DE102015122216A1

DE102015122216A1 - Verfahren und System zur Steuerung eines Kraftmaschinenkühlsystems

Info

Publication number: DE102015122216A1
Application number: DE102015122216.7A
Authority: DE
Inventors: Erik Thomas Andersen; William Russel Goodwin; Jeffrey John Lock; John Eric Rollinger; Roger Joseph Khami; Joel John Beltramo; Joshua Putman Styron
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2016-06-30
Also published as: US9726069B2; CN105736120A; CN105736120B; US20160186647A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Verbessern der Schätzung des Pegels des Kraftmaschinenkühlmittels bereitgestellt, um die Überhitzung der Kraftmaschine zu verringern. Der Pegel des Fluids in einem Kühlmittel-Überlaufbehälter wird basierend auf dem Fluidpegel in einem hohlen vertikalen Standrohr, das an einem oberen und an einem unteren Ort fluidisch an den Behälter gekoppelt ist, gefolgert. Ein in einer Aussparung am Boden des vertikalen Standrohrs positionierter Ultraschallsensor sendet periodisch Signale, empfängt deren Echos bei Reflexion von der Kühlmitteloberfläche und schätzt den Fluidpegel im Standrohr basierend auf Echozeiten.

Description

Gebiet
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Verfahren und Systeme zum Folgern eines Fluidpegels in einem Kühlmittel-Überlaufbehälter (oder einer Entgasungsflasche) und zum Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf einem in einem vertikalen hohlen Standrohr, das fluidisch an den Überlaufbehälter gekoppelt ist, geschätzten Fluidpegel.
Hintergrund und Zusammenfassung
Fahrzeuge können Kühlsysteme enthalten, die konfiguriert sind, durch das Übertragen von Wärme zur Umgebungsluft die Überhitzung einer Kraftmaschine zu verringern. Darin zirkuliert das Kühlmittel durch den Kraftmaschinenblock, um die Wärme von der Kraftmaschine zu entfernen, wobei dann das erwärmte Kühlmittel durch einen Kühler zirkuliert, um die Wärme abzugeben. Das Kühlsystem kann verschiedene Komponenten enthalten, wie z. B. einen Kühlmittelbehälter, der an das System gekoppelt ist, zum Entgasen und Lagern des Kühlmittels. Ein unter Druck gesetzter Behälter, der außerdem dazu dient, die mitgerissene Luft von dem Kühlmittel zu trennen, wird typischerweise als eine Entgasungsflasche bezeichnet. Wenn die Temperatur des Kühlmittels irgendwo in dem System ansteigt, verursacht die Wärmeausdehnung des Kühlmittels, dass der Druck in der Entgasungsflasche ansteigt, wenn sich das eingeschlossene Luftvolumen verringert. Eine Druckentlastung kann erreicht werden, indem die Luft aus der Entgasungsflasche durch ein Ventil freigesetzt wird, das typischerweise im Fülldeckel angebracht ist. Dann, wenn die Temperatur und der Druck des Kühlmittels in der Entgasungsflasche unter den Atmosphärendruck fallen, kann durch ein weiteres Ventil, das oft in dem Fülldeckel angebracht ist, Luft zurück in die Flasche gezogen werden.
Falls der Kühlmittelpegel in der Flasche zu niedrig ist, ist das Luftvolumen zu groß, um einen ausreichenden Druck aufzubauen, um das Sieden und die Kavitation am Wasserpumpeneinlass zu verhindern. Bei niedrigen Fluidpegeln ist die Entgasungsflasche außerdem nicht länger imstande, die Luft von dem Kühlmittel zu trennen, wobei die Luft in das Kühlsystem gezogen werden kann, was abermals zu einer schlechten Kühlleistung führt. Falls ein Überlaufsystem anstelle eines aktiven Entgasungssystems verwendet wird, kann ein ähnlicher Verlust der Kühlsystemleistung verwirklicht sein, wenn die Fluidpegel niedrig sind.
Es können verschiedene Herangehensweisen verwendet werden, um einen Fluidpegel in einem Behälter zu schätzen. Eine beispielhafte Herangehensweise, die durch Murphy im US-Pat. Nr. 8.583.387 beschrieben ist, verwendet einen Ultraschall-Fluidpegelsensor, der am Boden eines Behälters installiert ist, um einen Fluidpegel des Behälters zu schätzen. Die Erfinder haben jedoch hier erkannt, dass in einem derartigen Kühlsystem die Abmessungen des Kühlmittelbehälters basierend auf der Temperatur des in dem Behälter enthaltenen Kühlmittels variieren können. Im Ergebnis kann es Inkonsistenzen in dem geschätzten Kühlmittelpegel geben. Außerdem kann es aufgrund des Ortes des Sensors am Boden des Behälters bei niedrigen Kühlmittelpegeln unklar sein, ob der Fluidpegel in dem Behälter niedrig oder leer ist. Noch weiter kann es schwierig sein, tatsächliche niedrige Kühlmittelpegel von einer falschen Schätzung des Kühlmittelpegels aufgrund einer Sensorverschlechterung zu unterscheiden. In einer weiteren beispielhaften Herangehensweise, die durch Gordon u. a in US 20130103284 beschrieben ist, ist der Sensor an einem Schlauch des Kühlmittelbehälters gekoppelt. Ein Problem bei einer derartigen Herangehensweise ist, dass der Sensor nur das Vorhandensein des Kühlmittels an diesem Ort in dem Kreislauf detektieren kann. Entscheidende Komponenten des Antriebstrangs können ungeachtet des Vorhandenseins des Kühlmittels in einem der Schläuche des Kühlmittelbehälters kein Kühlmittel empfangen, insbesondere falls dieser Schlauch von dem Kühlsystem durch ein Ventil isoliert ist (z. B. der Kraftmaschinen-Thermostatschlauch). Während ferner eine Angabe eines niedrigen Fluidpegels des Kühlmittels empfangen wird, kann die Steuerung der Kraftmaschinentemperatur aufgrund einer beträchtlichen Entleerung des Kühlmittelbehälters bereits verschlechtert sein.
In einem Beispiel können einige der obigen Probleme durch ein Kraftmaschinen-Kühlmittelsystem angegangen werden, das Folgendes umfasst: einen Kühlmittel-Überlaufbehälter, der eine innere Aussparung aufweist, um ein Fluid zu halten, ein vertikales, hohles Rohr, das außerhalb des Behälters positioniert ist und eine innere Aussparung enthält, um ein Fluid zu halten, wobei ein unterstes Niveau der Aussparung vertikal unter einem untersten Niveau der inneren Aussparung des Behälters positioniert ist, und einen Sensor, der an das unterste Niveau der inneren Aussparung des Rohrs gekoppelt ist. Auf diese Weise kann der Fluidpegel in dem Kühlmittelbehälter basierend auf dem Fluidpegel in dem vertikalen Rohr zuverlässiger gefolgert werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Überhitzung der Kraftmaschine reduziert wird.
Als ein Beispiel kann ein Kraftmaschinen-Kühlmittelsystem eine Entgasungsflasche zum Trennen von mitgerissener Luft von dem Kühlmittel und Regulieren des Systemdrucks umfassen. Die Entgasungsflasche kann über einen oberen und einen unteren Schlauch mit einem vertikalen Standrohr fluidisch gekoppelt sein, wobei der obere Schlauch auf einem höchsten Niveau des Standrohrs an das Oberteil der Entgasungsflasche koppelt und der untere Schlauch auf einem niedrigsten Niveau des Standrohrs an das niedrigste Niveau der Entgasungsflasche koppelt. Das Unterteil des vertikalen Rohrs kann unter dem Unterteil der Entgasungsflasche positioniert sein, so dass ein durch einen Kühlmittelpegelsensor messbarer niedrigerer Schwellenpegel von im vertikalen Rohr eingeschlossenem Fluid eine fast leere Entgasungsflasche anzeigen kann. Das vertikale Rohr kann ein Material umfassen, das Gegenüber Wärmeausdehnung resistent ist, so dass die Abmessungen des Rohrs nicht mit der Temperatur des Kühlmittels variieren. Bei Fahrzeugbewegung kann eine Fluidübertragung zwischen der Entgasungsflasche und dem Standrohr stattfinden. Ein Ultraschallsensor kann innerhalb einer inneren Aussparung am untersten Niveau des Standrohrs mit dem Standrohr gekoppelt sein. Der Sensor kann einen Prozessor zum lokalen Verarbeiten einer durch den Sensor erzeugten Ausgabe umfassen, wobei der Prozessor ferner die Ausgabe zu einem Kraftmaschinen-Controller übermittelt. Der Sensor kann dazu konfiguriert sein, periodisch eine Reihe von Ultraschallimpulsen bei einer vorbestimmten Frequenz und Energieausgabe im obersten Niveau des Standrohrs zu senden. Darüber hinaus kann der Sensor dazu konfiguriert sein, nach der Reflexion der Impulse von der Oberfläche der Flüssigkeit ein Echo der gesendeten Impulse zu empfangen. Basierend auf einer zwischen dem Senden der Impulse und der Detektion der Impulse verstrichenen Zeitdauer kann der lokale Prozessor eine Fluidhöhe im Standrohr schätzen. Aufgrund der einzigartigen Konfiguration des fluidisch mit der Entgasungsflasche sowohl an der obersten als auch der untersten Stelle gekoppelten Standrohrs kann es zu einem Ausgleich zwischen den Fluidpegeln zwischen dem Standrohr und der Entgasungsflasche kommen. Somit kann zusätzlich zur Schätzung des Standrohfluidpegels unter Verwendung der Sensorausgabe auch ein Kühlmittel-Volumenpegel in der Entgasungsflasche basierend auf dem Fluidpegel im Standrohr gefolgert werden. Ein Kraftmaschinen-Controller kann den gefolgerten Kühlmittel-Volumenpegel mit einem oder mehreren Schwellenwerten vergleichen, um einen Zustand des Kühlmittelpegels zu schätzen und den Kraftmaschinenbetrieb entsprechend einzustellen.
In dieser Weise können eine Genauigkeit und eine Zuverlässigkeit des Bestimmens eines Kühlmittelpegels eines Kühlmittel-Überlaufbehälters vergrößert werden. Durch das Folgern des Kühlmittelpegels des Behälters basierend auf einem geschätzten Kühlmittelpegel eines an den Behälter gekoppelten Standrohrs sind die Ungenauigkeiten der Schätzung des Kühlmittelpegels aufgrund der Verzerrung einer Ausgabe des Sensors im Tank aufgrund der thermischen Fluktuationen verringert. Durch das Stützen auf einen Ultraschallsensor und den lokalen Prozessor, um den Kühlmittelpegel des Standrohrs basierend auf einer Echozeit zu schätzen, kann die Schätzung des Kühlmittelpegels beschleunigt und besser für Variationen des Fluidpegels aufgrund von Schwappen des Kühlmittels kompensiert werden. Insgesamt kann die Überhitzung der Kraftmaschine aufgrund einer ungenauen Schätzung des Kühlmittelpegels verringert werden.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um eine Auswahl der Konzepte in vereinfachter Form einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 zeigt ein Kraftmaschinensystem, das ein Kraftmaschinen-Kühlsystem enthält.
2 zeigt einen Blockschaltplan eines Kraftmaschinen-Kühlsystems.
3 zeigt einen Teil eines beispielhaften Kühlsystems, der einen Kühlmittelbehälter enthält, der fluidisch an ein Standrohr gekoppelt ist, wobei das Standrohr am Fahrzeugrahmen befestigt ist.
4 zeigt eine alternative Ansicht des Teils des Kühlsystems in 3, die die Merkmale der Fluidkopplung und des Befestigens des Standrohrs hervorhebt.
5 zeigt eine zweite alternative Ansicht des Teils des Kühlsystems in 3.
6 zeigt eine dritte alternative Ansicht des Teils des Kühlsystems in 3, die das Befestigen des Standrohrs am Fahrzeugrahmen hervorhebt.
7 zeigt eine vierte alternative Ansicht des Teils des Kühlsystems in 3, die einen Ultraschall-Pegelsensor innerhalb des Standrohrs und das Befestigen des Standrohrs am Fahrzeugrahmen hervorhebt.
8 zeigt einen Deckel, der konfiguriert ist, auf das Oberteil eines vertikalen Standrohrs zu passen.
9 zeigt einen Ablaufplan hoher Ordnung zum Schätzen eines Pegels des Fluids in dem Kühlmittelbehälter.
10 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Einstellen eines Betrags der Leistung, die einem Ultraschall-Pegelsensor in einem vertikalen Standrohr eines Kühlsystems zugeführt wird, dar.
11 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Schätzen eines Fluidpegels in einem vertikalen Standrohr basierend auf den Informationen von einem Ultraschall-Pegelsensor dar.
12 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Schätzen eines Fluidpegels in einem vertikalen Standrohr basierend auf den Echozeiten und einer Schätzung der Fluidzusammensetzung dar.
13A–13C zeigen die Divergenz der Fluidpegel in dem vertikalen Standrohr und dem Kühlmittelbehälter basierend auf der Stellung des Fahrzeugs.
14 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen eines Schwappterms und zum Einstellen einer Schätzung des Standrohr-Fluidpegels basierend auf dem Schwappterm dar.
15 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Detektieren der Verschlechterung eines Ultraschall-Pegelsensors basierend auf den akkumulierten Schwapptermen dar.
16 stellt ein beispielhaftes Steuersystem zum Bestimmen eines Schwappterms und zum Einstellen einer Schätzung eines Kühlmittel-Volumenpegels basierend auf dem Schwappterm dar.
17 zeigt vier Fälle des Schwappens innerhalb eines Standrohrs verglichen mit den vorhergesagten Beträgen des Schwappens.
18 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen eines Kühlmittelpegels basierend auf dem Vergleichen einer Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels mit verschiedenen Schwellenwerten dar.
19 stellt das Bestimmen eines Kühlmittelzustands basierend auf einer Historie der Kühlmittelpegel und der Kühlmittelzustände dar.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Steuern einer Kraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei die Kraftmaschine ein Kühlsystem aufweist, wie z. B. jenes nach den 1–2. Das Kühlsystem kann einen Kühlmittel-Überlaufbehälter, der hier außerdem als eine Entgasungsflasche bezeichnet wird, enthalten, der fluidisch mit einem schmalen vertikalen Standrohr verbunden ist, wie in den 3–8 erörtert ist. Das vertikale Standrohr kann einen Pegelsensor enthalten, der Informationen zum Bestimmen einer Menge des Kühlmittels innerhalb des Standrohrs an einen Kraftmaschinen-Controller rundsendet, wie in den 9–12 ausgearbeitet ist. Der Controller kann außerdem eine Menge des Kühlmittels innerhalb der Entgasungsflasche (die hier außerdem als Kühlmittel-Volumenpegel bezeichnet wird) basierend auf der Menge des Kühlmittels innerhalb des Standrohrs (die hier außerdem als ein lokaler Kühlmittelpegel bezeichnet wird) und verschiedenen Bewegungsparametern schätzen, wie in den 13–17 beschrieben ist. Basierend auf der Schätzung des Kühlmittels kann der Controller einen Kühlmittelzustand angeben, wobei basierend auf dem Kühlmittelzustand den Betriebsparametern der Kraftmaschine Einschränkungen auferlegt werden können, wie in den 18–19 erörtert ist. In dieser Weise können die Kühlmittel-Volumenpegel sogar während der Schwappereignisse genauer gefolgert werden. Außerdem können niedrige Kühlmittelpegel zuverlässiger detektiert werden und können die Betriebsparameter der Kraftmaschine entsprechend eingeschränkt werden, um eine Überhitzung der Kraftmaschine zu verhindern.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Fahrzeugsystems 100, das ein Fahrzeug-Kühlsystem 101 in einem Kraftfahrzeug 102 enthält. Das Fahrzeug 102 weist Antriebsräder 106, einen Fahrgastraum 104 (der hier außerdem als eine Fahrgastkabine bezeichnet wird) und ein Abteil 103 unter der Kraftmaschinenhaube auf. Das Abteil 103 unter der Kraftmaschinenhaube kann verschiedene Komponenten unter der Kraftmaschinenhaube unter der (nicht gezeigten) Kraftmaschinenhaube des Kraftfahrzeugs 102 unterbringen. Das Abteil 103 unter der Kraftmaschinenhaube kann z. B. eine Brennkraftmaschine 10 unterbringen. Die Brennkraftmaschine 10 weist eine Verbrennungskammer auf, die Einlassluft über einen Einlasskanal 44 erhalten kann und die die Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 48 entleeren kann. Die Kraftmaschine 10, wie sie hier veranschaulicht und beschrieben ist, kann in einem Fahrzeug, wie z. B. einem Straßen-Kraftfahrzeug, unter anderen Fahrzeugtypen enthalten sein. Während die beispielhaften Anwendungen der Kraftmaschine 10 bezüglich eines Fahrzeugs beschrieben werden, sollte erkannt werden, dass verschiedene Typen von Kraftmaschinen und Fahrzeugantriebssystemen verwendet werden können, einschließlich Personenkraftwagen, Lastkraftwagen usw.
Das Abteil 103 unter der Kraftmaschinenhaube kann ferner ein Kühlsystem 101 enthalten, das das Kühlmittel durch die Brennkraftmaschine 10 zirkulieren lässt, um die Abwärme zu absorbieren, und das das erwärmte Kühlmittel über die Kühlmittelleitungen (oder -schleifen) 82 bzw. 84 zu einem Kühler 80 und/oder einem Heizkörper 90 verteilt. In einem Beispiel kann das Kühlsystem 101 an die Kraftmaschine 10 gekoppelt sein und kann das Kraftmaschinenkühlmittel von der Kraftmaschine 10 über eine durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 zu dem Kühler 80 und über die Kühlmittelleitung 82 zurück zu der Kraftmaschine 10 zirkulieren lassen, wie dargestellt ist. Die durch die Kraftmaschine angetriebene Wasserpumpe 86 kann über einen Vorderwagen-Zubehörantrieb (FEAD) 36 an die Kraftmaschine gekoppelt sein und über einen Riemen, eine Kette usw. proportional zur Kraftmaschinendrehzahl gedreht werden. Spezifisch kann die durch die Kraftmaschine angetriebene Pumpe 86 das Kühlmittel durch die Kanäle in dem Kraftmaschinenblock, dem Kopf usw. zirkulieren lassen, um die Kraftmaschinenwärme zu absorbieren, die dann über den Kühler 80 zur Umgebungsluft übertragen wird. In einem Beispiel, in dem die Pumpe 86 eine Zentrifugalpumpe ist, kann der Druck (und die resultierende Strömung), der (die) durch die Pumpe erzeugt wird, bei einer Vergrößerung der Drehzahl der Kurbelwelle vergrößert werden, die in dem Beispiel nach 1 direkt mit der Kraftmaschinendrehzahl verknüpft sein kann. In einigen Beispielen kann die durch die Kraftmaschine angetriebene Pumpe 86 arbeiten, um das Kühlmittel durch beide Kühlmittelleitungen 82 und 84 zirkulieren zu lassen.
Die Temperatur des Kühlmittels kann über einen Thermostaten 38 geregelt sein. Der Thermostat 38 kann ein Temperaturabtastelement 238 enthalten, das sich an der Verbindung der Kühlleitungen 82, 85 und 84 befindet. Ferner kann der Thermostat 38 ein Thermostatventil 240 enthalten, das sich in der Kühlleitung 82 befindet. Wie in 2 ausführlicher ausgearbeitet ist, kann das Thermostatventil geschlossen bleiben, bis das Kühlmittel eine Schwellentemperatur erreicht, wobei dadurch die Kühlmittelströmung durch den Kühler begrenzt wird, bis die Schwellentemperatur erreicht ist.
Das Kühlmittel kann durch die Kühlmittelleitung 84 zu dem Heizkörper 90 strömen, wo die Wärme zu dem Fahrgastraum 104 übertragen werden kann. Dann strömt das Kühlmittel durch das Ventil 122 zurück zur Kraftmaschine 10. Spezifisch kann der Heizkörper 90, der als ein Wasser-zu-Luft-Wärmetauscher konfiguriert ist, die Wärme mit dem zirkulierenden Kühlmittel austauschen und die Wärme basierend auf den Heizanforderungen der Bedienungsperson zu dem Fahrgastraum 104 des Fahrzeugs übertragen. Der Heizkörper als solcher kann außerdem an ein HVAC-System (Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem) des Fahrzeugs gekoppelt sein, das andere Komponenten enthält, wie z B. ein Heizgebläse und eine Klimaanlage (die nicht gezeigt sind).
Basierend auf der von der Bedienungsperson empfangenen Kabinenheiz-/-kühlanforderung kann das HVAC-System die Kabinenluft unter Verwendung des erwärmten Kühlmittels in dem Heizkörper erwärmen, um die Kabinentemperaturen zu erhöhen und die Kabinenheizung bereitzustellen. Ein oder mehrere (nicht gezeigte) Gebläse und Kühlgebläse können in dem Kühlsystem 101 enthalten sein, um eine Luftströmungsunterstützung bereitzustellen und um eine Kühlluftströmung durch die Komponenten unter der Kraftmaschinenhaube zu verstärken. Das Kühlgebläse 92, das an den Kühler 80 gekoppelt ist, kann z. B. betrieben werden, um eine Unterstützung der Kühlluftströmung durch den Kühler 80 bereitzustellen. Das Kühlgebläse 92 kann durch eine Öffnung in der Frontpartie des Fahrzeugs 102, wie z. B. durch ein Kühlergrill-Verschlusssystem 112, eine Kühlluftströmung in das Abteil 103 unter der Kraftmaschinenhaube ziehen. Eine derartige Kühlluftströmung kann dann durch den Kühler 80 und andere Komponenten unter der Kraftmaschinenhaube (z. B. die Komponenten des Kraftstoffsystems, die Batterien usw.) verwendet werden, um die Kraftmaschine und/oder das Getriebe kühl zu halten. Ferner kann die Luftströmung verwendet werden, um die Wärme von einem Klimatisierungssystem des Fahrzeugs abzuweisen. Noch weiter kann die Luftströmung verwendet werden, um die Leistung einer Kraftmaschine mit Turbolader/Lader zu verbessern, die mit Zwischenkühlern ausgerüstet ist, die die Temperatur der Luft verringern, die in den Einlasskrümmer/die Kraftmaschine geht. In einem Beispiel kann das Kühlergrill-Verschlusssystem 112 mit mehreren Luftschlitzen (oder Kühlrippen, Blättern oder Verschlüssen) konfiguriert sein, wobei ein Controller eine Position der Luftschlitze einstellen kann, um die Luftströmung durch das Kühlergrill-Verschlusssystem zu steuern.
Das Kühlgebläse 92 kann über einen Drehstromgenerator 72 und eine Systembatterie 74 an die Kraftmaschine 10 gekoppelt und durch die Kraftmaschine 10 angetrieben sein. Das Kühlgebläse 92 kann außerdem über eine (nicht gezeigte) optionale Kupplung mechanisch an die Kraftmaschine 10 gekoppelt sein. Während des Kraftmaschinenbetriebs kann das durch die Kraftmaschine erzeugte Drehmoment entlang einer (nicht gezeigten) Antriebswelle zu dem Drehstromgenerator 72 übertragen werden. Das erzeugte Drehmoment kann durch den Drehstromgenerator 72 verwendet werden, um elektrische Leistung zu erzeugen, die in einer Speichervorrichtung für elektrische Energie, wie z. B. der Systembatterie 74, gespeichert werden kann. Die Batterie 74 kann dann verwendet werden, um einen Elektromotor 94 des Kühlgebläses zu betreiben.
Das Fahrzeugsystem 100 kann ferner ein Getriebe 40 zum Übertragen der in der Kraftmaschine 10 erzeugten Leistung zu den Fahrzeugrädern 106 enthalten. Das Getriebe 40, das verschiedene Zahnräder und Kupplungen enthält, kann konfiguriert sein, die hohe Drehzahl der Kraftmaschine zu einer niedrigeren Drehzahl des Rades zu verringern, während in dem Prozess das Drehmoment vergrößert wird. Um die Temperaturregelung der verschiedenen Getriebekomponenten zu ermöglichen, kann das Kühlsystem 101 außerdem kommunikationstechnisch an ein Getriebekühlsystem 45 gekoppelt sein. Das Getriebekühlsystem 45 enthält einen Getriebeölkühler 125 (oder einen Öl-zu-Wasser-Getriebe-Wärmetauscher), der sich innerhalb des Getriebes 40 oder einteilig mit dem Getriebe 40 z. B. in dem Bereich der Getriebewanne an einem Ort unter den und/oder versetzt von den sich drehenden Elementen des Getriebes befindet. Der Getriebeölkühler (TOC) 125 kann für die Zwecke einer maximalen Wärmeübertragung mehrere Platten- oder Kühlrippenelemente aufweisen. Das Kühlmittel von der Kühlmittelleitung 84 kann über eine Leitung 46 mit dem Getriebeölkühler 125 in Verbindung stehen. Im Vergleich kann das Kühlmittel von der Kühlmittelleitung 82 und dem Kühler 80 über eine Leitung 48 mit dem Getriebeölkühler 125 in Verbindung stehen.
1 zeigt ferner ein Steuersystem 14. Das Steuersystem 14 kann kommunikationstechnisch an verschiedene Komponenten der Kraftmaschine 10 gekoppelt sein, um die hier beschriebenen Steuerroutinen und -handlungen auszuführen. Das Steuersystem 14 kann z. B. einen elektronischen digitalen Controller 12 enthalten, wie in 1 gezeigt ist. Der Controller 12 kann ein Mikrocomputer sein, der eine Mikroprozessoreinheit, Eingabe-/Ausgabeports, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, einen Schreib-Lese-Speicher, einen Haltespeicher und einen Datenbus enthält. Wie dargestellt ist, kann der Controller 12 Eingaben von mehreren Sensoren 16 empfangen, die Anwendereingaben und/oder Sensoren (wie z. B. eine Getriebegangposition, eine Fahrpedaleingabe, eine Bremseingabe, eine Position des Automatikschalthebels, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeugbeschleunigung, die Fahrzeugstellung, die Kraftmaschinendrehzahl, den Luftmassendurchfluss durch die Kraftmaschine, die Umgebungstemperatur, die Temperatur der Einlassluft usw.), Kühlsystem-Sensoren (wie z. B. eine Kühlmitteltemperatur, einen Kühlmittelpegel, eine Temperatur der Kühlmittelpegelsensor-Leiterplatte, eine Zylinderkopftemperatur, eine Gebläsedrehzahl, eine Fahrgastraumtemperatur, eine Umgebungsfeuchtigkeit, eine Thermostatausgabe usw.) und andere enthalten können. Ferner kann der Controller 12 mit verschiedenen Aktuatoren 18 kommunizieren, die Kraftmaschinenaktuatoren (wie z. B. Kraftstoffeinspritzdüsen, eine elektronisch gesteuerte Einlassluft-Drosselklappenplatte, Zündkerzen usw.), Kühlsystem-Aktuatoren (wie z. B. die verschiedenen Ventile des Kühlsystems) und andere enthalten können. In einigen Beispielen kann das Speichermedium mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen repräsentieren, die durch den Prozessor zum Ausführen sowohl der im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch anderer Varianten, die erwartet werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, ausführbar sind.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform 200 des Kühlsystems nach 1 mit verschiedenen Ventilen, Schleifen und Wärmetauschern.
Das Kühlmittel kann von verschiedenen Schleifen am Thermostat 38 zirkulieren. Der Thermostat 38 als solcher ist mit einem Temperaturabtastelement 238 zum Schätzen einer Temperatur des an dem Thermostaten zirkulierenden Kühlmittels konfiguriert, während das Thermostatventil 240, das kommunikationstechnisch an das Temperaturabtastelement gekoppelt ist, konfiguriert ist, sich nur zu öffnen, wenn sich die Temperatur über einem Schwellenwert befindet. In einem Beispiel kann das Thermostatventil 240 ein mechanisch betätigtes Ventil, wie z. B. ein Wachsstopfen für die Betätigungskraft/Verschiebung, sein, das sich öffnet, wenn sich das an dem Temperaturabtastelement (dem Wachs) abgetastete Kühlmittel über der Schwellentemperatur befindet.
Das Kühlmittel kann entlang einer ersten Umgehungsschleife 220 von der Kraftmaschine 10 zu dem Thermostaten 38 zirkulieren. Von dort kann das Kühlmittel durch die Pumpe 86 zurück zur Kraftmaschine gepumpt werden. Das Kühlmittel kann außerdem entlang einer zweiten Heizvorrichtungsschleife 222 von der Kraftmaschine 10 über den Heizkörper 90 und den Kraftmaschinenölkühler (EOC) 225 zu dem Thermostaten 38 zirkulieren. Von dort kann das Kühlmittel durch die Pumpe 86 zurück zur Kraftmaschine gepumpt werden. Das Kühlmittel kann außerdem basierend auf dem Zustand des Thermostatventils 240 von der Kraftmaschine 10 durch den Kühler 80 über eine dritte Schleife 224 zu dem Thermostaten 38 zirkulieren. Spezifisch kann das Kühlmittel, wenn das Thermostatventil 240 offen ist, durch den Kühler 80 und dann durch das Thermostatventil 240 zirkulieren. Die Strömung des Kühlmittels durch den Kühler kann es ermöglichen, dass die Wärme von dem zirkulierenden heißen Kühlmittel durch das Kühlergebläse zur Umgebungsluft abgegeben wird. Nach dem Strömen durch das Thermostatventil kann das Kühlmittel durch die Pumpe 86 zurück zur Kraftmaschine gepumpt werden. Das Kühlmittel kann entlang einer vierten Kühlmittelschleife 226 entweder vom Kühler 80 oder vom Wasserauslass 204 durch den Getriebeölkühler 125 und dann zum Kraftmaschinenölkühler 225 zirkulieren.
Das Kühlmittel kann von dem Wasserauslass 204 und dem Kühler 80 zu der Entgasungsflasche 208 strömen, die als ein Kühlmittelbehälter innerhalb des Kühlsystems 200 dienen kann. Die Entgasungsflasche 208 kann über einen oberen Pegelsensorschlauch 214 und einen unteren Pegelsensorschlauch 216 fluidisch mit dem vertikal orientierten Standrohr 210 verbunden sein, wie bezüglich der 3–7 weiter beschrieben wird. Der obere Pegelsensorschlauch kann das Oberteil der Entgasungsflasche 208 mit dem Oberteil des vertikalen Standrohrs 210 verbinden und kann konfiguriert sein, es der Luft zu ermöglichen, zwischen den beiden zu strömen. Der untere Pegelsensorschlauch 216 kann über einen Auslassschlauch 216 der Entgasungsflasche mit der Entgasungsflasche 208 verbunden sein und kann konfiguriert sein, es dem Kühlmittel zu ermöglichen, zwischen der Entgasungsflasche 208 und dem vertikalen Standrohr 210 zu strömen. Das vertikale Standrohr 210 kann einen piezoelektrischen Kühlmittel-Pegelsensor (PZT) 212 enthalten, der elektronisch mit dem Controller 12 verbunden ist.
Wenn sich das Fluid in dem Kühlsystem erwärmt, dehnt es sich aus, was verursacht, dass sich der Druck aufbaut. Für Kühlsysteme mit Überlaufflaschen kann der Kühlerdeckel der einzige Platz sein, wo dieser Druck entweichen kann. Die Einstellung der Feder des Kühlerdeckels als solche bestimmt den maximalen Druck in dem Kühlsystem. Wenn der Druck z. B. 15 psi erreicht, schiebt der Druck ein Ventil des Kühlerdeckels auf, was es dem unter Druck gesetzten Kühlmittel ermöglicht, aus dem Kühlsystem zu entweichen. Dieses Kühlmittel strömt durch das Überlaufrohr des Kühlers in die Überlaufflasche. Folglich hält diese Anordnung die Luft aus dem Kühlmittelsystem fern. Wenn der Kühler zurück abkühlt, wird in dem Kühlsystem ein Unterdruck erzeugt, der ein federbelastetes Ventil aufzieht, wobei das Kühlmittel vom Boden der Überlaufflasche zurück in den Kühler eingesaugt wird.
Während die Überlaufsysteme den Druck steuern, indem sie es erlauben, dass das Kühlmittel über ein Ventil ausgetauscht wird, steuern aktive Entgasungssysteme den Druck, indem sie erlauben, dass Luft über ein Ventil ausgetauscht wird. In den Entgasungssystemen verursacht die Wärmeausdehnung des Kühlmittels, dass das Fluid in die Entgasungsflasche strömt, wodurch der Luftdruck innerhalb der Entgasungsflasche erhöht wird. Wenn der Luftdruck innerhalb der Flasche einen oberen Schwellendruck, z. B. 21 psi, übersteigt, öffnet der Druck ein Ventil, was es der Luft ermöglicht, zu entweichen. In einem Beispiel kann sich dieses Ventil im Fülldeckel des Behälters (z. B. dem Deckel 304 der Entgasungsflasche nach 3) befinden. Falls die Luft von dem System freigesetzt worden ist, befindet sich der Druck in der Entgasungsflasche unter dem Atmosphärendruck, wenn sich das System das nächste Mal zu den Umgebungstemperaturen zurück abkühlt. Unter dieser Bedingung öffnet sich ein weiteres Ventil, das sich in dem Fülldeckel befindet, um es der Umgebungsluft zu ermöglichen, erneut in die Entgasungsflasche einzutreten. Der Entgasungsflasche ist ihr Name aufgrund der Tatsache gegeben worden, dass sie die Luft, die in dem Kühlmittel mitgerissen wird, trennt. Etwas Kühlmittel von verschiedenen lokal hohen Punkten in dem Kühlsystem wird es ermöglicht, durch die Entlüftungsrohre zurück zur Entgasungsflasche zu strömen.
Das Kühlsystem 200 kann ferner einen Turbolader 206 enthalten. Das Kühlmittel kann vom Wasserauslass 204 durch den Turbolader 206 und über einen Turboauslassschlauch 208 zum Auslassschlauch 219 der Entgasungsflasche zirkulieren. Der Turboauslassschlauch 218 kann mit dem Auslassschlauch 219 der Entgasungsflasche stromabwärts der Verbindung zwischen dem unteren Pegelsensorschlauch 216 und dem Auslassschlauch 219 der Entgasungsflasche verbunden sein. In dieser Weise können das Hochtemperatur-Kühlmittel und/oder der Dampf, die durch den Turboauslassschlauch 218 geführt werden, die Fluidübertragung zwischen der Entgasungsflasche 208 und dem vertikalen Standrohr 210 nicht beeinflussen.
An das Kühlsystem können am Heißwasserauslass der Kraftmaschine ein oder mehrere Temperatursensoren gekoppelt sein, um eine Kühlmitteltemperatur zu schätzen. Die Kühlmitteltemperatur kann z. B. durch einen Kraftmaschinenkühlmittel-Temperatursensor (ECT-Sensor) geschätzt werden, der positioniert ist, um sich mit dem erwärmten Kühlmittel in Kontakt zu befinden. Alternativ kann die Kühlmitteltemperatur durch einen Zylinderkopf-Temperatursensor (CHT-Sensor) geschätzt werden, der am Kraftmaschinenblock positioniert ist, der z. B. einige Millimeter Aluminium entfernt von dem strömenden Kraftmaschinenkühlmittel in dem Zylinderkopf positioniert ist. Die Kühlmitteltemperatur kann außerdem innerhalb des vertikalen Standrohrs 210 geschätzt werden, wobei eine Leiterplattentemperatur innerhalb der Leiterplatte des Kühlmittelpegelsensors 212 geschätzt werden kann, wie bezüglich 7 weiter beschrieben wird.
Wie hier ausgearbeitet ist, kann das vertikale Standrohr fluidisch an den Kühlmittel-Überlaufbehälter gekoppelt sein, so dass sich ein Pegel des Kühlmittels in dem Behälter mit dem Pegel des Kühlmittels in dem vertikalen Standrohr ausgleicht. Folglich kann ein Controller konfiguriert sein, den Pegel des Kühlmittels in der Entgasungsflasche basierend auf dem Pegel des Kühlmittels in dem vertikalen Standrohr zu folgern. Dies ermöglicht eine genaue Schätzung des Kühlmittelpegels, ohne die Probleme zu erleiden, die der Verwendung eines Pegelsensors in der Entgasungsflasche zugeordnet sind. Ferner kann der Kühlmittelpegel in dem vertikalen Standrohr verwendet werden, um den Kraftmaschinenbetrieb einzustellen, um eine Überhitzung der Kraftmaschine zu verringern, die sich aus niedrigen Kühlmittelpegeln in der Entgasungsflasche ergibt.
3 stellt eine Ansicht des Positionierens des vertikalen Standrohrs bezüglich der Entgasungsflasche und des Fahrzeugrahmens bereit. Das vertikale Standrohr, das im Allgemeinen bei 310 angegeben ist, ist über mehrere Komponenten innerhalb einer Standrohr-Befestigungsstütze 310 an dem Rahmen 302 befestigt, wie bezüglich der 4, 5, 6 und 7 ausführlicher beschrieben wird. Das vertikale Standrohr 310 kann ferner über die unteren Standrohr-Befestigungsstützen 321a und 321b am Rahmen 302 befestigt sein. Die Position des vertikalen Standrohrs 310 innerhalb der Umgebung unter der Kraftmaschinenhaube basiert auf mehreren Kriterien, einschließlich des Sicherstellens von Raum für das Leiten des oberen Pegelsensorschlauchs 314 und des unteren Pegelsensorschlauchs 316 zwischen dem vertikalen Standrohr 310 und der Entgasungsflasche 308 und des Anbringens des Standrohrs an einer festen und starren Stütze, um schädigende Schwingungen zu vermeiden. Außerdem ist ein Abstand zwischen dem Standrohr und der Entgasungsflasche minimiert, um die Wirkung der Fahrzeugbeschleunigung und der Fahrzeugstellung auf den Unterschied zwischen dem Fluidpegel des Standrohrs und dem Fluidpegel der Entgasungsflasche zu verringern. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Standrohr auf die seitliche Mittellinie der Entgasungsflasche ausgerichtet, wobei dadurch der Einfluss der Querbeschleunigung und der seitlichen Hangstellungen auf den Unterschied der Fluidpegel zwischen dem Standrohr und der Entgasungsflasche minimiert wird. Wie in 3 dargestellt ist, verläuft die Querrichtung in die und aus der Seite. Außerdem kann der longitudinale Abstand (von links nach rechts in 3) zwischen der Entgasungsflasche und dem vertikalen Standrohr so sein, dass die Längsbeschleunigung und die Bergauf-/Bergabstellungen Fluktuationen des Fluidpegels des vertikalen Standrohrs bereitstellen und dadurch die Fähigkeit bereitstellen, die kontinuierliche Sensorfunktion zu bestätigen.
Die vertikalen Standrohr-Befestigungsstützen 320, 321 können als ein Teil der Wand 382 des Standrohrs enthalten sein. Alternativ kann das Standrohr über einen oder mehrere Bolzen, Schweißen usw. an der Wand 382 des Standrohrs befestigt sein. Das vertikale Standrohr 310 ist so befestigt, dass seine Hauptachse auf die Gravitationskraft ausgerichtet ist, wenn sich das Fahrzeug auf einer waagerechten Ebene in Ruhe befindet. Das vertikale Standrohr 310 und die Entgasungsflasche 308 weisen eine feste relative Positionierung auf. Die Orientierung des vertikalen Standrohrs 310 ist so konfiguriert, dass die Hauptachse des vertikalen Standrohrs zu der vertikalen Achse der Entgasungsflasche parallel ist. Das heißt, das vertikale Standrohr 310 und die Entgasungsflasche 308 können konfiguriert sein, eine gemeinsame waagerechte Ebene auf ihren Oberseiten aufzuweisen. Eine Unterseite des vertikalen Standrohrs kann jedoch so angeordnet sein, dass sie niedriger als die Unterseite der Entgasungsflasche positioniert ist. Diese spezielle Konfiguration kann sicherstellen, dass ein minimaler Schwellenpegel des Kühlmittels in dem Standrohr vorhanden ist, selbst wenn der Kühlmittelpegel in der Entgasungsflasche nahezu leer ist. Eine derartige Konfiguration kann verwendet werden, weil Ultraschall-Pegelsensoren nicht unter einem minimalen Pegel messen können. Falls der Sensor so angeordnet ist, dass sich sein minimaler Pegel unter dem Auslass der Entgasungsflasche befindet, befindet sich irgendwelches Kühlmittel in der Entgasungsflasche innerhalb des Messbereichs des Sensors. Als solches ist das Risiko verringert, dass die Entgasungsflasche leerläuft und eine Überhitzung der Kraftmaschine verursacht. In dieser Weise kann ein Kühlmittelpegel durch eine gemeinsame horizontale Ebene definiert sein, die sowohl die Entgasungsflasche 308 als auch das vertikale Standrohr 310 durchschneidet, wenn sich das Fahrzeug auf einer waagerechten Ebene in Ruhe befindet (wie bezüglich 4 weiter beschrieben wird).
Das vertikale Standrohr 310 kann einen Standrohrdeckel 312, einen Ultraschall-Pegelsensor zum Messen eines Kühlmittelpegels (der nicht dargestellt ist) und ein Sensorgehäuse 360 enthalten. Das vertikale Standrohr 310 ist fluidisch über den oberen Pegelsensorschlauch 314 und den unteren Pegelsensorschlauch 316 an die Entgasungsflasche 308 gekoppelt. Spezifisch ist der obere Pegelsensorschlauch 314 positioniert, um es der Luft zu ermöglichen, zwischen dem Oberteil des vertikalen Standrohrs 310 und dem Oberteil der Entgasungsflasche 308 zu strömen, während der untere Pegelsensorschlauch 316 positioniert ist, um es dem Kühlmittel zu ermöglichen, zwischen dem Boden des vertikalen Standrohrs 310 und dem Boden der Entgasungsflasche 308 zu strömen. In dieser Weise kann der Fluidpegel zwischen dem vertikalen Standrohr 310 und der Entgasungsflasche 308 einen Gleichgewichtspegel erreichen, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet, was einen Vergleich eines Kühlmittelpegels innerhalb des vertikalen Standrohrs und eines Kühlmittelpegels in der Entgasungsflasche fördert.
Die Entgasungsflasche 308 enthält zusätzlich zu dem oberen Pegelsensorschlauch 314 eine Entgasungsflaschendeckel 304, einen Entgasungseinlassschlauch 306 und einen Entgasungsauslassschlauch 319. Die Entgasungsflasche 308 kann ein oberes Stück 311 und ein unteres Stück 313 umfassen. In alternativen Ausführungsformen kann die Entgasungsflasche 308 ein einziges Stück oder mehr als zwei Stücke umfassen. Die Entgasungsflasche 308 kann an irgendeiner hohen und starren Struktur in einer derartigen Weise befestigt sein, dass die Entgasungsflasche 308 im Wesentlichen waagerecht ist. Im Wesentlichen waagerecht sein enthält, sich in einer Stellung zu befinden, in der sich die Oberseite entlang einer Ebene erstreckt, die zur Richtung der Schwerkraft im Wesentlichen senkrecht ist, z. B. innerhalb 5 Grad von der Senkrechten entlang jeder Achse der Ausdehnung. Als ein Beispiel kann die Entgasungsflasche 308 über eine Entgasungsflaschen-Befestigungsstütze 309 an einem inneren Stoßfänger befestigt sein. In einem Beispiel kann die Entgasungsflaschen-Befestigungsstütze 309 als ein Teil des unteren Stücks 313 der Entgasungsflasche enthalten sein. In anderen Beispielen kann die Entgasungsflaschen-Befestigungsstütze 309 über einen Befestigungsmechanismus an dem unteren Stück 313 der Entgasungsflasche befestigt sein. In weiteren Beispielen kann die Entgasungsflaschen-Befestigungsstütze 309 stattdessen an dem oberen Stück 311 der Entgasungsflasche befestigt sein oder als ein Teil des oberen Stücks 311 der Entgasungsflasche enthalten sein. Wenn der Entgasungsflaschendeckel 304 an der Entgasungsflasche 308 befestigt ist, kann er verhindern, dass das Kühlmittel in dem Kühlmittelbehälter verdampft und in die Atmosphäre entweicht. Wenn der Entgasungsflaschendeckel 304 von der Entgasungsflasche 308 entfernt ist, kann eine Öffnung im Oberteil der Entgasungsflasche 308 zum Zuführen weiteren Kühlmittels zu dem System freigelegt sein. Das Kühlmittel kann außerdem von anderen Komponenten des Kühlsystems über den Einlassschlauch 306 der Entgasungsflasche in die Entgasungsflasche 308 eingeleitet werden. Der Einlassschlauch kann z. B. das Kühlmittel von dem Kühler in die Entgasungsflasche leiten. In einigen Beispielen kann der Entgasungsflaschendeckel 304 ein Ventil, wie z. B. ein Überdruckventil oder ein federaktiviertes Ventil, enthalten. Wenn sich das Fluid in dem Kühler aufwärmt, wie z. B. aufgrund einer umfangreichen Erwärmung der Kraftmaschine, dehnt sich das Kühlmittel aus, was verursacht, dass der Druck in dem Kühlsystem zunimmt. Der Druck des Kühlsystems kann über den Entgasungsflaschen-Fülldeckel 304 entweichen. Spezifisch kann der maximale Druck in der Entgasungsflasche über ein federbelastetes Ventil in dem Entgasungsflaschen-Fülldeckel 304 bestimmt sein. Wenn der Druck einen Schwellenwert, wie z. B. 21 psi, erreicht, schiebt der Druck das Ventil in dem Entgasungsflaschen-Fülldeckel 304 auf, was es der unter Druck gesetzte Luft ermöglicht, aus der Entgasungsflasche zu der Umgebung unter der Kraftmaschinenhaube zu entweichen. Wenn sich das System zurück abkühlt, wird ein Unterdruck erzeugt, der die Luft von der Umgebung unter der Kraftmaschinenhaube über ein weiteres Ventil in dem Entgasungsflaschen-Fülldeckel 304 zurück einzieht.
4 stellt eine alternative Ansicht eines Abschnitts eines Kühlsystems bereit, wobei sie die fluidische Kopplung der Entgasungsflasche 308 und des vertikalen Standrohrs 310 weiter ausführlich beschreibt. Ein Sensor 340 kann an dem Boden der Entgasungsflasche 308 befestigt sein, um die Fluidpegel in der Entgasungsflasche direkt zu messen. Der Sensor 340 kann innerhalb des Sensorgehäuses 342 positioniert sein. Der Sensor 340 kann mit dem elektronischen Steuersystem verbunden sein und kann freigegeben sein, um über das (nicht gezeigte) Controller-Bereichsnetz mit dem Controller 12 zu kommunizieren.
Der untere Pegelsensorschlauch 316 ist über eine T-Verbindung 332 an den Auslassschlauch 319 der Entgasungsflasche gekoppelt. Die T-Verbindung 332 ist so orientiert, dass die 90-Grad-Verzweigung von dem Auslassschlauch 319 nach unten gerichtet ist, so dass irgendwelche mitgerissene Blasen in dem Schlauch 319 dazu neigen, den Schlauch 316 zu umgehen. Wenn ferner das Kühlmittel in der Entgasungsflasche 308 und dem Auslassschlauch 319 der Entgasungsflasche fehlt, kann ein Kühlmittelvolumen im unteren Pegelsensorschlauch 314 und im vertikalen Standrohr 310 "eingeschlossen" bleiben. Dieses eingeschlossene Kühlmittelvolumen kann durch den Ultraschall-Pegelsensor 362 messbar sein. Außerdem kann eine Verbindung zwischen einem Turboauslassschlauch (218 nach 2) und dem Auslassschlauch 319 der Entgasungsflasche stromabwärts der T-Verbindung 332 (die in 4 durch das vertikale Standrohr 310 verborgen ist) hergestellt sein. Diese Verbindung kann durch eine zweite T-Verbindung 334 hergestellt sein, die so orientiert ist, dass die 90-Grad-Verzweigung von dem Auslassschlauch 319 der Entgasungsflasche nach oben gerichtet ist und zu der Verzweigung der T-Verbindung 332 antiparallel ist. In dieser Weise kann das durch die Rückströmung von dem Turboauslassschlauch 218 (wobei sich die Rückströmung als eine Funktion der Kraftmaschinendrehzahl ändert) erzeugte heiße und/oder verdampfte Kühlmittel den Unterschied des Kühlmittelpegels zwischen der Entgasungsflasche 308 und dem vertikalen Standrohr 310 nicht beeinflussen. Der untere Pegelsensorschlauch 316 kann auf einem Niveau unterhalb einer Austastentfernung, die dem Ultraschall-Pegelsensor 362 zugeordnet ist, (wie im Folgenden bezüglich der 7 und 11 weiter erörtert wird) ferner an die Seite des vertikalen Standrohrs 310 gekoppelt sein.
Das vertikale Standrohr 310 ist so positioniert, dass sich der Boden des Standrohrs 310 unter dem Boden der Entgasungsflasche 308 und unter der T-Verbindung 332 befindet. Falls der Kühlmittelpegel in der Entgasungsflasche 308 sich dem Boden der Flasche nähert oder unter den Boden der Flasche fällt, kann im Ergebnis der entsprechende lokale Kühlmittelpegel in dem Standrohr 310 auf einem spezifizierten Pegel im Wesentlichen über dem Ultraschall-Pegelsensor (ULS) 362 bleiben. Der spezifizierte Pegel kann auf dem Pegel einer horizontalen Ebene basieren, die sich vom Oberteil der T-Verbindung 332 erstreckt. Falls geschätzt wird, dass der lokale Kühlmittelpegel in dem Standrohr null ist, kann in dieser Weise eine Verschlechterung des Kühlmittelsystems, wie z. B. ein getrennter Schlauch, angegeben werden, während, falls geschätzt wird, dass sich der lokale Kühlmittelpegel in dem Standrohr innerhalb eines Schwellenabstands des spezifizierten Pegels befindet, eine leere Entgasungsflasche angegeben werden kann.
Wie in 4 gezeigt ist, ist das vertikale Standrohr 310 in einer derartigen Weise an dem Rahmen 302 befestigt, so dass das Oberteil des vertikalen Standrohrs die gleiche horizontale Ebene wie das Oberteil der Entgasungsflasche 308 einnimmt. Das vertikale Standrohr 310 weist eine größere vertikale Ausdehnung als die Entgasungsflasche 308 auf, wobei sich folglich der Boden des vertikalen Standrohrs 310 unter dem Boden der Entgasungsflasche 308 befindet. Wenn die Entgasungsflasche 308 als solche leer ist, kann ein Pegel des Kühlmittels in dem vertikalen Standrohr 310 verbleiben, der eine Mediumgrenzfläche bereitstellt, an der die Ultraschallimpulse von dem ULS 362 reflektiert werden können. Beim Fluidgleichgewicht kann der lokale Kühlmittelpegel in dem vertikalen Standrohr 310, der einer leeren Entgasungsflasche entspricht, durch eine horizontale Ebene definiert sein, die das Oberteil der T-Verbindung 332 verlängert, wie durch die Linie 333 des Kühlmittelpegels in 4 dargestellt ist. In dieser Weise kann eine spezifizierte Pegelmessung in dem vertikalen Standrohr 310 einem leeren Kühlmittel-Volumenpegel in der Entgasungsflasche 308 zugeordnet sein, was es ermöglicht, dass eine Messung eines leeren Kühlmittel-Volumenpegels von einer Bedingung, wie z. B. einem getrennten Schlauch, die einen leeren lokalen Kühlmittelpegel in dem vertikalen Standrohr 310 verursachen kann, unterschieden wird.
Das vertikale Standrohr 310 kann mit einem Standrohrdeckel 312 ausgerüstet sein. Der Standrohrdeckel 312 kann konfiguriert sein, in das Oberteil des vertikalen Standrohrs 310 zu passen, so dass die Hauptachse des Standrohrdeckels 312 zu der Hauptachse des vertikalen Standrohrs 312 parallel ist. Der Standrohrdeckel 312 kann eine glatte Oberfläche 380 aufweisen, die die Reflexion von Schallwellen, wie z. B. jenen, die durch den Ultraschall-Pegelsensor 362 emittiert werden, unterstützen kann. In einem Beispiel kann der Standrohrdeckel 312 über eine Reibschweißtechnik hergestellt werden. Das vertikale Standrohr 310 kann eine zylinderförmige Hülle mit einem ausreichend kleinen horizontalen Querschnitt sein, um als ein Wellenleiter für die Ultraschall-Schallwellen zu dienen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der horizontale Querschnitt des vertikalen Standrohrs 310 etwa 17,25 Millimeter im Durchmesser und etwas größer als das Abtastelement des Ultraschall-Pegelsensors sein. Die Wand 382 des vertikalen Standrohrs kann aus einem glatten, starren Kunststoff, z. B. einem PA66-Material mit 30 % Glasfüllung, bestehen.
Der Ultraschall-Pegelsensor (ULS) 362 kann ein piezoelektrisches Aufnehmerelement sein, das Ultraschall-Impulssignale sowohl senden als auch empfangen kann. Der ULS 362 kann innerhalb des Sensorgehäuses 360 fest am Boden des vertikalen Standrohrs 310 befestigt sein und konfiguriert sein, Schallimpulse durch den Hohlraum des Rohrs nach oben zu emittieren. Der ULS 362 kann elektronisch mit einer ULS-Leiterplatte 364 verbunden sein. Die ULS-Leiterplatte 364 kann sich physikalisch über die Ausdehnung des ULS 362 erstrecken und kann mit einem Kraftmaschinen-Controller (z. B. 12 nach den 1–2) elektronisch in Verbindung stehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Sensor 340 außerdem ein Ultraschall-Pegelsensor sein, der konfiguriert ist, direkte Schätzungen des Kühlmittelpegels in der Entgasungsflasche 308 auszuführen. Das Sensorgehäuse 360 kann zu einer oberen Wand 382 des Standrohrs mit einem O-Ring abgedichtet sein und mit einer Metall-Federklemme 336 gehalten sein, um den schnellen Zusammenbau der beiden Hälften der Wand des Standrohrs zu ermöglichen. Das Sensorgehäuse 360 kann aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sein, der sich im Vergleich zu dem des oberen Standrohrs 382 näher bei dem des ULS 362 befindet, z. B. PPS GF30. Die untere Abdeckung 368 des Standrohrs kann am Boden des Sensorgehäuses 360 befestigt sein und irgendwelche Sensorkomponenten vor der Umgebung schützen. Der Hohlraum, der die Leiterplatte 364 und den ULS 362 umgibt, kann mit einer flexiblen Vergussverbindung gefüllt sein, um die Isolation von der Umgebung weiter zu verbessern.
Weitergehend ist in 5 eine Vogelperspektive, die die relative Positionierung der Entgasungsflasche 308, des vertikalen Standrohrs 310 und des Rahmens 302 darstellt, bereitgestellt. Die Entgasungsflaschen-Befestigungsstütze, die hier als an dem unteren Stück 313 der Entgasungsflasche befestigt gezeigt ist, kann ein Loch mit mehreren Zähnen enthalten, um eine ausreichende Nachgiebigkeit für den Zusammenbau zu ermöglichen, während sie nach dem Zusammenbau eine Presspassung aufrechterhält. Es ist gezeigt, dass der obere Pegelsensorschlauch 314 horizontal zwischen dem oberen Stück 314 der Entgasungsflasche und dem Oberteil des vertikalen Standrohrs 310 verläuft.
Wie gezeigt ist, kann das vertikale Standrohr 310 eine obere Befestigungsstütze 320, die sich horizontal über den Rahmen 302 erstreckt, und eine oder mehrere (nicht gezeigte) untere Befestigungsstützen, die sich horizontal unter dem Rahmen 302 erstrecken, enthalten, während das vertikale Standrohr neben einer vertikalen Stirnfläche des Rahmens 302 befestigt ist. Es ist gezeigt, dass sich ein Befestigungselement 322 zum Anbringen des Standrohrs vertikal aus dem Inneren der oberen Befestigungsstütze 320 und durch den Rahmen 302 erstreckt und die Bewegung des vertikalen Standrohrs 310 einschränkt. Das Befestigungselement 322 zum Anbringen des Standrohrs kann sich durch einen Metall-Lastbegrenzer 324 über dem Rahmen 302 erstrecken und dadurch eine gemeinsame Klemmlastverringerung vermeiden, die mit der Zeit aufgrund des Kriechens in der oberen Befestigungsstütze 320 auftreten kann.
Eine Federhalteklammer 336, die sich an dem oberen Abschnitt des vertikalen Standrohrs 310 befindet, kann konfiguriert sein, die robuste Beibehaltung und den schnellen Zusammenbau der beiden Hälften des vertikalen Standrohrs 310 bereitzustellen. Es ist gezeigt, dass die untere Abdeckung 368 des Standrohrs am Boden des vertikalen Standrohrs 310 befestigt ist, wobei sie den ULS 362 und die ULS-Leiterplatte 364 von der Umgebung abschirmen kann. Wie hier dargestellt ist, ist der untere Pegelsensorschlauch 316 unter der Federhalteklammer 336 und über der unteren Abdeckung 368 des Standrohrs an das vertikale Standrohr 310 gekoppelt.
In 6 ist die Befestigung des vertikalen Standrohrs 310 an dem Rahmen 302 ausführlicher dargestellt. Der Rahmen 302 enthält mehrere kreuzförmige Stützstrukturen 303 zwischen einer Oberseite und einer Unterseite des Rahmens. Innerhalb eines Hohlraums einer der kreuzförmigen Stützstrukturen 303 kann ein Befestigungskeil 326 eingesetzt sein, um das Anbringen des vertikalen Standrohrs 310 an dem Rahmen 302 zu unterstützen. Der Befestigungskeil 326 kann aufgebaut sein, um in ein inneres Gitter der kreuzförmigen Stützstruktur zu passen. Wenn das innere Gitter z. B. eine im Wesentlichen dreieckige Form aufweist, kann der Befestigungskeil außerdem konfiguriert sein, eine passende dreieckige Form aufzuweisen, so dass eine feste Passung erreicht wird. Das Oberteil des Befestigungskeils 326 kann sich mit dem Boden einer Oberseite des Rahmens 302 in direktem Kontakt befinden. Das Befestigungselement 322 zum Anbringen des Standrohrs kann sich vertikal von oberhalb des Rahmens 302 durch den Metall-Lastbegrenzer 324, durch die Standrohr-Befestigungsstütze 320, durch einen Hohlraum in dem Rahmen 302 und durch einen Hohlraum in dem Befestigungskeil 326 erstrecken. Das Befestigungselement 322 zum Anbringen des Standrohrs kann über eine J-Klammer 328 an den Befestigungskeil 368 gekoppelt sein. In dieser Weise kann durch das Koppeln der Standrohr-Befestigungsstütze 320 an den Befestigungskeil 326, der innerhalb einer kreuzförmigen Stützstruktur 303 untergebracht ist, die Stabilität der Position des vertikalen Standrohrs 310 bezüglich des Rahmens 302 verbessert werden.
Wie gezeigt ist, kann sich das vertikale Standrohr 310 im Wesentlichen unter dem Abschnitt des Rahmens 302, an dem es befestigt ist, erstrecken. Das Sensorgehäuse 360 kann sich von dem vertikalen Standrohr 310 unter dem Rahmen 302 horizontal erstrecken. Das Sensorgehäuse 360 kann einen Hohlraum enthalten, um den unteren Pegelsensorschlauch 316 aufzunehmen, und kann eine elektrische Verbindung zu dem Controller 12 enthalten.
7 stellt eine Querschnittsansicht des vertikalen Standrohrs 310, der Konfiguration des ULS 362 und des Sensorgehäuses 360 und der Konfiguration der oberen Befestigungsstruktur, die die Befestigungsstütze 320 und das Befestigungselement 322 zum Anbringen enthält, bereit. Das vertikale Standrohr 310 ist konfiguriert, dem Standrohrdeckel 312 benachbart entlang der Wand 382 des Standrohrs an den oberen Pegelsensorschlauch 314 gekoppelt zu sein. Das vertikale Standrohr 310 ist ferner konfiguriert, gerade über der ULS-Leiterplatte 364 an den unteren Pegelsensorschlauch 316 gekoppelt zu sein.
Die Befestigungsstütze 320 kann als ein Teil der Wand 382 des vertikalen Standrohrs enthalten sein, wie gezeigt ist. Das Befestigungselement 322 zum Anbringen kann senkrecht zur Unterseite der Befestigungsstütze 320 und zur Oberseite des Befestigungskeils 326 orientiert sein. Das Befestigungselement 322 zum Anbringen kann ein geeigneter Befestigungsmechanismus, wie z. B. ein Bolzen oder eine Schraube, sein.
Übergehend zum unteren Abschnitt des vertikalen Standrohrs 310 ist gezeigt, dass die ULS-Leiterplatte 364 mit dem ULS 362, dem Kühlmittel-Temperatursensor 367 (der in 4 gezeigt ist) und dem Leiterplatten-Temperatursensor 369 elektrisch verbunden ist. Der Kühlmittel-Temperatursensor 367 kann über der ULS-Leiterplatte 364 positioniert sein, während der Temperatursensor 369 der ULS-Leiterplatte unter der ULS-Leiterplatte 364 positioniert sein kann. Die Temperatursensoren 367 und 369 können konfiguriert sein, die Temperaturen des Kühlmittels innerhalb des vertikalen Standrohrs 310 bzw. der ULS-Leiterplatte 364 periodisch oder kontinuierlich zu schätzen. In einem Beispiel kann der Temperatursensor 369 der ULS-Leiterplatte ein an der Oberfläche angebrachter Thermistor sein, der an der Oberfläche der ULS-Leiterplatte 364 befestigt ist.
Der Ultraschall-Pegelsensor 362 ist konfiguriert, periodisch Schallwellen zum Entwickeln nutzbarer Sensordaten zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann der ULS 362 konfiguriert sein, einen Satz von mehreren Ultraschallimpulsen (z. B. fünf Impulsen) zu erzeugen, die weit genug voneinander beabstandet sind, dass die Impulse ausreichend Zeit haben, um die Länge des Standrohrs zurückzulegen und zu dem Sensor zurückzukehren (basierend auf der Länge und der Schallgeschwindigkeit in dem Fluid), bevor ein weiterer Impuls ausgesandt wird (z. B. 5–8 Millisekunden zwischen den Impulsen), und periodisch jeden Gesamtzeitraum der Impulse (z. B. jede 100 Millisekunden) einen Satz zu erzeugen. Der ULS 362 kann diese Schallsignale während der Bedingungen, wenn sich der Zündzustand in einem laufenden Modus der Kraftmaschine befindet, kontinuierlich erzeugen. Der ULS 362 ist eine Sende-/Empfangsvorrichtung und ist entsprechend konfiguriert, Schallwellen zu empfangen. Wenn der ULS 362 in dem vertikalen Standrohr 310 angeordnet ist und in dem Standrohr ein Fluid vorhanden ist, werden die durch den ULS 362 erzeugten Impulse durch eine Fluid-Luft-Grenzfläche oder durch einen Deckel 312 des vertikalen Standrohrs reflektiert, wobei sie sich zurück zu dem ULS 362 bewegen. Falls sich die Energie des zurückkehrenden Impulses über einer unteren Schwellenenergie befindet, überträgt der zurückkehrende Impuls einen Anteil seiner Energie und kann durch den ULS 362 empfangen werden. Der Begriff Echo erster Ordnung kann hier außerdem verwendet werden, um auf diesen zurückkehrenden Impuls Bezug zu nehmen. Der Begriff Echo kann sich hier auf diesen zurückkehrenden Impuls beziehen, wenn es nicht anderweitig spezifiziert ist. In einigen Sensoren werden die zurückkehrenden Impulse am Boden des Fluidhohlraums reflektiert, wobei sie sich zu der Fluid-Luft-Grenzfläche bewegen und ein zweites Mal reflektiert werden. Diese Wellen bewegen sich dann zurück zum ULS 362. Diese Rückkehr der zweiten Harmonischen, die hier außerdem als ein Echo zweiter Ordnung bezeichnet wird, kann außerdem detektiert werden und kann für die Signalverifikation und einen komplexeren Betrieb verwendet werden.
Die Leiterplatte 364 des Ultraschall-Pegelsensors kann einen Speicher mit Anweisungen enthalten, um den dem ULS 364 zugeführten Leistungspegel basierend auf der Energie, die den Ultraschall-Impulssignalen, die durch den ULS 362 empfangen werden, zugeordnet ist, einzustellen. Wie z. B. bezüglich 10 ausführlicher beschrieben wird, kann, wenn die Energie, die einem Satz von Ultraschall-Impulssignalen zugeordnet ist, größer als ein oberer Schwellenwert ist, oder wenn die Anzahl der Echos zweiter Ordnung, die einem Satz von Impulsen zugeordnet sind, größer als eine Schwellenanzahl ist, die ULS-Leiterplatte 364 (z. B. durch den Kraftmaschinen-Controller 12 nach 1) gesteuert werden, um die Leistung zu verringern, die dem ULS 362 zum Emittieren von Ultraschallimpulsen zugeführt wird. Als ein weiteres Beispiel kann, wenn die Energie, die einem Satz von Ultraschall-Impulssignalen zugeordnet ist, kleiner als ein unterer Schwellenwert ist, die ULS-Leiterplatte 364 (z. B. durch den Kraftmaschinen-Controller 12 nach 1) gesteuert werden, kann die dem ULS 362 zum Emittieren von Ultraschallimpulsen zugeführte Leistung erhöhen. Die Impulsenergie, die kleiner als ein unterer Schwellenwert ist, kann enthalten, dass kein Ultraschallimpuls detektiert wird, wenn erwartet wird, dass ein Impuls detektiert wird. Die ULS-Leiterplatte 364 ist konfiguriert, die Zeit zu messen, und kann Programme im Speicher enthalten, die konfiguriert sind, die Zeitstempel der durch den ULS 362 empfangenen Ultraschallimpulse zu erfassen. Die ULS-Leiterplatte 364 ist ferner konfiguriert, die Temperaturen der Anordnung und des Fluids über die Temperatursensoren 367 bzw. 369 (z. B. über die Messungen der Thermistor-Spannung von den Sensoren 367 und 369) zu schätzen. In dieser Weise kann die ULS-Leiterplatte 364 verbesserte Schätzungen eines Standrohr-Kühlmittelpegels basierend auf den Zeiten der Ultraschallimpulse und den Temperaturschätzungen erzeugen. Die ULS-Leiterplatte 364 kann konfiguriert sein, die Daten über einen CAN-Bus an den Controller 12 zu senden, einschließlich der Temperaturschätzungen von den Sensoren 367 und 369, der Ultraschallimpuls-Zeitstempel, der Ultraschallimpuls-Energieniveaus und der sensorverarbeiteten Schätzungen des Standrohr-Kühlmittelpegels (wie bezüglich 11 weiter beschrieben wird), aber nicht darauf eingeschränkt.
Der ULS 362 kann ferner konfiguriert sein, die Informationen über ein Controller-Bereichsnetz an einen Kraftmaschinen-Controller (wie z. B. den Controller 12 nach 1) rundzusenden, wie angegeben ist. In einem Beispiel kann der ULS 362 eine Einweg- oder Nur-Rundsende-Vorrichtung in dem CAN sein.
8 stellt eine ausführliche Ansicht des Standrohrdeckels 312 dar. Der Standrohrdeckel 312 kann über Reibschweißen hergestellt werden. Der Standrohrdeckel 312 kann zylinderförmig sein und eine Umfangsnut 384 enthalten, die konfiguriert ist, den Oberteil der Wand 382 des vertikalen Standrohrs aufzunehmen und auf dem Oberteil der Wand 382 des vertikalen Standrohrs zu ruhen. Die Oberfläche 380 des Standrohrdeckels kann sich innerhalb des Bereichs befinden, der von der Nut 384 in Umfangsrichtung umschlossen ist. Die Oberfläche 380 des Standrohrdeckels kann so aufgebaut sein, dass sie glatt, flach und zur Emissionsfläche des ULS 362 parallel ist. In dieser Weise kann die Oberfläche 380 des Standrohrdeckels die von dem ULS am Boden des Standrohrs emittierten Schallwellen effizient reflektieren. Durch das Verbessern des Wirkungsgrades der Schallreflexion wird die Genauigkeit der Schätzungen des Fluidpegels in dem vertikalen Standrohr vergrößert, wenn das Standrohr voller Fluid ist. Falls die Deckeloberfläche 380 rau oder bezüglich des ULS 362 abgewinkelt ist, kann der reflektierte Schall weg von dem ULS 362 gestreut werden, so dass das Standrohr leer erscheinen würde. Dies verbessert als solches die Zuverlässigkeit der Schätzung des Kühlmittelpegels in der Entgasungsflasche.
9 stellt eine Routine 900 auf hoher Ebene zum Bestimmen eines Kühlmittel-Volumenpegels in einer Entgasungsflasche basierend auf einem Messwert des Pegelsensors in einem fluidisch angekoppelten vertikalen Standrohr bereit, wie z. B. der Entgasungsflasche 308 und dem vertikalen Standrohr 310. Die Routine stellt ferner das Einstellen der Kraftmaschinenparameter basierend auf dem Kühlmittel-Volumenpegel dar. Die Routine 900 kann während des Kraftmaschinenbetriebs kontinuierlich ausgeführt werden, um sicherzustellen, dass es einen ausreichenden Pegel des Kühlmittels in dem Kühlmittelsystem gibt, um eine Überhitzung irgendwelcher Kraftmaschinenkomponenten zu verhindern. Jede Iteration der Routine 900 kann hier als ein Messzeitraum bezeichnet werden. Die Routine umfasst das Schätzen eines Kühlmittelpegels in dem vertikalen Standrohr basierend auf den Daten von dem Ultraschall-Pegelsensor, das Einstellen der Schätzung des Kühlmittelpegels in dem vertikalen Standrohr basierend auf den Schwappparametern, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugstellung und den vorhergehenden Kühlmittelpegeln, um den aktuellen Kühlmittelpegel in der Entgasungsflasche zu bestimmen, das Einstellen eines langfristigen Kühlmittel-Volumenpegels basierend auf der Schätzung des aktuellen Pegels in der Entgasungsflasche und das Einstellen der Betriebsparameter der Kraftmaschine basierend auf dem langfristigen Kühlmittel-Volumenpegel.
Die Routine 900 beginnt bei 902, wo ein Ultraschall-Pegelsensor periodisch einen Satz von Ultraschallimpulsen vom Boden des vertikalen Standrohrs nach oben emittieren kann. Wie oben beschrieben worden ist, kann ein ULS z. B. einen Satz von 5 aufeinanderfolgenden Ultraschallimpulsen mit einer spezifizierten Energie emittieren, wobei jeder Impuls 5–8 Millisekunden beabstandet ist. Die Energie der emittierten Impulse kann basierend auf mehreren Faktoren, einschließlich der Rückkopplung von der Energie der vorher empfangenen Impulse, bestimmt werden. Spezifisch kann die Energie der Impulse erhöht werden, falls sich die vorhergehenden zurückkehrenden Impulse unter einem Schwellenbetrag der Energie befunden haben oder nicht detektiert wurden, während sie verringert werden kann, falls mehr als eine Schwellenanzahl von Echos der Harmonischen zweiter und/oder dritter Ordnung detektiert wurde. Das Zeitintervall zwischen jeder Impulsmenge kann basierend auf den erwarteten Werten der Schallgeschwindigkeit des Fluids und der Gesamtlänge des Standrohrs, die zu messen sind, bestimmt werden, so dass der Zeitraum dazwischen wenigstens länger als der Zeitraum der ersten Harmonischen des Rohrs/Fluids ist. Der ULS kann z. B. alle 100 Millisekunden einen Satz von Impulsen emittieren.
Sobald ein Ultraschallimpuls von dem ULS emittiert worden ist, kann er sich durch das Kühlmittel in dem Standrohr nach oben bewegen, bis er eine Mediumgrenzfläche, wie z. B. eine Kühlmittel-Luft-Grenzfläche, oder eine Luft-Festkörper-Grenzfläche, falls das Standrohr kein Kühlmittel in sich aufweist, erreicht. Etwas der Energie, die dem Ultraschallimpuls zugeordnet ist, kann an der Grenzfläche reflektiert werden, wobei ein Echoimpuls erzeugt wird, während der Rest der Energie, die dem Ultraschallimpuls zugeordnet ist, durch die Grenzfläche übertragen oder gebrochen werden kann oder in irgendeiner anderen Weise abgeführt werden kann. Der Echoimpuls kann sich zurück zu dem Ultraschall-Pegelsensor bewegen und kann bei 904 durch den Ultraschallsensor detektiert werden. Dieses Echo kann als ein Echo erster Ordnung bezeichnet werden. In einigen Beispielen kann sich ein Echoimpuls auf einer oder unter einer unteren Schwellenenergie befinden und kann als solcher durch den Sensor nicht detektierbar sein. In weiteren Beispielen kann das durch den Ultraschall-Pegelsensor empfangene Echo ein zweites Echo sein, das einem emittierten Impuls zugeordnet ist. Jedem Echo, das detektiert wird, kann ein Zeitstempel zugewiesen werden, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
Wenn mehrere aufeinanderfolgende Echos mit ausreichend Energie zurückgeschickt werden, können die zugeordneten Zeitstempel für die primären, die sekundären und die tertiären Echos im Vergleich zueinander und im Vergleich zu den Vielfachen für das primäre Echo verglichen werden. Diese Echos sind mit der erwarteten harmonischen Reaktion korreliert. Diese Zeitstempel werden mit einer ausreichenden Zeitauflösung für die genaue Signalanalyse bereitgestellt und geben den Zeitraum an, der zwischen der Emission und dem Empfang dieses Echos vergangen ist. Dieser Zeitstempel kann hier außerdem als eine Echozeit bezeichnet werden. In einigen Beispielen kann ein Zeitstempel nur den Impulsen mit einer Energie auf oder über einer unteren Schwellenenergie zugewiesen werden. Falls ein einziger ULS konfiguriert ist, die Signale innerhalb des Standrohrs sowohl zu senden als auch zu empfangen, kann der Sensor konfiguriert sein, die empfangenen Impulse während einer Schwellendauer zu ignorieren, nachdem die emittierte Erregung gestoppt worden ist. Diese Schwellendauer kann hier als ein "Austastzeitraum" bezeichnet werden, der mit einer potentiellen Reflexion korreliert ist, die am Boden der Fluidgrenzfläche auftreten kann und eine falsche Angabe eines niedrigen Fluidpegels angeben kann. Der Austastzeitraum kann basierend auf verschiedenen Faktoren, wie z. B. den verwendeten Materialien des Sensorgehäuses, den Kopplungsmaterialien, die es unterstützen, von dem Aufnehmer zu dem Gehäuse zu übertragen, und anderen geometrischen Merkmalen, die in dem Standrohr vorhanden sind, bestimmt werden. Der interne Computer oder Prozessor der ULS-Leiterplatte kann außerdem die Echos als Echos erster Ordnung oder Echos höherer Ordnung, wie z. B. Echos zweiter Ordnung, bezeichnen.
Bei 906 kann der interne Computer des ULS eine Echozeit für jeden empfangenen Impuls bestimmen. Basierend auf diesen Echozeiten kann der ULS-Computer außerdem eine interne Schätzung für den lokalen Kühlmittelpegel in dem Standrohr bestimmen. Die interne Schätzung der Kühlmittelhöhe kann auf einer geschätzten Schallgeschwindigkeit in dem Kühlmittel, einschließlich eines Temperaturkompensationsfaktors und einer Echozeit, basieren. Ein Kühlmittelpegel kann in einem Messzeitraum für jedes empfangene Echo erster Ordnung geschätzt werden. Ein Durchschnitt der Kühlmittelpegel in einem gegebenen Messzeitraum kann bestimmt werden, um einen endgültigen sensorverarbeiteten lokalen Kühlmittelpegel in dem vertikalen Standrohr zu erreichen. Zwischen diesen Signalen wird ein Vergleich ausgeführt, um sicherzustellen, dass das Signal eine wahre Detektion des Fluidpegels ist. Während der Bedingungen, unter denen ein übermäßiges Strudeln des Fluids oder eine Fluid-Luft-Bewegung innerhalb des Impulses mit weniger genauen Messwerten verwechselt werden könnte, kann eine komplexere statistische Bedingung als ein arithmetischer Mittelwert notwendig sein, um die Zeitstempel der Echos erster Ordnung zu analysieren. Folglich kann das Bestimmen eines Durchschnitts das Bestimmen eines oder mehrerer eines Mittelwerts, eines Modalwerts, eines Medianwerts, eines gewichteten Durchschnitts, einer anderen statistischen Funktion und einer Standardabweichung und dann das Verarbeiten der Kühlmittelpegel unter Verwendung eines geeigneten Mittelwerts oder Medianwerts basierend auf den Ausreißern der Daten-Abtastwerte umfassen. Wenn sich z. B. die primären Echozeiten innerhalb des Satzes von Impulsen alle innerhalb von 1 Millisekunde voneinander befinden, kann ein Signal in hoher Qualität angegeben werden. Wenn jedoch eine primäre Echozeit signifikant anders als die andere ist, kann ein niedrigeres Vertrauensniveau angegeben werden.
Bei 908 kann der Betrag der Leistung, der dem ULS für die Impulsemission zugeführt wird, basierend auf den Energien und/oder der Anzahl der Impulse der ersten und der zweiten Echozeiten für den aktuellen Messzeitraum eingestellt werden. In einem Beispiel kann eine Routine 1000 (in 10) ausgeführt werden, um die Zufuhr von Leistung einzustellen. Das Einstellen der dem ULS für die Impulsemission zugeführten Leistung kann das selektive Erhöhen der Leistung, wenn sich eine erste Schwellenanzahl der empfangenen Impulse unter einer unteren Schwellenenergie befindet, und das selektive Verringern der Leistung, wenn eine zweite Schwellenanzahl der Echos höherer Ordnung in dem Messzeitraum empfangen wird, enthalten. Die Schwellenanzahl der empfangenen Impulse kann auf dem Vorhandensein irgendwelcher primären Echodaten basieren (die Schwellenanzahl kann z. B. die Größe des Impulssatzes sein), während die Schwellenanzahl der Echos höherer Ordnung auf den verfügbaren Echozeiten zweiter Ordnung basieren kann. Das Einstellen der dem ULS zugeführten Leistung wird im Folgenden bezüglich 10 weiter beschrieben.
Der ULS kann bei 910 die den emittierten und empfangenen Impulsen des aktuellen Messzeitraums zugeordneten Informationen an den Kraftmaschinen-Controller (wie z. B. den Controller 12) rundsenden. Der ULS kann z. B. eine Anzahl der empfangenen Echos über der unteren Schwellenenergie, eine sensorverarbeitete Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels, die Zeitstempel für die Echos erster und zweiter Ordnung jedes emittierten Impulses in dem Messzeitraum und die Schätzungen der Temperaturen der Sensorschaltung und des Standrohr-Kühlmittels rundsenden. Die Schätzungen der Temperatur der ULS-Leiterplatte und der Temperatur des Standrohr-Kühlmittels können über die Sensoren 367 bzw. 369 bestimmt werden. Der Kraftmaschinen-Controller kann dann basierend auf diesen Informationen einen Kühlmittelpegel in dem vertikalen Rohr bestimmen. Der Kühlmittelpegel in dem vertikalen Rohr kann hier als ein lokaler Kühlmittelpegel oder ein lokaler Pegel bezeichnet werden. Das Bestimmen eines lokalen Kühlmittelpegels kann das Anwenden der sensorverarbeiteten Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels als die Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels enthalten oder kann alternativ das Berechnen eines Pegels basierend auf den Echozeiten, einer Austastentfernung und der physikalischen Ausdehnung des Standrohrs enthalten. Das Bestimmen eines lokalen Kühlmittelpegels wird bezüglich 11 ausführlicher beschrieben.
Der Kühlmittelpegel in dem Standrohr kann dem Kühlmittelpegel in der Entgasungsflasche nicht direkt entsprechen, wobei der letztere Pegel hier außerdem als der Kühlmittel-Volumenpegel oder der Volumenpegel bezeichnet wird. Falls das Fahrzeug z. B. beschleunigt oder verzögert oder sich in einer Stellung befindet, kann der lokale Kühlmittelpegel aufgrund des Schwappens von dem Kühlmittel-Volumenpegel abweichen. Um der Abweichung des Volumenpegels von dem lokalen Pegel aufgrund des Schwappens Rechnung zu tragen, kann durch den Kraftmaschinen-Controller ein Kompensationsterm berechnet werden. Dieser Kompensationsterm kann verwendet werden, um bei 914 die Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels zu einer Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels einzustellen, z. B. über die Routine 1400 nach 14. Der Kompensationsterm kann auf den Bewegungsparametern des Fahrzeugs basieren, z. B. auf einem oder mehreren der Längsstellung und der Längsbeschleunigung, der Querstellung und der Querbeschleunigung basieren. Das Anwenden der Kompensation auf die Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels, um bezüglich des Schwappens einzustellen, wird bezüglich 14 ausführlicher beschrieben.
Nachdem bei 914 eine eingestellte Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels für den Messzeitraum bestimmt worden ist, geht die Routine 900 zu 916 weiter, wo die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels basierend auf der eingestellten Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels eingestellt werden kann. Das Einstellen der Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels kann das Filtern der eingestellten Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels in die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels umfassen. Das Einstellen der Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels wird im Folgenden bezüglich der 14 und 16 ausführlicher beschrieben. Die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels kann während der Messzeiträume, in denen eine Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels nicht bestimmt wird, nicht eingestellt werden. Eine Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels kann einem oder mehreren Kühlmittel-Volumenzuständen entsprechen, wobei die Kühlmittel-Volumenzustände durch einen oder mehrere Pegelschwellenwerte definiert sind.
Dann geht die Routine 900 zu 918 weiter, wo der Kühlmittelzustand des Fahrzeugs basierend auf der Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels eingestellt werden kann. Das Fahrzeug kann eine feste Anzahl möglicher Kühlmittelzustände aufweisen, z. B. LEER, NIEDRIG, OK, GESTÖRT und UNBEKANNT/VERSCHLECHTERT. Die Kühlmittelzustände können einem Kühlmittel-Volumenpegel direkt entsprechen oder können eine Verschlechterung der Hardware-Komponenten, wie z. B. eines Ultraschall-Pegelsensors, angeben. In einigen Fällen kann das Einstellen des Kühlmittelzustands nur stattfinden, wenn ein Kühlmittelpegel, der einen neuen Kühlmittelzustand angibt, während einer Schwellendauer bestanden hat.
Basierend auf dem Kühlmittelzustand können bei 920 die Betriebsparameter der Kraftmaschine eingestellt werden. Wenn sich z. B. der Kühlmittelpegel während länger als eine Schwellendauer unter einem unteren Schwellenwert befindet und die Betriebsparameter des Fahrzeugs andeuten, das ein genauer Kühlmittelpegel detektiert werden kann, kann ein niedriger Kühlmittelzustand angenommen werden. Dies kann zum Begrenzen des Betriebs führen, bei dem die Kraftmaschinenlasten eingeschränkt werden können, damit sie sich unter einem oberen Schwellenwert befinden, um sicherzustellen, dass die Kraftmaschinenkomponenten den vorgesehenen Betrieb aufrechterhalten. In einem weiteren Beispiel kann der Controller, falls der Kühlmittelzustand NIEDRIG ist, der Bedienungsperson der Kraftmaschine eine Nachricht anzeigen, die einen niedrigen Kühlmittelpegel angibt. Das Einstellen des Kühlmittelzustands wird bezüglich 18 ausführlicher beschrieben. In einigen Fällen kann bei 922 basierend auf dem Kühlmittelzustand eine Systemdiagnose ausgeführt werden, es kann z. B. eine Sensorverschlechterung basierend auf dem Kühlmittelzustand und der Änderung des Kühlmittelzustands während einer Dauer des Fahrzeugbetriebs bestimmt werden. Die Routine 900 endet dann.
10 stellt eine Routine 1000 zum Einstellen der dem Ultraschall-Pegelsensor für die Impulsemission zugeführten Leistung basierend auf einer Rückkopplung von der Energie der empfangenen Impulse dar. Die dem Ultraschall-Pegelsensor für die Impulsemission zugeführte Leistung kann hier außerdem als die Sendeenergie bezeichnet werden. Die Routine 1000 kann während jedes Messzeitraums ausgeführt werden, nachdem der Satz von Impulsen empfangen worden ist, und kann den Energiewirkungsgrad des Ultraschall-Pegelsensors erhöhen.
Die Routine 1000 beginnt bei 1002, wo die Anzahl der Echos erster Ordnung innerhalb des Satzes der Messungen mit einem Betrag der Energie über einem unteren Schwellenwert bestimmt und mit einer Schwellenanzahl verglichen wird. Der untere Energieschwellenwert kann basierend auf einem festen minimalen Wert bestimmt werden. Diese minimale Schwellenanzahl kann basierend auf dem Bereitstellen einer ausreichenden Funktion unter den meisten Betriebsbedingungen eines stationären Zustands bestimmt werden. Falls z. B. 5 Impulse während des Messzeitraums emittiert wurden, kann die Schwellenanzahl 4 Impulse aus 5 sein, die einen Betrag der Energie über dem unteren Schwellenwert aufweisen. Falls die Anzahl der Echos mit ausreichend Energie höher als ein Schwellenwert ist, kann bestimmt werden, dass die Energieausgabe des Sensors ausreichend hoch ist. Außerdem kann bestimmt werden, dass eine weitere Optimierung der Energieausgabe möglich sein kann. Wenn insbesondere die Energieausgabe ausreichend hoch ist, dann kann die Energieausgabe des Sensors verringert werden, ohne einen beträchtlichen Abfall der Anzahl der Echos mit ausreichend Energie zu erleiden. Durch das Verringern der Energieausgabe, ohne den Echowirkungsgrad zu beeinflussen, können die Vorteile einer Leistungsverringerung erreicht werden. Wenn außerdem bei hohen Impulsemissionsenergien gearbeitet wird, können unerwartete zusätzliche Impulse aufgrund der ungeeignet reflektierten Energie detektiert werden, die zu falschen Daten führen, die dem Messsystem bereitgestellt werden. Folglich ist es vorteilhaft, eine verringerte Ultraschallenergie bereitzustellen, wann immer es die Bedingungen erlauben.
In einem Beispiel kann in Reaktion darauf, dass eine ausreichend geringe Anzahl gültiger erster harmonischer Echos (z. B. 0 oder 1) empfangen wird, der Energieausgabepegel erhöht werden, um zu versuchen, schnell genug ausreichend Energie zu erhalten, um ausreichende Rücksendungen 1./2. Ordnung wiederzuerlangen (z. B. eine Zunahme von 10 %–20 %). In einem weiteren Beispiel, wenn alle der Harmonischen erster Ordnung vorhanden sind und wenn mehr als eine hohe Anzahl von zweiten Harmonischen gültig zurückgeschickt wird (z. B. mehr als 4 oder 5 zweite Harmonische), wird der Betrag der Übertragung der Impulsenergie um einen kleinen Dekrementbetrag verringert (z. B. eine 1-%-Verringerung). In anderen Beispielen können einige Bedingungen das Aufrechterhalten der aktuellen Sendeenergie angeben, wenn alle gesendeten Impulse klare erste und zweite Echozeiten bereitstellen.
Falls sich entsprechend die Anzahl der Echos mit einem Betrag der Energie über dem unteren Schwellenwert auf der oder über der Schwellenanzahl befindet, geht die Routine 1000 zu 1004 weiter, wo die Energie, die dem ULS zum Emittieren von Impulsen zugeführt wird, verringert werden kann. Falls sich andernfalls die Anzahl der Echos mit einem Betrag der Energie über dem unteren Schwellenwert unter der Schwellenanzahl befindet, geht die Routine 1000 zu 1006 weiter, wo die Energie, die dem ULS zum Emittieren von Impulsen zugeführt wird, vergrößert werden kann. Hier kann basierend auf der Anzahl der Echos mit ausreichend Energie, die niedriger als der Schwellenwert ist, bestimmt werden, dass die Energieausgabe des Sensors nicht hoch genug ist. Außerdem kann bestimmt werden, dass eine weitere Optimierung der Energieausgabe notwendig ist. Entsprechend wird die Energieausgabe des ULS erhöht, um die Anzahl der Echos, die ausreichend Energie aufweisen, zu verbessern.
Das Verringern der Sendeenergie bei 1004 kann unter einem ersten Satz von Bedingungen das Verringern der Sendeenergie mit einer ersten Rate und unter einem zweiten Satz von Bedingungen das Verringern der Sendeenergie mit einer zweiten Rate enthalten, wobei die zweite Rate weniger schnell als die erste Rate ist. Der erste Satz von Bedingungen kann z. B. das Empfangen einer Schwellenanzahl von Echos erster Ordnung über dem unteren Energieschwellenwert enthalten, während außerdem eine Anzahl von Impulsen höherer Ordnung über einer oberen Schwellenanzahl empfangen wird. In diesem Beispiel kann die Sendeenergie mit einer ersten langsamen Rate verringert werden, wobei die Rate vorgesehen ist, eine Kontinuität der Signale sicherzustellen, die zurückkommen und eine gesteuerte Verringerung der Leistung aufweisen. Eine übermäßige Verringerungsrate kann zum Dithering der ausreichenden und der unzureichenden Daten in abwechselnden Zyklen führen. Dieses Dithering-Verhalten kann dann als ein Verlust einer genauen Signalfunktion falsch detektiert werden, was zu überflüssigen Bedingungen der Fahrzeugreaktion führt. Der zweite Satz von Bedingungen kann jedes Echo erster Ordnung in dem Messzeitraum, das sich über der unteren Schwellenenergie befindet, und eine Anzahl von Impulsen höherer Ordnung unter der oberen Schwellenanzahl enthalten. In diesem Beispiel kann die Sendeenergie mit einer zweiten langsamen Rate verringert werden, wobei die zweite Rate langsamer als die erste ist. In einem weiteren Beispiel kann der erste Satz von Bedingungen enthalten, dass sich die Sendeenergie auf dem physikalisch maximalen Pegel befindet und dass sich die Anzahl der Echos erster Ordnung über der unteren Schwellenenergie über der Schwellenanzahl befindet. Im Vergleich kann der zweite Satz von Bedingungen enthalten, dass sich die Sendeenergie auf dem physikalisch maximalen Pegel befindet und dass sich die Anzahl der Echos erster Ordnung über der unteren Schwellenenergie unter der Schwellenanzahl befindet.
Das Erhöhen der Sendeenergie bei 1006 kann unter einem ersten Satz von Bedingungen das Erhöhen der Sendeenergie mit einer ersten Rate und unter einem zweiten Satz von Bedingungen das Erhöhen der Sendeenergie mit einer zweiten Rate enthalten, wobei die zweite Rate weniger schnell als die erste Rate ist. In einigen Beispielen kann unter einem dritten Satz von Bedingungen die Sendeenergie zu dem physikalisch maximalen Pegel springen und auf dem physikalisch maximalen Pegel aufrechterhalten werden, bis diese Bedingungen nicht länger detektiert werden. Der erste Satz von Bedingungen kann z. B. die Anzahl der Echos erster Ordnung mit einem Betrag der Energie über dem unteren Energieschwellenwert, die sich unter einer unteren Schwellenanzahl befindet, aber nicht null ist, enthalten. In diesem Beispiel kann die Sendeenergie mit einer schnelleren Rate erhöht werden, wobei die Rate basierend auf der Anzahl der Rücksendungen gültiger Impulse erster Ordnung, die niedriger als ein Schwellenwert ist, bestimmt wird (der Schwellenwert kann z. B. 3 Impulse sein). Der zweite Satz von Bedingungen kann es enthalten, dass es eine geringe Anzahl von Rücksendungen von Impulsen der Harmonischen zweiter Ordnung (z. B. kleiner als 3) gibt, wobei in diesem Fall die Sendeenergie mit einer niedrigeren Rate erhöht werden kann, wobei die Rate basierend auf dem Gleichgewicht zwischen den Rücksendungen gültiger Impulse der ersten und der zweiten Harmonischen bestimmt wird. Der dritte Satz von Bedingungen kann die Anzahl von Echos erster Ordnung mit einem Betrag der Energie über dem unteren Energieschwellenwert, der null ist, enthalten. In diesem Beispiel kann die Sendeenergie bis zu einem maximalen Pegel erhöht werden. Falls in einigen Beispielen entweder der erste oder der zweite Satz von Bedingungen detektiert wird, sich aber die Sendeenergie auf einem oberen Schwellenwert befindet, wobei sich der obere Schwellenwert unter dem maximalen Pegel befindet, kann die Sendeenergie aufrechterhalten und nicht erhöht werden. In einem weiteren Beispiel kann die Sendeenergie aufrechterhalten werden, wenn entweder der erste oder der zweite Satz von Bedingungen detektiert wird, aber sich die Sendeenergie über dem oberen Schwellenwert und unter dem maximalen Pegel befindet.
11 stellt eine beispielhafte Routine 1100 von Anfang 1101 bis Ende 1144 zum Schätzen des lokalen Kühlmittelpegels in dem Standrohr basierend auf den Informationen von dem Ultraschall-Pegelsensor und den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine und zum Einstellen dieser Schätzung mit einem Kompensationsterm bereit. Während eines ersten Satzes von Bedingungen kann eine Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels basierend auf einer sensorverarbeiteten Pegelschätzung berechnet werden, wobei während eines zweiten Satzes von Bedingungen der Controller eine Pegelschätzung basierend auf den Zeitstempeln der Echos erster Ordnung und/oder den Schätzungen der Kühlmittel- und ULS-Schaltungstemperaturen und/oder einer geschätzten Kühlmittelmischung und/oder den Messungen der Fahrzeugbeschleunigung und -stellung und/oder den physikalischen Parametern des Standrohrs berechnen kann. Die Routine 1100 kann während jedes Messzeitraums ausgeführt werden.
Bei 1102 empfängt der Controller zusätzlich zu dem Empfangen der sensorverarbeiteten Schätzung 1108 des Kühlmittelpegels die unverarbeiteten Daten von dem Ultraschall-Pegelsensor, einschließlich einer Anzahl der Echos über der unteren Schwellenenergie bei 1104, der Echo-Zeitstempel 1106 für die Echos sowohl erster Ordnung als auch höherer Ordnung und die Schätzungen 1110 der Kühlmitteltemperatur und der ULS-Leiterplattentemperatur, aber nicht darauf eingeschränkt. Bei 1112 kann die Kraftmaschine bestimmen, ob die Kraftmaschinenbedingungen ruhig sind, wobei sie, falls sie es sind, bei 1114 die sensorverarbeitete Schätzung 1108 des Kühlmittelpegels als den unverarbeiteten Fluidpegel in dem Standrohr anwenden kann. Das Bestimmen, ob die Kraftmaschinenbedingungen ruhig sind, kann das Bestimmen enthalten, ob sich eine dynamische Beschleunigung des Fahrzeugs, die Steigung/Neigung des Fahrzeugs und/oder die Kraftmaschinendrehzahl um mehr als Schwellenbeträge ändern. Diese Parameter können basierend sowohl auf den Informationen von den Beschleunigungsmessern des Fahrzeugs (z. B. von dem Rollstabilitäts- oder dem Airbag-Modul) als auch den Betriebsparametern der Kraftmaschine von einem Antriebsstrang-/Kraftmaschinen-Steuermodul bestimmt werden.
Falls bei 1112 nicht bestimmt wird, dass die Kraftmaschinenbedingungen ruhig sind, kann der Controller weitergehen, um den lokalen Kühlmittelpegel basierend auf den Echozeiten 1106 und den Temperaturen 1110 zu berechnen. Bei 1116 prüft der Controller die Anzahl der empfangenen Echos erster Ordnung, die sich auf oder über einem Schwellenbetrag der Energie befinden. In einigen Fällen kann der Schwellenbetrag der Energie der Energiepegel sein, bei dem ein Signal vom Rauschen unterschieden werden kann. Falls sich die Anzahl der Echos erster Ordnung auf oder über dem Schwellenbetrag der Energie über einer Schwellenanzahl der Echos befindet, geht die Routine 1100 zu 1124 weiter, um einen Kühlmittelpegel basierend auf diesen Echozeiten erster Ordnung zu berechnen. Die Schwellenanzahl der Echos kann basierend auf den Daten bestimmt werden, die für einen Basisbruchteil der gültigen Echos der ersten Harmonischen gesammelt werden, die bei den stationären Leerlaufbedingungen auf flachem Boden gesehen werden. Falls z. B. der Messzeitraum 5 emittierte Impulse umfasst, kann der Schwellenwert 4 sein.
In einigen Beispielen kann ein Echo erster Ordnung durch den internen Prozessor der ULS-Leiterplatte als ein Echo höherer Ordnung falsch identifiziert worden sein. Entsprechend kann der Controller bei 1118 die Zeitstempel der Echos höherer Ordnung prüfen und bestimmen, ob ein oder mehrere Echos erster Ordnung durch den Sensor als Echos höherer Ordnung falsch identifiziert worden sind. Das Bestimmen, ob ein Echo erster Ordnung falsch identifiziert worden ist, kann auf dem Vergleichen der Rückkehr-Zeitstempel der gemeldeten Echos erster Ordnung mit den berechneten Zeiten 2. oder 3. Ordnung, die auftreten könnten (die basierend auf der Schallgeschwindigkeit und 4 Standrohrlängen (2. Ordnung) oder 6 Standrohrlängen (3. Ordnung) berechnet werden), basieren. Wenn keine Echos erster Ordnung falsch identifiziert wurden, dann befindet sich die Anzahl der Echos erster Ordnung immer noch unter der Schwellenanzahl. In diesem Fall kann der Controller bei 1128 einen ungültigen Messwert für den Messzeitraum kennzeichnen, weil es nicht genug Datenpunkte gibt, um eine zuverlässigere Schätzung des Kühlmittelpegels in dem Standrohr auszuführen. Das Kennzeichnen eines ungültigen Messzeitraums enthält außerdem, den Kühlmittel-Volumenpegel bei 1130 basierend auf den Daten von dem aktuellen Messzeitraum nicht zu aktualisieren und bei 1132 das Verwenden der Volumenpegeldaten von dem neuesten gültigen Messzeitraum.
Falls bei 1118 bestimmt wird, dass ein oder mehrere Echos erster Ordnung falsch als Echos höherer Ordnung identifiziert worden sind, können diese Echos bei 1120 als Echos erster Ordnung neu zugewiesen werden. Der Controller kann dann abermals prüfen, ob sich die Anzahl der Echos erster Ordnung auf dem oder über dem Schwellenbetrag der Energie über der Schwellenanzahl der Echos befindet. Falls sich die Anzahl immer noch unter der Schwellenanzahl befindet, kann die Routine 1100 zu 1128, 1130, 1132 weitergehen, wie oben beschrieben worden ist. Falls sich die Anzahl auf der oder über der Schwellenanzahl befindet, geht die Routine 1100 zu 1124 weiter, wo eine Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels bestimmt werden kann, z. B. über die Routine 1200 nach 12.
In 12 stellt die Routine 1200 eine beispielhafte Routine zum Berechnen einer Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels basierend auf den Echozeiten und einer Anzahl der Temperaturschätzungen bereit. Die Berechnung basiert auf der Annahme, dass sich ein Ultraschallimpuls von dem Sensor zu einer Kühlmittel-Luftmedium-Schnittstelle und zurück zum Ultraschall-Pegelsensor in dem Zeitraum, der durch seinen jeweiligen Zeitstempel angegeben wird, bewegt. Eine Schätzung des durch den Ultraschallimpuls zurückgelegten Abstands wird basierend auf der Echozeit und einer Schätzung der Schallgeschwindigkeit in dem Kühlmittel berechnet.
Die Routine 1200 beginnt in 1202, wo die unverarbeiteten Echozeiten erster Ordnung und die Kühlmitteltemperaturen durch den Controller empfangen werden. Bei 1204 kann eine Zusammensetzung der Kühlmittelmischung basierend auf dem Vergleichen einer Schätzung der Schallgeschwindigkeit (die basierend auf einem durchschnittlichen lokalen Standrohrpegel auf flachem Boden geschätzt wird) und einer gegenwärtig gemessenen Schallgeschwindigkeit geschätzt werden. Eine Schätzung für die Schallgeschwindigkeit in dem Kühlmittel kann dann bei 1206 basierend sowohl auf den geschätzten Temperaturen des Kühlmittels und der ULS-Schaltung als auch auf dem geschätzten Kühlmittelgemisch bestimmt werden. Bei einer geschätzten Schallgeschwindigkeit und einem Zeitstempel kann der für jeden Impuls zurückgelegte Abstand bei 1208 basierend auf der folgenden Formel berechnet werden: Abstand = 0,5·v_sound·t_0, wobei v_sound die geschätzte Schallgeschwindigkeit ist, t_0 die Echozeit erster Ordnung ist und das Produkt dieser beiden mit ein halb multipliziert wird, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass der Impuls die Länge des Kühlmittelpegels zweimal zurücklegen muss, um zu dem Sensor zurückzukehren. Ein Abstand kann für jedes Echo erster Ordnung in dem Satz, das sich über der unteren Schwellenenergie befindet, geschätzt werden.
Zurück zu 11 können bei 1126 die Schätzungen des Standrohr-Kühlmittelpegels der Routine 1200 mit dem physikalischen Bereich des Standrohrs verglichen werden. Der Speicher des Controllers kann z. B. einen oberen Schwellenwert für einen maximalen Pegel des Kühlmittelpegels basierend auf dem Abstand zwischen dem ULS-Sensor und dem Oberteil des vertikalen Sensors enthalten und kann einen unteren Schwellenwert für einen minimalen Pegel des Kühlmittels basierend auf dem Abstand zwischen dem ULS-Sensor und dem unteren Pegelsensorschlauch (316 in 3) enthalten. In anderen Beispielen kann der untere Schwellenwert auf der Austastentfernung des Sensors basieren. Der physikalische Bereich des Standrohrs kann dann irgendein Pegel zwischen dem oberen physikalischen Schwellenwert und dem unteren physikalischen Schwellenwert sein. Falls sich die Schätzungen des lokalen Pegels nicht innerhalb des physikalischen Bereichs des Standrohrs befinden, geht die Routine 1100 zu 1128 weiter. In einigen Beispielen kann das Vorhandensein innerhalb des physikalischen Bereichs des Standrohrs das Vorhandensein innerhalb eines Schwellenspielraums unter dem unteren physikalischen Schwellenwert oder innerhalb eines Schwellenspielraums über dem oberen physikalischen Schwellenwert enthalten. In diesen Beispielen können die Schwellenspielräume basierend auf den erwarteten Teiletoleranzen im ungünstigsten Fall und ferner basierend auf dem oberen und dem unteren physikalischen Schwellenwert selbst bestimmt werden.
Falls sich jedoch die geschätzten Standrohrpegel innerhalb des physikalischen Bereichs des Standrohrs befinden, geht die Routine 1100 zu 1134 weiter, wo eine Entscheidung basierend darauf getroffen wird, ob sich die geschätzten Standrohrpegel innerhalb des Standrohrbereichs oder innerhalb der Schwellenspielräume außerhalb des unverarbeiteten Standrohrs befinden. Falls sich der unverarbeitete Standrohrpegel außerhalb des Standrohrbereichs und innerhalb der Schwellenspielräume befindet, wird der unverarbeitete Standrohrpegel bei 1136 beschnitten, um sich innerhalb des physikalischen Bereichs zu befinden. Falls sich der unverarbeitete Standrohrpegel bei 1134 innerhalb des physikalischen Bereichs befindet, kann das Beschneiden nicht notwendig sein, wobei die Routine 1100 bei 1138 weitergehen kann.
Bei 1138 kann ein Durchschnitt der berechneten und der beschnittenen Pegelschätzungen bestimmt werden. Das Bestimmen eines Durchschnitts kann eines oder mehreres des Prüfens eines Mittelwerts, eines Medianwerts und einer Standardabweichung und dann das Verarbeiten der Kühlmittelpegel unter Verwendung eines geeigneten Mittelwertes oder Medianwertes basierend auf den Ausreißern der Datenabtastwerte umfassen. Wenn sich z. B. einer oder mehrere der Abtastwerte außerhalb des physikalischen Bereichs befinden, kann das Bestimmen eines Durchschnitts nur die Punkte enthalten, die als ursprünglich innerhalb des Bereichs gemessen wurden. Dieser Durchschnitt kann als die unverarbeitete Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels oder die unverarbeitete Schätzung des Standrohr-Kühlmittelpegels für den Messzeitraum angewendet werden. Dieser Durchschnitt kann dann bei 1140 als die unverarbeitete Schätzung des Standrohr-Kühlmittelpegels angewendet werden. Bei 1142 kann eine separate Routine ausgeführt werden, um den Kühlmittel-Volumenpegel basierend auf der unverarbeiteten Schätzung des Standrohr-Kühlmittelpegels und anderen Faktoren, wie z. B. der Fahrzeugbeschleunigung und -stellung, zu schätzen. Die Routine 1400 nach 14 kann z. B. ausgeführt werden, um einen Kühlmittel-Volumenpegel zu schätzen. Dieser Prozess wird bezüglich der 13–16 ausführlicher beschrieben.
Die 13A–13C stellen Darstellungen eines Kühlmittelbehälters (der Entgasungsflasche 1302), der fluidisch an ein vertikales Standrohr 1304 gekoppelt ist und in drei verschiedenen Winkeln bezüglich einer waagerechten Ebene orientiert ist, bereit. Die Entgasungsflasche 1302 ist mit dem Entgasungsflaschendeckel 1328 gezeigt. Eine obere fluidische Verbindung ist über einen oberen Pegelsensorschlauch 1326 zwischen der Entgasungsflasche 1302 und dem vertikalen Standrohr 1304 hergestellt und kann eine Übertragung von Luft zwischen dem Oberteil der Entgasungsflasche 1302 und dem Oberteil des vertikalen Standrohrs 1304 ermöglichen. Wenn die Entgasungsflasche 1302 und das vertikale Standrohr 1304 waagerecht sind, kann sich der obere Pegelsensorschlauch 1326 horizontal zwischen den beiden Gefäßen erstrecken, wie in 13A veranschaulicht ist. Eine untere fluidische Verbindung ist über den unteren Pegelsensorschlauch 1318 zwischen der Entgasungsflasche 1302 und dem vertikalen Standrohr 1304 hergestellt und kann ein Übertragen von Kühlmittel 1306 zwischen der Entgasungsflasche 1302 und dem vertikalen Standrohr 1304 ermöglichen. Der untere Pegelsensorschlauch ist über eine T-Verbindung 1320, die so orientiert ist, dass der untere Pegelsensorschlauch 1318 von dem Auslassschlauch 1316 in einer Abwärtsrichtung abweicht, an den Auslassschlauch 1316 der Entgasungsflasche gekoppelt. Der untere Pegelsensorschlauch 1318 ist unter dem Boden der Entgasungsflasche 1302 und stromaufwärts des Turboauslasses 1322 an den Auslass 1316 der Entgasungsflasche gekoppelt. Das vertikale Standrohr 1304 kann einen ULS 1308 zum Schätzen eines lokalen Kühlmittelpegels enthalten. Der ULS 1308 kann mit einem (nicht dargestellten) Controller-Bereichsnetz verbunden sein.
Durch das Herstellen einer fluidischen Verbindung zwischen einem größeren Gefäß, wie z. B. der Entgasungsflasche 1302 und einem kleineren, schmalen Gefäß, wie z. B. dem vertikalen Standrohr 1304, erzeugt eine Übertragung von Fluid zwischen den beiden Gefäßen eine größere Wirkung auf den Kühlmittelpegel des kleineren Gefäßes als auf den des größeren Gefäßes. Während einiger Bedingungen können der lokale Kühlmittelpegel 1314 und der Kühlmittel-Volumenpegel 1312 die gleichen sein oder sich wenigstens innerhalb eines unteren Schwellenwertes voneinander befinden, wie z. B. in 13A veranschaulicht ist. Die Bedingungen, unter denen sich der lokale Kühlmittelpegel 1314 und der Kühlmittel-Volumenpegel 1312 innerhalb eines unteren Schwellenwertes voneinander befinden, können es enthalten, wenn das Fahrzeug nicht beschleunigt und wenn das Fahrzeug eine waagerechte Stellung aufweist. Während anderer Bedingungen kann eine Fluidübertragung zwischen der Entgasungsflasche 1302 und dem vertikalen Standrohr 1304 verursachen, dass der lokale Kühlmittelpegel 1314 um wenigstens einen Schwellenbetrag größer als der Kühlmittel-Volumenpegel 1312 ist. Beispielhafte Bedingungen, die eine derartige Fluidübertragung verursachen können, können in der Ausführungsform, in der sich das Standrohr vor der Entgasungsflasche in dem Fahrzeug befindet, enthalten, wenn das Fahrzeug verzögert und wenn das Fahrzeug eine Stellung mit dem Bug nach unten aufweist.
Während noch anderer Bedingungen kann eine Fluidübertragung zwischen der Entgasungsflasche 1302 und dem vertikalen Standrohr 1304 verursachen, dass der lokale Kühlmittelpegel 1314 um wenigstens einen Schwellenbetrag kleiner als ein Kühlmittel-Volumenpegel 1302 ist. Beispielhafte Bedingungen, die eine derartige Fluidübertragung verursachen können, können in der Ausführungsform, in der sich das Standrohr vor der Entgasungsflasche in dem Fahrzeug befindet, enthalten, wenn das Fahrzeug beschleunigt und wenn das Fahrzeug eine Stellung mit dem Bug nach oben aufweist.
Um eine Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels zu einer Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels einzustellen, können die Schätzungen der Fahrzeugbeschleunigung und -stellung verwendet werden, um die Richtung und die Größe des Unterschieds der Kühlmittelpegel, z. B. über die Routine 1400 nach 14, zu schätzen. Das Einstellen des lokalen Kühlmittelpegels, um den Kühlmittel-Volumenpegel widerzuspiegeln, enthält das Bestimmen eines Kompensationsterms als eine Schätzung der Abweichung zwischen dem lokalen Standrohrpegel und dem Kühlmittel-Volumenpegel. Dieser Kompensationsterm kann hier als ein Schwappen oder ein Schwappterm bezeichnet werden. Der Schwappterm kann ein zugeordnetes Vorzeichen und eine zugeordnete Größe aufweisen und kann zu dem unverarbeiteten Standrohrpegel hinzugefügt werden, um eine eingestellte Schätzung des Standrohrpegels zu bilden. Das heißt, der Schwappterm kann von dem unverarbeiteten Standrohrpegel abgezogen oder zu dem unverarbeiteten Standrohrpegel hinzugefügt werden, um die eingestellte Schätzung des Standrohrpegels zu bilden, die schätzt, wie der Standrohrpegel sein würde, falls das Fahrzeug waagerecht wäre und der Standrohr- und der Volumenpegel im Gleichgewicht wären. Deshalb dient der eingestellte Standrohrpegel als eine momentane Schätzung des Kühlmittelpegels in der Entgasungsflasche. Die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels kann dann basierend auf der eingestellten Schätzung des Standrohrpegels aktualisiert werden. Das Ausführen der Routine 1400 während eines Messzeitraums kann darauf basieren, ob für den Messzeitraum ein gültiger Messwert des Kühlmittelpegels vorhanden ist. Die Routine 1400 kann z. B. während der Messzeiträume ausgeführt werden, in denen ein unverarbeiteter Standrohr-Kühlmittelpegel bestimmt worden ist, während sie während der Messzeiträume, in denen die Messwerte des Kühlmittelpegels als ungültig gekennzeichnet worden sind, wie z. B. bei 1128 in der Routine 1100, nicht ausgeführt werden kann.
Die Routine 1400 beginnt bei 1402, wo der Kraftmaschinen-Controller eine unverarbeitete Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels für den aktuellen Messzeitraum empfängt. Die unverarbeitete Schätzung des lokalen Kühlmittelpegels kann durch eine separate Routine, wie z. B. die Routine 1100 nach 11, bestimmt werden. Die Schätzung des unverarbeiteten Pegels wird später in der Routine 1400 in Kombination mit einem Schwappterm verwendet, um eine Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels zu bestimmen. Nach dem Empfangen der unverarbeiteten Schätzung des Kühlmittelpegels geht die Routine 1400 zu 1404 weiter, wo die Schätzungen der Längsbeschleunigung und der Längsstellung bestimmt werden können. Die Schätzungen der Längsbeschleunigung können auf den Daten von einem Beschleunigungsmesser oder alternativ von einer Zeitableitung der Messungen des Geschwindigkeitssensors basieren. Die Schätzungen der Längsstellung können auf den Daten von verschiedenen Sensoren basieren. Ähnlich kann der Controller bei 1406 die Schätzungen für die Querbeschleunigung und die Querstellung des Fahrzeugs bestimmen. Die Schätzungen der Querbeschleunigung können auf den Daten von einem Beschleunigungsmesser basieren oder können alternativ aus den Messungen der Geschwindigkeit und der Raddrehzahl berechnet werden. Die Schätzungen der Querstellung können auf den Daten von verschiedenen Sensoren basieren.
Basierend auf den Schätzungen der Beschleunigung und der Stellung sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung, die bei 1404 und 1406 ausgeführt werden, kann über eine Übertragungsfunktion ein erwarteter oder vorhergesagter Schwappterm bestimmt werden. In einem Beispiel kann die Übertragungsfunktion durch die folgende Gleichung ausgedrückt sein: erwartetes Schwappen = (Long. Gain)·[(Long. Acc%)·(Long. Acc.) + (1 – Long. Acc.%)·(Long. Att.)] + (Lat. Gain)·[(Lat. Acc.%)·(Lat. Acc.) + (1 – Lat. Acc.%)·(Lat. Att.)], wobei Long. Gain und Lat. Gain Gewichtungsfaktoren für die Längs- und Querschwappschätzungen sind, Long. Acc.% und Lat. Acc.% Gewichtungsfaktoren sind, die die relativen Beiträge der Beschleunigung und der Stellung in der Schwappschätzung für jede Richtung gewichten, Long. Acc. eine geschätzte Längsbeschleunigung ist, Long. Att. eine geschätzte Längsstellung ist, Lat. Acc. eine geschätzte Querbeschleunigung ist und Lat. Att. eine geschätzte Querstellung ist. Die Schätzungen der Beschleunigung können in Einheiten der Entfernung pro quadrierte Einheitszeit vorliegen, während die Schätzungen der Stellung in Einheiten von Graden der Neigung oder in statischen Prozent der Steigung in dieser Achse vorliegen können. Die Bestimmung der Längs- und Querverstärkungen können auf einer Korrelation mit den Daten ohne Beschleunigung auf flachem Boden gegen die Daten einer Kipptabelle basieren oder können auf den Fahrzeugdaten basieren, die bei einer Spanne von Beschleunigungen und statischen Stellungen ermittelt werden, und können jeweils in Einheiten des prozentualen Beitrags der Korrelation vorliegen. Die relative Gewichtung der Beschleunigung und der Stellung können basierend auf denselben Korrelationsdaten unter Verwendung eines Verfahrens der Datenanpassung (z. B. der Schätzung der kleinsten Quadrate) bestimmt werden.
Nach dem Bestimmen eines vorhergesagten Schwappterms kann sich die eingestellte Schätzung des Standrohr-Kühlmittelpegels (d. h., die unverarbeitete Schätzung des Pegels plus der vorhergesagte Schwappterm) über oder unter dem physikalischen Bereich des Standrohrs befinden (wie früher bezüglich 11 beschrieben worden ist). In diesen Beispielen kann das vorhergesagte Schwappen basierend auf dem physikalischen Bereich des Standrohrs eingestellt werden. Falls in einem Beispiel das vorhergesagte Schwappen und die unverarbeitete Schätzung des Standrohrpegels addiert werden, so dass sie größer als die Höhe des Standrohrs sind, kann das Einstellen des vorhergesagten Schwappens basierend auf dem physikalischen Bereich des Standrohrs das Beschneiden des vorhergesagten Schwappens enthalten, so dass sich die eingestellte Schätzung des Standrohr-Kühlmittelpegels am oberen Schwellenwert des physikalischen Bereichs befindet. Falls in einem weiteren Beispiel das vorhergesagte Schwappen plus die unverarbeitete Schätzung des Standrohrpegels addiert werden, so dass sie kleiner als die Behälterhöhe sind, kann das Einstellen des vorhergesagten Schwappens das Beschneiden der Schwappschätzung enthalten, so dass sich die eingestellte Schätzung des Standrohr-Kühlmittelpegels am unteren Schwellenwert des physikalischen Bereichs befindet.
Zusätzlich zu einem erwarteten Schwappterm kann bei 1412 ein tatsächlicher Schwappterm geschätzt werden. Eine Schätzung des tatsächlichen Schwappens kann basierend auf einem Vergleich der unverarbeiteten Schätzung des Standrohr-Kühlmittelpegels mit einer Schätzung des Volumenpegels bestimmt werden. In einem Beispiel kann das tatsächliche Schwappen der Unterschied zwischen dem unverarbeiteten Standrohr-Kühlmittelpegel in dem aktuellen Messzeitraum und der neuesten Schätzung des Volumenpegels sein.
Basierend auf einem Vergleich zwischen einem erwarteten Schwappen und einem tatsächlichen Schwappen kann ein angenommener Schwappterm bei 1414 bestimmt werden. In einem Beispiel kann das Bestimmen eines angenommenen Schwappens in der vorzeichenbehafteten Richtung des erwarteten Schwappens das Wählen des niedrigeren Absolutwerts des tatsächlichen Schwappens und des kompensierten Pegels als das vermutete Schwappen enthalten. Dieses Beispiel wird im Folgenden bezüglich 16 weiter erklärt. Falls sich sowohl das unbeschnittene erwartete Schwappen als auch das tatsächliche Schwappen innerhalb des physikalischen Bereichs des Standrohrs befinden und die Größe des erwarteten Schwappens größer als die Größe des tatsächlichen Schwappens ist, kann in einem weiteren Beispiel das erwartete Schwappen basierend auf dem tatsächlichen Schwappen beschnitten werden und dann als das angenommene Schwappen angewendet werden. Dieses Beispiel wird im Folgenden bezüglich 17 weiter erklärt.
Nach dem Bestimmen eines angenommenen Schwappens für den Messzeitraum kann das angenommene Schwappen bei 1416 auf die unverarbeitete Schätzung des Standrohrpegels angewendet werden, um die eingestellte Schätzung des Standrohr-Kühlmittelpegels zu bestimmen. Die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels kann dann bei 1418 basierend auf der eingestellten Schätzung des Standrohr-Kühlmittelpegels aktualisiert werden. In einem Beispiel kann ein Filter verwendet werden, um die eingestellte Schätzung des Standrohr-Kühlmittelpegels von dem aktuellen Messzeitraum in die Schätzung des langfristigen Kühlmittel-Volumenpegels zu integrieren. Die Filterung der eingestellten Schätzung des Standrohrpegels kann die Filterung durch ein Tiefpassfilter basierend auf einer variablen Zeitkonstanten enthalten, wobei die Zeitkonstante basierend sowohl auf dem Vorzeichen und der Größe des Unterschieds zwischen dem momentanen schwappkompensierten Messwert und der Schätzung des langfristigen Volumenpegels als auch auf dem Zeitraum zwischen dem letzten gültigen Messwert und dem aktuellen gültigen und schwappkompensierten Messwert bestimmt wird. In dieser Weise können die vorübergehenden Änderungen des Kühlmittelpegels geglättet werden und kann eine stabilere Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels gebildet werden.
Dann geht die Routine 1400 zu 1420 weiter, wo eine Sensordiagnose basierend auf einem Vergleich der Terme des erwarteten Schwappens und des tatsächlichen Schwappens für die Messung ausgeführt werden kann. In einem Beispiel können das Integral des erwarteten Schwappens und das Integral des tatsächlichen Schwappens jeweils basierend auf dem Term des erwarteten Schwappens und des tatsächlichen Schwappens für den Messzeitraum aktualisiert werden. Diese Integrale können inkrementiert werden, wann immer ein erwartetes Schwappen oder ein tatsächliches Schwappen detektiert wird und können in jedem Messzeitraum um einen festen Betrag dekrementiert werden. Die Sensorverschlechterung kann basierend auf dem Verhältnis der beiden Integrale gemacht werden und wird bezüglich 15 weiter beschrieben.
15 stellt eine Routine 1500 zum Bestimmen bereit, ob ein Ultraschall-Pegelsensor in einem vertikalen Standrohr (wie z. B. der ULS 362 nach 3) verschlechtert ist. Die Routine basiert auf einem Vergleich der über der Zeit akkumulierten Beträge des erwarteten Schwappens und des tatsächlichen Schwappens. Die Akkumulationen der Beträge des erwarteten Schwappens und des tatsächlichen Schwappens können durch ein Integral des erwarteten Schwappens und ein Integral des tatsächlichen Schwappens charakterisiert werden. Durch das Vergleichen dieser Integrale kann ein Kraftmaschinen-Controller bestimmen, ob mehr oder weniger Schwappen als erwartet während des Zeitraums detektiert worden ist, wobei er unter einigen Bedingungen eine Verschlechterung des Sensors basierend auf diesem Vergleich angeben kann.
Die Routine 1500 beginnt bei 1502, wo der Wert des Integrals des erwarteten Schwappens inkrementiert werden kann, falls während des Messzeitraums ein erwartetes Schwappen detektiert worden ist. Die Bewegungsparameter können z. B. bei 1408 in 14 einen Betrag des erwarteten Schwappens angeben, wobei das Integral des erwarteten Schwappens um einen Betrag basierend auf dem Betrag des erwarteten Schwappens in dem Messzeitraum inkrementiert werden kann. Falls ähnlich während des Messzeitraums ein tatsächliches Schwappen detektiert worden ist, kann der Wert des Integrals des tatsächlichen Schwappens bei 1504 inkrementiert werden. Der Betrag, um den das Integral des tatsächlichen Schwappens inkrementiert wird, kann auf dem Betrag des detektierten tatsächlichen Schwappens basieren. Basierend auf dem Vergleich der beiden Integrale kann bestimmt werden, dass der Ultraschall-Pegelsensor aufgrund eines übermäßigen Rauschens verschlechtert ist, falls ein erster Satz von Bedingungen erfüllt ist, während bestimmt werden kann, dass er aufgrund eines blockierten Messwerts verschlechtert ist, falls ein zweiter Satz von Bedingungen erfüllt ist.
Bei 1506 können sowohl das Integral des erwarteten Schwappens als auch das Integral des tatsächlichen Schwappens um einen vorgegebenen Betrag dekrementiert werden. In einem Beispiel kann jedes Integral in jedem Messzeitraum um den gleichen festen Betrag dekrementiert werden, wobei der feste Betrag basierend auf einem Basisbetrag der Integration pro Schleife, der unter verifizierten waagerechten Bedingungen ohne Beschleunigung gemessen wird, wo es weniger als einen unteren Schwellenbetrag des Schwappens gibt, bestimmt wird, wobei dadurch ein Basisrauschpegel der Berechnung hergestellt wird. In einem weiteren Beispiel kann das Integral des tatsächlichen Schwappens in jedem Messzeitraum um einen ersten festen Betrag dekrementiert werden, während das Integral des erwarteten Schwappens in jedem Messzeitraum um einen zweiten festen Betrag dekrementiert werden kann, wobei der erste Betrag basierend auf einem Basisbetrag der Integration pro Schleife, der unter verifizierten waagerechten Bedingungen ohne Beschleunigung gemessen wird, wo es kein oder ein begrenztes Schwappen gibt, bestimmt wird, wobei dadurch ein Basisrauschpegel der Berechnung hergestellt wird, während der zweite Betrag ein kleinerer Bruchteil (z. B. 80 %) des ersten Betrags ist. In dieser Weise ist die Dekrementrate des Erwartungsintegrals zum Erwarten irgendeines Betrags des Schwappens während jedes Messzeitraums beeinflusst. In einem weiteren Beispiel kann jedes Integral in jedem Messzeitraum um den gleichen variablen Betrag dekrementiert werden, wobei der variable Betrag für jeden Messzeitraum basierend auf den gleichen Bedingungen wie oben bestimmt wird, um eine Basis zu bestimmen, wobei es ferner das Variieren der Dekrementrate basierend auf einer Größe des erwarteten Schwappens enthält, die sofort basierend auf der gewichteten Kombination der Änderungen der Längs- und Querbeschleunigung und -stellung berechnet wird. In einem noch weiteren Beispiel kann das Integral des erwarteten Schwappens in jedem Messzeitraum um einen ersten variablen Betrag dekrementiert werden, während das Integral des tatsächlichen Schwappens in jedem Messzeitraum um einen zweiten variablen Betrag dekrementiert werden kann, wobei der erste und der zweite Betrag basierend auf den gleichen Prinzipien wie die anderen obigen Kombinationsbeispiele bestimmt werden. Andere Möglichkeiten für die Dekrementierung können enthalten, dass ein Integral um einen festen Betrag dekrementiert wird, während das zweite Integral um einen variablen Betrag dekrementiert wird.
Nachdem jedes Integral basierend auf den während des Messzeitraums detektierten Beträgen des Schwappens inkrementiert und basierend auf einer der obigen beispielhaften Basisrauschkompensationen oder einer ähnlichen Kompensation dekrementiert worden ist, kann bei 1508 ein Verhältnis des Integrals des tatsächlichen Schwappens und des Integrals des erwarteten Schwappens bestimmt werden. In einem Beispiel kann der Betrag des Integrals des tatsächlichen Schwappens durch den Betrag des Integrals des erwarteten Schwappens geteilt werden, wobei diese Zahl als das Verhältnis der beiden angewendet werden kann.
Bei 1510 wird dieses Verhältnis mit einem oberen Schwellenwert verglichen. Das obere Schwellenverhältnis kann basierend auf dem Messen der größten Verhältnisse bestimmt werden, die bei einem Test gesehen werden, der den Betrag des Schwappens innerhalb des Standrohrs physikalisch hervorhebt (z. B. das Positionieren des Fahrzeugs auf einem Rütteltisch und das Betreiben des Tisches bei verschiedenen Amplituden/Frequenzen, um den ungünstigsten Fall in Resonanz mit dem Messwert des Schwappens zu finden). Alternativ kann das obere Schwellenverhältnis basierend auf dem direkten Einführen eines elektrischen Rauschsignals in den Pegelsensoreingang in das elektronische Steuermodul bestimmt werden. Das Verhältnis, das größer als der obere Schwellenwert ist, kann angeben, dass um mehr als einen Schwellenbetrag mehr Schwappen detektiert wurde, als erwartet wurde. Falls das Verhältnis größer als der obere Schwellenwert ist, kann die Routine 1500 zu 1512 weitergehen, wo der Controller angeben kann, dass der Ultraschall-Pegelsensor aufgrund der Rauschhaftigkeit verschlechtert ist. Nach dem Angeben der Verschlechterung des Sensors aufgrund der Rauschhaftigkeit endet die Routine 1500.
Falls das Verhältnis nicht größer als der obere Schwellenwert ist, geht die Routine 1500 zu 1514 weiter, wo das Verhältnis von 1508 mit einem unteren Schwellenwert verglichen werden kann. Der untere Schwellenwert kann basierend auf dem Ausführen eines oder mehrerer Fahrzyklen (z. B. entweder des FTP oder des US06) bestimmt werden, die jeweils bei einem beinahe leeren, bei einem vollen und bei einem halbvollen Pegel des Standrohrs/der Entgasungsflasche auf flachem Grund vor jedem Test stattfinden. Diese Tests enthalten das vollständige Verschließen entweder des oberen oder des unteren Standrohrschlauches, um den Gas- oder Fluidaustausch während des Fahrzyklus zu verhindern. Folglich kann der untere Schwellenwert einen Basisrauschpegel repräsentieren. Die aus diesen Tests gesehenen niedrigsten Verhältnisse werden verwendet, um den unteren Schwellenpegel festzusetzen. Das Verhältnis, das kleiner als ein unterer Schwellenwert ist, kann angeben, dass um mehr als einen Schwellenbetrag weniger Schwappen detektiert wurde, als erwartet wurde.
Falls das Verhältnis kleiner als der untere Schwellenwert ist, kann die Routine 1500 zu 1516 weitergehen, wo der Controller angeben kann, dass der Ultraschall-Pegelsensor blockiert sein kann oder dass die Fluidübertragung zwischen der Entgasungsflasche und dem vertikalen Standrohr physikalisch verhindert sein kann. Der Controller kann zwischen diesen beiden Verschlechterungen basierend auf dem Warten, bis sowohl ein vorgegebener Zeitraum als auch eine vorgegebene Entfernung zurückgelegt worden sind, vor dem Bestimmen, ob die Störung verschwunden ist, unterscheiden und folglich Vorschlagen, dass das Verhältnis aufgrund der Verstopfung niedrig ist. Falls das Verhältnis nicht kleiner als der untere Schwellenwert ist, geht die Routine 1500 zu 1518 weiter, wo die Sensorverschlechterung nicht angegeben wird, wobei die Routine 1500 dann endet.
16 stellt ein Steuerschema 1600 zu dem Bestimmen eines angenommenen Schwappens, dem Anwenden des angenommenen Schwappens auf den unverarbeiteten Standrohr-Kühlmittelpegel, um einen eingestellten Standrohr-Kühlmittelpegel zu bestimmen, und dem Aktualisieren eines Kühlmittel-Volumenpegels basierend auf dem eingestellten Standrohr-Kühlmittelpegel bereit. Die Daten von den Bewegungssensoren, wie z. B. einem Beschleunigungssensor 1602, einem Stellungssensor 1604, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1606 und einem Raddrehzahlsensor 1608, können bei 1610 verwendet werden, um die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung, die Längsstellung und die Querstellung zu bestimmen. In einigen Beispielen können sowohl die Längs- als auch die Querbeschleunigung basierend auf den Daten von einer einzigen Beschleunigung bestimmt werden. In anderen Beispielen können die Längs- und die Querbeschleunigung von separaten Beschleunigungssensoren bestimmt werden. Ähnlich können die Längs- und die Querstellung durch einen oder mehrere Stellungssensoren bestimmt werden. Bei 1612 werden die Variable 1610 als Eingabe in eine Funktion verwendet, die ein erwartetes Schwappen 1614 bestimmt. In einem Beispiel kann die Funktion 1612 durch die Gleichung ausgedrückt sein, die oben bezüglich 14 beschrieben worden ist. Das erwartete Schwappen 1614 kann dann bei 1620 beschnitten werden, wobei außerdem ein Integral 1644 des erwarteten Schwappens basierend auf dem erwarteten Schwappen 1614 inkrementiert werden kann. Das Integral 1644 des erwarteten Schwappens wird im Folgenden ausführlicher beschrieben. Das Beschneiden 1620 kann auf dem physikalischen Bereich des Standrohrs 1618 basieren, wie oben bezüglich 14 beschrieben worden ist, der in dem Speicher des Controllers 1616 gespeichert sein kann und der von dem Speicher des Controllers 1616 abgerufen werden kann. Das Beschneiden des erwarteten Schwappens 1614 bei 1620 führt zu einem rationalisierten erwarteten Schwappen 1622.
Zusätzlich zu dem rationalisierten erwarteten Schwappen 1622 kann basierend auf dem Unterschied 1626 des unverarbeiteten Standrohr-Kühlmittelpegels 1624 und des Kühlmittel-Volumenpegels 1625 ein tatsächliches Schwappen 1628 bestimmt werden. Auf die Kühlmittelpegel 1624 und 1625 kann über den Controller 1616 zugegriffen werden. Das Integral 1646 des tatsächlichen Schwappens kann basierend auf dem tatsächlichen Schwappen 1628 inkrementiert werden. Das Integral des tatsächlichen Schwappens wird im Folgenden ausführlicher beschrieben. Das rationalisierte erwartete Schwappen 1622 und das tatsächliche Schwappen 1628 können als Eingaben in den Kompensator 1630 dienen. Der Kompensator 1630 kann basierend auf den Eingaben 1622 und 1628 ein angenommenes Schwappen 1632 bestimmen.
In einem Beispiel kann der Kompensator 1630 die Schwappen 1622 und 1628 vergleichen, das rationalisierte erwartete Schwappen 1622 unter einem ersten Satz von Bedingungen als das angenommene Schwappen 1632 anwenden und das tatsächliche Schwappen 1628 unter einem zweiten Satz von Bedingungen als das angenommene Schwappen 1632 anwenden. Der erste Satz von Bedingungen kann z. B. enthalten, dass die Schwappen 1622 und 1628 das gleiche Vorzeichen aufweisen (d. h., beide eine Schätzung eines positiven Betrags des Schwappens oder beide eine Schätzung eines negativen Betrags des Schwappens sind) und dass sich beide Schwappen innerhalb des physikalischen Bereichs des Standrohrs 1618 befinden, wobei aber das rationalisierte erwartete Schwappen 1622 von einer kleineren Größe als das tatsächliche Schwappen 1628 ist. Der zweite Satz von Bedingungen kann enthalten, dass die Schwappen 1622 und 1628 das gleiche Vorzeichen aufweisen und dass sich beide Schwappen innerhalb des physikalischen Bereichs des Standrohrs 1618 befinden, wobei aber das tatsächliche Schwappen 1628 von einer kleineren Größe als das rationalisierte erwartete Schwappen 1622 ist.
In einem weiteren Beispiel kann der Kompensator 1630 das rationalisierte erwartete Schwappen 1622 basierend auf dem tatsächlichen Schwappen 1628 einstellen und den eingestellten Betrag des Schwappens als das angenommene Schwappen 1632 anwenden. Das Einstellen des rationalisierten erwarteten Schwappens 1622 basierend auf dem tatsächlichen Schwappen 1628 kann das Anwenden nur eines Anteils des rationalisierten erwarteten Schwappens 1622 als das angenommene Schwappen 1632 enthalten, falls das erwartete Schwappen 1622 größer als das tatsächliche Schwappen 1628 ist. Das tatsächliche Schwappen 1628 kann kleiner als das rationalisierte erwartete Schwappen 1622 sein, falls der Fluidaustausch zwischen der Entgasungsflasche und dem Standrohr physikalisch verhindert ist. Durch das Anwenden nur eines Anteils des rationalisierten erwarteten Schwappens als das angenommene Schwappen, wenn das rationalisierte erwartete Schwappen größer als das tatsächliche Schwappen ist, kann die Genauigkeit einer Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels verbessert werden. Falls das erwartete Schwappen 1622 kleiner als das tatsächliche Schwappen 1628 ist, kann das Einstellen des rationalisierten erwarteten Schwappens 1622 basierend auf dem tatsächlichen Schwappen 1628 das Kompensieren nur um den erwarteten Betrag enthalten, wobei der erwartete Betrag ein konservativer Betrag ist, der auf einer vorgegebenen Abbildung der Tendenz der Fahrzeuge zum Schwappen basiert.
Das angenommene Schwappen 1632 kann auf den unverarbeiteten Standrohr-Kühlmittelpegel 1634 angewendet werden, um den eingestellten Standrohr-Kühlmittelpegel 1638 zu bestimmen. In einem Beispiel kann das Anwenden des angenommenen Schwappens 1632 auf den unverarbeiteten Standrohr-Kühlmittelpegel 1634 die Hinzufügung des angenommenen Schwappens 1632 zu dem unverarbeiteten Standrohr-Kühlmittelpegel 1638 umfassen. Das Filter 1640 kann den Kühlmittel-Volumenpegel 1639 (auf den über den Controller 1616 zugegriffen werden kann) basierend auf dem eingestellten Standrohr-Kühlmittelpegel 1638 aktualisieren und dadurch die aktualisierte Schätzung 1642 des Kühlmittel-Volumenpegels bestimmen. Die Filterung des Kühlmittel-Volumenpegels 1639 basierend auf dem eingestellten Standrohr-Kühlmittelpegel 1638 kann das Bestimmen einer Zeitkonstanten basierend auf der Gesamtgröße der Schwappkompensation, die auf den momentanen Pegelmesswert angewendet wird, (z. B. mehr Filterung, falls mehr Kompensation angewendet wird) und ferner basierend auf den vorzeichenbehafteten Größen des Pegelmesswerts des eingestellten Standrohr-Kühlmittelpegels 1638 und des Kühlmittel-Volumenpegels 1639 enthalten. Der Kühlmittelzustand 1660 kann dann basierend auf der aktualisierten Schätzung 1642 des Kühlmittel-Volumenpegels aktualisiert werden, wie bezüglich 18 ausführlicher beschrieben wird.
Zurück zu dem Integral 1644 des erwarteten Schwappens kann das Integral basierend auf der Größe des erwarteten Schwappens 1614 inkrementiert werden. Das Integral 1644 des erwarteten Schwappens kann z. B. um einen Betrag inkrementiert werden, der zu dem erwarteten Schwappen 1614 direkt proportional ist. Ähnlich kann das Integral 1646 des tatsächlichen Schwappens basierend auf der Größe des tatsächlichen Schwappens 1628 inkrementiert werden. Das Integral 1644 des erwarteten Schwappens und das Integral 1646 des tatsächlichen Schwappens können bei 1645 bzw. 1647 dekrementiert werden. In einem Beispiel kann jedes Integral in jedem Messzeitraum um den gleichen festen Betrag dekrementiert werden, wobei der feste Betrag basierend auf den bei 1506 nach 15 beschriebenen Kompensationsverfahren bestimmt wird. Nachdem die Integrale 1644 und 1646 bei 1645 und 1647 dekrementiert worden sind, kann der Sensorzustand 1650 wenigstens teilweise basierend auf den Integralen bestimmt werden. In einem Beispiel kann das Verhältnis des Integrals 1646 des tatsächlichen Schwappens, der Betrag des Integrals des tatsächlichen Schwappens, durch den Betrag des Integrals des erwarteten Schwappens geteilt werden, wobei das Bestimmen des Zustands des Sensors auf einem Vergleich dieses Verhältnisses sowohl mit einem oberen Schwellenwert als auch mit einem unteren Schwellenwert basieren kann.
17 stellt Veranschaulichungen verschiedener Schwappbedingungen, denen der Kompensator 1630 nach 16 begegnen kann, bereit. Die graphischen Darstellungen 1710, 1720, 1730, 1740 zeigen Fluidpegel basierend auf den geschätzten Schwappen (die gestrichelten Linien) und den tatsächlichen Schwappen (die ausgezogenen Linien). Bei 1710 ist das erwartete Schwappen 1712 positiv und größer als der maximale physikalische Pegel des Standrohrs, während das tatsächliche Schwappen 1714 positiv ist und sich auf dem maximalen physikalischen Pegel des Standrohrs befindet. Während einer derartigen Bedingung kann das tatsächliche Schwappen 1714 als das angenommene Schwappen für den Messzeitraum angewendet werden, da es der Fall sein kann, dass eine vorübergehende Verstopfung in einem Schlauch (z. B. eine Fluidfalle) oder das tatsächliche Ende des vertikalen Standrohrs (z. B. aufgrund des Stapelaufbaus) den Betrag des Schwappens physikalisch begrenzt hat.
Bei 1720 sind sowohl das erwartete Schwappen 1722 als auch das tatsächliche Schwappen 1724 positiv und befinden sich innerhalb des physikalischen Bereichs des Standrohrs, wobei die Größe des erwarteten Schwappens 1722 größer als die Größe des tatsächlichen Schwappens 1724 ist. Unter einer derartigen Bedingung kann nur ein Anteil des erwarteten Schwappens als das angenommene Schwappen für den Messzeitraum angewendet werden.
Bei 1730 sind sowohl das erwartete Schwappen 1732 als auch das tatsächliche Schwappen 1734 positiv, wobei die Größe des erwarteten Schwappens 1732 kleiner als die des tatsächlichen Schwappens 1734 ist. Unter einer derartigen Bedingung kann das erwartete Schwappen 1732 als das angenommene Schwappen für den Messzeitraum angewendet werden.
Bei 1740 sind sowohl das erwartete Schwappen 1742 als auch das tatsächliche Schwappen 1744 negativ und befinden sich innerhalb des physikalischen Bereichs des Standrohrs. Während einer derartigen Bedingung kann das tatsächliche Schwappen 1744 als das angenommene Schwappen für den Messzeitraum angewendet werden, da eine vorübergehende Verstopfung des Schlauchs (z. B. eine Fluidfalle) vorhanden sein kann. Durch das Wählen des Schwappens mit der niedrigeren Größe kann das Verhindern der Überkompensation für ein Modell des erwarteten Schwappens mit ungenauen Schätzungen der Verstärkung der Beschleunigung oder der Stellung für das Schwappen oder für einen vorübergehend verstopften Schlauch erreicht werden.
18 stellt eine Routine 1800 zum Aktualisieren eines Kühlmittelzustands basierend auf der Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels und dem aktuellen Kühlmittelzustand dar. Die aktualisierte Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels kann einem oder mehreren Kühlmittelzuständen entsprechen. Die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels kann z. B. eine von OK, NIEDRIG, LEER, UNBEKANNT/VERSCHLECHTERT und GESTÖRT sein. In diesem Beispiel kann die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels OK sein, falls sie sich über einem höheren Schwellenpegel befindet, wobei sie NIEDRIG sein kann, falls sie sich unter dem höheren Schwellenwert, aber über einem unteren Schwellenwert befindet. Außerdem kann die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels LEER sein, falls sie sich unter einem unteren Schwellenwert befindet. Außerdem kann ein mittlerer Schwellenwert enthalten sein, wie im Folgenden bezüglich 1822 und 1826 beschrieben wird. In einigen Beispielen kann die Routine 1800 den Kühlmittelzustand nur aktualisieren, falls eine Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels, die einem anderen Kühlmittelzustand entspricht, während länger als eine Schwellendauer bestanden hat. Die Routine 1800 kann mit einem Kühlmittelsystem, wie z. B. dem, das in den 2–9 beschrieben worden ist, ausgeführt werden und kann während jedes Messzeitraums, in dem eine gültige Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels bestimmt wird, ausgeführt werden, nachdem die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels aktualisiert worden ist (wie z. B. über die Routine 1400 oder das Steuerschema 1600).
Die Routine 1800 beginnt bei 1802, wobei die Schätzung 1804 des Kühlmittel-Volumenpegels, der aktuelle Kühlmittelzustand 1806 und die Temperaturdaten 1808 von einem Kraftmaschinen-Controller empfangen werden. Bei 1810 kann der Controller bestimmen, ob das Kühlmittelsystem gestört ist. Die Bedingungen, die angeben, dass das Kühlmittelsystem gestört ist, können eine verlorene Verbindung zu dem Controller-Bereichsnetz, dass während des Messzeitraums keine Echos empfangen werden oder eine Kraftmaschinentemperatur, die sich über einem oberen Schwellenwert befindet, enthalten. Falls bei 1810 bestimmt wird, dass das Kühlmittelsystem gestört ist, geht die Routine 1800 zu 1812 weiter, wo der Controller angeben kann, dass der Kühlmittelpegel GESTÖRT ist. Die Routine 1800 kann dann bei 1832 den Kühlmittelzustand basierend auf dem aktuellen Kühlmittelpegel und dem aktuellen Kühlmittelzustand aktualisieren. Falls bei 1810 bestimmt wird, dass das Kühlmittelsystem nicht gestört ist, geht die Routine 1800 zu 1814 weiter.
Weitergehend bei 1814 kann der Controller bestimmen, ob der Ultraschall-Pegelsensor verschlechtert ist oder ob der Kühlmittelpegel während des aktuellen Messzeitraums unbekannt ist. Beide Bedingungen können einem Kühlmittelpegel von UNBEKANNT/VERSCHLECHTERT entsprechen. Es kann bestimmt werden, dass ein Ultraschall-Pegelsensor verschlechtert ist, falls z. B. der Kraftmaschinen-Controller vorher bei 1512 oder 1516 in der Routine 1500 einen verrauschten Sensor oder einen blockierten Sensor angegeben hat. Alternativ kann eine Sensorverschlechterung bestimmt werden, falls der erwartete Betrag des Schwappens andeutet, dass das Niveau der Beschleunigung/Stellung des Fahrzeugs, das momentan auftritt, zu hoch ist, um es zu kompensieren (d. h., falls das erwartete Schwappen einen vorübergehenden Messwert außerhalb des Bereichs angibt). Es kann bestimmt werden, dass der Kühlmittelpegel UNBEKANNT/VERSCHLECHTERT ist, falls z. B. die unverarbeitete Schätzung des Standrohr-Kühlmittelpegels sich um mehr als einen Schwellenbetrag außerhalb des physikalischen Bereichs des Standrohrs befunden hat, wie bezüglich 1126 nach 11 beschrieben worden ist, oder falls alternativ das erwartete Schwappen für den Messzeitraum größer als eine Schwellengröße ist, wobei die Schwellengröße basierend auf dem erwarteten Schwappen bestimmt wird, das größer als ein Prozentsatz der Gesamthöhe des Standrohrs (z. B. plus oder minus 25 mm in einem 100-mm-Standrohr) ist. Außerdem kann bestimmt werden, dass der Kühlmittelpegel UNBEKANNT ist, falls eine unzureichende Anzahl gültiger Impulsechos zurückgekehrt ist, aber nicht für ausreichend Messzeiträume, um den Kühlmittelpegel auf einen detektierten GESTÖRT-Zustand für den Sensor zu setzen. Falls bestimmt wird, dass der Ultraschall-Pegelsensor verschlechtert ist, oder falls bestimmt wird, dass die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels während des Messzeitraum unbekannt ist, kann der Controller bei 1816 angeben, dass der Kühlmittelpegel UNBEKANNT/VERSCHLECHTERT ist. Die Routine 1800 kann dann bei 1832 den Kühlmittelzustand basierend auf dem aktuellen Kühlmittelpegel und dem aktuellen Kühlmittelzustand aktualisieren, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Falls zurück bei 1814 die Bedingungen nicht angeben, dass der Ultraschallsensor verschlechtert ist, und die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels bekannt ist, geht die Routine 1800 zu 1818 weiter.
Bei 1818 wird die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels mit einem oberen Schwellenpegel verglichen, um zu bestimmen, ob der Kühlmittelpegel OK ist. Der obere Schwellenpegel kann basierend auf der vorgegebenen Korrelation der Sensormessung bestimmt werden, wenn ein Fahrzeug, das auf einem waagerechten Boden stationär ist, bis zu dem niedrigsten annehmbaren werksseitig empfohlenen Füllpegel gefüllt ist. Falls sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels über dem oberen Schwellenpegel befindet, kann der aktuelle Kühlmittelpegel bei 1820 als OK angegeben werden. In einigen Beispielen kann der aktuelle Kühlmittelpegel nur als OK angegeben werden, falls sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels um mehr als einen vorgegebenen Betrag über dem oberen Schwellenpegel befindet. Die Routine 1800 kann dann bei 1832 den Kühlmittelzustand basierend auf dem aktuellen Kühlmittelpegel und dem aktuellen Kühlmittelzustand aktualisieren, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Falls zurück bei 1818 nicht bestimmt wird, dass sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels über dem oberen Schwellenpegel befindet, geht die Routine 1800 zu 1822 weiter.
Bei 1822 wird die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels mit einem mittleren Schwellenpegel verglichen, um zu bestimmen, ob der Kühlmittelpegel NIEDRIG ist. Es wird angegeben, dass bei 1822 bereits bestimmt worden ist, dass sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels unter dem oberen Schwellenpegel befindet. Der mittlere Schwellenpegel kann hier außerdem als der NIEDRIG-Schwellenpegel bezeichnet werden. Falls bestimmt wird, dass sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels über dem NIEDRIG-Schwellenwert befindet, kann bei 1824 angegeben werden, dass der Kühlmittelpegel NIEDRIG ist. Die Routine 1800 kann dann bei 1832 den Kühlmittelzustand basierend auf dem aktuellen Kühlmittelpegel und dem aktuellen Kühlmittelzustand aktualisieren, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Falls zurück bei 1822 nicht bestimmt wird, dass sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels über dem mittleren Schwellenpegel befindet, geht die Routine 1800 zu 1826 weiter.
Bei 1826 wird die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels mit einem niedrigeren Schwellenpegel verglichen, um zu bestimmen, ob der Kühlmittelpegel NIEDRIG oder LEER ist. Der untere Schwellenpegel kann hier außerdem als der LEER-Schwellenpegel bezeichnet werden. Es wird angegeben, dass bei 1826 bestimmt worden ist, dass sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels unter dem NIEDRIG-Schwellenpegel befindet. Folglich wird bei 1826 bestimmt, ob sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels zwischen dem NIEDRIG- und dem LEER-Schwellenpegel befindet oder ob sie sich unter dem LEER-Schwellenpegel befindet. Falls sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels unter dem LEER-Schwellenpegel befindet, wird bei 1830 angegeben, dass der Kühlmittelpegel LEER ist. Die Routine 1800 kann dann bei 1832 den Kühlmittelzustand basierend auf dem aktuellen Kühlmittelpegel und dem aktuellen Kühlmittelzustand aktualisieren, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Falls zurück bei 1826 bestimmt wird, dass sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels über dem unteren Schwellenpegel befindet, geht die Routine 1800 zu 1828 weiter, wo der Kühlmittelpegel basierend auf dem Kühlmittelzustand bestimmt wird.
Spezifisch kann der Controller bei 1828 angeben, dass der Kühlmittelpegel LEER ist, falls sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels über dem LEER-Schwellenpegel befindet, aber kleiner als der OK-Schwellenwert ist und der Kühlmittelzustand LEER ist. Falls sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels über dem LEER-Schwellenwert befindet und der Kühlmittelzustand OK ist, kann der Controller angeben, dass der Kühlmittelpegel OK ist. In dieser Weise kann der Kühlmittelzustand nicht von LEER zu NIEDRIG geändert werden, bis sich die Schätzung des Kühlmittel-Volumenpegels über dem OK-Schwellenwert befindet.
Bei 1832 kann der Kühlmittelzustand basierend auf dem Kühlmittelpegel aktualisiert werden. In einigen Beispielen kann sich der Kühlmittelzustand nur ändern, nachdem ein Kühlmittelpegel, der einen neuen Kühlmittelzustand angibt, während einer Schwellendauer bestanden hat. In dieser Weise kann die Konsistenz des Kühlmittelzustands verbessert werden, indem der Kühlmittelzustand nicht basierend auf kurzfristigen Fluktuationen des Kühlmittelpegels um einen Schwellenwert geändert wird. Weil das Ändern eines Kühlmittelzustands das Einstellen der Kraftmaschinenparameter enthalten kann, kann ein konsistenter Kühlmittelzustand die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine verbessern. In einem Beispiel kann die Schwellendauer auf einer Schwellenanzahl von Messzeiträumen basieren. Diese Schwellendauer kann sich für jeden Kühlmittelzustand oder alternativ für jeden Satz von Kühlmittelzuständen unterscheiden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Einstellen des Kühlmittelzustands von OK zu NIEDRIG das Angeben eines NIEDRIG-Kühlmittel-Volumenpegels während einer anderen Schwellenanzahl von Messzeiträumen erfordern, als das Einstellen des Kühlmittelzustands von NIEDRIG zu LEER das Angeben eines LEER-Kühlmittel-Volumenpegels erfordert.
In einigen Beispielen können dem Ändern der Kühlmittelzustände Einschränkungen auferlegt sein. Der Kühlmittelzustand kann sich z. B. nur zu LEER ändern, falls der Kühlmittelpegel während einer ersten Schwellenanzahl von Messzeiträumen als LEER angegeben worden ist, während einer zweiten Schwellenanzahl von Messzeiträumen nicht als entweder NIEDRIG oder OK angegeben worden ist, wobei die zweite Schwellenanzahl größer als die erste ist. In dieser Weise können vorübergehende Abfälle in einen LEER-Bereich vom falschen Detektieren eines LEER-Zustands verworfen werden. Außerdem kann sich der Kühlmittelzustand nur zu LEER ändern, nachdem die Fahrzeugbewegung detektiert worden ist und bestimmt worden ist, dass sich das Fahrzeug während des aktuellen Schlüsselzyklus einen eingelegten Gang aufweist. In dieser Weise kann eine Bedienungsperson des Fahrzeugs das System mit einem Kühlmittel füllen und es ihm erlauben, sich zu einem detektierten vollen OK-Zustand zu bewegen, ohne das Steuermodul kontinuierlich rücksetzen zu müssen, um den LEER-Zustand zu verlassen, falls dies eine Anforderung ist.
Bei 1834 werden die Betriebsparameter der Kraftmaschine basierend auf dem aktualisierten Kühlmittelzustand eingestellt. In einigen Beispielen kann der Kühlmittelzustand während des Messzeitraums nicht aktualisiert worden sein, wobei die Kraftmaschinenparameter von dem vorhergehenden Messzeitraum aufrechterhalten worden sein können. Falls jedoch der Kühlmittelzustand aktualisiert worden ist, können Einschränkungen den Betriebsparametern der Kraftmaschine auferlegt oder aufgehoben werden. Falls z. B. der Kühlmittelzustand von OK zu LEER aktualisiert wurde, können die Befehle für die Kraftmaschinenlasten über einer Schwellenlast nicht zugelassen werden, während der Kühlmittelzustand LEER bleibt, um eine Überhitzung der Kraftmaschinenkomponenten zu verhindern. Das Einstellen der Betriebsparameter der Kraftmaschine basierend auf dem Kühlmittelzustand wird im Folgenden bezüglich 19 ausführlicher beschrieben. Dann endet die Routine 1800.
19 stellt eine Routine 1900 zum Einschränken der Betriebsparameter der Kraftmaschine basierend auf dem durch die Routine 1800 bestimmten Kühlmittelzustand bereit. Die Routine 1900 kann für jeden Messzeitraum ausgeführt werden, z. B. bei 1834 der Routine 1800. Ein Kraftmaschinen-Controller kann einen Satz von Einschränkungsmodi enthalten und kann einen Modus aus dem Satz von Modi basierend auf dem Kühlmittelzustand und der Dauer, während der sich das Kühlmittelsystem in diesem Kühlmittelzustand befunden hat, auswählen. Das Auswählen eines Einschränkungsmodus kann das Einschränken einer Kraftmaschinenlast, damit sie sich unter einem oberen Schwellenwert befindet, und/oder das Verringern einer Einspritzimpulsbreite für eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen um einen Schwellenbetrag und/oder das völlige Eliminieren der Kraftstoffeinspritzung für eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen und/oder das Erzwingen, dass die Kraftmaschine in einem Leerlaufmodus arbeitet, und/oder das Anzeigen von Nachrichten für die Bedienungsperson des Fahrzeugs, die Informationen über den Kühlmittel-Volumenpegel und über den ausgewählten Einschränkungsmodus angeben, enthalten. Das Anzeigen der Nachrichten für die Bedienungsperson des Fahrzeugs kann sowohl das Angeben irgendwelcher Begrenzungen, die dem Betrieb der Kraftmaschine/des Getriebes auferlegt sind (z. B. Begrenzungen der Leistung, des Drehmoments, der Kraftmaschinendrehzahl, der verfügbaren Gänge usw.), als auch das Angeben, dass die Ergänzung von Kühlmittel erforderlich ist, falls es sich in einem NIEDRIG-Pegelzustand befindet, oder das Angeben einer unmittelbaren Notwendigkeit, zu stoppen und Kühlmittel hinzuzufügen, falls es sich in einem LEER-Pegelzustand befindet, enthalten. Das Auswählen eines Einschränkungsmodus kann außerdem das Verfolgen der Dauer enthalten, während der die Kraftmaschine unter dem aktuellen Einschränkungsmodus gearbeitet hat.
Die Routine 1900 beginnt bei 1902, wo der Kühlmittelzustand von dem Kraftmaschinen-Controller abgerufen wird. Das Abrufen des Kühlmittelzustands kann das Abrufen einer Dauer enthalten, während der der aktuelle Kühlmittelzustand aktiv gewesen ist. Bei 1904 wird bestimmt, ob der Kühlmittelzustand während des aktuellen Messzeitraums geändert wurde. Falls der Kühlmittelzustand geändert wurde, geht die Routine 1900 zu 1908 weiter, wo ein Einschränkungsmodus basierend auf dem Kühlmittelzustand und der Dauer in dem Kühlmittelzustand ausgewählt werden kann. Das Auswählen des Einschränkungsmodus wird im Folgenden ausführlicher beschrieben. Falls der Kühlmittelzustand während des aktuellen Messzeitraums nicht geändert wurde, geht die Routine 1900 zu 1906 weiter.
Bei 1906 wird die Dauer, während der der aktuelle Kühlmittelzustand aktiv gewesen ist, mit einer oder mehreren Schwellendauern verglichen. Außerdem kann die Dauer, während der der aktuelle Einschränkungsmodus aktiv gewesen ist, mit einer oder mehreren Schwellendauern verglichen werden. Falls eine Schwellendauer nicht erreicht worden ist, geht die Routine 1900 zu 1910 weiter, wo der Betrieb in dem aktuellen Einschränkungsmodus aufrechterhalten werden kann. Dann kann die Routine 1900 enden.
Falls zurück bei 1906 eine Schwellendauer erreicht worden ist, geht die Routine 1900 zu 1908 weiter, wo ein Einschränkungsmodus basierend auf dem Kühlmittelzustand und der Dauer in dem Kühlmittelzustand ausgewählt werden kann. Es wird angegeben, dass 1908 außerdem erreicht werden kann, falls der Kühlmittelzustand während des aktuellen Messzeitraums geändert wurde. In einem Beispiel kann der Satz der Einschränkungsmodi, aus dem der Kraftmaschinen-Controller auswählen kann, wenigstens einen ersten, einen zweiten und einen dritten Modus enthalten. In dem ersten Einschränkungsmodus kann der Kraftmaschinen-Controller nur der Bedienungsperson des Fahrzeugs angeben, dass der Kühlmittel-Volumenpegel niedrig ist und dass das Fahrzeug zu einer Händlerniederlassung gebracht werden sollte, ohne den Betriebsparametern der Kraftmaschine, wie z. B. der Kraftmaschinenlast und der Kraftstoffeinspritzung, Einschränkungen aufzuerlegen. Das Auswählen des zweiten Einschränkungsmodus kann das Setzen eines oberen Schwellenwerts für die Kraftmaschinenlasten und das Beschneiden der Kraftstoffeinspritzung von einem oder mehreren Zylindern durch das Eliminieren der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite für diese Zylinder enthalten. Der dritte Einschränkungsmodus kann die Einschränkungen des zweiten Modus enthalten und kann die Kraftmaschine weiter einschränken, um nur in einem Leerlaufmodus zu arbeiten.
In einigen Beispielen kann der Betrieb in einem speziellen Einschränkungsmodus nicht verlassen werden, bis bestimmte Bedingungen erfüllt sind. In einem Beispiel kann der zweite Einschränkungsmodus nur beim Neustarten der Kraftmaschine verlassen werden. Ein derartiges Beispiel kann außerdem das Verlassen des Betriebs in dem dritten Einschränkungsmodus beim Besuchen einer Händlerniederlassung enthalten. In derartigen Beispielen kann das Auswählen eines Einschränkungsmodus bei 1908 außerdem auf dem aktuellen Einschränkungsmodus basieren. Die Kraftmaschine kann z. B. in dem zweiten Einschränkungsmodus arbeiten, wobei der aktuelle Kühlmittelzustand das Arbeiten in dem ersten Einschränkungsmodus angeben kann. Der Kraftmaschinen-Controller kann jedoch basierend auf dem gegenwärtigen Arbeiten in dem zweiten Einschränkungsmodus nicht wählen, in dem ersten Modus zu arbeiten.
Das Auswählen eines Einschränkungsmodus bei 1908 kann das Auswählen des obenerwähnten ersten Einschränkungsmodus enthalten, falls der Kühlmittelzustand NIEDRIG oder LEER ist. Das Auswählen des ersten Einschränkungsmodus kann das Arbeiten in dem ersten Einschränkungsmodus während einer Schwellendauer und das Auswählen entweder des zweiten oder des dritten Einschränkungsmodus basierend auf den Kraftmaschinenbedingungen nach einer Schwellendauer enthalten.
Das Auswählen eines Einschränkungsmodus bei 1908 kann alternativ das Arbeiten in dem zweiten Einschränkungsmodus enthalten, falls der Kühlmittelzustand während mehr als einer Schwellendauer LEER gewesen ist. Das Auswählen des zweiten Einschränkungsmodus kann das Arbeiten in dem zweiten Einschränkungsmodus während einer Schwellendauer und das Auswählen des dritten Einschränkungsmodus nach der Schwellendauer enthalten. Der Kraftmaschinen-Controller kann außerdem wählen, in dem zweiten Einschränkungsmodus zu arbeiten, falls der letzte bekannte Zustand des Systems LEER war und der aktuelle Zustand während einer Schwellendauer UNBEKANNT/VERSCHLECHTERT gewesen ist, da diese Bedingung als zu LEER funktional äquivalent betrachtet werden kann.
Das Auswählen eines Einschränkungsmodus bei 1908 kann ferner das Arbeiten in dem dritten Einschränkungsmodus enthalten, falls der Kühlmittelzustand während mehr als einer Schwellendauer LEER gewesen ist. Das Auswählen des dritten Einschränkungsmodus kann das Arbeiten in dem dritten Einschränkungsmodus enthalten, bis das Fahrzeug zu einer Händlerniederlassung gebracht worden ist. Der Controller kann nur wählen, in dem dritten Einschränkungsmodus zu arbeiten, wenn der Kühlmittelzustand als LEER bestätigt worden ist. In dieser Weise können die Betriebsparameter der Kraftmaschine eingeschränkt werden, um eine Überhitzung in der Kraftmaschine zu vermeiden.
Die technische Wirkung des Verwendens eines Systems, das mit einem Kühlmittel-Überlaufbehälter, der eine innere Aussparung aufweist, um ein Fluid zu halten, und einem vertikalen, hohlen Rohr, das außerhalb des Behälters positioniert ist und eine innere Aussparung enthält, um ein Fluid zu halten, wobei ein unterstes Niveau der Aussparung vertikal unter einem untersten Niveau der inneren Aussparung des Behälters positioniert ist, und das einen Sensor aufweist, der an das unterste Niveau der inneren Aussparung des Rohrs gekoppelt ist, konfiguriert ist, ist, dass der Kühlmittelpegel in dem Behälter genauer gefolgert werden kann. Durch das fluidische Koppeln des Standrohrs an den Überlaufbehälter wird es den Fluidpegeln erlaubt, sich in den beiden Behältern auszugleichen, was es ermöglicht, dass die Fluidhöhe in dem Behälter in der Fluidhöhe des vertikalen Rohrs widergespiegelt ist. Durch das Schätzen der Fluidhöhe in dem vertikalen Rohr unter Verwendung der Sendung von Ultraschallsignalen und der Detektion ihrer Echos wird die Sensorausgabe nicht grob durch die Verzerrungen beeinflusst, die die Volumen-Fluidbehälter beeinflussen können, wie z. B. die Variationen der Temperatur und der Bewegung. Außerdem ist die technische Wirkung des Einstellens einer Schätzung des Fluidpegels in dem vertikalen, hohlen Standrohr basierend auf den Bewegungsparametern des Fahrzeugs, dass der Fluidpegel besser bezüglich der Variationen aufgrund des Schwappens kompensiert werden kann und dass ein Fahrzeugaktuator in Reaktion auf die genauere Schätzung des Fluidpegels eingestellt werden kann. Dies verringert außerdem erratische Schätzungen des Fluidpegels, die aufgrund des Fluidschwappens erzeugt werden. Durch das Begrenzen der Kraftmaschinenleistung basierend auf dem geschätzten Fluidpegel während einer Dauer kann die Kraftmaschinenüberhitzung aufgrund niedriger Kühlmittelpegel in dem Behälter verringert werden. Außerdem kann ein unerwünschtes Auslösen von Störungsmodi aufgrund falscher niedriger Messwerte ebenfalls vermieden werden. Indem es einem Prozessor ermöglicht wird, den Fluidpegel in dem Standrohr basierend auf den unverarbeiteten Daten und/oder den verarbeiteten Daten, die durch den Ultraschallsensor erzeugt werden, zu schätzen, werden die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Schätzung verbessert. Spezifischer ist die technische Wirkung des Empfangens sowohl der nicht verarbeiteten, unverarbeiteten Echozeiten und der verarbeiteten Fluidpegeldaten von dem Sensor, der in das vertikale Rohr gekoppelt ist, und des Erzeugens einer Schätzung des Fluidpegels basierend auf den unverarbeiteten Echozeiten und den Fahrzeugsensordaten während einiger Bedingungen, während während anderer Bedingungen die Schätzung des Fluidpegels basierend auf den verarbeiteten Daten erzeugt wird, dass die unverarbeiteten Daten, die unzuverlässig sind, verworfen und nicht verwendet werden können, um den Fluidpegel zu schätzen. Dies vergrößert die Gewichtung der zuverlässigen Daten in der endgültigen Schätzung. Außerdem kann die Sensorausgangsleistung basierend auf der Art der unverarbeiteten Daten, die an dem Sensor gesammelt werden, optimiert werden. Spezifisch ist die technische Wirkung des periodischen Sendens eines Sensorsignals von einem Boden zu einem Oberteil des vertikalen Rohrs, des Empfangens eines Echos des gesendeten Signals an dem Sensor und des Einstellens einer Leistung der periodisch gesendeten Signale basierend auf einer durchschnittlichen Dauer, die zwischen dem Senden und dem Empfangen vergangen ist, dass die Sensorleistung eingestellt werden kann, um die Anzahl und die Qualität der erzeugten Echos erster Ordnung zu verbessern, während die Anzahl der erzeugten Echos zweiter Ordnung verringert wird. Dies verbessert die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Schätzung des Fluidpegels, während es außerdem die Vorteile einer Leistungsverringerung bereitstellt. Insgesamt können die Kühlmittelpegel in einem Kraftmaschinen-Kühlsystem besser überwacht werden, was die Kraftmaschinenleistung verbessert.
Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem einschließlich des Controllers in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und der anderen Kraftmaschinen-Hardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solche können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch das Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Komponenten der Kraftmaschinen-Hardware in Kombination mit dem elektronischen Controller enthält.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.

Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Schutzumfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet. Zeichenerklärung Fig. 11

1101	Anfang
1102	Die Sensordaten empfangen
1104	Anzahl der qualifizierten Echos
1106	Echozeiten erster und zweiter Ordnung
1108	sensorverarbeitete Pegelschätzung
1110	Kühlmitteltemperaturen der Sensorschaltung und des Standrohrs
1112	Ruhebedingungen und eine hohe Anzahl qualifizierter Echos?
1114	Eine Schätzung vom Sensor als einen unverarbeiteten Fluidpegel im Standrohr anwenden
1116	Ausreichend Echos erster Ordnung empfangen, um lokal zu qualifizieren?
1118	Falsch identifizierte Echos zweiter Ordnung?
1120	Die Echos zweiter Ordnung in falsch identifizierten Mengen als erste Ordnung verwenden
1122	Ausreichend Echos erster Ordnung empfangen, um lokal zu qualifizieren?
1124	Die unverarbeiteten Sensordaten verarbeiten, um den Pegel zu bestimmen (Fig. 12)
1126	Geschätzter Pegel innerhalb des Schwellenwertes des physikalischen Bereichs?
1128	Ungültigen Messwert für einen Datenzeitraum kennzeichnen
1130	Die Pegelschätzung basierend auf dem aktuellen Datenzeitraum nicht aktualisieren
1132	Die neueste Schätzung des Volumenpegels verwenden
1134	Schätzung etwas außerhalb des physikalischen Bereichs?
1136	Die Schätzung basierend auf dem physikalischen Bereich beschneiden
1138	Den Durchschnitt der Pegelberechnungen bestimmen
1140	Den Durchschnitt als den unverarbeiteten Fluidpegel im Standrohr anwenden
1142	Den Volumenpegel basierend auf dem unverarbeiteten Pegel und dem angenommenen Schwappen schätzen (Fig. 14)
1144	Ende

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 8583387 [0004]
US 20130103284 [0004]

Claims

Kraftmaschinen-Kühlmittelsystem, das Folgendes umfasst: einen Kühlmittel-Überlaufbehälter, der eine innere Aussparung aufweist, um ein Fluid zu halten; ein vertikales, hohles Rohr, das außerhalb des Behälters positioniert ist und eine innere Aussparung enthält, um ein Fluid zu halten, wobei ein unterstes Niveau der Aussparung vertikal unter einem untersten Niveau der inneren Aussparung des Behälters positioniert ist; und einen Sensor, der an das unterste Niveau der inneren Aussparung des Rohrs gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, das ferner einen ersten Schlauch, der einen oberen Abschnitt des Behälters fluidisch an einen oberen Abschnitt des vertikalen Rohrs koppelt; und einen zweiten Schlauch, der das unterste Niveau des Behälters fluidisch an ein unterstes Niveau des vertikalen Rohrs koppelt, so dass sich ein Pegel des Fluids in dem Behälter mit einem Pegel des Fluids in dem vertikalen Rohr ausgleicht, umfasst.
System nach Anspruch 2, das ferner einen Sensor, der innerhalb der internen Aussparung des Rohrs positioniert ist; und einen Prozessor, der kommunikationstechnisch an den Sensor in der internen Aussparung gekoppelt ist, zum Schätzen des Fluidpegels in dem vertikalen Rohr basierend auf einer Sensorausgabe umfasst.
System nach Anspruch 2, wobei der erste Schlauch senkrecht zu einer Längsachse des vertikalen Rohrs positioniert ist, wobei der erste Schlauch den oberen Abschnitt des vertikalen Rohrs ohne einen Zwischenverbinder direkt an den oberen Abschnitt des Behälters koppelt.
System nach Anspruch 4, wobei der zweite Schlauch das unterste Niveau des vertikalen Rohrs über einen Zwischenverbinder direkt an das unterste Niveau des Behälters koppelt, so dass ein erster Abschnitt des zweiten Schlauchs auf einer Verbinderseite parallel zum vertikalen Rohr ausgerichtet ist, während ein zweiter Abschnitt des zweiten Schlauchs auf einer Rohrseite senkrecht zum vertikalen Rohr ausgerichtet ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Kühlmittel-Überlaufbehälter eine Entgasungsflasche ist, die über ein Überdruckventil mit einem Kühler fluidisch gekoppelt ist, wobei die Entgasungsflasche Kühlmittel vom Kühler empfängt, wenn ein Druck im Kühler über einem Schwellenwert liegt, wobei die Entgasungsflasche Kühlmittel zum Kühler strömt, wenn der Druck im Kühler unter einem Schwellenwert liegt.
System nach Anspruch 3, wobei der Sensor ein Ultraschallsensor ist, der zum Senden und Empfangen eines Ultraschallsignals konfiguriert ist.
System nach Anspruch 7, wobei der Prozessor dazu konfiguriert ist, den Fluidpegel im vertikalen Rohr basierend auf einer seit dem Senden des Ultraschallsignals durch den Sensor und dem Empfang eines Echos des gesendeten Ultraschallsignals am Sensor abgelaufenen Zeit schätzt.
System nach Anspruch 2, wobei ein Durchmesser des oberen Abschnitts des vertikalen Rohrs kleiner als ein Durchmesser des untersten Niveaus des vertikalen Rohrs ist.
System nach Anspruch 2, wobei der zweite Schlauch an einer Stelle über der inneren Aussparung, in der der Sensor untergebracht ist, an das vertikale Rohr gekoppelt ist.
System nach Anspruch 3, wobei die innere Aussparung des vertikalen Rohrs als eine abwärtsführende Struktur konfiguriert ist, wobei die Aussparung über eine Federhalteklammer in dem vertikalen Rohr gekoppelt ist, wobei die abwärtsführende Struktur koaxial zum vertikalen Rohr positioniert ist, wobei der Sensor und der Prozessor jeweils in einer Vertiefung der abwärtsführenden Struktur positioniert sind.
System nach Anspruch 2, wobei der obere Abschnitt des vertikalen Rohrs einen Vorsprung umfasst, der auf einer Seite vom vertikalen Rohr versetzt ist, wobei eine Achse des Vorsprung in einem Winkel zur Längsachse des vertikalen Rohrs verläuft, wobei der Winkel auf einem Winkel des vertikalen Rohrs bezüglich eines Fahrzeugquerträgers basiert, wobei der Vorsprung eine Aufnahme zum Aufnehmen eines Befestigungselements umfasst, wobei das Befestigungselement das vertikalen Rohr an den Querträger koppelt.
System nach Anspruch 12, das ferner einen dreieckigen Keil umfasst, wobei der Keil in einem Gitter des Fahrzeugquerträgers an einer Stelle, wo das vertikalen Rohr am Querträger befestigt ist, befestigt ist, wobei der Keil durch eine Klammer befestigt ist, wobei die Klammer eine Öffnung zum Aufnehmen des Befestigungselements, das das vertikale Rohr an den Querträger koppelt, umfasst.
Fahrzeugkühlmittelsystem, das Folgendes umfasst: eine Entgasungsflasche; ein hohles vertikal ausgerichtetes Rohr, das Folgendes umfasst: eine äußere Struktur, die einen schmaleren Durchmesser an einem oberen Abschnitt und einen breiteren Durchmesser an einem unteren Abschnitt aufweist; eine innere Struktur, die über eine Federhalteklammer an den unteren Abschnitt der äußeren Struktur gekoppelt ist, wobei die innere Struktur koaxial zur äußeren Struktur ist und eine Aussparung zum Unterbringen eines Prozessors, eines Ultraschallsensors und eines Temperatursensors aufweist; einen Vorsprung, der auf einer Seite des Rohrs, die zur Entgasungsflasche weist, gekoppelt ist, zum Befestigen des Rohrs an einem Querträger des Fahrzeugs; einen kreisförmigen Deckel, der an den oberen Abschnitt der äußeren Struktur gekoppelt ist, wobei eine Innenfläche des kreisförmigen Deckels eine glatte Oberfläche aufweist; einen ersten Schlauch, der den oberen Abschnitt der äußeren Struktur an einen oberen Abschnitt der Entgasungsflasche koppelt; einen zweiten Schlauch, der die innere Struktur über einen T-Verbinder an einen unteren Abschnitt der Entgasungsflasche koppelt, wobei sich ein Fluidpegel in der Entgasungsflasche mit einem Fluidpegel in dem vertikalen Rohr durch Fluidübertragung durch den ersten und den zweiten Schlauch ausgleicht, und wobei der untere Abschnitt der Entgasungsflasche höher als ein unterer Abschnitt der inneren Struktur des vertikalen Rohrs positioniert ist; und einen Controller mit in nicht flüchtigem Speicher gespeicherten rechnerlesbaren Anweisungen zum: Empfangen einer Angabe des Fluidpegels in der Entgasungsflasche vom Prozessor; und Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs als Reaktion auf die Angabe.
System nach Anspruch 14, wobei der Ultraschallsensor dazu konfiguriert ist: ein Ultraschallsignal zum oberen Abschnitt des vertikalen Rohrs zu senden; und ein Echo des gesendeten Signals nach der Reflexion von einer Kühlmittel-Luft-Grenzfläche zu empfangen.
System nach Anspruch 15, wobei der Prozessor mit Code zum: Schätzen des Fluidpegels in dem vertikalen Rohr basierend auf einer seit dem Senden des Ultraschallsignals durch den Ultraschallsensor und dem Empfang des Echos am Ultraschallsensor abgelaufenen Zeitdauer; und Folgern des Fluidpegels in der Entgasungsflasche basierend auf dem geschätzten Fluidpegel in dem vertikalen Rohr konfiguriert ist.
Verfahren für ein Kraftmaschinen-Kühlmittelsystem, das Folgendes umfasst: Senden eines oder Schallsignals von einem sich innerhalb einer Aussparung auf einem untersten Niveau eines vertikalen hohlen Rohrs befindenden Sensors zu einem oberen Teil des Rohrs, wobei das Rohr fluidisch mit einem Kühlmittel-Überlaufbehälter in einem Abteil unter der Kraftmaschinenhaube gekoppelt ist, so dass das unterste Niveau des vertikalen Rohrs über einem untersten Niveau des Kühlmittel-Überlaufbehälters liegt; Empfangen eines Echos des Ultraschallsignals am Sensor bei Reflexion von einem mit dem oberen Teil des vertikalen Rohrs gekoppelten Deckel; Schätzen einer seit dem Senden des Ultraschallsignals und dem Empfang des Echos am Sensor abgelaufenen Zeitdauer; und Folgern eines Kühlmittelpegels in dem Behälter an einem an den Sensor in dem vertikalen Rohr gekoppelten Prozessor basierend auf der geschätzten Zeitdauer.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der obere Teil und der untere Teil des Rohrs jeweils über einen ersten bzw. einen zweiten Schlauch fluidisch an den Behälter gekoppelt sind, so dass sich ein Fluidpegel in dem Behälter im Gleichgewicht mit einem Fluidpegel im Rohr befindet.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Folgern Folgendes umfasst Folgern des Kühlmittelpegels im vertikalen Rohr an einem Prozessor basierend auf der geschätzten Zeitdauer; und Folgern des Kühlmittelpegels im Behälter basierend auf dem gefolgerten Kühlmittelpegel im vertikalen Rohr.
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner Folgendes umfasst Weitergeben des gefolgerten Kühlmittelpegels im Behälter von dem Prozessor zu einem Kraftmaschinen-Controller; und Einstellen eines Kraftmaschinenbetriebsparameters als Reaktion auf den gefolgerten Kühlmittelpegel im Behälter durch den Kraftmaschinen-Controller.