschalten von Leistung mittels Unterbrechens einer Leistungszufuhr für das Steuersystem nach dem Ausführen des Steuerns des Schlüssel-Aus für eine vorbestimmte Zeitdauer.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich im Vergleich zu pneumatischen Ventilen der bezogenen Technik verbesserte Steuerantwort-Fähigkeit und höhere Steuergenauigkeit zu erzielen mittels des angemessenen Einstellens und Steuerns der Menge an Einlassluft, die zu einem Einlasskrümmer und/oder einer Bypassleitung strömt von einem Kompressor mittels des Einstellens des Öffnungsgrads der Ventilelemente durch elektronische Steuerung des Motors. Ferner ist sie vorteilhaft im Hinblick auf Herstellungskosten und Layout mittels Minimierens von zusätzlichen Teilen zum Erzielen eines Steuersystems. Ferner ist es möglich, die Verlässlichkeit und die Qualität eines Steuersystems zu verbessern mittels schnellen und genauen Diagnostizierens von verschiedenen Fehlfunktionen und Fehlern des Steuersystems und Bereitstellens von ausfallsicheren Steuerplänen gegen die Fehlfunktionen und Fehler.
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Die Begriffe "Fahrzeug" oder „Fahrzeug-“ oder andere ähnliche Begriffe, wie sie hierin benutzt werden, schließen Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie zum Beispiel Personenkraftfahrzeuge inklusive Sport-Nutzfahrzeugen (SUV), Bussen, Lastwagen, verschiedener Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge inklusive verschiedener Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge und ähnliche mit ein, und schließen auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und Fahrzeuge, die mit anderen alternativen Kraftstoffen (zum Beispiel Kraftstoffen, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) betrieben werden, mit ein. Wie es hierin verwendet wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, zum Beispiel Fahrzeuge, die sowohl Kraftstoff-betrieben als auch elektrisch betrieben sind.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, die aus den begleitenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlicher werden oder in diesen detaillierter ausgeführt sind.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die 1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines pneumatischen Steuerventils gemäß der bezogenen Technik zeigt.
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Die 2 ist eine Ansicht, die ein gesamtes System aufweisend ein exemplarisches Einlassluft-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
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Die 3 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration des exemplarischen Einlassluft-Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 4 ist eine Ansicht, die die Konfiguration und das Betriebsprinzip einer Strömungssteuerungsventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 5 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 6 ist eine Ansicht, die den Steuerfluss des exemplarischen Lufteinlass-Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Es sollte verstanden werden, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von zahlreichen Merkmalen, die veranschaulichend sind für die Grundprinzipien der Erfindung, zeigen. Die spezifischen Aufbaumerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart wird, inklusive zum Beispiel spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Positionen und Formen, werden teilweise bestimmt durch die im Besonderen angedachte Anwendung und Nutzungsumgebung.
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Ausführliche Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug genommen auf zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en), von welchen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung(en) in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, wird deutlich werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung(en) auf diese exemplarischen Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil, die Erfindung(en) ist/sind dazu gedacht, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen abzudecken, sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sein können.
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Die 2 ist eine Ansicht, die das gesamte System aufweisend ein Einlassluft-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt, die 3 ist eine Ansicht, die die Konfiguration des Einlassluft-Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die 5 ist ein Schaltplan, der die Konfiguration einer Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und die 6 ist eine Ansicht, die den Steuerfluss des Einlassluft-Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Ganz allgemeinen weist das Einlassluft-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor auf einen Motor 21, eine Einlassleitung 11, eine Bypassleitung 13 und eine Strömungsteuerungsventileinrichtung 20.
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Mit Bezug auf die 2, die 3 und die 4 weist das System, welches zwischen einem Kompressor 10 eines Turboladers T und einem Einlasskrümmer an der Einlassleitung 11 angeordnet ist und Lufteinlass einstellt und steuert, im Detail auf den Motor 21, der Drehmoment bereitstellt, die Bypassleitung 13 mit einem ersten Ende, das mit der Einlassleitung 11 verbunden ist, und einem zweiten Ende, das mit einer Außenluftleitung zum Zuführen von Außenluft in den Kompressor 10 verbunden ist, und die Strömungssteuerungsventileinrichtung 20, die bei dem Abzweigpunkt von der Einlassleitung 11 zu der Bypassleitung 13 angeordnet ist und selektiv Einlassluft von dem Kompressor 10 zu dem Einlasskrümmer und der Bypassleitung 13 verteilt mittels Einstellens des Öffnungsgrades der Ventilelemente 29 gemäß der Drehmenge bzw. dem Betrag der Drehung des Motors 21.
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Das heißt, die Menge an Luft, die von dem Kompressor 10 zu dem Einlasskrümmer und/oder der Bypassleitung 13 strömt, wird eingestellt und gesteuert mittels Einstellens des Öffnungsgrades der Ventilelemente 29 mittels elektronischer Steuerung der Drehung des Motors 21, so dass, im Vergleich mit existierenden pneumatische Ventilen, die Antwortfähigkeit verbessert ist und die Steuergenauigkeit zunimmt. Ferner, da es keinen Bedarf an Zusatzteilen gibt, ist es vorteilhaft im Hinblick auf Herstellungskosten und Layout, und Probleme mit der Qualität von Teilen werden verbessert, wodurch die Verlässlichkeit des Systems erhöht ist.
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Andererseits kann die Strömungssteuerungsventileinrichtung 20 aufweisen ein exzentrisches Element 23, eine Betätigungsstange 25, ein Ventilgehäuse 27, die Ventilelemente 29 und eine Rückstellfeder 31.
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Im Detail mit Bezug auf die 3 und die 4 kann die Strömungssteuerungsventileinrichtung 20 aufweisen das exzentrische Element 23, das an einer Drehwelle des Motors 21 angebracht ist und exzentrisch gedreht wird, die Betätigungsstange 25, die ein erstes Ende, das im Kontakt mit der Außenseite des exzentrischen Elements 23 ist, aufweist und die sich gerade bzw. geradlinig mit der Drehung des exzentrischen Elements 23 bewegt, das Ventilgehäuse 27, das ein zweites Ende der Betätigungsstange 25 abdeckt, das das Innere aufweist, das mit dem Inneren der Einlassleitung 11 und dem Inneren der Bypassleitung 13 in Verbindung steht bzw. kommuniziert, und das Stufen 27a um die Innenseite der Verbindung der Einlassleitung 11 und der Bypassleitung 13 aufweist, wobei die Ventilelemente 29 mit der Betätigungsstange 25 kombiniert sind, um sich zusammen zu bewegen und die Einlassleitung 11 und die Bypassleitung 13 zueinander zu öffnen oder diese zu schließen mittels der äußeren Ränder davon, welche mit den Stufen 27a in Kontakt gebracht werden oder von diesen wegbewegt werden, wenn sich die Ventilelement bewegen, und die Rückstellfeder 31, die eine elastische Rückstellkraft gegen die geradlinige Bewegung der Betätigungsstange 25 bereitstellt.
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Um die Ventilelemente 29 zu schließen mit dem Öffnungsgrad von 0%, da der Motor 21 mittels der Menge an Umdrehung, die mit dem Öffnungsgrad korrespondiert, betrieben wird, dreht sich das exzentrische Element 23, das exzentrisch an der Drehwelle des Motors 21 angebracht ist, exzentrisch, bewegen sich die Betätigungsstange 25 und die Ventilelemente 29, die mit der Betätigungsstange 25 kombiniert sind, geradlinig, um die Bypassleitung 13 und die Einlassleitung 11 zueinander zu schließen, und die Ränder der Ventilelemente 29 kommen in engen Kontakt mit den Stufen 27a.
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Demgemäß, mit der Einlassleitung 11 und der Bypassleitung 13, die mittels der Ventilelemente 29 zueinander geschlossen sind, wird die Luft, die in die Einlassleitung 11 und das vordere Ende des Ventilgehäuses 27 einströmt, nachdem sie durch den Kompressor 10 komprimiert ist, vollständig zu dem hinteren Ende des Ventilgehäuses 27 und der Einlassleitung 11 ausgelassen und strömt in den Einlasskrümmer.
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Andererseits, um den Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 zu erhöhen mittels des Öffnens der Ventilelemente 29, wenn der Motor 21 mit der Menge an Drehung, die mit dem Öffnungsgrad korrespondiert, betrieben wird, dreht sich das exzentrische Element 23, das exzentrisch an der Drehwelle des Motors 21 angebracht ist, exzentrisch, bewegen sich die Betätigungsstange 25 und die Ventilelemente 29, die mit der Betätigungsstange 25 kombiniert sind, geradlinig, um die Bypassleitung 13 und die Einlassleitung 11 zueinander zu öffnen, und die Ränder der Ventilelemente 29 werden weg von den Stufen 27a bewegt.
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Demgemäß, mit der Einlassleitung 11 und der Bypassleitung 13, die zueinander geöffnet sind, wird die Luft, die in die Einlassleitung 11 und das vordere Ende des Ventilgehäuses 27 einströmt, nachdem sie durch den Kompressor 10 komprimiert ist, angemessen zu der Einlassleitung 11 und der Bypassleitung 13, welche mit dem hinteren Ende des Ventilgehäuses 27 verbunden sind, verteilt gemäß dem Öffnungsgrad der Ventilelemente 29, in welchen ein Teil der Luft in den Einlasskrümmer ein strömt und der andere Teil durch die Bypassleitung 13 zurück in den Kompressor 10 hineinströmt.
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Demgemäß ist es möglich, die Menge an Luft, die in den Einlasskrümmer einströmt, gemäß dem Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 einzustellen und dadurch den Ladedruck eines Verbrennungsmotors einzustellen.
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Ferner, mit Bezug auf die 5, kann die vorliegende Erfindung einen Positionssensor 33, der die Positionen der Ventilelemente 29 misst, und eine Steuereinrichtung 40 aufweisen, die den Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 rückführungssteuert/regelt mittels des Berechnens des Öffnungsgrades der Ventilelemente 29 aus den Positionen der Ventilelemente 29 und mittels des Betreibens des Motors 21 so, dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 konsistent ist mit einem gewünschten Öffnungsgrad zum Steuern eines gewünschten Ladedrucks eines Verbrennungsmotors, nachdem der Verbrennungsmotor startet.
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Die Steuereinrichtung 40, die mit einer Verbrennungsmotor-Steuereinheit (ECU) 50, welche eine höhere Steuereinrichtung ist, mittels CAN-Kommunikation verbunden ist, führt den Öffnungsgrad der Ventileinrichtungen 29, die mittels des Motors 21 gesteuert werden, zurück und diagnostiziert einen Fehler in dem System, wenn ein gewünschter Öffnungsgrad eingegeben wird, um den Ladedruck bei dem gewünschten Ladedruck, der von der ECU 50 eingegeben wird, zu steuern.
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Dazu kann die Steuereinrichtung 40 den Motor 21 durch Pulsweiten-Modulation (PWM) betreiben unter Benutzung eines Motortreibers 43, die Vorwärts/Rückwärts-Betätigungen der Ventilelemente 29 direkt steuern unter Benutzung einer H-Brückenschaltung 47, und den Öffnungsgrad der Ventilelemente rückführungssteuern mit dem Positionssensor 33 (auf eine kontaktlose Art) unter Benutzung eines Reglers 45 (12V → 15V) und dadurch rückführungsgesteuerte Informationen durch CAN-Kommunikation zu der ECU 50 übermitteln.
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Die Steuereinrichtung 40 kann einen DC-DC-Wandler 41 aufweisen, der die Leistung, die von einer Batterie eingeben wird, in Leistung, die der Steuereinrichtung zu Verfügung steht, konvertiert.
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Das heißt, die Steuereinrichtung 40 weist den DC-DC-Wandler 41 auf, so dass ein elektronisches Steuersystem, das mittels der Leistung von 12 V betrieben wird, mit der Leistung von 24 V in verbreiteten Fahrzeugen verwendet werden kann.
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Die 6 ist eine Ansicht, die den Steuerfluss in dem Lufteinlass-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und ein Verfahren des Steuerns eines Einlassluft-Steuersystems der vorliegenden Erfindung weist ganz allgemein einen Messen-Schritt und einen Steuern-Schritt auf.
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Im Detail, mit Bezug auf die 4, 5 und 6, kann das Verfahren des Steuerns eines Lufteinlass-Steuersystems für einen Verbrennungsmotor aufweisend einen Messen-Schritt, der die Positionen der Ventilelemente 29 misst, und einen Steuern-Schritt, der den Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 rückführungssteuert/regelt mittels Berechnens des Öffnungsgrades der Ventilelemente 29 aus den Positionen der Ventilelemente 29 und des Betreibens des Motors 21 so, dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 konsistent ist mit einem gewünschten Öffnungsgrad zum Steuern von gewünschtem Ladedruck eines Verbrennungsmotors, nachdem der Verbrennungsmotor startet.
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Das heißt, wenn ein gewünschter Öffnungsgrad, der mit einem gewünschten Ladedruck zum Steuern des Ladedruck eines Verbrennungsmotors korrespondiert, nachdem ein Fahrzeug aus einem Aus-Zustand gestartet ist, wird der Motor 21 unter PWM-Steuerung betrieben und der momentane Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 wird rückführungsgesteuert, um den gewünschten Öffnungsgrad zu erreichen, so dass der Ladedruck des Verbrennungsmotors bei dem gewünschten Ladedruck gesteuert werden kann.
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Insbesondere kann der Steuern-Schritt der vorliegenden Erfindung aufweisen einen Fehler-Ermitteln-Schritt aufweisen, welcher einen Fehler in dem Steuersystem ermittelt als Antwort auf ein Fehlersignal, während die Ventilelemente 29 gesteuert werden.
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Zum Beispiel kann das Verfahren einen Ventil-Reinigen-Schritt aufweisen, der die Ventilelemente 29 reinigt/abschabt, wenn der Fehler-Ermitteln-Schritt ermittelt, dass es einen Fehler gibt, in welchem eine Differenz zwischen dem Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 und dem gewünschten Öffnungsgrad ein Referenzwert (zum Beispiel 5 %) oder mehr ist und eine Differenzdauer eine erste Differenzzeit (zum Beispiel 500 msek) oder mehr ist.
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Das Reinigen/Abschaben ist das mit einer vorbestimmten Anzahl (zum Beispiel viermal) Hin-und-Her-Bewegen der Ventilelemente 29 in einer vorbestimmten Richtung mit Vibrieren, um einen Widerstand in den Ventilelementen 29 zu entfernen mittels des Entfernens von Fremdstoffen.
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Das Verfahren kann aufweisen, nachdem Ventil-Reinigen-Schritt, einen Speichern-Schritt, der einen Fehlercode speichert, der mit einem Fehlersignal korrespondiert, wenn das Fehlersignal kontinuierlich eingegeben wird, und einen Warnen-Schritt, der einen Fahrer hinsichtlich eines Fehlers warnt, wenn die Anzahl des kontinuierlichen Speicherns eines Fehlercodes wegen der kontinuierlichen Erzeugung des Fehlersignals eine vorbestimmte Anzahl (zum Beispiel viermal) übersteigt.
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In dem Warnen-Schritt ist es möglich, eine Warnung zu geben mittels des Einschalten eines Warnlichts auf einem Kombiinstrument. Wenn jedoch ein Fehlersignal nicht eingegeben wird und ein Fehler mittels des Abschabens/Reinigens entfernt wird, wird die Steuerung des Lufteinlasses durch normale Rückführung-Steuerung mittels des Motors 21 weiter ausgeführt.
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Ferner kann das Verfahren ferner aufweisen einen Ausfallsichere-Steuerung-Schritt, der den gewünschten Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 als 0% eingibt, so dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 0% wird, wenn die Anzahl des kontinuierlichen Speicherns des Fehlercodes eine vorbestimmte Anzahl übersteigt.
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Das heißt, wenn der Fehler mehrere Male auftritt, wird gestoppt, dass der Lufteinlass eingestellt und gesteuert wird mittels des Steuersystems, und die Ventilelemente 29 sind vollständig geschlossen, was ein Notlauffunktion-Modus ist zum Senden der gesamten Luft, die von dem Kompressor 10 strömt, zu dem Einlasskrümmer.
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Als weiteres Beispiel kann das Verfahren aufweisen: einen Speichern-Schritt, der einen Fehlercode, der mit einem Fehlersignal korrespondiert, speichert, wenn der Fehler-Ermitteln-Schritt ermittelt, dass eine Differenz zwischen dem Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 und dem gewünschten Öffnungsgrad innerhalb eines vorbestimmten Werts (zum Beispiel 5 %) liegt und eine Differenzdauer eine zweite Referenzzeit (zum Beispiel 2 Sekunden) oder mehr beträgt, und einen Warnen-Schritt, der einen Fahrer hinsichtlich eines Fehlers warnt, wenn die Anzahl des kontinuierlichen Speicherns des Fehlercodes wegen der kontinuierlichen Erzeugung des Fehlersignals eine vorbestimmte Anzahl (zum Beispiel viermal) übersteigt.
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In dem Warnen-Schritt ist es möglich, zu warnen mittels des Einschalten eines Warnlichts auf einem Kombiinstrument.
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Ferner kann das Verfahren ferner aufweisen einen Ausfallsichere-Steuerung-Schritt, der den gewünschten Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 als 0 % eingibt, so dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 0 % wird, wenn die Anzahl an kontinuierlichem Speichern des Fehlercodes eine vorbestimmte Anzahl übersteigt.
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Das heißt, wenn der Fehler mehrere Male auftritt, wird damit aufgehört, den Lufteinlass einzustellen und zu steuern mittels des Steuersystems und die Ventilelemente 29 sind komplett geschlossen, was ein Notlauf-Modus ist zum Schicken der gesamten Luft, die von dem Kompressor 10 strömt, zu dem Einlasskrümmer.
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Als weiteres Beispiel kann das Verfahren ferner aufweisen einen Ausfallsichere-Steuerung-Schritt, der den gewünschten Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 als 0 % eingibt, so dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 0 % wird, wenn der Fehler-Ermitteln-Schritt ermittelt, dass ein Fehler vorliegt, in welchem die CAN-Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 40 und der ECU 50 für bzw. über eine vorbestimmte Zeitdauer (zum Beispiel 1 s) fehlschlägt, oder einen Fehler, in welchem die Temperatur einer Leiterplatte (PCB) in der Steuereinrichtung 40 für bzw. über eine vorbestimmte Zeitdauer (zum Beispiel 2 s) nicht niedriger gehalten wird als eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel 140 °C), oder einen Fehler, in welchem ein Positionssignal für die Ventilelemente 29 nicht von dem Positionssensor 33 eingegeben wird (zum Beispiel wird 0V detektiert an dem Eingabeeinschluss des Positionssensors 33).
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Das heißt, wenn ein Fehler, in welchem das Steuersystem den Lufteinlass nicht steuern kann, auftritt, wird damit aufgehört, den Lufteinlass einzustellen und zu steuern mittels des Steuersystems und die Ventilelemente 29 sind vollständig geschlossen, was ein Notlauf-Modus ist zum Schicken der gesamten Luft, die von dem Kompressor 10 strömt, zu dem Einlasskrümmer.
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Als weiteres Beispiel kann das Verfahren aufweisen einen Speichern-Schritt, der einen Fehlercode, der mit einem Fehlersignal korrespondiert, speichert, wenn der Fehler-Ermitteln-Schritt ermittelt, dass ein Fehler vorliegt, in welchem Leistung, die von einer Batterie eingegeben wird, für eine vorbestimmte Zeitdauer (zum Beispiel 2 Sekunden) nicht niedriger als eine vorbestimmte Spannung (zum Beispiel 36 V) gehalten wird, und einen Warnen-Schritt, der einen Fahrer hinsichtlich eines Fehlers warnt, wenn die Anzahl des kontinuierlichen Speicherns eines Fehlercodes wegen der kontinuierlichen Erzeugung des Fehlersignals eine vorbestimmte Anzahl überschreitet.
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In dem Warnen-Schritt ist es möglich, eine Warnung auszugeben mittels des Einschaltens eines Warnlichts an einem Kombiinstrument.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen einen Schlüssel-Ein-Ermitteln-Schritt, der Schlüssel-Ein bzw. Key-On ermittelt vor dem Messen-Schritt, und einen Schlüssel-Ein-Steuern-Schritt, der den gewünschten Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 als 0 % eingibt, so dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 0 % wird.
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Das heißt, im Schlüssel-Ein eines Fahrzeugs, wenn die ECU 50 einen Instruktionswert für den gewünschten Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 als 0 % bereitstellt, wird der Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 bei 0 % gesteuert, welches der Rückführungswert der Steuereinrichtung 40 ist und beibehalten wird, bis der Verbrennungsmotor startet.
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Der Schlüssel-Ein-Steuern-Schritt kann aufweisen einen Fehler-Ermitteln-Schritt, der einen Fehler in dem Steuersystem ermittelt als Antwort auf ein Fehlersignal, während die Ventilelemente 99 gesteuert werden.
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Die Details des Fehlers-Ermitteln-Schritts sind die gleichen wie die eines Fehlers-Ermitteln-Schritts nachdem der Verbrennungsmotor startet, weswegen der Fehler-Ermitteln-Schritt im Schlüssel-Ein nicht beschrieben wird.
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Die vorliegende Erfindung kann ferner aufweisen, nach dem Steuern-Schritt, einen Schlüssel-Aus-Steuern-Schritt, der den gewünschten Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 als 0 % eingibt, so dass der Öffnungsgrad der Ventilelemente 29 0 % wird im Schlüssel-Aus bzw. Key-Off eines Fahrzeugs, und einen Leistung-Ausschalten-Schritt, der die Leistungszufuhr für das Steuersystem unterbricht mittels des Ausschaltens eines Relais nach dem Beibehalten des Schlüssel-Aus-Steuern-Schritts für eine vorbestimmte Zeitdauer (zum Beispiel 12 s).
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Das heißt im Schlüssel-Aus bzw. Key-Off-Modus eines Fahrzeugs werden das Einstellen und die Steuerung von Lufteinlass mittels des Steuersystems gestoppt und die Ventile 29 sind vollständig geschlossen.
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Zur Vereinfachung der Erklärung und zur genauen Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Begriffe „oberer“, „unterer“, „innerer“ und „äußerer“ benutzt, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen solcher Merkmale, wie sie in den Figuren dargestellt sind, zu beschreiben.
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Die umstehenden Beschreibungen von spezifischen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder um die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind zahlreiche Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre möglich. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu beschreiben, um es so anderen Fachleuten zu ermöglichen, zahlreiche exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie zahlreiche Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und zu benutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hier angehängten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
