DE102014118273A1

DE102014118273A1 - System und Verfahren für das Kondensatmanagement im Luftweg einer Kraftmaschine

Info

Publication number: DE102014118273A1
Application number: DE102014118273.1A
Authority: DE
Inventors: Christopher Donald Wicks; Karen Elizabeth Marceroni; Mark Michael Madin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2015-06-25
Also published as: US10060339B2; RU2014151777A3; CN104727929A; MX2014015476A; RU2677743C2; US9267424B2; CN104727929B; US20150176478A1; RU2014151777A; MX356449B; US20160160744A1

Abstract

Beschrieben werden ein System und Verfahren zum Leiten von in einem Wärmetauschbehälter gesammeltem Kondensat entweder zu einem Lufteinlasssystem oder zu einer Stelle im Abgastrakt der Kraftmaschine basierend auf der Art des Verschmutzungsstoffs im Kondensat und den Betriebsparametern der Kraftmaschine oder des Katalysators. In einem besonderen Beispiel wird Kondensat in einer ersten Betriebsart zu einer ersten Stelle entlang dem Lufteinlasssystem der Kraftmaschine und in einer zweiten Betriebsart zu einer zweiten Stelle stromaufwärts des Katalysators entlang dem Abgastrakt der Kraftmaschine und in einer dritten Betriebsart zu einer dritten Stelle stromabwärts des Katalysators entlang dem Abgastrakt der Kraftmaschine geleitet. Wenn im Wesentlichen keine Verschmutzungsstoffe detektiert werden, kann das Kondensat in den Abgastrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators geleitet werden, um den Katalysator zu kühlen.

Description

Technisches Gebiet
Das Gebiet dieser Offenbarung bezieht sich auf die Erkennung von Verschmutzungsstoffen in Kondensat, das auf natürliche Weise entsteht und das sich in einem Ladeluftkühler gesammelt hat, der an einen Ansaugluftweg und/oder einen Abgasluftweg einer Kraftmaschine angeschlossen ist, wobei Massnahmen als Reaktion auf die Erkennung getroffen werden.
Hintergrund der Erfindung und Kurzfassung
Aufgeladene Kraftmaschinen werden allgemein verwendet, bei denen Luft durch einen Luftkompressor verdichtet wird, der entweder durch einen Turbo, der im Abgasweg der Kraftmaschine angeordnet ist, oder durch die Kurbelwelle der Kraftmaschine angetrieben wird. Die Verdichtung bewirkt eine Temperaturerhöhung. Infolgedessen wird die verdichtete Luft häufig durch einen Wärmetauscher geleitet, der üblicherweise als Ladeluftkühler bezeichnet wird, bevor sie in den Ansaugtrakt der Kraftmaschine gelangt. Unter Bedingungen mit hoher Feuchtigkeit der Umgebungsluft bildet sich Kondensat im Wärmetauscher. In einigen Ansätzen des Stands der Technik wird Kondensat immer in den Abgastrakt der Kraftmaschine und in anderen Ansätzen des Stands der Technik immer in den Ansaugtrakt der Kraftmaschine geleitet.
Die Erfinder haben hier erkannt, dass ständiges Leiten des Kondensats entweder in den Abgastrakt oder in den Ansaugtrakt unabhängig von den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine und unabhängig davon, ob sich Verschmutzungsstoffe im Kondensat befinden, zu einem unerwünschten Betrieb der Kraftmaschine oder des Katalysators geführt hat. Zum Beispiel kann ständiges Einleiten des Kondensats in den Ansaugtrakt zu unruhigem Lauf der Kraftmaschine führen. Und ständiges Leiten von Kondensat in den Abgastrakt stromaufwärts eines Katalysators bei niedrigen oder mittleren Kraftmaschinenlasten kann eine unerwünschte Katalysatorabkühlung zur Folge haben. Ferner kann es, wenn sich Kraftmaschinenöl im Kondensat befindet, das Leiten des Kondensats zum Katalysator zu einem unerwünschten Betrieb des Katalysators kommen. Ferner ist das ungenutzte Ableiten des Kraftmaschinenöls in den Abgastrakt der Kraftmaschine stromabwärts des Katalysators unter Emissions- oder Effizienzgesichtspunkten unerwünscht.
Die Erfinder haben hier, in einem Beispiel, diese Probleme durch ein Verfahren gelöst, das umfasst: Leiten von Luft durch einen Wärmetauscher und in Brennkammern der Kraftmaschine; Bilden von Kondensat im Wärmetauscher; und Leiten des Kondensats entweder zu den Brennkammern oder zu einer Stelle im Abgastrakt der Kraftmaschine, basierend auf der Art des Verschmutzungsstoffes im Kondensat und auf Betriebsparametern der Kraftmaschine oder des Katalysators. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform ein CAC eine in den Zulaufbehältern ausgeführte spezielle Geometrie aufweisen, um Kondensat aus dem Luftweg abzutrennen und ferner das Kondensat entweder zu den Brennkammern oder zu einer Stelle im Abgastrakt der Kraftmaschine zu leiten basierend auf der Art des vorliegenden Verschmutzungsstoffes. Gemäß einem besonderen Aspekt wird Kondensat, wenn die Kraftmaschine bei hoher Last betrieben wird und kein Kraftmaschinenöl im Verschmutzungsstoff vorhanden ist, stromaufwärts des Katalysators in den Abgastrakt der Kraftmaschine geleitet, um den Katalysator zu kühlen. In einem anderen Beispiel wird das Kondensat, wenn die Kraftmaschine bei einer hohen Last betrieben wird und Kraftmaschinenöl im Verschmutzungsstoff vorhanden ist, in die Brennkamern der Kraftmaschine geleitet, um das Öl ohne Verunreinigung des Katalysators zu verbrennen. Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird Kraftmaschinenleistung reduziert, wenn sich Kraftmaschinenkühlmittel im Kondensat befindet, um dem Bediener zu gestatten, zu einem sicheren Ort zu fahren, ohne die Kraftmaschine zu beschädigen.
Die vorstehend erwähnten Vorteile und andere Vorteile sowie Merkmale der vorliegenden Beschreibung sind in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung leicht erkennbar – sei es für sich alleine genommen oder in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die vorstehend erwähnte Zusammenfassung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Die Zusammenfassung hat nicht die Aufgabe, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstandes zu identifizieren; der Schutzbereich des Erfindungsgegenstandes wird ausschließlich durch die Patentansprüche definiert, die auf die ausführliche Beschreibung folgen. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die vorstehend oder an irgendeiner anderen Stelle dieser Offenbarung angemerkte Nachteile beseitigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die hier beschriebenen Vorteile werden durch das Lesen eines Beispiels einer Ausführungsform, hier als „Ausführliche Beschreibung“ bezeichnet, erleichtert, sowohl für sich genommen als auch unter Hinzuziehung der Zeichnungen, wobei:
1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Kraftmaschinensystems mit Ladeluftkühler ist;
2 eine schematische Darstellung aus 1 ist, die beispielhafte Kondensatwege zeigt;
3 ein beispielhaftes Doppelansaugsystem mit einem Wärmetauscher und Behälter gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
4 einen beispielhaften Behälter und ein Dosierventil mit näheren Einzelheiten zeigt;
5 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Umschalten zwischen Betriebsarten ist, um die Stelle, an die das Kondensat geleitet wird, den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine anzupassen;
6 ein Flussdiagramm der ersten Betriebsart ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Leiten des Kondensats zum Ansaugtrakt der Kraftmaschine veranschaulicht;
7 ein Flussdiagramm der zweiten und dritten Betriebsart ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Leiten des Kondensats zum Abgastrakt der Kraftmaschine veranschaulicht;
8 ein Diagramm ist, das beispielhafte Ventileinstellungen auf der Grundlage der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zeigt;
9–12 ein beispielhaftes Kondensatmanagementsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigen, das einen Druckspeicher aufweist, um das Leiten des Kondensats zu erleichtern;
13 ein beispielhaftes Verfahren zum Leiten des Kondensats unter Nutzung des Druckspeichers veranschaulicht;
14 ein beispielhaftes Verfahren zum Füllen des Druckspeichers mit Druckgas veranschaulicht; und
15 und 16 eine dritte Ausführungsform des Kondensatmanagementsystems zeigen, wobei sich Kondensat im Ansaugkrümmer sammelt. Die 3, 4, 9–12 und 15–16 sind annähernd maßstabsgetreu gezeichnet, obwohl auch andere relative Dimensionierungen und Positionierungen verwendet werden können.
Ausführliche Beschreibung
Die nachstehende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Umgang mit Kondensat in einem Ladeluftkühler (Charge Air Cooler, CAC), einschließlich Anpassen der Stelle, an die Kondensat innerhalb eines Kraftmaschinensystems, etwa des Systems aus 1, geleitet wird. Darin können ein oder mehrere Ventil(e) eingestellt werden, um die Stelle, an die Kondensat geleitet wird, wie die in 2 gezeigten beispielhaften Wege, zu steuern. In einer besonderen Ausführungsform, die in den 3 und 4 dargestellt ist, ist eine Kraftmaschine mit zwei Turboladern ausgelegt, um das Kondensat an verschiedene Stellen basierend auf der Art des Verschmutzungsstoffes, der sich im Kondensat befindet, und anderer Betriebsparameter der Kraftmaschine oder des Katalysators, zu transportieren. Zum Beispiel können die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine die Temperatur des Katalysators oder der Kraftmaschine sowie die Bildung von Kondensat im CAC beinhalten, die durch Anwenden des in 5 veranschaulichten Verfahrens bestimmt werden können. Beispielhafte Verfahren zum Umschalten zwischen Betriebsarten der Kraftmaschine, um den Förderweg anzupassen, sind in den 6 und 7 dargestellt. Dann ist in 8 ein beispielhaftes Diagramm dargestellt, das Ventileinstellungen in dem beispielhaften Kraftmaschinensystem veranschaulicht. Eine zweite Ausführungsform des Kondensatmanagementsystems mit einem Druckspeicher zum Speichern und Nutzen von Druckgas, um das Einleiten und die Bewegung des Kondensats zu erleichtern, ist in den 9–12 dargestellt, während die 13 und 14 beispielhafte Verfahren zum Betrieb des Kondensatmanagementsystems mit dem Druckspeicher zeigen. Weiterhin, da sich der tiefste Punkt im Kraftmaschinensystem an Stellen ausser dem Ladeluftkühler befinden kann, zeigen die 15 und 16 eine dritte Ausführungsform, wobei das Kondenswasser im Ansaugkrümmer gesammelt wird, der den tiefsten Punkt im Lufteinlasssystem umfasst.
Es wird nun Bezug genommen auf 1, in der die Brennkraftmaschine 10, die eine Mehrzahl von Zylindern umfasst, von denen ein Zylinder in 1 dargestellt ist, von der elektronischen Steuerung 12 der Kraftmaschine gesteuert wird. Die Kraftmaschine 10 weist eine Brennkammer (Zylinder) 30 und Zylinderwände 32 mit einem darin angeordneten und mit einer Kurbelwelle 40 verbundenen Kolben 36 auf. Die Brennkammer 30 ist in Verbindung stehend mit dem Ansaugkrümmer 47 durch die Einlassrohre (nicht dargestellt) und den Abgaskrümmer 48 über das entsprechende Ansaugventil 52 und das Abgasventil 54 dargestellt. Jedes Ansaugventil und Abgasventil kann durch einen Ansaugnocken 51 und einen Ausstossnocken 53 betrieben werden. Der Zeitpunkt für das Öffnen und Schließen des Abgasventils 54 kann in Abhängigkeit von der Kurbelwellenposition über den Nockenwellenversteller 58 eingestellt werden. Der Zeitpunkt zum Öffnen und Schließen des Ansaugventils 52 kann in Abhängigkeit von der Kurbelwellenposition über den Nockenwellenversteller 59 eingestellt werden. Die Position des Ansaugnockens 51 kann durch den Ansaugnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Ausstossnockens 53 kann durch den Ausstossnockensensor 57 bestimmt werden. Auf diese Weise kann die Steuerung 12 die Nockenwellenverstellung über die Nockenwellenversteller 58 und 59 steuern. Die variable Nockenwellenverstellung (Variable Cam Timing, VCT) kann, abhängig von verschiedenen Faktoren wie Kraftmaschinenlast und Kraftmaschinendrehzahl (RPM), vorgezogen oder verzögert sein.
Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 ist in einer Position dargestellt, in der sie Kraftstoff direkt in die Brennkammer 30 einspritzt, was Fachleuten auf diesem Gebiet der Technik als Direkteinspritzung bekannt ist. Alternativ kann Kraftstoff in einen Ansaugkanal eingespritzt werden, was Fachleuten auf diesem Gebiet der Technik als Kanaleinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 liefert flüssigen Kraftstoff in Proportion zu der Impulsbreite des Signals FPW von der Steuerung 12. Kraftstoff wird für die Kraftstoffeinspritzdüse 66 über ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem bereitgestellt, welches einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine (nicht gezeigte) Kraftstoffverteilerleiste aufweist. Die Kraftstoffspritzdüse 66 erhält Betriebsstrom vom Treiber 68, der auf die Steuerung 12 reagiert. In einem Beispiel wird ein zweistufiges Hochdruck-Kraftstoffsystem verwendet, um höhere Kraftstoffdrücke zu erzeugen. Zusätzlich ist der Ansaugkrümmer 47 in Verbindung stehend mit einer optionalen elektronischen Drossel 62 dargestellt, die eine Position der Drosselklappe 64 einstellt, um den Luftfluss vom Einlassrohr des Drosselgehäuses 46 zu steuern. Der Kompressor 162 saugt Luft vom Luftansaugtrakt 42 an, um das Ansaugsystem der Kraftmaschine zu versorgen. Der Luftansaugtrakt 42 kann Teil eines Ansaugsystems sein, das Luft aus einem oder mehreren Kanal/Kanälen ansaugt (nicht dargestellt in 1). Der eine oder die mehreren Kanal/Kanäle kann/können jeweils kühlere oder wärmere Luft von ausserhalb des Fahrzeugs oder von unterhalb der Haube des Fahrzeugs einsaugen. Ein Ansaugventil (in 1 nicht dargestellt) kann dann die Stelle steuern, von der Ansaugluft in das Ansaugsystem gesaugt wird. Die Ansaugluft kann stromabwärts vom Ansaugventil zum Luftansaugtrakt 42, Kompressorauslasstrakt 44, CAC 166, Einlassrohr des Drosselgehäuses 46, Ansaugkrümmer 47 fließen, und die Lufteinlassrohre 30, die Luft zu jeder der Brennkammern leiten, umfassen ein Lufteinlasssystem.
Die Abgase drehen die Turbine 164, die mit dem Kompressor 162 verbunden ist, der wiederum das verbleibende Vordrossel-Luftwegvolumen verdichtet. Verschiedene Ausführungsformen können bereitgestellt werden, um den Kompressor anzutreiben. Bei einem Verdrängerlader kann der Kompressor 162 zumindest teilweise von der Kraftmaschine und/oder einer elektrischen Maschine angetrieben werden und weist unter Umständen keine Turbine auf. Somit kann die Höhe der Verdichtung, die einem oder mehr Zylinder(n) der Kraftmaschine über einen Turbolader oder einen Verdrängerlader bereitgestellt wird, durch die Steuerung 12 verändert werden. Das Turbolader-Wastegate 171 ist ein Ventil, das es Abgasen ermöglicht, die Turbine 164 über den Umgehungskanal 173 zu zu umgehen, wenn sich das Turbolader-Wastegate 171 in einer geöffneten Position befindet. Im Wesentlichen passieren sämtliche Abgase die Turbine 164, wenn sich das Turbolader-Wastegate 171 in einer vollkommen geschlossenen Position bfindet.
Ferner kann in den offenbarten Ausfühungsformen ein Abgasrückführungs-(AGR)System einen gewünschten Anteil der Abgas über den AGR-Kanal 140 vom Abgaskrümmer 48 zum Ansaugkrümmer 47 oder an eine andere Position entlang des Luftansaugsystems leiten. Die AGR-Menge, die dem Abgaskrümmer 47 bereitgestellt wird, kann durch die Steuerung 12 über das AGR-Ventil 172 verändert werden. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System genutzt werden, um die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer zu regeln. 1 zeigt ein Hochdruck-AGR-System, wobei AGR-Gase von stromaufwärts einer Turbine eines Turboladers nach stromabwärts eines Kompressors eines Turboladers geleitet werden. In anderen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine zusätzlich oder alternativ ein Niedrigdruck-AGR-System aufweisen, bei dem die AGR-Gase von stromabwärts einer Turbine eines Turboladers nach stromaufwärts eines Kompressors des Turboladers geleitet werden. Sofern betreibbar, kann das AGR-System die Bildung von Kondensat aus der Druckluft hervorrufen, besonders wenn die Druckluft durch den Ladeluftkühler, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, gekühlt wird. Speziell enthält AGR-Gas eine große Menge Wasser, da es ein Verbrennungsnebenprodukt ist. Da AGR-Gas eine relative hohe Temperatur hat und beträchtliche Mengen Wasser enthält, kann die Taupunkttemperatur ebenfalls relativ hoch sein. Demzufolge kann die Kondensatbildung aus AGR-Gas viel höher sein als die Kondensatbildung durch Verdichten von Luft und Absenken davon auf Taupunkttemperatur.
Das Ansaugsystem kann einen oder mehrere Ladeluftkühler 166 (Charge Air Coolers, CAC) (z.B. einen Zwischenkühler) aufweisen, um die Temperatur der per Turbolader oder per Verdrängerlader aufgeladenen Ansauggase zu senken. In einigen Ausführungsformen kann der CAC 166 ein Luft-Luft-Wärmetauscher sein, während in anderen Ausführungsformen der CAC 166 ein Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher sein kann. Der CAC 166 kann ein Ventil aufweisen, um selektiv die Fließgeschwindigkeit der Ansaugluft oder des flüssigen Kühlmittels, die/das durch den Ladeluftkühler 166 strömt, als Reaktion auf Kondensatbildung im Ladeluftkühler zu verändern. Heisse Ladeluft aus dem Kompressor 162 strömt in den Einlass des CAC 166, kühlt auf dem Weg durch den CAC ab und tritt dann wieder aus, um durch die Drossel 62 in den Ansaugkrümmer 47 der Kraftmaschine zu fließen. Um die Kühlung der Ladeluft zu unterstützen, kann Umgebungsluftstrom von ausserhalb des Fahrzeugs in die Kraftmaschine 10 durch einen Frontbereich des Fahrzeugs und über den CAC fließen. Kondensat kann sich weiterhin als Reaktion auf eine abnehmende Umgebungslufttemperatur, hohe Luftfeuchtigkeit oder regnerische Wetterbedingungen bilden und im CAC sammeln, wenn die Ladeluft unter den Wassertaupunkt abgekühlt wird. Kondensat kann sich am Boden des CAC 166 sammeln, das dann während eines Beschleunigungsvorgangs an verschiedenen Stellen wieder in das Kraftmaschinensystem eingeleitet wird, basierend auf der Art des Verschmutzungsstoffs, der im Kondensat festgestellt wird, und auf Betriebsparametern der Kraftmaschine oder des Katalysators.
Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, ist die Zulaufbehälterbaugruppe 202 am Boden des CAC 166 am niedrigsten Punkt, an dem Kondensat gesammelt wird, angeordnet. Die Zulaufbehälterbaugruppe 202 ist mit dem ersten Richtungssteuerungsventil 210 verbunden, das von dem Kraftmaschinensteuerungsmodul (z.B. Steuerung 12) gesteuert wird, und kann anhand von Rückmeldungen eines Sensors, der im Sumpfteil des Zulaufbehälters angeordnet ist, der die Kondensat- und/oder Verschmutzungsstoffpegel darin überwacht, aktiviert werden. Hinsichtlich der Positionierung des Sumpfteils des Zulaufbehälters kann in einer Ausführungsform der Sumpfteil etwas unterhalb einer Ebene parallel zum Boden, also tangential zum niedrigsten Punkt der CAC-Zulaufbehälterschläuche, angeordnet sein. Daher kann das Kondensat durch einen oder mehrere Schlauch/ Schläuche fließen, der/die an das Kraftmaschinensystem angeschlossen ist/sind, wo es in eine Öffnung eintritt, die dem Zweck dient, das Kondensat vor dem Einspritzen in das Kraftmaschinensystem zu zerstäuben. Insbesondere können die beschriebenen Verfahren das Leiten des Kondensats entweder zum Ansaugsystem oder zu einer Stelle im Abgassystem der Kraftmaschine basierend auf der Feststellung eines Verschmutzungsstoffs im Kondensat zusätzlich zu den Betriebsparametern der Kraftmaschine oder des Katalysators beinhalten. Zum Beispiel kann während des Betriebs des Fahrzeugs das Leiten beinhalten, das Kondensat zu jedem von dem Ansaugsystem und einer Position im Abgassystem zu leiten, abhängig von gemessenen und/oder geschätzten Kraftmaschinenparametern während des Fahrzeugbetriebs. Weiterhin kann das Leiten zu den verschiedenen beschriebenen Stellen zu bestimmten Zeitpunkten, oder in einigen Fällen gleichzeitig erfolgen. Darüber hinaus kann die Verlegung der Entleerungsschläuche parallel zu, neben und/oder anderweitig in der unmittelbaren Nähe bestehender Wärmequellen unter der Haube erfolgen, um die flüssigen Medien über Wärmeübertragung zu erwärmen, um die flüssigen Medien vorab zu zerstäuben. Umgekehrt können die Entleerungsschläuche in der Nähe von Kältequellen (z.B.) verlegt werden, die sich entlang der Förderwege befinden, um eine zusätzliche Kühlung vor Eintritt in eine der Einspritzpunktstellen bereitzustellen. Zum Beispiel kann das Kondensat in einer ersten Betriebsart an eine erste Stelle entlang des Ansaugtrakts der Kraftmaschine und in einer zweiten Betriebsart an eine zweite Stelle entlang des Abgastrakts der Kraftmaschine und in einer dritten Betriebsart zu einer dritten Stelle entlang des Abgastrakts der Kraftmaschine geleitet werden, wobei die ersten, zweiten und dritten Betriebsarten alle während des Betriebs des Fahrzeugs und alle in nicht überlappenden Zeiträumen auftreten.
Durch Steuern der Temperatur über den gesamten CAC (z.B. Ladelufttemperaturen am Einlass und am Auslass) kann die Kondensatbildung verringert werden, was das Risiko von Zündaussetzern der Kraftmaschine reduziert. In einer Ausführungsform kann durch Erhöhen der Ladelufttemperatur am CAC-Einlass die durch den CAC strömende Luft weiter entfernt vom Taupunkt liegen und somit die Kondensatmenge verringern. Ein Beispiel für die Erhöhung der Lufttemperatur am CAC-Einlass kann das Regeln der Temperatur der Ansaugluft aus einem Ansaugsystem einschließen. Zum Beispiel kann ein Ansaugventil wärmere Luft von unter der Motorhaube zum Ansaugsystem und durch den Kompressorauslassschlauch 44 zum CAC 166 leiten.
Das verteilerlose Zündsystem 88 stellt einen Zündfunken an die Brennkammer 30 über eine Zündkerze 92 als Reaktion auf die Steuerung 12 bereit. Eine unbeheizte Lambdasonde (Universal Exhaust Gas Oxygen, UEGO) 126 ist gekoppelt an den Abgaskrümmer 48 stromaufwärts von Turbine 164 und Light-off-Katalysator 70 dargestellt, der ein Light-off-Katalysator mit einem kleineren Volumen als ein Katalysator mit größerem Volumen, der unter der Karosserie installiert ist, sein kann. Der Light-off-Katalysator 70 ist dicht an den Abgaskrümmer oder den Turbolader (wenn bei einem IEM-Zylinderkopf angewandt) gekoppelt und ausgelegt, um nach einem Kraftmaschinenstart schneller als ein Unterbodenkatalysator zu erwärmen. In diesem besonderen Beispiel ist der Unterbodenkatalysator ein Drei-Wege-Katalysator, der Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid oxidiert und Stickoxide reduziert. In diesem Beispiel besteht der Unterbodenkatalysator aus mehreren Bricks. Andere Katalysatorformen können ebenfalls verwendet werden. Der Light-off-Katalysator kann ein Oxidationskatalysator, ein Drei-Wege-Katalysator oder ein anderer geeigneter Katalysator sein. Alternativ kann eine binäre Lambdasonde den UEGO-Sensor 126 ersetzen.
In einigen Beispielen kann die Kraftmaschine an ein Elektromotor-/Batterie-System in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine parallele Konfiguration, eine Reihenkonfiguration oder eine Abwandlung oder Kombinationen davon sein. Ferner können in einigen Beispielen andere Kraftmaschinenkonfigurationen, wie zum Beispiel eine Diesel-Kraftmaschine, eingesetzt werden. Der Elektromotor kann während Ablassoperationen genutzt werden, um eine Drehmomentanforderung des Fahrers aufrechtzuerhalten.
Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder in der Kraftmaschine 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: Der Zyklus beinhaltet Ansaughub, Verdichtungshub, Arbeitshub und Ausstoßhub. Während des Ansaughubs schließt sich im Allgemeinen das Abgasventil 54, und das Ansaugventil 52 öffnet sich. Luft wird über den Ansaugkrümmer 47 in die Brennkammer 30 geleitet, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um so das Volumen in der Brennkammer 30 zu vergrößern. Die Position, bei der der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Hubweges steht (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen hat), wird von Fachleuten auf diesem Gebiet der Technik typischerweise als unterer Totpunkt (UT) (Bottom Dead Center, BDC) bezeichnet. Während des Verdichtungshubs sind das Ansaugventil 52 und das Abgasventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um so die Luft im Innern der Brennkammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem der Kolben 36 am Endpunkt seines Hubweges und am nächsten zum Zylinderkopf angelangt ist (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr kleinstes Volumen hat), wird von Fachleuten auf diesem Gebiet der Technik typischerweise als oberer Totpunkt (OT)(Top Dead Center, TDC) bezeichnet. In einem nachfolgend als Kraftstoffeinspritzung bezeichneten Verfahren wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet. In einem Verfahren, das im Folgenden als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff mittels bekannter Zündmittel wie etwa der Zündkerze 92 entzündet, was in einer Verbrennung resultiert. Der Zeitpunkt der Fremdzündung kann so gesteuert werden, dass der Funke vor (vorgezogen) oder nach (verzögert) dem vom Hersteller angegeben Zeitpunkt erfolgt. Zum Beispiel kann der Zündzeitpunkt vom Zeitpunkt des maximalen Bremsdrehmoments (Maximum Brake Torque, MBT) verzögert werden, um Kraftmaschinenklopfen zu steuern, oder bei hoher Luftfeuchtigkeit vorgezogen werden. Insbesondere kann das MBT vorgezogen werden, um die langsame Verbrennungsgeschwindigkeit zu berücksichtigen. Während des Arbeitshubs drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 bis zum UT zurück. Die Kurbelwelle 40 setzt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Antriebswelle um. Die Kurbelwelle 40 kann genutzt werden, um den Wechselstromgenerator 168 anzutreiben. Am Ende, während des Ausstoßhubs, öffnet sich das Abgasventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Abgaskrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Es ist zu beachten, dass obiges lediglich als Beispiel angeführt wird und dass die Öffnungs- und/oder Schließzeiten des Ansaug- und des Abgasventils variieren können, etwa um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Ansaugventils oder verschiedene andere Beispiele zu erzielen.
In 1 ist die Steuerung 12 als ein Mikroprozessor dargestellt, umfassend: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme sowie Kalibrierwerte als Festwertspeicher 106, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff 108, einen Erhaltungsspeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Die Steuerung 12 wird dargestellt, wie sie zusätzlich zu den vorstehend besprochenen Signalen verschiedene Signale von Sensoren empfängt, die mit der Kraftmaschine 10 gekoppelt sind, einschließlich: Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature, ECT) vom Temperatursensor 112, der an eine Kühlmanschette 114 gekoppelt ist; ein Pedalpositionssensor 134, der an ein Gaspedal 130 gekoppelt ist, um die vom Fahrzeugbediener 132 angewandte Kraft zu messen; eine Messung des absoluten Krümmerdrucks (Manifold Absolute Pressure, MAP) der Kraftmaschine vom Drucksensor 122, der mit dem Ansaugkrümmer 47 verbunden ist; eine Messung des Ladedrucks (Boost) vom Drucksensor 123; eine Messung des induzierten Luftmassenflusses (Mass Air Flow, MAF) vom Lufmassenflusssensor 120; eine Messung der Drosselposition (Throttle Position, TP) von einem Sensor 5; und die Temperatur am Auslass eines Ladeluftkühlers 166 von einem Temperatursensor 124. Der barometrische Druck kann ebenfalls gemessen werden (Sensor nicht dargestellt) zur Verarbeitung durch die Steuerung 12. Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Positionssensor der Kraftmaschine 118 ein Profilzündungsaufnahme-Signal (Profile Ignition Pickup Signal, PIP). Dies erzeugt eine vorgegebene Anzahl von abstandsgleichen Impulsen bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, von der die Kraftmaschinendrehzahl (RPM) bestimmt werden kann. Hierbei ist zu beachten, dass verschiedene Kombinationen der vorstehend erwähnten Sensoren verwendet werden können, beispielsweise ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Im stöchiometrischen Betrieb kann der MAP-Sensor einen Hinweis auf das Kraftmaschinendrehmoment geben. Ferner kann dieser Sensor, zusammen mit der erkannten Kraftmaschinendrehzahl, einen Schätzwert zu der in den Zylinder induzierten Ladung (einschließlich Luft) geben. Andere, hier nicht dargestellte Sensoren können ebenfalls vorhanden sein, beispielsweise ein Sensor zum Bestimmen der Ansaugluftgeschwindigkeit am Einlass des Ladeluftkühlers.
Ferner kann die Steuerung 12 mit verschiedenen Stellgliedern kommunizieren, die Kraftmaschinenstellglieder wie Kraftstoff- oder Kondensateinspritzdüsen, eine elektronisch gesteuerte Ansaugluftdrosselklappe, Zündkerzen, Nockenwellen etc. umfassen können. Verschiedene Kraftmaschinenstellglieder können so gesteuert werden, dass eine vom Fahrzeugbediener 132 spezifizierte Drehmomentanforderung bereitgestellt oder gehalten wird. Diese Stellglieder können bestimmte Kraftmaschinen-Steuerparameter einstellen, einschließlich: variable Nockenwellenverstellung (Variable Cam Timing,VCT), Luft-Kraftstoffverhältnis (Air-to-Fuel Ratio, AFR), Last des Wechselstromgenerators, Zündzeitpunkt, Drosselposition, etc. Wird, zum Beispiel, eine PP-Erhöhung (z.B. beim Treten des Gaspedals) vom Pedalpositionssensor 134 angezeigt, steigt die Drehmomentanforderung.
Es wird nun Bezug genommen auf 2, die eine vereinfachte schematische Darstellung aus 1, die beispielhafte Kondensatwege gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst, darstellt. Der Einfachheit halber ist das Kondensatmanagementsystem 200 gekoppelt an ein einziges Turboladersystem und ein einziges Abgassystem dargestellt. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Kraftmaschine 10 zwei oder mehr Turbolader und/oder Abgassysteme in Verbindung stehend mit dem Kondensatmanagementsystem 200 aufweisen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist die Kraftmaschine 10 ein Lufteinlasssystem und einen Katalysator, der an den Abgastrakt der Kraftmaschine gekoppelt ist, auf. Darin umfasst das Verfahren ein Leiten von Luft durch einen Wärmetauscher und in ein Lufteinlasssystem; Bilden von Kondensat im Wärmetauscher; und Leiten des Kondensats entweder zum Lufteinlasssystem oder zu einer Position im Abgastrakt der Kraftmaschine, basierend auf einem Verschmutzungsstoff im Kondensat und auf Betriebsparametern der Kraftmaschine oder des Katalysators.
Zum Beispiel, wie in dem Diagramm von 2 schematisch veranschaulicht, kann sich Kondensat am Boden des CAC 166 in der Zulaufbehälterbaugruppe 202 sammeln. Danach, basierend auf der Zusammensetzung und/oder dem Pegel des Kondensats, kann es durch einen oder mehrere Schlauch/Schläuche fließen, bevor es wieder in die Kraftmaschine 10 eingespritzt wird. Somit kann die Position des ersten Richtungssteuerungsventils 210, das von dem Steuersystem 12 gesteuert wird, eingestellt werden, um Kondensat in einer ersten Betriebsart zu einer ersten Position entlang des Lufteinlasssystems (z.B. Ansaugkrümmer 47) der Kraftmaschine und, wenn nicht in der ersten Betriebsart betrieben, zum Abgastrakt der Kraftmaschine zu leiten. Zusätzlich ist ein zweites Richtungssteuerungsventil 212 vorhanden, um das Kondensat in einer zweiten Betriebsart an eine zweite Position entlang des Abgastrakts der Kraftmaschine stromaufwärts des Light-off-Katalysators 70 und in einer dritten Betriebsart zu einer dritten Position entlang des Abgastrakts der Kraftmaschine stromabwärts des Light-off-Katalysators zu leiten.
Hinsichtlich der Kraftmaschinenbetriebsarten, die in der beispielhaften Ausführungsform aus 2 dargestellt sind, befindet sich die erste Position im Ansaugkrümmer 47 der Kraftmaschine, und die erste Betriebsart umfasst einen Betrieb der Kraftmaschine bei einer hohen Last, wobei der Verschmutzungsstoff Kraftmaschinenöl aufweist. Daher, wenn ein Sensor (z.B. Kondensatsensor 410, der nachstehend ausführlicher beschrieben wird) das Vorhandensein von Kraftmaschinenöl im Kondensat erkennt, zum Beispiel, weil das Kraftmaschinenöl von einem Sensor erkannt wird, der an einen Kondensatbehälter gekoppelt ist, kann das erste Richtungssteuerungsventil 210, das als ein Zwei-Wege-Ventil dargestellt ist, eingestellt werden, um das mit Kraftmaschinenöl verschmutzte Kondensat durch einen ersten Förderweg 220 zu führen, wo das Kondensat durch das erste Dosierventil 930 zerstäubt wird, bevor es in den Ansaugluftstrom zum Einleiten in den Zylinder 30 fließt. Dadurch kann das Kraftmaschinenöl wirksamer während des Verbrennungsvorgangs, der darin erfolgt, verbrannt werden. Alternativ, wenn die Kraftmaschine 10 nicht unter einer hohen Last arbeitet, weil, zum Beispiel, die Last der Kraftmaschine unterhalb eines Schwellenwertes liegt, aber der Kondensatsensor 410 dennoch Kraftmaschinenöl als Verschmutzungsstoff erkennt, kann die Kraftmaschine nach wie vor in der ersten Betriebsart unter Kraftstoffanreicherungsbedingungen arbeiten. Der Betrieb mit überschüssigem Kraftstoff unter Kraftstoffanreicherungsbedingungen erlaubt das Ansaugen des Kondensats ohne Beeinträchtigung der Verbrennungsstabilität.
Alternativ, wenn praktisch kein Verschmutzungsstoff durch den Kondensatsensor 410 erkannt wird, kann das Kondensat zum Abgastrakt der Kraftmaschine geleitet werden, um dorthinein eingespritzt zu werden. Daher kann das erste Richtungssteuerungsventil 210 eingestellt werden, um Kondensat, das sich am Boden des CAC 166 angesammelt hat, durch den zweiten Förderweg 222 zum Abgastrakt der Kraftmaschine zu leiten. Weiterhin, da das gesammelte Kondensat im Wesentlichen reines Wasser umfasst, wenn kein Verschmutzungsstoff vorhanden ist, beinhalten die Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung das Einspritzen des Kondensats stromaufwärts des Katalysators auf der Grundlage eines oder mehrerer Kraftmaschinen- oder Katalysatorparameter(s). Wird, zum Beispiel, der Katalysator heiß, weil eine Temperatur über einem Schwellenwert liegt, kann das Kondensat in das Abgassystem stromaufwärts des Light-off-Katalysators 70 eingespritzt werden, um dorthinein eingeleitet zu werden. Daher kann das Kondensat in den Abgastrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators geleitet werden, um bei hoher Kraftmaschinenlast die Vorrichtung zu kühlen. Auf diese Weise nutzen die Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung vorteilhaft Feuchtigkeit, die sich innerhalb des Kraftmaschinensystems angesammelt hat, um die Leistungsfähigkeit des Ladeluftkühlsystems zu erhöhen. Entsprechend kann daher, bezogen auf 2, das zweite Richtungssteuerungsventil 212 eingestellt werden, um das Kondensat innerhalb des Agassystems zu leiten. Da im Abgassystem zwei Positionen vorhanden sind, ist hier die zweite Position die Stelle stromaufwärts des Katalysators, und die dritte Position ist die Stelle stromabwärts des Katalysators.
Die zweite Betriebsart umfasst das Einspritzen von Kondensat an der zweiten Position, die sich entlang des Abgastrakts der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators befindet, während des Betriebs der Kraftmaschine 10 unter hoher Last, wobei der Verschmutzungsstoff praktisch frei von Kraftmaschinenöl ist. Daher kann sich die Katalysatortemperatur bei hoher Last (z.B. über einem Lastschwellenwert) der Kraftmaschine als Reaktion auf die hohe Last soweit erhöhen, dass die Katalysatortemperatur über einen Temperaturschwellenwert steigt. Wenn dies eintritt, kann das zweite Richtungssteuerungsventil 212 betätigt werden, um das Kondensat durch den dritten Förderweg 224 und in das zweite Dosierventil 232, das sich in der zweiten Position befindet, zu leiten. Wie oben beschrieben, kann das Kondensat so bei hoher Last der Kraftmaschine zur Kühlung des Katalysators dienen. Darüber hinaus umfasst die zweite Betriebsart ferner, dass der Katalysator bei einer Temperatur arbeitet, die als über einem vorab bestimmten Temperaturwert liegend festgestellt wurde, während der Verschmutzungsstoff im Wesentlichen frei von Kraftmaschinenöl ist. Die Temperatur des Katalysators kann von einer oder mehreren der folgenden Variablen abgeleitet werden: Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis, Abgasrückführung, Kraftmaschinendrehzahl, Zündzeitpunkt und Luftstrom durch die Kraftmaschine. Zum Beispiel lehrt US-Pat. Nr. 5,303,168 ein Verfahren zum Vorhersagen der Kraftmaschinenabgastemperatur während des Betriebs der Kraftmaschine. Darin werden verschiedene Kraftmaschineninformatinen verarbeitet, um die Abgastemperatur basierend auf Fahrzeugoperationen mithilfe von Vorhersagemodellen dynamisch vorherzusagen, während Kraftmaschinendrehzahl, Last, Zündungsfrüheinstellung, Prozentsatz der Abgasrückführung und Luft-Kraftstoff-Verhältnis variieren.
Die dritte Betriebsart umfasst das Einspritzen von Kondensat an der dritten Position, die entlang des Abgastrakts der Kraftmaschine stromabwärts des Katalysators liegt, während die Kraftmaschine 10 bei einer niedrigen Last arbeitet und praktisch keine signifikante Menge Kraftmaschinenöl im Kondensat festgestellt wird. Daher kann die Katalysatortemperatur bei niedriger Last (z.B. unterhalb eines Schwellenwertes) der Kraftmaschine ebenfalls unter einen Temperaturschwellenwert sinken. Wenn dies eintritt, kann das zweite Richtungssteuerungsventil 212 betätigt werden, um das Kondensat durch den vierten Förderweg 226 und in das dritte Dosierventil 234, das sich in der dritten Position stromaufwärts des Light-off-Katalysators 70 befindet, zu leiten. Auf dem Weg durch den zweiten Förderweg 222 und weiter durch den vierten Förderweg 226 kann das dritte Dosierventil 234 das Kondensat zerstäuben, bevor es in den Abgasluftstrom hinter dem Light-off-Katalysator eintritt. Dies kann geschehen, um den Light-off-Katalysator gegen übermäßige Feuchtigkeit während des Fahrzeugbetriebs zu schützen. Ferner könnte während des Betriebs bei gringen Kraftmaschinenlasten das Einspritzen von Kondensat stromaufwärts des Katalysators eine unerwünschte Kühlung des Katalysators und einen weniger effizienten Katalysatorbetrieb verursachen.
Obwohl das/die hier beschriebene(n) System und Verfahren frei in jeder der Positionen basierend auf einem oder mehr Kraftmaschinen- und/oder Katalysatorparametern arbeiten können, kann die dritte Betriebsart, in der das Kondensat zu der dritten Position geleitet wird, öfter auftreten als der Betrieb in der zweiten Betriebsart, in der das Kondensat zu der zweiten Position geleitet wird, oder als der Betrieb in der ersten Betriebsart, in der das Kondensat zu der ersten Position geleitet wird. Als solches kann das Kondensat, das im Wesentlichen reines Wasser umfasst, sicher aus dem Kraftmaschinensystem abgelassen werden während die Kraftmaschine bei angemessenen Lasten arbeitet. Darüber hinaus haben die Erfinder erkannt, dass ständiges Leiten des Kondensats entweder zum Abgastrakt oder zum Ansaugtrakt unabhängig von den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine und unabhängig davon, ob sich Verschmutzungsstoffe im Kondensat befinden, zu einem unerwünschten Betrieb der Kraftmaschine oder des Katalysators geführt hat, was dadurch vermieden wird, dass das System und die Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung genutzt werden.
In einigen Fällen kann der im Kondensat erkannte Verschmutzungsstoff Kraftmaschinenkühlmittel sein. Das Erkennen von Kraftmaschinenkühlmittel im Kondensat weist jedoch auf mögliche Probleme im Kraftmaschinensystem hin, da wahrscheinlich ein Kühlmittelleck vorliegt. Daher, wenn es sich bei dem erkannten Verschmutzungsstoff um Kraftmaschinenkühlmittel handelt, umfassen die beschriebenen Verfahren ferner eine Reduzierung der Leistung an die Kraftmaschine, um dem Bediener die Möglichkeit zu geben, an einen sicheren Ort zu fahren, ohne die Kraftmaschine zu beschädigen. Auf diese Weise sieht/sehen das beschriebene System und die beschriebenen Verfahren eine Notfall-Betriebsart („Limp Home“) vor, damit das Fahrzeug unter einer Reihe eingeschränkter Bedingungen bis zur Ankunft an einem Zielort zu betreiben ist, wo es abgestellt werden kann, bis Wartungsarbeiten am Fahrzeug durchgeführt werden, um das potentielle Problem zu lösen.
Das Kraftfahrzeugsystem 10 kann ferner ein Steuersystem 14 aufweisen, das eine Steuerung 12 umfasst, die dargestellt ist, wie sie Informationen von einer Vielzahl von Sensoren (wovon verschiedene Beispiele hier beschrieben werden) empfängt und Steuersignale an eine Vielzahl von Stellgliedern (wovon verschiedene Beispiele hier beschrieben werden) sendet. Als ein Beispiel können Sensoren den Kondensatsensor 410, der an die Zulaufbehälterbaugruppe 202 gekoppelt ist, Sensoren im Ansaugtrakt, einen Abgassensor sowie Temperatursensoren, die im Abgastrakt und/oder im Katalysator angeordnet sind, etc. aufweisen. Andere Sensoren wie Druck-, Temperatur Kraftstofffüllstands-, Luft-Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren können an verschiedenen Stellen in der Kraftmaschine 10 gekoppelt sein. Als ein anderes Beispiel können die Stellglieder die Kondensatdosierventile 930, 232, und 234, die Kraftstoffeinspritzdüse 66 und die Drossel 62 aufweisen. Die Steuerung kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren erhalten, die Eingangsdaten verarbeiten und die Stellglieder als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf darin programmierten Anweisungen oder Codes entsprechend einer oder mehreren Routine(n) aktivieren. Beispielhafte Routinen sind in den 5–7 dargestellt.
Es wird nun Bezug genommen auf die 1–3, die die relative Positionierung der Komponenten in einer beispielhaften Kraftmaschine mit zwei Turboladern (z.B. zwei Turboladern und zwei Abgaskrümmern) zeigen, die ein Kondensatmanagementsystem umfasst, das einen Wärmetauscher und einen Behälter gemäß der vorliegenden Offenbarung aufweist. Wie dargestellt, ist die Zulaufbehälterbaugruppe 202 unterhalb des CAC 166 am tiefsten Punkt, wo sich das Kondensat sammelt, angeordnet. Wenn die Luft in jeden Turboladerkompressoreinlass, der bei 180 gekennzeichnet ist, eintritt, kann daher der Luftstrom in der vorstehend unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschriebenen Weise durch den Ansaugkanal 42 zum Kompressor 162 und weiter durch den Kompressorauslassschlauch 44 geleitet werden. Am CAC 166 werden beide Luftströme zu einem einzigen Luftstrom, der durch den Wärmetauscher gepresst wird, zusammengeführt. Danach wird der verdichtete und gekühlte Luftstrom durch den Einlassschlauch 46 des Drosselgehäuses, durch den Ansaugkrümmer 47 und in die Einlassrohre geleitet und gelangt so schließlich in die Brennkammern 30. Um die Kühlung der Ladeluft zu unterstützen, kann ein Umgebungsluftstrom von ausserhalb des Fahrzeugs durch einen Frontteil des Fahrzeugs in die Kraftmaschine 10 eintreten, wenn er über den CAC 166 weitergeleitet wird.
Wie in 3 gezeigt und vorstehend beschrieben, ist die Zulaufbehälterbaugruppe 202 unterhalb des CAC 166 angeordnet, um Kondensat, während es sich im Lufteinlasssystem bildet, zu sammeln. Da jedoch das in 3 dargestellte Kondensatmanagementsystem an ein System mit zwei Abgaskrümmern (nicht dargestellt) gekoppelt ist, kann in einigen Fällen das erste Richtungssteuerungsventil 210 ein Dreiwegeventil sein, das ausgelegt ist, um das gesammelte Kondensat über einen ersten Förderweg 220 zum Ansaugsystem der Kraftmaschine oder das gesammelte Kondensat über zwei zweite Förderwege 222 gleichzeitig an jedes Abgassystem der Kraftmaschine zu leiten. Obwohl der Kondensatstrom zu jedem Abgastrakt der Kraftmaschine durch den zweiten Förderweg 222 gleichzeitig erfolgen kann, ist dies jedoch nicht beschränkt, und in einigen Ausführungsformen kann das Kondensat jeweils an den einen oder den anderen Ansaugkrümmer je nach Bedarf darin, geleitet werden. Ist, zum Beispiel, ein Abgasrohr ausgelegt, um eine größere Last aufzunehmen, weil es beispielsweise über einen zusätzlichen Katalysator verfügt, kann das Kondensat häufiger zu diesem Abgassystem als zum anderen Abgassystem geführt werden. Der Einfachheit halber ist hier jedes Abgassystem im Wesentlichen identisch, so dass die von jedem System aufgenommene Last gleichmäßig zwischen den beiden Abgaskrümmern verteilt wird. Der Kondensatstrom zu jedem Abgaskrümmer kann als solcher im Allgemeinen proportional zueinander erfolgen. Ferner, wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, kann das zum Abgassystem geleitete Kondensat durch den zweiten Förderweg 222 auf dem Weg zum zweiten Richtungssteuerungsventil 212 geführt werden.
4 zeigt eine beispielhafte Zulaufbehälterbaugruppe 202 mit näheren Einzelheiten. In einer Ausführungsform weist die Zulaufbehälterbaugruppe 202 einen einzigen Sensor auf, um zu bestimmen, ob sich Verschmutzungsstoff im Kondensat befindet. Dies ist jedoch nicht einschränkend, und in anderen Ausführungsformen können auch zwei oder mehr Sensoren vorhanden sein, um einen oder mehr Verschmutzungsstoffe zusätzlich zu einem sauberen Kondensat zu erkennen. Zum Beispiel können drei Sensoren eingeschlossen sein, um zu bestimmen, ob das Kondensat im Wesentlichen frei von Verschmutzungsstoffen ist, ob Kraftmaschinenöl als der Verschmutzungsstoff vorhanden ist und/oder ob der Verschmutzungsstoff Kraftmaschinenkühlmittel ist. Daher kann, wie in 4 dargestellt, der Kondensatsensor 410 zwischen diesen drei Flüssigkeiten unterscheiden. Zum Beispiel kann das Kondensat auf ein bestimmtes spezifisches Gewicht oder eine Kohlenwasserstoffsignatur der Kondensatmedien untersucht werden, da Kraftmaschinenkühlmittel Ethylenglykol enthält, das eine andere Kohlenwasserstoffsignatur aufweist als Kraftmaschinenöl.
Da die Zulaufbehälterbaugruppe 202 unterhalb des CAC 166 angeordnet ist, kann das Kondensat vom Ladeluftkühler abwärts zum tiefsten Punkt fließen, der mit dem inneren Sumpf 402 zusammenfällt, wo das Kondensat gesammelt wird. Aus diesem Grund verbindet der Verbindungskanal 404 den linken und den rechten Flüssigkeitskanal, um das Kondensat innerhalb des CAC 166 zum Entleeren wirksam in den inneren Sumpf 402 zu leiten. Da das Kondensat in das Kraftmaschinensystem rückgeführt wird, weist die Zulaufbehälterbaugruppe 202 ferner einen Filter 406 auf, um etwaige Partikel oder Fremdkörper am Eindringen in den Kondensatentleerungsschlauch, oder das Kondensatmanagementsystem, zu hindern. Daher können Kondensatflüssigkeiten, die weiter stromabwärts (wie in 4 dargestellt) zum ersten Richtungssteuerungsventil 210 fließen, sauberer sein, da Schwebstoffe durch die Verwendung des Filters reduziert werden. In einigen Ausführungsformen kann der innere Sumpf 402 einen entfernbaren Propfen 412 aufweisen, um eine Zugangsöffnung zum inneren Sumpfbereich zu schaffen. Zum Beispiel kann während einer Prüfphase eine Kamera in die Öffnung eingebaut werden, um die Flüssigkeiten sichtbar zu machen, während ein oder mehrere Sensor(en) bestimmt/bestimmen, ob sich ein Verschmutzungsstoff in dem gesammelten Kondensat befindet. Wie vorstehend ausführlicher unter Bezugnahme 3 beschrieben, kann das gesammelte Kondensat basierend auf der Art des Verschmutzungsstoffs im Kondensat und den Betriebsparametern der Kraftmaschine oder des Katalysators auch zu den drei Positionen geleitet werden.
Bezugnehmend auf die Steuerung des/der offenbarte(n) Systems und Verfahren, zeigen die 5–7 beispielhafte Flussdiagramme, um zu veranschaulichen, wie die Steuerung 12 programmiert werden kann, um Einstellungen in der Kraftmaschine 10 zum Umschalten zwischen Betriebsarten der Kraftmaschine vorzunehmen. Zum Beispiel kann die Steuerung 12 Betriebsarten wechseln, indem ein oder mehr Richtungssteuerungsventile im Kondensatmanagementsystem betätigt werden, um den Förderweg einzustellen, über den das Kondensat fließt, wenn es zu den verschiedenen beschriebenen Stellen geleitet wird.
5 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens 500 zum Abstimmen der Kraftmaschine 10 während des Umschaltens der Betriebsarten der Kraftmaschine auf der Grundlage der Kondensatidentität (z.B. ob ein Verschmutzungsstoff vorliegt). Gemäß dem dargestellten beispielhaften Flussdiagramm beinhaltet das Verfahren 500 im Allgemeinen ein Unterscheiden zwischen sauberem Kondensat, das im Wesentlichen ausschließlich Wasser umfasst, und Kondensat, das mit Verunreinigungen wie Kraftmaschinenöl oder Kühlmittel verschmutzt ist. Je nach Identität des erkannten Kondensats, umfasst dann, das Verfahren 500 ferner ein Umschalten zwischen Betriebsarten der Kraftmaschine, um das Kondensat zu den in 2 offenbarten Stellen zu leiten. Wie dort beschrieben, umfasst das Verfahren 500: Verdichten von Luft in einem Kompressor, der von einem mit dem Abgastrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators verbundenen Turbo angetrieben wird; Pressen der Druckluft durch einen Wärmetauscher in den Ansaugtrakt der Kraftmaschine; Sammeln des von dem Wärmetauscher in einem Behälter gebildeten Kondensats; und Leiten des Kondensats zu einem von: Lufteinlasssystem der Kraftmaschine; Abgastrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators und stromabwärts des Turbo; oder Abgastrakt der Kraftmaschine stromabwärts des Katalysators.
Als solche kann die Steuerung 12 an die Zulaufbehälterbaugruppe 202 und speziell den Kondensatsensor 410 gekoppelt sein, um zu bestimmen, ob sich Kondensat im Behälter gesammelt hat. Bei 502 umfasst das Verfahren daher das Überwachen der Kondensatpegel im Behälter, z.B. dem inneren Sumpf 402. Bei 504 beinhaltet das Verfahren 500 ferner das Bestimmen, ob das Volumen des gesammelten Kondensats größer als ein Volumenschwellenwert ist. Wenn sich eine wesentliche Kondensatmenge gesammelt hat, weil z.B. das Volumen des gesammelten Kondensats größer als der Volumenschwellenwert ist, kann das Verfahren ferner die Reinheit des im Behälter gesammelten Kondensats bestimmen. Alternativ, wenn die gesammelte Kondensatmenge unterhalb des Volumenschwellenwerts liegt, kann in der beschriebenen Ausführungsform die Kraftmaschine 10 weiter arbeiten, während die Steuerung 12 die Kondensatbedingungen im Behälter überwacht. Der Einfachheit halber wird hier, während das Kondensatvolumen unter den Volumenschwellenwert fällt, der Kondensatfluss unterbrochen. In einigen Ausführungsformen jedoch kann die Steuerung 12 wahlweise das im Behälter gesammelte Kondensat basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine unabhängig von dem gesammelten Volumen leiten, solange sich etwas Kondensat im Behälter befindet.
Hinsichtlich der erkannten Reinheit des Kondensats umfasst das Verfahren 500 bei 506 die Bestimmung, ob sich ein Verschmutzungsstoff im Kondensat befindet. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 2 kurz beschrieben, umfasst das Verfahren 500 bei 508 ferner die Bestimmung, ob es sich bei dem Verschmutzungsstoff um Kraftmaschinenöl handelt. Wenn der Verschmutzungsstoff Kraftmaschinenöl ist, kann die Kraftmaschine 10 bei 510 in der ersten Betriebsartarbeiten, indem das Kondensat zu der ersten Position, die sich im Ansaugkrümmer der Kraftmaschine befindet, geleitet wird. 6 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm, das veranschaulicht, wie die Steuerung 12 das Kondensatmanagementsystem in dem ersten Betriebsmodus auf der Grundlage der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine steuern kann, wenn der Verschmutzungsstoff Kraftmaschinenöl ist.
In einigen Fällen kann es sich bei dem Verschmutzungsstoff um Kraftmaschinenkühlmittel handeln.Daher umfasst das Verfahren ferner die Bestimmung, ob sich Kühlmittel im Kondensat befindet. Zum Beispiel kann der Kondensatsensor 410 ausgelegt sein, um zwischen Kraftmaschinenöl und Kühlmittel zu unterscheiden, indem das spezifische Gewicht eines jeden Stoffs, das aufgrund einer unterschiedlichen Kohlenwasserstoffsignatur der Medien verschieden sein kann, berücksichtigt wird. Zum Beispiel kann das Kraftmaschinenkühlmittel Ethylenglykol enthalten und somit eine andere Kohlenwasserstoffsignatur haben als Kraftmaschinenöl, das Kohlenwasserstoffe mit bis zu 34 Kohlenstoffatomen pro Molekül enthalten kann. Des Weiteren, obwohl viele Kraftmaschinenöle zwischen 18 und 34 Kohlenwasserstoffe pro Molekül haben können, ist dies nicht einschränkend zu verstehen, und in einigen Fällen können mehr als 34 Kohlenstoffatome pro Molekül vorhanden sein. Aus diesem Grund, wenn der erkannte Verschmutzungsstoff nicht Kraftmaschinenöl ist, umfasst das Verfahren 500 bei 520 das Verringern der Leistung zur Kraftmaschine, da der Verschmutzungsstoff wahrscheinlich Kraftmaschinenkühlmittel ist. Weiterhin, da ein Verschmutzungsstoff Kraftmaschinenkühlmittel auf ein Leck im Fahrzeugsystem hinweist und somit auf mögliche Probleme hinweist, umfasst das Verfahren ferner die Bestätigung, dass der Verschmutzungsstoff Kühlmittel ist, zum Beispiel durch Analysieren der Kohlenwasserstoffsignatur, die vom Kondensatsensor 420 erfasst wurde. Bei Bestätigung beinhaltet das Verfahren 500 bei 522 das Aktivieren einer Warnanzeige wie einer Anzeigeleuchte an der Instrumententafel, um mitzuteilen, dass ein Leck im Fahrzeugsystem vorhanden ist. Weiterhin umfasst das Verfahren das Verringern der Leistung zur Kraftmaschine, wenn Kraftmaschinenkühlmittel im Kondensat vorhanden ist, um dem Bediener Gelegenheit zu geben, an einen sicheren Ort zu fahren, ohne die Kraftmaschine zu beschädigen. Dieser Notfall-Modus („Limp Home“) ermöglicht es somit, das beeinträchtigte Fahrzeugsystem in Sicherheit zu bringen, bis das Fahrzeug in eine Reperaturwerkstatt gebracht werden kann, um das mögliche Problem in Angriff zu nehmen oder zu beheben.
Zurück zu 506; wenn kein Verschmutzungsstoff im Kondensat erkannt wird und somit das Kondensat eine im Wesentlichen saubere Flüssigkeit (z.B. Wasser) ist, dann kann das Verfahren zu 530 übergehen, wobei die Kraftmaschine in der zweiten oder dritten Betriebsart arbeitet, indem das Kondensat in den Abgastrakt der Kraftmaschine entweder stromaufwärts oder stromabwärts des Katalysators geleitet wird. 7 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm, das veranschaulicht, wie die Steuerung 12 das Kondensatmanagementsystem in der zweiten oder der dritten Betriebsart auf der Grundlage der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine in Abwesenheit von Verschmutzungsstoffen steuern kann.
Nun zu den verschiedenen Betriebsarten der Kraftmaschine: 6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600, das die erste Betriebsart zum Leiten des Kondensats zum Luftansaugtrakt der Kraftmaschine veranschaulicht, wenn der Verschmutzungsstoff Kraftmaschinenöl ist. Bei 602 beginnt die Routine mit dem Schätzen und/oder Messen von Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können Drehzahl und Last der Kraftmaschine, Temperaturen der Kraftmaschine, Drosselposition, Luftmassenfluss, Luftdurchfluss der Kraftmaschine, CAC-Bedingungen (Einlass- und Auslasstemperatur, Einlass- und Auslassdruck etc.), Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit, MAP und Ladepegel umfassen. Die Kondensatbildung, wie z.B. eine Menge oder ein Volumen von Kondensat im CAC, kann auf der Grundlage dieser Daten bei 602 bestimmt werden. In einem Beispiel kann eine Kondensatbildungsrate im CAC auf der Grundlage der Umgebungstemperatur, der CAC-Auslasstemperatur, des CAC-Auslassdrucks im Verhältnis zum Umgebungsdruck, des Luftmassenflusses, der AGR und der Feuchtigkeit bestimmt werden. Die Rate kann dann herangezogen werden, um die Menge oder den Pegel des Kondensats im CAC zu berechnen. In einem anderen Beispiel kann ein Kondensatbildungswert der CAC-Auslasstemperatur und einem Verhältnis des CAC-Drucks zum Umgebungsdruck zugeordnet werden. In einem alternativen Beispiel kann der Kondensatbildungswert der CAC-Auslasstemperatur und der Kraftmaschinenlast zugeordnet werden. Die Kraftmaschinenlast kann eine Funktion der Luftmasse, des Drehmoments, der Gaspedalposition und der Drosselposition sein und somit einen Hinweis auf die Luftflussgeschwindigkeit durch den CAC geben. Zum Beispiel kann eine moderate Kraftmaschinenlast kombiniert mit einer relativ kühlen CAC-Auslasstemperatur auf einen hohen Kondensatbildungswert hinweisen, was auf die kühlen Oberflächen des CAC und die relativ niedrige Ansaugluftgeschwindigkeit zurückzuführen ist. Die Zuordnung kann ferner einen Modifizierer für die Umgebungstemperatur umfassen. Wie jedoch hier beschrieben, kann die in der Zulaufbehälterbaugruppe 202 vorhandene Kondensatmenge von einem einzigen Sensor gemessen werden.
Bei 604 bestimmt die Routine, ob die Leistung der Kraftmaschine über einem ersten Lastschwellenwert liegt (z.B. weil die Kraftmaschinendrehzahlen über einem gewünschten Leistungswert liegen). Falls die Kraftmaschinenlast hoch ist, beinhaltet die Routine bei 606 das Aktivieren des ersten Dosierventils 930 und das Leiten der Kondensat-/Ölgemischs da hindurch entlang einer ersten Position im Lufteinlasssystem der Kraftmaschine. Als ein Beispiel kann die Steuerung 12 den Kondensatfluss einstellen, indem das erste Richtungssteuerungsventil 210 auf eine erste Position eingestellt wird, was es dem Kondensat ermöglicht, von der Zulaufbehälterbaugruppe 202 durch den ersten Förderweg 220 und in das erste Dosierventil 930 zu fließen. Obwohl das Dosierventil 210 eine von zwei Positionen einnehmen kann, wie in 2 dargestellt (z.B. weil es ein Zweiwegeventil ist), sind andere Ventilkonfigurationen, die mehr Förderwege zum Umleiten des Kondensatflusses im Kondensatmanagementsystem umfassen, möglich. Der Einfachheit halber ermöglichen jedoch die hier beschriebenen Katalysatorpositionen erhöhte Einsparungen, da weniger Material benötigt wird, um das Kondensat durch die gesamten Entleerungsschläuche/-leitungen zu leiten. Zusätzlich zum Steuern der Richtung oder des Förderwegs des Kondensatflusses kann das Kondensatmanagementsystem ferner die Förderrate steuern, um die Kondensatansammlung unter Bedingungen, bei denen Kondensat gebildet wird, wie z.B. bei Regen oder hoher Luftfeuchtigkeit, zu verhindern oder zu kontrollieren. Somit beinhaltet das Verfahren 600 bei 608 das Messen der Kondensatförderrate basierend auf einer oder mehreren Betriebsbedingung(en) der Kraftmaschine. Des Weiteren, wenn die Kraftmaschine bei einer hohen Last arbeitet und Kraftmaschinenöl im Kondensat vorhanden ist, kann das Verfahren das Leiten des Kondensats in das Lufteinlasssystem der Kraftmaschine mit einer erhöhten Förderrate beinhalten, da es wahrscheinlich mit einer höheren Rate gesammelt wird.
Zurück zu 604; das Verfahren 600 beinhaltet das Durchführen weiterer Einstellungen, um das Kondensat in den Ansaugtrakt zu leiten, wenn Kraftmaschinenöl im Kondensat vorhanden ist und die Kraftmaschine unter Kraftstoffanreicherungsbedingungen arbeitet, obwohl die Kraftmaschinenlast niedrig oder moderat ist. Daher, selbst wenn die Leistung der Kraftmaschine unter den ersten Lastschwellenwert fällt, umfasst die Routine bei 610 ferner das Leiten des Kondensat-/Ölgemischs zum ersten Dosierventil 930 entlang des Ansaugtrakts der Kraftmaschine unter Kraftstoffanreicherungsbedingungen. Wie vorstehend beschrieben, kann dies durch Einstellen der Position des ersten Richtungssteuerungsventils 210 erfolgen, um den Kondensatfluss durch den ersten Förderweg 220 zu leiten. Alternativ, wenn die Leistung der Kraftmaschine niedrig oder moderat ist und keine Kraftstoffanreicherung stattfinden soll, beinhaltet das Verfahren 600 bei 620 die Bestimmung, ob die Leistung der Kraftmaschine unter einen zweiten Lastschwellenwert abfällt.
Wenn die Leistung der Kraftmaschine unter den zweiten Lastschwellenwert fällt und das Kondensat an einer einzigen Position oder Öffnung (z.B. an einer positiven Kurbelgehäuselüftung oder PCV-Ventilposition) eingeleitet wird, bereiten verringerte Luftströme im Ansaugsystem (z.B. auf Grund geringerer Luftflussgeschwindigkeiten) größere Schwierigkeiten, das eingespritzte Kondensat gleichmäßig an alle Zylinder zu verteilen, da das zerstäubte Gemisch dazu neigt, sich entlang des Bodens des Luftkanals abzusetzen. Umgekehrt, wenn die Kraftmaschinenleistung hoch ist, ermöglichen erhöhte Luftflüsse (z.B. bei hohen Luftflussgeschwindigkeiten), das Kondensatgemisch in Suspension zu halten, während das zerstäubte Gemisch durch die Luftkanäle fließt, was wiederum vorteilhaft die Verteilungsproblematik verringert.Um die Verteilungsproblematik zu meistern, kann daher in einem Beispiel ein System mit mehreren Kanälen, das einen getrennten Entleerungsschlauch umfasst, der unmittelbar über jeder Ansaugöffnung platziert ist, die zu jedem einzelnen Zylinder der Kraftmaschine führt, genutzt werden. Zum Beispiel zeigt 9A ein beispielhaftes Mehrfachauslasssystem 900 zum Verteilen des geleiteten Kondensats zu jedem einzelnen Zylinder. Der Einfachheit halber ist die Position eines jeden Entleerungsschlauchs im Verhältnis zu jedem Zylinder (z.B. unmittelbar darüber platziert) zur Bezugnahme (siehe z.B. 9) dargestellt. Alternativ kann in einem anderen Beispiel ein Druckspeicher ebenfalls in das Kondensatmanagementsystem integriert sein, um das Entleeren des Kondensats zu jeder oder allen Entleerungspositionen (z.B. zum Ansaugsystem und/oder Abgassystem) zu unterstützen, wenn die Kraftmaschinenleistung unter den zweiten Lastschwellenwert abfällt. In einem Fall kann der Druckspeicher Ladedruck der Kraftmaschine und/oder einen Ansaugkrümmer-Vakuumparameter einer Kraftmaschine, der bei Bedarf zu nutzen ist, abrufen und speichern. Alternativ weist das Verfahren 600 bei 622 das Leiten des Kondensat-/Ölgemischs an die dritte Position entlang des Abgastrakts der Kraftmaschine stromabwärts des Abgaskatalysators auf, wenn die Kraftmaschinenleistung unter den zweiten Lastschwellenwert fällt. Weiterhin kann die Steuerung 12 das erste Richtungssteuerungsventil 210 und das zweite Richtungssteuerungsventil 212 einstellen, um den Förderweg zum Abgastrakt der Kraftmaschine stromabwärts des Katalysators einzustellen. Alternativ, wenn die Kraftmaschinenleistung größer als der zweite Lastschwellenwert ist, kann die Steuerung 12 das Kondensat-/Ölgemisch zur ersten Position entlang des Luftansaugtrakts der Kraftmaschine, wie vorstehend beschrieben, leiten. Daher fährt das Verfahren 600 mit 606 fort und umfasst ferner das Messen des Kondensats, während das gemessene Kondensat zum Ansaugkrümmer geleitet wird, wenn die Kraftmaschine bei einer leichten oder mäßigen Last arbeitet. Zum Beispiel, wie vorstehend beschrieben, kann das Kondensat zur ersten Position am Ansaugsystem der Kraftmaschine geleitet werden, wenn Kraftmaschinenöl im Kondensat erkannt wird. Obwohl hier zwei Lastschwellenwerte beschrieben werden, können in einigen Fällen der erste und der zweite Lastschwellenwert im Wesentlichen gleich sein, so dass das Kondensat einfach, während die Kraftmaschine oberhalb des ersten Lastschwellenwerts arbeitet, zum Ansaugtrakt der Kraftmaschine und, während die Kraftmaschine unterhalb des ersten Lastschwellenwerts arbeitet, zum Abgastrakt der Kraftmaschine geleitet wird.
Bezüglich des Leitens des sauberen Kondensats ist in 7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens 700 dargestellt, das die zweite und dritte Betriebsarti zum Leiten des Kondensats zum Abgastrakt der Kraftmaschine veranschaulicht. Wie vorstehend beschrieben, beginnt bei 702 die Routine mit dem Schätzen und/oder Messen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Dann beinhaltet das Verfahren 700 bei 704 das Bestimmen, ob die Kraftmaschinenleistung über einem dritten Lastschwellenwert liegt. Der dritte Lastschwellenwert zeigt Kraftmaschinenbedingungen an, oberhalb derer der Katalysator wahrscheinlich heiß wird. Wenn die Katalysatortemperatur ansteigt, zum Beispiel, weil die Kraftmaschinenleistung hoch ist, kann daher bei 706 das saubere Kondensat zur zweiten Position entlang des Abgastrakts der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators geleitet werden, um den Katalysator durch Sprühen des fein zerstäubten Kondensatnebels in den Abgastrakt der Kraftmaschine zu kühlen. Wie vorstehend kurz beschrieben, kann das Leiten des sauberen Kondensats zur zweiten Position beinhalten, dass die Steuerung 12 das erste Richtungssteuerungsventil 210 und das zweite Richtungssteuerungsventil 212 einstellt, um den Förderweg der Flüssigkeit zur zweiten Position einzustellen. Des Weiteren, abhängig von den erkannten Kraftmaschinenbedingungen, beinhaltet das Verfahren 700 bei 708 das Messen der Kondensatförderrate basierend auf einer oder mehreren Betriebsbedingung(en) der Kraftmaschine auf. Zum Beispiel, wenn die Kraftmaschinenlast und daher die Katalysatortemperatur ansteigt, kann die eingespritzte Menge von sauberem Kondensat erhöht werden, um die Katalysatorkühlrate weiter zu steigern. Alternativ, wenn die Kraftmaschinenlast sinkt, was zu einer verringerten Katalysatortemperatur in einigen Fällen führen kann, kann die eingespritzte Menge von sauberem Kondensat proportional zur verringerten Kraftmaschinenlast oder Katalysatortemperatur reduziert werden. Obwohl nicht dargestellt, kann das Verfahren 700 in einigen Ausührungsformen das Leiten des Kondensats in den Abgastrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators und stromabwärts des Turbo aufweisen, wenn die Kraftmaschine unter Kraftstoffanreicherungsbedingungen arbeitet und kein Kraftmaschinenöl im Kondensat vorhanden ist.
Zurück zu 704: Wenn die Kraftmaschinenleistung unter den dritten Lastschwellenwert fällt, kann die Temperatur des Katalysators immer noch über den Temperaturschwellenwert ansteigen, je nach den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Zum Beispiel, wenn eine moderate Kraftmaschinenlast, die gerade unter den dritten Lastschwellenwert abfällt, über einen längeren Zeitraum angewendet wird, kann die Temperatur des Katalysators immer noch über einen Temperaturschwellenwert ansteigen, der festgelegt ist, um mögliche Beeinträchtigungsbedingungen anzuzeigen. Daher umfasst die zweite Betriebsart den Betrieb des Katalysators bei einer Temperatur, die als über einer vorab festgelegten Temperatur liegend abgeleitet wird, wobei der Verschmutzungsstoff im Wesentlichen frei von Kraftmaschinenöl ist. Wie hier beschrieben, kann die Katalysatortemperatur von einem Sensor (z.B. einem Temperatursensor) gemessen oder von einer oder mehreren der folgenden Variablen abgeleitet werden: Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis, Abgasrückführung, Kraftmaschinendrehzahl, Zündzeitpunkt und Luftfluss durch die Kraftmaschine. Wenn bei 710 die Katalysatortemperatur als solche über einem Temperaturschwellenwert liegt, kann das saubere Kondensat in der bereits beschriebenen Weise zur zweiten Position entlang des Abgastrakts der Kraftmaschine geleitet werden. Alternativ, wenn die Katalysatortemperatur unter den Temperaturschwellenwert fällt, während die Kraftmaschinenlast moderat niedrig ist, kann das saubere Kondensat bei 720 stattdessen zur dritten Position entlang des Abgastrakts der Kraftmaschine geleitet werden, wie bei 722 gezeigt, um in die Atmosphäreausgestoßen zu werden, indem das erste und das zweite Richtungssteuerungsventil im Kondensatmanagementsystem eingestellt werden. Stattdessen, wenn die Kraftmaschinenleistung unter einen vierten Lastschwellenwert sinkt, kann das saubere Kondensat bei 724 zur ersten Position entlang des Lufteinlasssystems der Kraftmaschine geleitet werden, indem einfach das erste Richtungssteuerungsventil eingestellt wird. Danach kann die Kondensatförderrate basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine eingestellt werden.
Es wird nun Bezug genommen auf 8: Das Diagramm 800 zeigt beispielhafte Ventileinstellungen basierend auf Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Speziell zeigt das Diagramm 800 Veränderungen in den Ventilpositionen als Reaktion auf Veränderungen der Pedalstellung bei Linie 802, der Kraftmaschinenleistung bei Linie 804 und Veränderungen im CAC-Kondensatpegel bei Linie 806. Weiterhin ist Betriebsstrom zum Kondensatmanagementsystem (Condensate Management System, CMS) bei Linie 808 dargestellt, während die CMS-Betriebsart bei 810 dargestellt ist. Die Position des ersten Richtungssteuerungsventils ist bei 812 dargestellt, während die Position des zweiten Richtungssteuerungsventils bei 814 dargestellt ist. Die Zeit ist entlang der Abzisse einer jeden Linie dargestellt, und die Zeit erhöht sich von links nach rechts. Der Einfachheit halber zeigt das Diagramm 800 beispielhafte Ventileinstellungen während eines ersten Zeitraums, wenn der Kondensatsensor 410 keine Verschmutzungsstoffe in der gesammelten Flüssigkeit erkennt. Danach sind beispielhafte Einstellungen für eine zweite Zeitspanne dargestellt, die etwas später stattfinden, wenn der Kondensatsensor 410 in der gesammelten Flüssigkeit einen Verschmutzungsstoff Kraftmaschinenöl erkannt hat. Obwohl im Diagramm 800 nicht dargestellt, kann das Kondensatmanagementsysten auch Kühlmittel im Kondensat erkennen und die Leistung zur Kraftmaschine als Reaktion auf das erkannte Kühlmittel verringern wie bereits beschrieben wurde.
Vor der Zeit t1 können die als Pedalposition (PP, Linie 802) dargestellte Fahrzeuggeschwindigkeit und Kraftmaschinenlast (Linie 804) niedrig und die Drosselöffnung daher klein sein. Der CAC-Kondensatpegel (Linie 806) kann daher unter einen Volumenschwellenwert sinken. Als Reaktion auf eine Kraftmaschinen-Aufwärmbedingung (z.B. Kraftmaschinen- und Katalysatortemperaturen unter einem Temperaturschwellenwert) kann das Kondensatmanagementsystem nicht funktionsfähig sein und daher in der Aus-Position stehen. In anderen Beispielen kann das CMS jedoch einfach für den gesamten Zeitraum, in dem das Fahrzeug eingeschaltet ist, aktiviert sein. Da der Kondensatpegel unter einen Volumenschwellenwert fällt, können die Richtungssteuerungsventile jede Position einnehmen, da kein Kondensat dort hindurch geleitet wird. Der Einfachheit halber sind beide Richtungssteuerungsventile jeweils in ihrer ersten Position dargestellt. Das heißt, dass das erste Richtungssteuerungsventil 210 positioniert ist, um Kondensat zur ersten Position zu leiten, und das zweite Richtungssteuerungsventil 212 positioniert ist, um das Kondensat zur zweiten Position stromaufwärts des Katalysators zu leiten.
Zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 steigt der Kondensatpegel über den Volumenschwellenwert. Daher wird Leistung an die CMS-Vorrichtung geliefert. Als solche kann die Steuerung 12 mit Einstellungen basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine beginnen, um das gesammelte Kondensat an das Fahrzeugsystem zu leiten. In dem dargestellten Beispiel fällt die Kraftmaschinenlast unter den ersten Schwellenwert, der in der Abbildung als LT1 dargestellt ist. Daher, da das Kondensat sauber ist, und da die Kraftmaschinenlast unter einen Leistungsschwellenwert fällt, wird die Katalsysatortemperatur wahrscheinlich moderat kühl sein. Als Reaktion auf diese Bedingungen kann die Steuerung 12 dadurch das CMS in der dritten Betriebsart betreiben, um Kondensat an die dritte Position zu leiten, indem der Förderweg so eingestellt wird, dass das saubere Kondensat stromabwärts des Katalysators geleitet wird. Als solche ist die Position des ersten Richtungssteuerungsventils 210 entsprechend auf die zweite Position eingestellt, um das Kondensat durch den zweiten Förderweg 222 zu leiten, während die Position des zweiten Richtungssteuerungsventils 212 ebenfalls auf seine zweite Position eingestellt ist, um das Kondensat durch den vierten Förderweg 226 zu leiten. Wie oben beschrieben, wird durch diese Betriebsart das saubere Kondensat vorteilhafterweise in die Atmosphäre ausserhalb des Fahrzeugs abgeleitet, mit nur einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit von Zündaussetzern oder -verzögerungen.
Die erhöhte Kraftmaschinenleistung zwischen t2 und t3 kann dazu führen, dass der CAC-Kondensatpegel weiter ansteigt. Bei der Zeit t2 steigt die Kraftmaschinenleistung LT1. Daher kann die Steuerung 12 bestimmen, dass die Kraftmaschine in der zweiten Betriebsart zu betreiben ist, um das Kondensat stromaufwärts des Katalysators (Linie 810) zu leiten. Da sich jedoch das erste Richtungssteuerungsventil schon in der zweiten Position befindet, wird das Kondensat bereits zum Abgastrakt der Kraftmaschine befördert. Als solche kann die Steuerung 12 einfach das zweite Richtungssteuerungsventil 212 auf die erste Position einstellen, um den Förderweg des Kondensats zur zweiten Position einzustellen. Danach, basierend auf den Betriebsbedingungen (z.B. Katalysatortemperatur) der Kraftmaschine, kann die eingespritzte Kondensatmenge eingestellt werden, um den Katalysator durch Besprühen mit einem zerstäubten Nebel sauberen Kondensats (z.B. Wasser) über den Abgaskrümmer der Kraftmaschine zu kühlen.
Bei der Zeit t3 kann das Fahrzeug abbremsen und somit eine von der Kraftmaschine erzeugte Last verringern. In Reaktion darauf, dass die Kraftmaschinenleistung unter LT1 sinkt, kann die Steuerung 12 die Kraftmaschine wieder in der dritten Betriebsart betreiben, um das Kondensat stromabwärts des Katalysators zu befördern. In anderen Fällen jedoch, wo die Katalysatortemperatur hoch bleibt, obwohl die Kraftmaschinen kurz unter LT1 fällt, kann die Steuerung 12 programmiert sein, den Betrieb in der zweiten Betriebsart zu halten, um das Kondensat stromaufwärts des Katalysators zu leiten. Der Einfachheit halber folgt hier die Katalysatortemperatur der Kraftmaschinenleistung (Linie 804). Bei t4 beschleunigt das Fahrzeug wieder und erhöht dadurch die Kraftmaschinenlast. Als Reaktion nimmt die Steuerung 12 Einstellungen vor, um in der zweiten Betriebsart zu arbeiten, indem das zweite Richtungssteuerungsventil auf die erste Position eingestellt wird, während das Kondensat stromaufwärts des Katalysators geleitet wird. Weiterhin, irgendwann zwischen der Zeit t4 und der Zeit t5, bestimmt der Kondensatsensor, dass Kraftmaschinenöl im Kondensat vorhanden ist.
Als Reaktion auf das Erkennen von Kraftmaschinenöl kann die Steuerung 12 das Kondensat-/Ölgemisch zum Luftansaugtrakt zurückleiten, um das zusätzliche brennbare Material zu verbrennen. Daher kann die Steuerung 12 bei t5 Einstellungen vornehmen, um in der ersten Betriebsart zu arbeiten, um das Gemisch zum Ansaugtrakt der Kraftmaschine (Linie 810) zu befördern. Weiterhin kann die Steuerung 12 dies erreichen, indem das erste Richtungssteuerungsventil 210 einfach in die erste Position zurückgestellt wird (Linie 812), ohne das zweite Richtungssteuerungsventil 212 einzustellen. Nachdem das erste Richtungssteuerungsventil 210 auf die erste Position eingestellt worden ist, fließt das Kondensatgemisch durch den ersten Förderweg 220. Daher dienen weitere Einstellungen am zweiten Richtungssteuerungsventil 212 keinem funktionalen Zweck. Der Einfachheit halber hält die Steuerung 12 in diesem Beispiel das zweite Richtungssteuerungsventil 212 in derselben Position, wie sie kurz vor dem Erkennen des Kraftmaschinenöls eingenommen wurde.
Bei t6 fällt die Kraftmaschinenleistung unter den zweiten Lastschwellenwert (LT2). Daher macht ein reduzierter Luftfluss im Ansaugsystem aufgrund geringerer Luftweggeschwindigkeiten es schwieriger, das eingespritzte Kondensat-/Ölgemisch gleichmäßig an alle Zylinder zu verteilen, da das zerstäubte Gemisch dazu neigt, sich entlang des Bodens des Luftkanals abzusetzen. Als solche kann die Steuerung 12 den Kondensatförderweg einstellen, um das Gemisch zur dritten Position zu leiten, obwohl das Ablassen des Kraftmaschinenöls in die Atmosphäre die Kraftmaschinenemissionen negativ beeinflussen könnte. Andererseits kann ein sauberer Ansaugkrümmer den Betrieb der Kraftmaschine und/oder des Fahrzeugs verbessern. Bei t7 fällt der CAC-Kondensatpegel unter den Volumenschwellenwert. Als Reaktion kann die Steuerung die Kondensatförderoperationen durch Ausschalten des CMS-Moduls (Linie 808) einstellen. Danach kann das Fahrzeug weiter abbremsen, während die Kraftmaschinenlast weiter abnimmt.
Jetzt zu der zweiten Ausführungsform: Die 9–14 zeigen die Kraftmaschine 10 einschließlich eines Zusatzbehälters zum Speichern von Druckluft, um das Leiten des Kondensats unter niedrigen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zu unterstützen. Die zweite Ausführungsform weist ferner einen Kanal auf, um das Kondensat an jede Brennkammer der Kraftmaschine zu leiten. In einigen Ausführungsformen kann die in die Brennkammern geleitete Luft als solche ferner in ein Lufteinlasssystem geleitet werden, das umfasst: einen Ansaugtrakt, der an einen Ansaugkrümmer gekoppelt ist, der wiederum an ein oder mehrere Einlassrohre gekoppelt ist, von denen jedes an eine Brennkammer gekoppelt ist. Das Verfahren beinhaltet ferner, dass die gespeicherte Luft nur dann durch den Kanal geleitet wird, wenn das Kondensat vorhanden ist und die Kraftmaschinenleistung unter einem vorab bestimmten Wert liegt. Kurz, die Steuerung 12 kann den Luftfluss vom Druckspeicher durch die Kanäle deaktivieren, wenn die Kraftmaschinenleistung über dem vorab festgelegten Wert liegt. Die zweite Ausführungsform ist jedoch der Einfachheit halber in Bezug auf eine niedrige Kraftmaschinenleistung beschrieben, und in weiteren Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren, dass der vorab festgelegte Betrag der Kraftmaschinenleistung Hochlastbedingungen der Kraftmaschine entspricht. Somit kann der Druckspeicher zusätzlich oder alternativ aktiviert werden, um gesammeltes Kondensat unter anderen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zuzuführen. Wenn, zum Beispiel, die Kraftmaschinenleistung hoch ist (z.B. höher als der erste Lastschwellenwert), kann der Druckspeicher aktiviert werden, um einen höheren Druck zu erzeugen, der dazu dient, die Kondensatförderrate zu erhöhen.
9 zeigt ein beispielhaftes Kondensatmanagementsystem einschließlich des Druckspeichers 902 von einer Vorderansicht im Verhältnis zum Fahrzeug. Das Kondensatmanagementsystem weist gleiche Merkmale wie das unter Bezugnahme auf 4 beschriebene System auf. Die dort beschriebenen Kraftmaschinenelemente werden hier als solche nicht nochmals beschrieben, obwohl die verschiedenen Teile in 9 der Klarheit halber gekennzeichnet sind. Kurz, der Ansaugtrakt 42 kann Luft aus einem oder mehreren Kanal/Kanälen (nicht gezeigt) ansaugen. Der eine Kanal oder die mehreren Kanäle können kühlere oder wärmere Luft von ausserhalb des Fahrzeugs bzw. von unter der Motorhaube des Fahrzeugs ansaugen. Die Ansaugluft kann stromabwärts zum CAC 166 fließen, wo die Luft weiter gekühlt wird. Um das Kühlen der Ladeluft zu unterstützen, kann Umgebungsluftfluss von außerhalb des Fahrzeugs durch einen Frontteil des Fahrzeugs in die Kraftmaschine 10 eintreten und über den CAC 166 strömen. Somit umfasst der Wärmetauscher einen Luft-Luft-Wärmetauscher und weist einen Behälter zum Sammeln des Kondensats auf. Als Reaktion kann sich Kondensat im CAC bilden, wenn die Ladeluft unter den Wassertaupunkt abgekühlt wird.
Das am Boden des CAC 166 gesammelte Kondensat kann dann basierend auf der Art des im Kondensat erkannten Verschmutzungsstoffes an einer von drei Positionen wieder in das Kraftmaschinensystem rückgeführt leitet werden. Wie vorstehend erwähnt, weist das Kondensatmanagementsystem gemäß der zweiten Ausführungsform ferner einen Druckspeicher 902 zum Speichern von Druckluft auf. Somit umfasst das Verfahren das Leiten von Luft von einem Kompressor durch einen Wärmetauscher in eine Brennkammer der Kraftmaschine; Leiten des im Wärmetauscher gebildeten Kondensats durch einen Kanal, der mit der Brennkammer verbunden ist; Sammeln eines Teils der verdichteten Luft in einem Druckspeicher; und, wenn die Kraftmaschinenleistung unter einem vorab festgelegten Wert liegt, Leiten eines Teils der gesammelten Luft durch den Kanal in die Brennkammer, wobei der Kompressor von einem Turbo angetrieben wird, der im Abgastrakt der Kraftmaschine platziert ist, oder durch eine mechanische Verbindung zu einer Kurbelwelle oder Nockenwelle der Kraftmaschine.
Wie in dem Beispiel aus 9 dargestellt, ist der Druckspeicher 902 an das Kondensatmanagementsystem in einer Anordnung gekoppelt, wobei unter einigen Bedingungen ein Teil der Luft von dem Ansaugsystem in den Zusatzbehälter geleitet wird, um den Druck darin zu erhöhen. Aus diesem Grund weist der Druckspeicher 902 den Einlass 910 auf, um das Ansaugsystem an den Druckspeicher 902 zu koppeln. Der Druckspeichereinlass 910 weist ferner das Druckspeicherventil 912 auf, um eine Öffnung in der Einlassleitung zu steuern. Da der Druckspeicher 902 ausgelegt ist, um das Kondensat zur Kraftmaschine unter Verwendung der im Zusatzbehälter gespeicherten Druckluft zu leiten und zu unterstützen, ist der Druckspeicherauslass 920 vorhanden, um den Speicherbehälter mit der Einlassbaugruppe 202 zu verbinden, die ferner das erste Richtungssteuerungsventil 210 (nicht dargestellt) aufweist. Der Druckspeicherauslass 920 weist auch ein Ventil auf, das als zweites Druckspeicherventil 922 zum Steuern einer Öffnung in der Auslassleitung bezeichnet wird. Somit können die beiden Ventile gesteuert werden, um den Behälter basierend auf einem gewünschten Betrieb des Druckspeichers (z.B. zum Leiten des Kondensats) zu füllen und zu entleeren.
Zum Beispiel, um die Menge der im Druckspeicher 902 gespeicherten Luft zu erhöhen, was auch den Druck im Speicherbehälter erhöht, kann das erste Druckspeicherventil 912 geöffnet werden, während das zweite Druckspeicherventil 922 geschlossen bleibt. Obwohl das Füllen des Druckspeichers über ein breites Spektrum von Fahrzyklen erfolgen kann, können starkes Treten des Gaspedals, übermäßiges Aufladen und/oder schnelle Abbremsereignisse wünschenswerte Zeiten sein, diese sonst verschwendete Energie zu nutzen. Auf diese Weise kann/können das/die hier beschriebene(n) System und Verfahren die Gesamtssystemeffizienz weiter erhöhen. Des Weiteren kann das Laden des Druckspeichers zu diesen beispielhaften Zeiten vorteilhafterweise in einer Weise durchgeführt werden, die von den Fahrzeuginsassen nicht bemerkt wird. Danach, wenn der Behälter im Wesentlichen gefüllt ist, zum Beispiel weil der gespeicherte Ladedruck einen Druckschwellenwert übersteigt, kann das erste Druckspeicherventil 912 geschlossen werden, um das Speichern der Druckluft zu ermöglichen, bis sie später vom System benötigt wird. Um das Kondensat auf der Grundlage der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zu fördern, kann die Steuerung 12 ausgelegt sein, das zweite Druckspeicherventil 922 zu öffnen, um den Luftfluss darin zu erhöhen, umdie Kondensatförderrate durch Leiten des Kondensats zu einer der Kraftmaschinenpositionen zu erhöhen. Auf diese Weise kann der Druckspeicher einen Druck im Kondensatmanagementsystem vorübergehend erhöhen, um eine Beförderung des gesammelte Kondensats über eine Einspritzdüse zu zwingen. Bei Beendigen der Kondensatförderung kann dann das zweite Druckspeicherventil 922 in eine geschlossene Position gestellt werden, um einen zusätzlichen Luftfluss durch den Druckspeicherauslass 922 zu verhindern. In einer anderen Ausführungsform kann die Steuerung ausgelegt sein, um eine Öffnungsweite des zweiten Druckspeicherventils 922 einzustellen, um die Kondensatförderrate zu regulieren. Zum Beispiel kann der Grad der Ventilöffnung vergrößert werden, um den Luftfluss durch den Druckspeicher 902 und somit die Kondensatförderrate zu erhöhen. Alternativ kann der Grad der Ventilöffnung verringert werden, um einen Luftfluss vom Druckspeicher 902 zu verringern. Auf diese Weise ermöglicht der Druckspeicher die Förderung des Kondensats durch Verwenden der gespeicherten Druckluft.
Hinsichtlich der durch den CAC 166 fließenden Luft, wenn Luft am Ladeluftkühler austritt, bewegt sich der Luftfluss über den Ansaugkrümmer 47 weiter zur Kraftmaschine 10. 9 veranschaulicht ferner, dass das zum Ansaugtrakt der Kraftmaschine geleitete Kondensat direkt zu einem oder mehreren Verbrennungszylinder(n) der Kraftmaschine geführt werden kann. Als solcher ist der erste Förderweg 220 in seinem Verlauf zu einem oberen Teil der Kraftmaschine (nicht dargestellt) mit Verzeigungsleitungen 932, die zu jedem Zylinder der beispielhaften Mehrzylinderkraftmaschine führen, dargestellt.Anstatt das Kondensat zur ersten Position entlang des Ansaugkrümmers zu leiten, kann daher das Kondensat in einigen Ausführungsformen direkt in die Brennkammern der Kraftmaschine eingespritzt werden. Obwohl nicht dargestellt, können die Verzweigungsleitungen 932 auch Ventile zum Regeln einer Kondensatförderrate zu einem oder mehreren Zylinder(n) aufweisen. Daher kann in einigen Fällen die Kondensatförderung gleichmäßig an die Kraftmaschinenzylinder verteilt werden, während in anderen Fällen das Kondensat ungleichmäßig an die Kraftmaschinenzylinder verteilt wird, zum Beispiel, durch Einspritzen größerer Kondensatmengen in einen oder mehrere Zylinder als Relation zu den übrigen Zylindern.
10 veranschaulicht eine beispielhafte Verbindung des Druckspeicherauslasses 920 zum ersten Richtungssteuerungsventil 210. Der Einfachheit halber zeigt 10 das beispielhafte Kondensatmanagementsystem aus 9 aus einer Rückansicht als Relation zum Fahrzeug. Wie vorstehend beschrieben, verbindet der Druckspeicherauslass 920 den Druckspeicher 902 mit dem ersten Richtungssteuerungsventil 210. Wenn in dieser Weise ausgelegt, können die im Druckspeicher 902 gespeicherten, unter Druck stehenden Inhalte in das Kondensatmanagementsystem geleitet und weiter genutzt werden, um einen Ladedruck zu liefern, der das Kondensat zu den drei Positionen in der Kraftmaschine leiten kann. Des Weiteren, da ein Drucksystem verwendet wird, kann der zusätzliche Ladedruck genutzt werden, um Kondensat an einen oder mehrere Zylinder, die in einem oberen Teil der Kraftmaschine 10 in Relation zum niedrigsten Punkt des CAC 166, wo sich Kondensat sammelt, angeordnet sind, zu leiten. Der gespeicherte Ladedruck kann in Verbindung mit anderen Drücken im Kraftmaschinensystem zum Fördern des Kondensats genutzt werden. Obwohl ein Druckspeicher zur Kondensatförderung basierend auf einem Druck durch einen Luftfluss enthalten ist, können in anderen Ausführungsformen die Kraftmaschine 10 und das Kondensatmanagementsystem 200 ein Vakuumkonzept nutzen, wodurch ein niedrigerer Druck im Kraftmaschinensystem genutzt wird, den Kondensatfluss zu saugen (oder pressen). Obwohl die strukturellen Merkmale zur Implementierung des vakuumgestützten Systems andere sind, werden jedoch ähnliche Konzepte wie hier beschrieben eingesetzt.
11 zeigt ausführlicher eine beispielhafte Ventilbaugruppe, die mit dem Druckspeicherauslass verbunden ist. Wie dargestellt, kann der Druckspeicherauslass 920 mit dem ersten Richtungssteuerungsventil 210 verbunden sein. Obwohl das zweite Druckspeicherventil 922 in den 10 und 11 nahe dem Druckspeicher 902 dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen das zweite Druckspeicherventil 922 alternativ nahe dem ersten Richtungssteuerungsventil 210 platziert sein. In noch anderen Ausführungsformen kann das erste Richtungssteuerungsventil 210 so ausgelegt sein, dass das zweite Druckspeicherventil darin integriert ist. Das erste Richtungssteuerungsventil 210 kann als solches alternativ einen Grad der Öffnung des Auslassventils steuern, um einen Kondensatfluss vom CAC 166 zu regulieren.
12 zeigt ausführlicher ein beispielhaftes System mit mehreren Kanälen zum Verteilen des geleiten Kondensats an einzelne Zylinder der Kraftmaschine. Der Einfachheit halber ist nur die untere Hälfte des Ansaugkrümmers 47 dargestelllt, um die Ausrichtung der Verzweigungsleitungen 932 als Relation zu den Verbrennungszylindern der Kraftmaschine zu veranschaulichen.
Bezüglich der Druckspeichersteuerung zeigen die 13 und 14 beispielhafte Flussdiagramme zum Vornehmen von Einstellungen, um einen Förderdruck beim Leiten des Kondensats zu erhöhen.Obwohl nicht ausdrücklich dargestellt, kann daher der Druckspeicher 902 auch in Verbindung mit der Steuerung 12 stehen, die ausgelegt sein kann, um eine oder mehr Einstellungen basierend auf Betriebsbedingungen der Kraftmaschine vorzunehmen, um den Druckspeicher zu aktivieren.
13 veranschaulicht ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens 1300 zum Leiten von Kondensat unter Verwendung des Druckspeichers. Bei 1302 beinhaltet das Verfahren 1300 das Überwachen einer oder mehrerer Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, um zu bestimmen, wann der Druckspeicher zum Leiten des Kondensats aktiviert werden soll. Zum Beispiel, wenn eine niedrige Kraftmaschinenleistung vorliegt, kann das Fördern des Kondensats schwierig werden. Daher kann ein Teil des im Druckspeicher 902 gespeicherten Drucks verwendet werden, um das Kondensat zu einer Stelle innerhalb des Fahrzeugssystems zu pressen, basierend auf der Zusammensetzung des gesammelten Kondensats. Als solches beinhaltet das Verfahren 1300 bei 1304 das Bestimmen, ob eine Kraftmaschinenleistung unter einem Schwellenwert (z.B. unter dem zweiten oder vierten Schwellenwert) liegt. Dann, wenn eine niedrige Last der Kraftmaschine erkannt wird, beinhaltet das Verfahren 1300 bei 1306 das Leiten des Kondensats durch Verwenden eines Teils des gespeicherten Ladedrucks. Das Verfahren beinhaltet ferner das Betätigen des zweiten Druckspeicherventils 922, um das Kondensat durch einen oder mehr Kanäle des Fahrzeugsystems zu pressen. Obwohl hier der Einfachheit halber das Betätigen des zweiten Druckspeicherventils 922 beschrieben ist, kann in einigen Ausführungsformen ein anderes Ventil alternativ betätigt werden, weil zum Beispiel das Druckspeicherventil 922 in das erste Richtungssteuerungsventil 210 integriert ist. Somit werden andere Ventilkonfigurationen zum Leiten des Kondensats durch das Kraftmaschinensystem in Betracht gezogen. Bei 1308 beinhaltet das Verfahren 1300 ferner das Messen der Kondensatförderrate basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine und dem gespeicherten Ladedruck. Wenn, zum Beispiel, der gespeicherte Ladedruck hoch (z.B. über einem Druckschwellenwert) ist, kann eine Flussrate oder eine Aufladung durch Vergrößern des Grads der Ventilöffnung im Druckspeicherauslass 920 gesteigert werden. Alternativ, wenn der Druck im Druckspeicher 902 niedrig ist (z.B. unter den Druckschwellenwert fällt), kann die Steuerung 12 eine Flussrate durch Verringern eines Grads der Ventilöffnung reduzieren, während trotzdem zusätzlicher Ladedruck zum Fördern des Kondensats bereitgestellt wird.
Zurück zu 1304; wenn die Kraftmaschinenleistung nicht unter einen Druckschwellenwert fällt, kann das Verfahren 1300 bei 1306 beinhalten, den Druckspeicher nicht zum Leiten des Kondensats zu aktivieren. Bei alternativen Verfahren kann jedoch die Steuerung 12 programmiert sein, um den Druckspeicher zum Erhöhen einer Kondensatflussrate selbst bei hoher Last der Kraftmaschine zu aktivieren.
Kurz gesagt, wie vorstehend beschrieben, wenn das System gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Druckspeicher aufweist, umfasst das Verfahren: Leiten des Kondensats zum Light-off-Katalysator, wenn die Kraftmaschinenleistung über einem vorab gewählten Wert liegt und das Kondensat im Wesentlichen frei von dem Verschmutzungsstoff ist und die Temperatur des Light-off-Katalysators über einer vorab festgelegten Temperatur liegt. Das System umfasst ferner einen Kraftmaschinenabgastrakt, der an eine Abgasauslass einer oder mehrerer Brennkammer(n) gekoppelt ist, und eine Verbindung zwischen einem Kondensatsammelbehälter und einer Position im Abgastrakt stromabwärts des Katalysators. Dadurch kann die Steuerung eine Verbindung zwischen dem Kondensat und der Position stromabwärts des Katalysators herstellen, während gleichzeitig ein Luftfluss vom Druckspeicher durch die Kanäle deaktiviert wird, wenn eine Kraftmaschinenleistung unter einem vorab festgelegten Wert bei einer bestimmten Betriebsbedingung liegt. Ferner kann die bestimmte Betriebsbedingung einen Druck im Druckspeicher unterhalb eines Druckschwellenwertes beinhalten. Des Weiteren umfasst das Verfahren einen Kraftmaschinenabgastrakt, der an eine Abgasseite einer oder mehrerer der Brennkammern gekoppelt ist, und eine Verbindung zwischen dem Kondensatsammelbehälter und einer Position im Abgastrakt stromaufwärts des Katalysators. Daher weist das System eine Steuerung auf, die das Kondensat zu der Position stromaufwärts des Katalysators leitet und einen Luftfluss vom Druckspeicher durch die Kanäle deaktiviert, wenn die Kraftmaschinenleistung über einem vorab festgelegten Wert liegt und die Temperatur des Katalysators über einem vorab gewählten Wert liegt.
Unter Bezugnahme auf das Füllen eines leeren Zusatzbehälters, veranschaulicht 14 ein beispielhaftes Verfahren 1400 zum Füllen des Druckspeichers mit Druckgas. Der Luftfluss vom CAC-Auslassbehälter 45 kann unter einigen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine als solcher durch den Druckspeichereinlass 910 zum Druckspeicher 902 geleitet werden. Daher kann das Steuersystem 12 ausgelegt sein, um ein oder mehrere Ventil(e) basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie bei 1402 dargestellt, zu betätigen.
Bei 1404 kann die Kraftmaschine 10 ausgelegt sein, um einen Druck im Druckspeicher 902 in Relation zu einem Druckschwellenwert zu erkennen, der herangezogen wird, um eine Druckgasmenge im Druckspeicher anzuzeigen. Obwohl nicht ausdrücklich dargestellt, kann in einigen Ausführungsformen der Druckspeicher 902 ferner einen Drucksensor aufweisen, um den gespeicherten Ladedruck anzuzeigen. Wenn der Ladedruck den ersten Druckschwellenwert, der einen niedrigen Inhaltspegel anzeigt, übersteigt, kann die Steuerung 12 bei 1406 während eines Zeitraums hoher Kraftmaschinenleistung (z.B. Kraftmaschinenleistung über dem ersten oder dritten Schwellenwert) Luft in den Druckspeicher 902 leiten, während der Luftstrom darin erhöht wird. Als Reaktion kann das Verfahren 1400 bei 1410 das zweite Druckspeicherventil 922 in die geschlossene Position einstellen, um zu ermöglichen, dass der Luftfluss zum Speicherbehälter geleitet wird, während ein weiterer Fluss aus dem Zusatzbehälter verhindert wird. Dann beinhaltet das Verfahren 1400 bei 1412 das Einstellen des ersten Druckspeicherventils 912 in eine offene Position, um einen Luftfluss durch die Einlassleitung zum Druckspeicher 902 zu ermöglichen. Alternativ, wenn der gespeicherte Ladedruck nicht unter den ersten Druckschwellenwert fällt, kann das Verfahren 1400 bei 1430 bestimmen, dass ausreichende Inhalte im Druckspeicher 902 gespeichert sind. In diesem Fall kann die Steuerung 12 programmiert sein, um das Hinzufügen weiterer Inhalte zu verhindern, zum Beispiel durch Einstellen eines oder mehrerer von dem ersten und dem zweiten Druckspeicherventil in die geschlossene Position.
Des Weiteren ist bei 1420 ein zweiter Druckschwellenwert enthalten, um anzuzeigen, dass der Speicherbehälter im Wesentlichen voll ist. Bei Erreichen des zweiten, höheren Druckschwellenwertes kann das Verfahren 1400 bei 1422 das erste Druckspeicherventil 912 in die geschlossene Position einstellen, um die Inhalte darin bis zu einem Zeitpunkt zu speichern, an dem die Druckinhalte zum Leiten des Kondensats zu nutzen sind.Während der Druck unter den zweiten Druckschwellenwert fällt, kann alternativ das Verfahren bei 1424 mit dem Füllen des Zusatzbehälters basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine fortfahren. Mit anderen Worten, solange der Druck im Ansaugsystem den Druck im Behälter übersteigt, kann Luft in Richtung des Behälters fließen. Daher kann das Einlassventil geöffnet bleiben, um den gespeicherten Ladedruck durch Erhöhen der im Speicherbehälter enthaltenen Inhaltsmengen zu erhöhen. Der Rückkopplungszyklus kann sich fortsetzen, bis der Zusatzbehälter gefüllt ist. Der Übersichtlichkeit halber beinhaltet das Verfahren 1400, obwohl nicht dargestellt, ferner das Fördern des Kondensats durch Verwenden der im Zusatzbehälter gespeicherten Druckinhalte bei gleichzeitigem Füllen des Behälters. Mit anderen Worten kann im Behälter ein ausreichender Druck vorliegen, damit das zweite Druckspeicherventil 922 geöffnet werden kann, während das erste Druckspeicherventil 912 ebenfalls geöffnet ist. Die Steuerung 12 kann somit ausgelegt sein, um eine oder mehr Ventileinstellungen basierend auf einer festgelegten Ladedruckrate, die aus dem Behälter geliefert wird, als Relation zur Ladedruckrate, die dem Behälter bereitgetellt wird, vorzunehmen.
15 und 16 zeigen eine dritte Ausführungsform zum Leiten des gesammelten Kondensats zur Kraftmaschine 10. In der dritten Ausführungsform ist eine Reihenkraftmaschine dargestellt, wobei der niedrigste Punkt im Ansaugsystem im Ansaugkrümmer 47 anstatt unter dem CAC 166, wie vorstehend beschrieben, liegt. Der Grund hierfür ist, dass die Kraftmaschine 10 gemäß der dritten Ausführungsform einen Luft-Wasser-Wärmetauscher im Gegensatz zu einem Luft-Luft-Wärmetauscher, wie vorstehend für die V-Kraftmaschinenkonfiguration mit einem Luft-Luft-Wärmetauscher (z.B. CAC 166) beschrieben, aufweist. Wie hier beschrieben, wird bei dieser Kraftmaschinenkonfiguration, die in Bezug auf eine Reihenkraftmaschine veranschaulicht ist, das Kondensat nicht im Wärmetauscher gesammelt wie vorstehend beschrieben. Des Weiteren bildet sich im Wesentlichen kein Druckunterschied über den Wärmetauscher, da der Luft-Wasser-Wärmetauscher eine geringere Größe im Vergleich zum CAC 166 hat. Somit ergeben sich für das Leiten des gesammelten Kondensats zu den verschiedenen Stellen im Kraftmaschinensystem zusätzliche Schwierigkeiten bei der Verteilung, die durch Verwenden eines Druckspeichers zum Unterstützen der Kondensatverteilung unter allen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine gelöst werden. Aus diesen Gründen beinhaltet die dritte Ausführungsform einen Behälter, der zum niedrigsten Punkt im Ansaugsystem verlegt worden ist, wo sich Kondensat sammelt, nämlich im Ansaugkrümmerplenum. Der Druckspeicher 902 ist ebenfalls enthalten, um das im Behälter gesammelte Kondensat durch die verschiedenen Kanäle zu drücken.
15 zeigt eine Seitenansicht der dritten Ausführungsform des Kondensatmanagementsystems. Die dritte Ausführungsform bezieht sich auf eine Reihenkraftmaschinenkonfiguration, die im Motorraum in jeder Antriebsstrangposition eingebaut sein kann. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen die Ausrichtung der Reihenkraftmaschine, die durch eine lineare Richtung der Einlassrohre definiert ist, parallel zur Längsachse des Fahrzeugs verlaufen, während in anderen Ausführungsformen die Ausrichtung der Kraftmaschine orthogonal zur Längsachse des Fahrzeugs verläuft. Des Weiteren ermöglicht die dritte Ausführungsform die Anordnung des Turboladers in jeder Konfiguration. Auf diese Weise kann eine größere Designflexibilität der Kraftmaschine realisiert werden. In 15 ist die Reihenkraftmaschine rechtwinklig zur Längsachse des Fahrzeugs angeordnet, daher stellt die gezeigte Ansicht eine Seitenansicht des Fahrzeugs dar.
Bei der Reihenkraftmaschine gemäß der dritten Ausführungsform ist der Sammelbereich im Ansaugkrümmer 47 platziert. Daher wird Kondensat im Kondensatbehälter 1502 gesammelt, der zum niedrigsten Punkt im Ansaugkrümmer 47 verlagert ist. Als solche kann die Luft, die in den CAC-Zulaufbehälter 42 gelangt, auf dem Weg durch den CAC 1566 gekühlt werden, was als ein Wasser-Luft-Ladeluftkühler dargestellt ist. Dann, während der Luftluss weiter durch den Ansaugkrümmer 47 fließt, kann sich Kondensat im Behälter 1502 sammeln. Wie vorstehend beschrieben, kann der Behälter 1502 so ausgelegt sein, dass er die Zulaufbehälterbaugruppe 202 einschließt, um das gesammelte Kondensat in der bereits beschriebenen Weise durch die Kraftmaschine 10 zu leiten. Des Weiteren kann der Druckspeicher 902 basierend auf dem Aufbau der Kraftmaschine und des Ansaugsystems neu konfiguriert werden. Zum Beispiel zeigt 15 den Druckspeichereinlass 910, der in Verbindung mit dem Auslassbehälter 45 des CAC 1566 steht. Daher kann der Luftfluss im System zum Zusatzbehälter geleitet werden, um den gespeicherten Ladedruck im Druckspeicher 902 in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben zu erhöhen. Der Druckspeicher 902 ist ferner über die Zulaufbehälterbaugruppe 202 mit dem Richtungssteuerungsventil 210 verbunden. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf 16 beschrieben, weist die Reihenkraftmaschine ferner einen Ansaugkrümmer auf, der mit den Kraftmaschineneinlassrohren 1510 verbunden ist, um den Luftfluss zu den Brennkammern in der Kraftmaschine zu leiten. Somit ist der Ansaugkrümmer 47 mit einer Mehrzahl von Einlassrohren 1510 verbunden, die zu den Brennkammern im Fahrzeug 10 führen. Des Weiteren ist der erste Förderweg 220 in Form von mehreren Kanälen dargestellt, wobei jeder der Kanäle mit einem einer Mehrzahl von Einlassrohren verbunden ist, von denen jeder mit einer entsprechenden der Brennkammern in Verbindung steht, und wobei der Behälter mit jedem der Kanäle in Verbindung steht, und wobei der Druckspeicher mit dem Behälter in Verbindung steht.
Um diese Verbindungen ausführlicher darzustellen, zeigt 16 die dritte Ausführungsform des Kondensatmanagementsystems von einer Vorderansicht. Wie vorstehend kurz beschrieben, ist der Kondensatbehälter 1502 am niedrigsten Punkt im Ansaugkrümmer 47 angeordnet. Die beispielhafte Reihenkraftmaschine weist ferner auf: mehrere Brennkammern, einen Luftansaugkrümmer und Einlassrohre, die den Krümmer mit den Einlassrohren verbinden, und einen Abgastrakt, der an einen Light-off-Katalysator (nicht dargestellt) gekoppelt ist; einen Turbolader mit einem Turbo, der mit dem Abgastrakt verbunden ist, und einen Kompressor, der von dem Turbo angetrieben wird (nicht dargestellt); einen Wärmetauscher, der einen Eingang hat, der mit dem Kompressor verbunden ist, und einen Ausgang, der über den Ansaugkrümmer und die Einlassrohre an die Brennkammern gekoppelt ist; und einen Behälter, der mit dem Wärmetauscher verbunden ist, und eine Mehrzahl von Kanälen, von denen jeder zwischen dem Behälter und jedem der Einlassrohre verbunden ist, um das Kondensat zu den Brennkammern zu leiten; einen Druckspeicher, der einen Eingang hat, der mit dem Kompressor verbunden ist, und einen Ausgang, der an jeden der Kanäle gekoppelt ist; und eine Steuerung, die den Luftfluss vom Druckspeicher durch die Kanäle steuert. In 16 weist der erste Förderweg 220, der einen Kanal zum Verbinden der Zulaufbehälterbaugruppe 202 mit dem Ansaugsystem darstellt, eine Mehrzahl von Verzweigungsleitungen 932 auf, um den Kondensatbehälter mit den einzelnen Einlassrohren der Kraftmaschine zu verbinden. Somit kann das Leiten des Kondensats zu jeder Brennkammer der Kraftmaschine individuell oder kollektiv gesteuert werden, um eine Verteilung des Kondensats zum Ansaugsystem zu regulieren.
Auf diese Weise können das System und die Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, um gesammeltes Kondensat aus dem Ladeluftkühler während des Betriebs des Fahrzeugs zu entfernen. Des Weiteren bietet das Leiten des Kondensats entweder zum Ansaugsystem der Kraftmaschine oder zu einer Position im Abgastrakt der Kraftmaschine, basierend sowohl auf der Art des Verschmutzungsstoffs im Kondensat als auch auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine oder des Katalysators, zusätzliche Vorteile für das Kühlen des Katalysators während hoher Lasten der Kraftmaschine. Zum Beispiel kann, wenn die Kraftmaschine bei einer hohen Last betrieben wird und kain Kraftmaschinenöl vorhanden ist (z.B. weil es nicht als ein Verschmutzungsstoff vorhanden ist), das Kondensat in den Abgastrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators geleitet werden, um den Katalysator zu kühlen. In einem anderen Beispiel, wenn die Kraftmaschine bei einer hohen Last arbeitet und Kraftmaschinenöl im Verschmutzungsstoff vorhanden ist, kann das Kondensat in den Ansaugtrakt der Kraftmaschine geleitet werden, um das Öl zu verbrennen, ohne den Katalysator zu verschmutzen. Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Kraftmaschinenleistung verringert werden, wenn sich Kraftmaschinenkühlmittel im Kondensat befindet, um dem Fahrzeugbediener die Möglichkeit zu geben, an einen sicheren Ort zu fahrenn ohne die Kraftmaschine zu beschädigen.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Leiten von Kondensat entweder zu der Brennkammer oder zu einer Stelle im Abgastrakt der Kraftmaschine (oder zu einer anderen, verschiedenen Stelle im Kraftmaschinensystem) auf einem Verschmutzungsstoff in dem Kondensat und Betriebsparametern der Kraftmaschine und/oder des Katalysators basieren kann, wobei solch ein Betrieb Leiten von Kondensat zu jeder dieser Stellen unter verschiedenen Bedingungen umfassen kann. Zum Beispiel kann die Routine Leiten von Kondensat zu der Brennkammer und Leiten von Kondensat zu einer Stelle im Abgastrakt der Kraftmaschine und Leiten von Kondensat zu einer anderen, verschiedenen Stelle im Kraftmaschinensystem, basierend auf einer Verschmutzungsstoffmenge in dem Kondensat und Betriebsparametern der Kraftmaschine und/oder des Katalysators, umfassen. Eine Ausführungsform kann Leiten von Kondensat nur zu der Brennkammer bei einer ersten Verschmutzungsstoffmenge in dem Kondensat, Leiten von Kondensat nur zu dem Abgastrakt der Kraftmaschine bei einer zweiten Verschmutzungsstoffmenge in dem Kondensat und Leiten von Kondensat nur zu einer anderen, verschiedenen Stelle im Kraftmaschinensystem bei einer dritten Verschmutzungsstoffmenge und/oder basierend auf Betriebsparametern der Kraftmaschine und/oder des Katalysators umfassen.
Es ist zu beachten, dass die hier angeführten beispielhaften Steuerungs- und Schätzroutinen für verschiedenste Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können in Form ausführbarer Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein. Die hier beschriebenen speziellen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien repräsentieren, etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Mehrprogrammbetrieb (Multitasking), Mehrstrangbetrieb (Multithreading) und ähnliche. Daher können verschiedene der veranschaulichten Schritte, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Abfolge oder parallel ausgeführt oder gegebenenfalls auch ausgelassen werden. In ähnlicher Weise ist die Abarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern ist diese lediglich zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Ein/e oder mehrere der dargestellten Schritte, Operationen und/oder Funktionen können, abhängig von der jeweils verfolgten Strategie, wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Schritte, Operationen und/oder Funktionen in grafischer Form Code repräsentieren, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Kraftmaschinensteuerungssystem programmiert werden muss.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. So kann die vorstehend beschriebene Technologie auf Kraftmaschinen des Typs V-6, R-4 (I-4), R-6 (I-6) oder V-12 sowie 4-Zylinder-Boxermotoren und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die nachfolgenden Patentansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Patentansprüche können auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon verweisen. Solche Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung von einem oder mehreren solcher Elemente beinhalten, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich sind noch ausgeschlossen werden. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung oder Ergänzung der vorliegenden Patentansprüche beansprucht werden oder durch Präsentation neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung. Solche Patentansprüche werden, ganz gleich, ob diese weiter oder enger gefasst, gleich oder unterschiedlich im Hinblick auf den Schutzbereich der ursprünglichen Patentansprüche sind, ebenfalls als vom Erfindungsgegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5303168 [0036]

Claims

Verfahren für eine Kraftmaschine mit einem an einen Katalysator gekoppelten Abgastrakt, umfassend: Leiten von Luft durch einen Wärmetauscher und in eine oder mehrere Brennkammern der Kraftmaschine; Bilden eines Kondensats im Wärmetauscher; und Leiten des Kondensats entweder zu der Brennkammer oder zu einer Stelle im Abgastrakt der Kraftmaschine, basierend auf der Art des Verschmutzungsstoffes im Kondensat und auf Betriebsparametern der Kraftmaschine oder des Katalysators.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in die Brennkammern geleitete Luft in ein Lufteinlasssystem geleitet wird, das einen Ansaugtrakt, der an einen Ansaugkrümmer gekoppelt ist, welcher an ein oder mehrere Einlassrohre gekoppelt ist, die jeweils an eine der Brennkammern gekoppelt sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Kondensat in einer ersten Betriebsart zu einer ersten Stelle entlang dem Lufteinlasssystem der Kraftmaschine und in einer zweiten Betriebsart zu einer zweiten Stelle entlang dem Abgastrakt der Kraftmaschine und in einer dritten Betriebsart zu einer dritten Stelle entlang dem Abgastrakt der Kraftmaschine geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Betriebsart Kraftmaschinenbetrieb bei einer hohen Last umfasst, wobei der Verschmutzungsstoff Kraftmaschinenöl enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Betriebsart Kraftmaschinenbetrieb unter Kraftstoffanreicherungsbedingungen umfasst, wobei der Verschmutzungsstoff Kraftmaschinenöl enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die zweite Stelle entlang dem Abgastrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators liegt und die zweite Betriebsart Kraftmaschinenbetrieb bei einer hohen Last umfasst, wobei der Verschmutzungsstoff im Wesentlichen frei von Kraftmaschinenöl ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die zweite Betriebsart Betrieb des Katalysators bei einer Temperatur umfasst, die als über einer vorab bestimmten Temperatur liegend festgestellt wurde, wobei der Verschmutzungsstoff im Wesentlichen frei von Kraftmaschinenöl ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Katalysatortemperatur von einer oder mehreren der folgenden Variablen abgeleitet wird: Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis, Abgasrückführung, Kraftmaschinendrehzahl, Zündzeitpunkt und Luftstrom durch die Kraftmaschine.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Reduzieren von Leistung an die Kraftmaschine, wenn der Verschmutzungsstoff Kraftmaschinenkühlmittel enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die dritte Stelle entlang dem Abgastrakt der Kraftmaschine stromabwärts des Katalysators liegt und die dritte Betriebsart Kraftmaschinenbetrieb bei einer niedrigen Last umfasst und in dem Kondensat kein wesentliches Kraftmaschinenöl detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Betrieb in der dritten Betriebsart mit dem zu der dritten Stelle geleiteten Kondensat öfter auftritt als der Betrieb in der zweiten Betriebsart mit dem zu der zweiten Stelle geleiteten Kondensat oder der Betrieb in der ersten Betriebsart mit dem zu der ersten Stelle geleiteten Kondensat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wärmetauscher einen Luft-Luft-Wärmetauscher umfasst und einen Behälter zum Sammeln des Kondensats aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Wärmetauscher einen Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher umfasst und das Kondensat aus dem Ansaugkrümmer gesammelt wird.
Verfahren für ein Kraftmaschinensystem mit einem Kraftmaschinenlufteinlasssystem und einem an einen Abgastrakt der Kraftmaschine gekoppelten Light-Off-Katalysator, umfassend: Verdichten von Luft in einem Kompressor, der von einem an den Abgastrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators gekoppeltenen Turbo angetrieben wird; Pressen der Druckluft durch einen Wärmetauscher in das Lufteinlasssystem der Kraftmaschine; Sammeln des von dem Wärmetauscher gebildeten Kondensats in einem mit dem Wärmetauscher verbundenen Behälter; wenn die Kraftmaschine bei einer hohen Last betrieben wird und kein Kraftmaschinenöl in dem Kondensat vorhanden ist, Leiten des Kondensats in den Abgastrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators und stromabwärts des Turbo; wenn die Kraftmaschine bei einer hohen Last betrieben wird und Kraftmaschinenöl in dem Kondensat vorhanden ist, Leiten des Kondensats zu einer Stelle in dem Lufteinlasssystem; und wenn die Kraftmaschine mit einer niedrigen oder mittleren Last betrieben wird, Leiten des Kondensats entweder zu dem Einlasssystem oder dem Abgastrakt der Kraftmaschine stromabwärts des Katalysators.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Kondensat in den Abgastrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators und stromabwärts des Turbo geleitet wird, wenn die Kraftmaschine unter Kraftstoffanreicherungsbedingungen betrieben wird und kein Kraftmaschinenöl im Kondensat vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Kondensat in das Lufteinlasssystem geleitet wird, wenn Kraftmaschinenöl im Kondensat vorhanden ist und die Kraftmaschine unter Kraftstoffanreicherungsbedingungen betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend Reduzieren von Leistung an die Kraftmaschine, wenn Kraftmaschinenkühlmittel im Kondensat vorhandeln ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Lufteinlasssystem einen Ansaugtrakt, der an einen Ansaugkrümmer gekoppelt ist, welcher an ein oder mehrere Einlassrohre gekoppelt ist, die jeweils an eine Brennkammer der Kraftmaschine gekoppelt sind, umfasst.
Kraftmaschinensystem mit einem Ansaugtrakt der Kraftmaschine und einem an einen Abgastrakt der Kraftmaschine gekoppelten Light-Off-Katalysator, umfassend: einen Turbolader mit einem Kompressor, der von einem Turbo angetrieben wird, der stromaufwärts des Katalysators an den Abgastrakt der Kraftmaschine gekoppelt ist; einen Wärmetauscher mit einem Eingang, der an den Kompressor gekoppelt ist, und einem Ausgang, der an das Lufteinlasssystem gekoppelt ist; einen Behälter, der an einen Boden des Wärmetauschers gekoppelt ist, um durch den Wärmetauscher gebildetes Kondensat zu sammeln; mindestens einen Sensor zum Detektieren eines Vorhandenseins von Kraftmaschinenöl und eines Vorhandenseins von Kraftmaschinenkühlmittel in dem Kondensat; ein erstes Dosierventil, das zwischen dem Behälter und dem Lufteinlasssystem gekoppelt ist; ein zweites Dosierventil, das zwischen dem Behälter und dem Abgastrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des Katalysators und stromabwärts des Turbo gekoppelt ist; ein drittes Dosierventil, das zwischen dem Behälter und dem Abgastrakt der Kraftmaschine stromabwärts des Katalysators gekoppelt ist; und eine Steuerung zum Steuern des ersten, zweiten und dritten Dosierventils basierend auf der Detektion von Kraftmaschinenöl oder Fehlen des Kraftmaschinenöls zum Leiten des Kondensats, wie folgt: Aktivieren des ersten Dosierventils, wenn die Kraftmaschine bei einer hohen Last betrieben wird und die Verschmutzungsstoffdetektion anzeigt, dass Kraftmaschinenöl vorhanden ist; und Aktivieren des zweiten Dosierventils, wenn die Kraftmaschine bei einer hohen Last betrieben wird und die Verschmutzungsstoffdetektion anzeigt, dass kein Kraftmaschinenöl vorhanden ist.
System nach Anspruch 19, wobei die Steuerung das dritte Dosierventil aktiviert, wenn die Kraftmaschine bei einer niedrigen oder mittleren Last betrieben wird.
System nach Anspruch 19, wobei die Steuerung das erste Dosierventil aktiviert, wenn die Kraftmaschine bei einer niedrigen oder mittleren Last betrieben wird.