DE102015117174A1

DE102015117174A1 - Kühlvorrichtung für Turboladeraktuator

Info

Publication number: DE102015117174A1
Application number: DE102015117174.0A
Authority: DE
Inventors: Woo Jin Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2016-12-29
Also published as: CN106285921B; KR101776382B1; KR20170000912A; CN106285921A

Abstract

Eine Kühlvorrichtung für einen Turboladeraktuator (100), welche den Turboladeraktuator ohne zusätzliche Energie kühlen kann unter Verwendung von Umgebungsabwärme, wodurch es dem Turboladeraktuator erlaubt wird, effizient ohne Fehlfunktion in einer Hochtemperaturumgebung zu arbeiten, weist auf: eine Mehrzahl von Thermoelementen (10), welche jeweilig an einer Seite von einer jeden einer Mehrzahl von Wärmequellen (200) bereitgestellt ist, um Abwärme in elektrische Energie umzuwandeln, und ein Kühlgebläse (20), welches nahe am Turboladeraktuator (100) bereitgestellt ist und elektrisch mit der Mehrzahl von Thermoelementen (10) verbunden ist, um pneumatisch den Turboladeraktuator (100) zu kühlen, wobei das Kühlgebläse (20) durch Empfangen der elektrischen Energie angetrieben wird, die von den Thermoelementen (10) umgewandelt wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Kühlvorrichtung, welche ein Thermoelement verwendet. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Kühlvorrichtung für einen Turboladeraktuator, welche den Turboladeraktuator unter Verwendung von Umgebungsabwärme kühlen kann, ohne eine zusätzliche Energieversorgung zu benötigen, wodurch es dem Turboladeraktuator ermöglicht wird, effizient ohne Fehlfunktion in einer Hochtemperaturumgebung betrieben zu werden.
Beschreibung der bezogenen Technik
Unlängst ersetzen elektronische Steuerteile/Steuerkomponenten konventionelle Systeme mit mechanisch betriebenen Teilen/Komponenten, um eine effizientere Antwort auf verschiedene Umgebungsbedingungen zu ermöglichen.
Diese elektronischen Steuerteile empfangen physische Parameter von herkömmlichen, mechanischen Teilen als elektronische Signale von zahlreichen Sensoren, welche die korrespondierenden physischen Parameter messen. Die elektronischen Steuerteile verarbeiten die elektronischen Signale und geben angemessene elektronische Steuersignale an korrespondierende Aktuatoren aus, um eine tatsächliche physische Betätigung durchzuführen.
Insbesondere messen zahlreiche Sensoren physische Parameter und wandeln die physischen Parameter in elektrische Signale um und übertragen die elektrischen Signale an eine elektronische Steuereinheit (ECU). Beim Empfangen der elektrischen Signale erzeugt die elektronische Steuereinheit Steuersignale gemäß den eingegebenen elektrischen Signalen und gibt die Steuersignale an korrespondierende Aktuatoren aus, wodurch die Aktuatoren betätigt/betrieben werden.
Obwohl die Aktuatoren sehr wichtige Vorrichtungen sind, welche direkt die Leistungsfähigkeit von Ausrüstungen/Vorrichtungen betreffen, um gemäß den Signalen betrieben zu werden, sind sie für Temperaturen sensitiv und besteht ein Risiko, dass sie in einer Hochtemperaturumgebung fehlfunktionieren.
Insbesondere ist ein Aktuator, welcher in einem Turbolader verwendet wird, im Allgemeinen an einem Ort installiert, an welchem viel Abwärme erzeugt wird, sodass es schwierig ist, eine Position (z.B. eine Stellposition) des Aktuators zu ermitteln, und sogar die Verwendung einer zusätzlichen Kühlvorrichtung kann erforderlich sein, um die hohe Wahrscheinlichkeit einer Fehlfunktion (des Aktuators) aufgrund der Hochtemperatur, welche durch Umgebungswärmequellen erzeugt wird, zu verhindern.
Eine Motorkühlvorrichtung (z.B. eine Verbrennungsmotorkühlvorrichtung) für ein Auto (z.B. allgemein: ein Kraftfahrzeug), welche Thermoelemente verwendet und welche Abwärme von Abgas in elektrische Energie umwandeln kann und einen Kühler (z.B. eine Kühlmittelpumpe, z.B. ein Kühlergebläse) des Motors durch Installation einer Mehrzahl von Thermoelementen in einem Abgassystem des Motors antreiben kann, ist in der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2004-0024196 mit dem Titel „Eine Motorkühlvorrichtung für ein Auto, welche Thermoelemente verwendet“ offengelegt.
Die oben genannte Technik kann jedoch nicht zum Kühlen eines Aktuators des Turboladers verwendet werden, welcher typischerweise zwischen einer Mehrzahl von Hochtemperaturwärmequellen installiert ist. Weiter ist es erforderlich, eine Mehrzahl von Sensoren zum Steuern der Technik zu installieren. Jedoch können die Sensoren durch eine Hochtemperaturabwärme, welche durch die Umgebungswärmequellen erzeugt wird, leicht beschädigt werden. Deshalb, wenn die Sensoren thermisch beschädigt sind, kann die Kühlvorrichtung nicht betrieben werden, wodurch eine Fehlfunktion der elektronisch gesteuerten Teile, wie beispielsweise des Aktuators, verursacht wird.
Das Vorhergehende ist ausschließlich dafür gedacht, um beim Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung zu helfen, und ist nicht gedacht, dass die vorliegende Erfindung in den Bereich der bezogenen Technik fällt, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
Dokumente der bezogenen Technik

(Patentdokument 1) Koreanische Patentanmeldung Nr. 10-2004-0024196 (20. März 2004).

Erläuterung der Erfindung
Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung getätigt, um die obigen Probleme, welche in der bezogenen Technik auftreten, zu lösen, und ist die vorliegende Erfindung dazu gedacht, um eine Kühlvorrichtung für einen Turboladeraktuator (z.B. einen Aktuator, welcher eine Turboladerbeschaufelung verstellt, ein Turboladerventil betätigt, etc.) bereitzustellen, welche in der Lage ist das Auftreten einer Abnormalität, wie beispielsweise einer Fehlfunktion, zu verhindern durch effizientes Kühlen des Turboladeraktuators, welcher durch eine Mehrzahl von Hochtemperaturwärmequellen umgeben ist, in Übereinstimmung mit der Umgebungstemperatur.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühlvorrichtung für einen Turboladeraktuator bereitzustellen, welche in der Lage ist, den Turboladeraktuator ohne einen zusätzlichen Energieverbrauch zu kühlen (z.B. ohne Energie zu verwenden, welche zusätzlich vom Motor, einer Batterie, etc. bereitgestellt wird).
Um die obigen Aufgaben zu erreichen, ist eine Kühlvorrichtung für einen Turboladeraktuator gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, wobei die Kühlvorrichtung aufweist: eine Mehrzahl von Thermoelementen, welche jeweilig an einer Seite von jeder einer Mehrzahl von Wärmequellen bereitgestellt sind (z.B. sind die Thermoelemente den Wärmequellen zugewandt), um Abwärme (z.B. von Verbrennungsmotorabgas) in elektrische Energie umzuwandeln, und ein Kühlgebläse, welches nahe am Turboladeraktuator bereitgestellt ist und elektrisch mit der Mehrzahl von Thermoelementen verbunden ist, um pneumatisch (z.B. durch eine Luftströmung) den Turboladeraktuator zu kühlen, wobei das Kühlgebläse durch Empfangen von elektrischer Energie, welche von den Thermoelementen umgewandelt wird, angetrieben/betrieben wird.
Die Mehrzahl von Thermoelementen kann angeordnet sein, um den Aktuator zu umgeben, sodass eine Übertragung von Strahlungswärme, welche von den benachbarten Wärmequellen erzeugt wird, hin zum Aktuator blockiert ist.
In der Kühlvorrichtung kann die Luftströmung des Kühlgebläses in Übereinstimmung mit der Menge der elektrischen Energie, die von der Mehrzahl von Thermoelementen erzeugt wird, gesteuert sein.
Durch das Kühlen mit der elektrischen Energie, welche von den Wärmequellen, die den Turboladeraktuator umgeben, erzeugt wird, kann der Turboladeraktuator effizient gekühlt und geschützt werden, ohne zusätzliche Energie zu verbrauchen/benötigen.
Wenn die Mehrzahl von Thermoelementen angeordnet ist, um den Turboladeraktuator zu umgeben und um das Ansteigen der Temperatur des Turboladeraktuators aufgrund der Strahlungswärme von der Mehrzahl von Umgebungswärmequellen zu minimieren, kann eine Fehlfunktion/ein Fehlfunktionsrisiko des Turboladeraktuators ebenfalls minimiert sein.
Darüber hinaus wird die Luftströmung des Kühlgebläses (z.B. die vom Kühlgebläse geblasene Luftmenge) in Übereinstimmung mit der Menge der elektrischen Energie gesteuert, welche von der Temperaturdifferenz erzeugt wird, wodurch eine Temperatursteuerung des Turboladeraktuators einfach erreicht wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und anderen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer durch die folgende detaillierte Beschreibung verstanden werden, wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, in welchen:
1 ein schematisches Blockdiagramm ist, welches die Struktur einer Kühlvorrichtung für einen Turboladeraktuator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun detaillierter Bezug genommen auf eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen. Jedoch ist es klar, dass der Umfang und der Geist der vorliegenden Erfindung nicht auf die Ausführungsform, welche nachfolgend beschrieben ist, beschränkt sind. Für die folgende Beschreibung ist es festzuhalten, dass, wenn die Funktionen von herkömmlichen Elementen und eine detaillierte Beschreibung von Elementen, welche mit der vorliegenden Erfindung verwandt sind, das Wesentliche der vorliegenden Erfindung unklar machen könnten, eine Beschreibung von diesen Elementen ausgelassen wird.
Die 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches die Struktur einer Kühlvorrichtung für einen Turboladeraktuator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie es in der 1 gezeigt ist, weist die Kühlvorrichtung für den Turboladeraktuator gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Thermoelementen 10 und ein Kühlgebläse 20 auf. Das Kühlgebläse 20 ist elektrisch mit der Mehrzahl von Thermoelementen 10 verbunden.
Die oben beschriebene Kühlvorrichtung für den Turboladeraktuator ist in einem Abgassystem installiert, welches eine Mehrzahl von Wärmequellen 200 hat, die Hochtemperaturabwärme durch Abgas (z.B. eines Verbrennungsmotors) erzeugen.
Jedes von der Mehrzahl von Thermoelementen 10 ist sicher/fest an einer Seite von jeder der Wärmequellen 200 angebracht, welche die Abwärme erzeugen, sodass die Thermoelemente 10 Wärmeenergie in elektrische Energie unter Verwendung eines Spannungsunterschieds aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen zwei Metallen oder der Seebeckspannung (z.B. allgemein: des Seebeck-Effekts), umwandeln können.
Bevorzugt ist die Mehrzahl von Thermoelementen 10, von welchen jedes an einer korrespondierenden Wärmequelle 200 angebracht ist, um einen Umfang (z.B. einen Außenumfang) des Aktuators 100 herum angeordnet.
Diese Anordnung der Thermoelemente 10, welche den Aktuator 100 umgibt, kann physisch die Strahlungswärme, welche von der Mehrzahl von Wärmequellen 200 erzeugt wird, blockieren, wodurch ein Anstieg in der Temperatur des Aktuators 100 durch eine direkte Wärmeübertragung der Strahlungswärme minimiert wird.
Deshalb kann die Temperatursteuerung des Aktuators 100 einfacher erzielt werden.
Elektrische Energie, die wie oben beschrieben von jedem Thermoelement 10 erzeugt wird, wird dem Kühlgebläse 20 zugeführt, und das Kühlgebläse 20 arbeitet elektrisch, um den Aktuator 100 des Turboladers zu kühlen.
Zu diesem Zweck ist das Kühlgebläses 20 an einer Stelle nahe dem Aktuator 100 (angeordnet und) auf den Aktuator 100 gerichtet, sodass das Kühlgebläse 20 effektiv eine Luftströmung/Luft zum Aktuator 100 blasen kann. Hier kann die Drehzahl des Kühlgebläses 20 in Übereinstimmung mit der elektrischen Energie, welche von den Thermoelementen 10 aus zugeführt wird, gesteuert werden.
In diesem Bezug steigert eine höhere Temperatur von jeder der Wärmequellen 200 eine Temperaturdifferenz in den Thermoelementen 10, und deshalb steigen die Werte des elektrischen Stroms (bzw. der zugehörigen elektrischen Ströme), welcher von den Thermoelementen 10 erzeugt wird, ebenfalls an.
Dies verursacht einen Anstieg der Menge der elektrischen Energie, welche dem Kühlgebläse 20 zugeführt wird, und die Drehzahl des Kühlgebläses 20 wird beschleunigt aufgrund einer Zunahme in der Gesamtmenge der elektrischen Energie, wodurch der Aktuator 100 schneller (z.B. intensiver) gekühlt wird.
Im Gegensatz hierzu bedingt eine niedrigere Temperatur von jeder der Wärmequellen 200 eine kleinere Temperaturdifferenz in den Thermoelementen 10, wodurch der Wert des Stroms reduziert wird. Dies reduziert die Drehzahl des Kühlgebläses 20, wodurch der Aktuator 100 langsamer (z.B. weniger intensiv) gekühlt wird.
Deshalb kann die vorliegende Erfindung automatisch den Betrieb des Kühlgebläses 20 in Übereinstimmung mit einer Änderung in einer Umgebungstemperatur des Aktuators 100 steuern, ohne Verwendung eines separaten Temperatursensor, sodass die vorliegende Erfindung anfängliche Kosten (z.B. Herstellungskosten) reduzieren kann und die Temperatur des Aktuators 100 einfach steuern kann.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für darstellende Zwecken beschrieben wurde, ist es für den Fachmann klar, dass zahlreiche Modifikationen, Zusätze und Substitution möglich sind, ohne vom Umfang und vom Geist der Erfindung, wie sie in den begleitenden Ansprüchen offenbart ist, abzuweichen.
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

KR 10-2004-0024196 [0007, 0010]

Claims

Eine Kühlvorrichtung für einen Turboladeraktuator, wobei die Kühlvorrichtung aufweist: eine Mehrzahl von Thermoelementen (10), welche jeweilig an einer Seite von einer jeden einer Mehrzahl von Wärmequellen (200) bereitgestellt ist, um Abwärme in elektrische Energie umzuwandeln, und ein Kühlgebläse (20), welches nahe am Turboladeraktuator (100) bereitgestellt ist und elektrisch mit der Mehrzahl von Thermoelementen (10) verbunden ist, um pneumatisch den Turboladeraktuator (100) zu kühlen, wobei das Kühlgebläse (20) durch Empfangen der elektrischen Energie angetrieben wird, die von den Thermoelementen (10) umgewandelt wird.
Die Kühlvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Thermoelementen (10) den Aktuator (100) umgebend angeordnet ist, um eine Übertragung von Strahlungswärme, welche von den benachbarten Wärmequellen (200) erzeugt wird, hin zum Aktuator (100) zu blockieren.
Die Kühlvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Luftstrom des Kühlgebläses (20) in Übereinstimmung mit einer Menge der von der Mehrzahl von Thermoelementen (10) erzeugten Elektrizität gesteuert wird.