DE112018001400T5

DE112018001400T5 - Turbolader, schwingungserfassungsanordnung und verfahren zur verwendung derselben

Info

Publication number: DE112018001400T5
Application number: DE112018001400.2T
Authority: DE
Inventors: Ryan Howell; Brian HANDLON; Paul Diemer
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2019-12-05
Also published as: WO2018191225A1; US20200032706A1; US11512633B2

Abstract

Ein Turbolader wird innerhalb eines Fahrzeugs verwendet und beinhaltet eine elektronische Stellgliedanordnung. Die elektronische Stellgliedanordnung beinhaltet ein Stellgliedgehäuse, das mit zumindest einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse und dem Lagergehäuse gekoppelt ist, und einen Beschleunigungsmesser, der mit dem Stellgliedgehäuse gekoppelt ist. Der Beschleunigungsmesser ist dazu geeignet, Schwingungen von zumindest einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse, dem Lagergehäuse und dem Stellgliedgehäuse zu erfassen, und dadurch Beschleunigungsdaten von zumindest einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse, dem Lagergehäuse und dem Stellgliedgehäuse zu erhalten, um die Drehzahl der Turboladerwelle zu bestimmen. Eine weitere Ausführungsform beinhaltet eine Schwingungserfassungsanordnung mit einem Beschleunigungsmesser, der mit einer Fahrzeugkomponente gekoppelt ist, und die Fahrzeugkomponente ist eine oder mehrere aus einem Turbolader, einer Ventilanordnung, einem elektronisch angesteuerten Kompressor und einem Turbolader mit einem integrierten Elektromotor.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein eine elektronische Stellgliedanordnung zur Verwendung mit einem Turbolader eines Fahrzeugs und auch eine Schwingungserfassungsanordnung zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor.
Beschreibung des Standes der Technik
Turbolader empfangen Abgas von einem Verbrennungsmotor und liefern Druckluft an den Verbrennungsmotor. Turbolader werden verwendet, um die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors zu erhöhen, den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors zu verringern und die von dem Verbrennungsmotor produzierten Emissionen zu verringern. Die Lieferung von Druckluft an den Verbrennungsmotor durch den Turbolader erlaubt es, dass der Verbrennungsmotor kleiner ist, aber dennoch in der Lage ist, dieselbe oder ähnliche PS-Leistung zu liefern wie Verbrennungsmotoren mit normaler Ansaugluftzufuhr. Durch Verwendung eines kleineren Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug können die Masse sowie der aerodynamisch relevante Frontbereich des Fahrzeugs verringert werden, was hilft, den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors zu verringern und auch die Kraftstoffökonomie des Fahrzeugs zu verbessern.
Typische Turbolader beinhalten ein Turbinengehäuse, das einen Turbinengehäuse-Innenraum definiert, ein Turbinenrad, das innerhalb des Turbinengehäuse-Innenraums angeordnet ist, um das Abgas von dem Verbrennungsmotor zu empfangen, und eine Turboladerwelle, die mit dem Turbinenrad gekoppelt und mit diesem drehbar ist. Typische Turbolader beinhalten auch ein Kompressorgehäuse, das einen Kompressorgehäuse-Innenraum definiert, und ein Kompressorrad, das innerhalb des Kompressorgehäuse-Innenraums angeordnet und mit der Turboladerwelle gekoppelt ist, wobei das Kompressorrad durch die Turboladerwelle drehbar ist, um Druckluft an den Verbrennungsmotor zu liefern. Im Speziellen wird Energie aus Abgas von dem Verbrennungsmotor, die normalerweise ungenutzt bleiben würde, verwendet, um das Turbinenrad anzutreiben, welches verwendet wird, um die Turboladerwelle und dadurch das Kompressorrad anzutreiben, um die Druckluft an den Verbrennungsmotor zu liefern.
Typische Turbolader beinhalten auch verschiedene elektronische Stellgliedanordnungen, die verwendet werden, um verschiedene Komponenten eines Turboladers zu steuern, etwa ein Wastegate-Ventil, ein Bypass-Ventil oder ein variables Turbinengeometrie- oder VTG-Ventil. Typische Turbolader beinhalten ferner verschiedene Elektronikkomponenten, die in der Regel verwendet werden, um Diagnosen an dem Turbolader vorzunehmen oder verschiedene Funktionen des Turboladers zu steuern. Jedoch sind die Elektronik und die elektronischen Stellgliedanordnungen typischer Turbolader üblicherweise separate Komponenten. Dies führt zu einer größeren Anzahl von Komponenten für den Turbolader, was schließlich zu einem teureren und größeren Turbolader führt.
Zusätzlich können typische Turbolader ein Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl der Turboladerwelle aufweisen, sowie ein Verfahren zur Analyse von Beschleunigungsdaten zum Durchführen von Diagnosen an dem Turbolader. Die Elektronik und die elektronischen Stellgliedanordnungen typischer Turbolader sind jedoch teuer und führen zu einem größeren Turbolader.
Somit herrscht weiter Bedarf, einen Turbolader bereitzustellen, der eine verbesserte elektronische Stellgliedanordnung und verbesserte Verfahren zur Verwendung des Turboladers aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE
Ein Turbolader wird mit einem Fahrzeug verwendet, um Abgas von einem Verbrennungsmotor zu empfangen und Druckluft an den Verbrennungsmotor zu liefern. Der Turbolader beinhaltet ein Turbinengehäuse, das einen Turbinengehäuse-Innenraum definiert, ein Turbinenrad, das innerhalb des Turbinengehäuse-Innenraums angeordnet ist, um das Abgas von dem Verbrennungsmotor zu empfangen, und eine Turboladerwelle, die mit dem Turbinenrad gekoppelt und mit diesem drehbar ist. Der Turbolader beinhaltet auch ein Kompressorgehäuse, das einen Kompressorgehäuse-Innenraum definiert, und ein Kompressorrad, das innerhalb des Kompressorgehäuse-Innenraums angeordnet und mit der Turboladerwelle gekoppelt ist, wobei das Kompressorrad durch die Turboladerwelle drehbar ist, um Druckluft an den Verbrennungsmotor zu liefern. Der Turbolader beinhaltet zusätzlich ein Lagergehäuse, das zwischen dem Turbinengehäuse und dem Kompressorgehäuse angeordnet und mit diesen gekoppelt ist, wobei das Lagergehäuse einen Lagergehäuse-Innenraum definiert, und die Turboladerwelle innerhalb des Lagergehäuse-Innenraums angeordnet ist. Der Turbolader umfasst ferner eine elektronische Stellgliedanordnung. Die elektronische Stellgliedanordnung beinhaltet ein Stellgliedgehäuse, das mit zumindest einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse und dem Lagergehäuse gekoppelt ist. Die elektronische Stellgliedanordnung umfasst auch einen Beschleunigungsmesser, der mit dem Stellgliedgehäuse gekoppelt ist. Der Beschleunigungsmesser ist dazu geeignet, Schwingungen von zumindest einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse, dem Lagergehäuse und dem Stellgliedgehäuse zu erfassen, und dadurch Beschleunigungsdaten von zumindest einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse, dem Lagergehäuse und dem Stellgliedgehäuse zu erhalten, um die Drehzahl der Turboladerwelle zu bestimmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Schwingungserfassungsanordnung zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor eine Fahrzeugkomponente. Die Fahrzeugkomponente kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einem Turbolader, einer Ventilanordnung, einem elektronisch angetriebenen Kompressor, einem Turbolader mit einem integrierten Elektromotor, oder Kombinationen davon. Die Schwingungserfassungsanordnung umfasst auch eine elektronische Steueranordnung, die ein Anordnungsgehäuse aufweist, das mit der Fahrzeugkomponente gekoppelt ist. Darüber hinaus ist ein Beschleunigungsmesser mit dem Anordnungsgehäuse gekoppelt. Der Beschleunigungsmesser ist dazu geeignet, Schwingungen der Fahrzeugkomponente zu erfassen und dadurch Beschleunigungsdaten der Fahrzeugkomponente zu erhalten, um Diagnosen an zumindest einem von der Fahrzeugkomponente, dem Verbrennungsmotor und dem Fahrzeug durchzuführen.
Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung ferner ein Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl einer Turboladerwelle eines Turboladers bereit, sowie ein Verfahren zur Analyse von Beschleunigungsdaten eines Turboladers eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, um Diagnosen an zumindest einem von dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und dem Fahrzeug durchzuführen.
Dementsprechend fügt die elektronische Stellgliedanordnung des Turboladers den Beschleunigungsmesser zu der elektronischen Stellgliedanordnung hinzu, was zu einem kostengünstigeren und kleineren Turbolader führt. Zusätzlich ist das Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl der Turboladerwelle unter Einsatz der elektronischen Stellgliedanordnung unter Verwendung von weniger Komponenten kosteneffektiver als die Art, in der typische Turbolader die Drehzahl der Turboladerwelle bestimmen. Darüber hinaus ist das Verfahren zur Analyse von Beschleunigungsdaten zur Durchführung von Diagnosen an dem Turbolader unter Verwendung der elektronischen Stellgliedanordnung kostengünstiger als die Art, in der typische Turbolader Beschleunigungsdaten analysieren, da typische Turbolader dazu zusätzliche Komponenten verwenden.
Figurenliste
Die Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung insbesondere in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich werden:

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Turboladers mit einem Turbinengehäuse, das einen Turbinengehäuse-Innenraum definiert, einem Turbinenrad, das innerhalb des Turbinengehäuse-Innenraums angeordnet ist, einer Welle, die mit dem Turbinenrad gekoppelt und mit diesem drehbar ist, einem Kompressorgehäuse, das einen Kompressorgehäuse-Innenraum definiert, und einem Kompressorrad, das innerhalb des Kompressorgehäuse-Innenraums angeordnet und mit der Welle gekoppelt ist;
2 ist eine perspektivische Darstellung des Turboladers mit einer elektronischen Stellgliedanordnung, wobei die elektronische Stellgliedanordnung mit dem Kompressorgehäuse gekoppelt ist;
3 ist eine perspektivische Darstellung des Turboladers, wobei die elektronische Stellgliedanordnung mit dem Lagergehäuse gekoppelt ist;
4 ist eine perspektivische Darstellung des Turboladers, wobei die elektronische Stellgliedanordnung mit dem Turbinengehäuse gekoppelt ist;
5 ist eine schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugs, eines Verbrennungsmotors und des Turboladers, wobei der Turbolader ein Wastegate-Ventil umfasst, wobei das Turbinengehäuse ein Wastegate definiert und das Wastegate-Ventil innerhalb des Wastegates angeordnet ist, und wobei die elektronische Stellgliedanordnung ferner als ein Wastegate-Stellglied zur Betätigung des Wastegate-Ventils definiert ist;
6A ist eine schematische Veranschaulichung des Fahrzeugs, des Verbrennungsmotors, des Turboladers und der elektronischen Stellgliedanordnung, wobei die elektronische Stellgliedanordnung ein Stellgliedgehäuse, einen Beschleunigungsmesser und einen Mikroprozessor beinhaltet, der dazu geeignet ist, ein Ausgangssignal an eine elektrische Steuereinheit (ECU) über ein steuergeräteweites Netzwerk (CAN) bereitzustellen;
6B ist eine schematische Veranschaulichung des Fahrzeugs, des Verbrennungsmotors, des Turboladers und der elektronischen Stellgliedanordnung, wobei die elektronische Stellgliedanordnung das Stellgliedgehäuse, den Beschleunigungsmesser und einen zweiten Beschleunigungsmesser beinhaltet;
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung der Drehzahl einer Turboladerwelle eines Turboladers eines Verbrennungsmotors;
8 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 7, wobei der Schritt des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle aus den Beschleunigungsdaten, die durch den Beschleunigungsmesser erhalten werden, ohne Verwendung eines Drehzahlsensors ausgeführt wird;
9 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 7, wobei der Schritt des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle ferner definiert ist als Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle aus den Beschleunigungsdaten unter Verwendung des Mikroprozessors, und ferner die Schritte des Kommunizierens der berechneten Drehzahl der Turboladerwelle an die ECU und das Kommunizieren der berechneten Drehzahl der Turboladerwelle an die ECU über das CAN beinhaltet;
10 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 7, ferner beinhaltend den Schritt des Kommunizierens der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser erhalten werden, an die ECU, und wobei der Schritt des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle ferner definiert ist als Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle unter Verwendung der ECU;
11 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 7, das ferner die Schritte des Filterns der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser erhalten werden, um gefilterte Beschleunigungsdaten zu erzeugen, und des Kommunizierens der gefilterten Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser gefiltert wurden, an die ECU beinhaltet, wobei der Schritt des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle ferner definiert ist als Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle aus den gefilterten Beschleunigungsdaten unter Verwendung der ECU;
12 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 7, ferner beinhaltend die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser, und des Kommunizierens der Signalspannung an die ECU, wobei der Schritt des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle ferner definiert ist als Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle unter Verwendung der Signalspannung, die an die ECU kommuniziert wird;
13 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 7, das ferner die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser, des Filterns der Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser, um eine gefilterte Signalspannung zu erzeugen, und des Kommunizierens der gefilterten Signalspannung an die ECU beinhaltet, wobei der Schritt des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle ferner definiert ist als Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle unter Verwendung der gefilterten Signalspannung, die an die ECU kommuniziert wird;
14 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Analyse von Beschleunigungsdaten eines Turboladers eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, um Diagnosen an zumindest einem von dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und dem Fahrzeug durchzuführen;
15 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 14, das ferner den Schritt des Bestimmens von Standardbeschleunigungsdaten beinhaltet, und wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Vergleichen der Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt;
16 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 14, das ferner die Schritte des Bestimmens von Standardbeschleunigungsdaten, des Kommunizierens der Beschleunigungsdaten an die ECU, und des Kommunizierens der Beschleunigungsdaten an die ECU über das CAN beinhaltet;
17 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 16, wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Filtern der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser erhalten werden, um gefilterte Beschleunigungsdaten zu erzeugen, um diese über das CAN an die ECU zu senden, und Vergleichen der gefilterten Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt;
18 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 14, das ferner die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser und des Kommunizierens der Signalspannung an die ECU beinhaltet, wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Analysieren der Signalspannung unter Verwendung der ECU, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt;
19 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 14, das ferner die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser, des Filterns der Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser, um eine gefilterte Signalspannung zu erzeugen, und des Kommunizierens der gefilterten Signalspannung an eine ECU beinhaltet, wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Analysieren der gefilterten Signalspannung unter Verwendung der ECU, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt.
20 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 14, das ferner die Schritte des Bestimmens einer maximalen Beschleunigungsschwelle des Beschleunigungsmessers, die zulässig ist, damit der Turbolader innerhalb eines Garantiebereichs bleibt, und des Speicherns der maximalen Beschleunigung innerhalb eines Speichers des Beschleunigungsmessers beinhaltet, wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Vergleichen der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser erhalten werden, mit der maximalen Beschleunigungsschwelle, und Aufheben der Garantie des Turboladers, wenn die Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser erhalten werden, größer sind als die maximale Beschl eunigungsschwell e;
21 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 14, das ferner die Schritte des Bestimmens einer vorbestimmten Beschleunigungsschwelle des Beschleunigungsmessers, und Speichern von Beschleunigungsdaten, welche die vorbestimmte Beschleunigungsschwelle überschreiten, innerhalb eines Speichers des Beschleunigungsmessers beinhaltet, wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Analysieren der Beschleunigungsdaten, die innerhalb des Speichers des Beschleunigungsmessers gespeichert sind, um vorbestimmte Ereignisse des Turboladers zu bestimmen,
22 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 14, wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Bestimmen vorbestimmter Zeitinkremente, um die Beschleunigungsdaten von dem Beschleunigungsmesser abzutasten, und des Speicherns der Beschleunigungsdaten, die zu den vorbestimmten Zeitinkrementen genommen wurden, um ein Histogramm der Beschleunigungsdaten zu speichern, die während der Verwendung der elektronischen Stellgliedanordnung genommen wurden;
23 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 14, wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Bestimmen der Drehzahl der Turboladerwelle aus den Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser erhalten werden, durch Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle aus den Beschleunigungsdaten unter Verwendung des Beschleunigungsmessers;
24 ist eine schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugs, eines Verbrennungsmotors, eines Turboladers, einer Fahrzeugkomponente, die mit dem Turbolader gekoppelt ist, einer elektronischen Steueranordnung mit einem Anordnungsgehäuse, und eines Beschleunigungsmessers, der mit der elektronischen Steueranordnung gekoppelt ist;
25 ist eine schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugs, eines Verbrennungsmotors, einer Fahrzeugkomponente, einer elektronischen Steueranordnung mit einem Anordnungsgehäuse, und eines Beschleunigungsmessers, der mit der elektronischen Steueranordnung gekoppelt ist;
26 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Analyse von Beschleunigungsdaten einer Fahrzeugkomponente, um Diagnosen an einem von der Fahrzeugkomponente, dem Verbrennungsmotor und dem Fahrzeug durchzuführen;
27 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 26, das ferner den Schritt des Bestimmens von Standardbeschleunigungsdaten beinhaltet, und wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Vergleichen der Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt;
28 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 26, das ferner die Schritte des Bestimmens von Standardbeschleunigungsdaten, des Kommunizierens der Beschleunigungsdaten an die ECU, und des Kommunizierens der Beschleunigungsdaten an die ECU über das CAN beinhaltet;
29 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 28, wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Filtern der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser erhalten werden, um gefilterte Beschleunigungsdaten zu erzeugen, um diese über das CAN an die ECU zu senden, und Vergleichen der gefilterten Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt;
30 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 26, das ferner die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser und des Kommunizierens der Signalspannung an die ECU beinhaltet, wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Analysieren der Signalspannung unter Verwendung der ECU, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt; und
31 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens von 26, das ferner die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser, des Filterns der Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser, um eine gefilterte Signalspannung zu erzeugen, und des Kommunizierens der gefilterten Signalspannung an eine ECU beinhaltet, wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Analysieren der gefilterten Signalspannung unter Verwendung der ECU, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren, in denen gleiche Bezugszahlen sich innerhalb der verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile beziehen, wird in 1 allgemein ein Turbolader 30 dargestellt. Unter Bezugnahme auf 5-6B empfängt der Turbolader 30 Abgas von einem Verbrennungsmotor 31 eines Fahrzeugs 33 und liefert Druckluft an den Verbrennungsmotor 31. Erneut bezugnehmend auf 1 beinhaltet der Turbolader 30 ein Turbinengehäuse 32, das einen Turbinengehäuse-Innenraum 34 definiert. Das Turbinengehäuse 32 empfängt Abgas von dem Verbrennungsmotor 31 und leitet es weg. Der Turbolader 30 beinhaltet ein Turbinenrad 36 innerhalb des Turbinengehäuse-Innenraums 34 zum Empfang des Abgases von dem Verbrennungsmotor 31. Im Speziellen wird das Abgas von dem Verbrennungsmotor 31 verwendet, um das Turbinenrad 36 anzutreiben. Der Turbolader 30 beinhaltet eine Turboladerwelle 38, die mit dem Turbinenrad 36 gekoppelt und davon drehbar ist. Im Speziellen wird das Turbinenrad 36 durch das Abgas von dem Verbrennungsmotor 31 angetrieben und dreht seinerseits die Turboladerwelle 38. Die Turboladerwelle 38 definiert in der Regel eine Längsachse A und ist um diese drehbar.
Der Turbolader 30 beinhaltet ein Kompressorgehäuse 40, das einen Kompressorgehäuse-Innenraum 42 definiert. Das Kompressorgehäuse-Innenraum 42 empfängt Luft und leitet sie zu dem Verbrennungsmotor 31. Der Turbolader 30 beinhaltet ein Kompressorrad 44, das innerhalb des Kompressorgehäuse-Innenraums 42 angeordnet und mit der Turboladerwelle 38 gekoppelt ist. Das Kompressorrad 36 ist durch die Turboladerwelle 38 drehbar, um die Druckluft an den Verbrennungsmotor 31 zu liefern. Der Turbolader 30 beinhaltet ein Lagergehäuse 46, das zwischen dem Turbinengehäuse 32 und dem Kompressorgehäuse 40 angeordnet und mit diesen gekoppelt ist. Das Lagergehäuse 46 definiert einen Lagergehäuse-Innenraum 48. Die Turboladerwelle 38 ist innerhalb des Lagergehäuse-Innenraums 48 angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 2-6B beinhaltet der Turbolader 30 eine elektronische Stellgliedanordnung 50. Die elektronische Stellgliedanordnung 50 beinhaltet ein Stellgliedgehäuse 52, das mit zumindest einem von dem Turbinengehäuse 32, dem Kompressorgehäuse 40 und dem Lagergehäuse 46 gekoppelt ist. In einer Ausführungsform, wie sie in 2 dargestellt ist, ist das Stellgliedgehäuse 52 mit dem Kompressorgehäuse 40 gekoppelt. In einer weiteren Ausführungsform, wie sie in 3 dargestellt ist, ist das Stellgliedgehäuse 52 mit dem Lagergehäuse 46 gekoppelt. In einer weiteren Ausführungsform, wie sie in 4 dargestellt ist, ist das Stellgliedgehäuse 52 mit dem Turbinengehäuse 32 gekoppelt. Die elektronische Stellgliedanordnung 50 wird in der Regel verwendet, um verschiedene Komponenten des Turboladers 30 zu betätigen. Zum Beispiel kann, wie in 5 veranschaulicht, der Turbolader 30 ein Wastegate-Ventil 54 beinhalten, und das Turbinengehäuse 32 kann ein Wastegate 56 definieren, wobei das Wastegate-Ventil 54 innerhalb des Wastegate 56 angeordnet ist. Die elektronische Stellgliedanordnung 50 kann ferner als ein Wastegate-Stellglied zur Betätigung des Wastegate-Ventils 54 definiert werden. In anderen Ausführungsformen wird die elektronische Stellgliedanordnung 50 verwendet, um ein variables Turbinengeometrie- bzw. VTG-Ventil oder ein Bypass-Ventil zu steuern.
Während des Betriebs des Turboladers 30 schwingen das Turbinengehäuse 32, das Kompressorgehäuse 40 und das Lagergehäuse 46. Die elektronische Stellgliedanordnung 50 umfasst einen Beschleunigungsmesser 58, der mit dem Stellgliedgehäuse 52 gekoppelt ist. Dass der Beschleunigungsmesser 58 mit dem Stellgliedgehäuse 52 gekoppelt ist, ermöglicht dem Beschleunigungsmesser 58, Schwingungen zu erfassen, wie sie von dem Stellgliedgehäuse 52 erfahren werden. Mit anderen Worten, indem der Beschleunigungsmesser 58 mit dem Stellgliedgehäuse 52 gekoppelt ist, kann sich der Beschleunigungsmesser 58 in Verbindung mit dem Stellgliedgehäuse 52 bewegen, so dass der Beschleunigungsmesser 58 Schwingungen erfasst, die dadurch realisiert werden, dass das Stellgliedgehäuse 52 sich mit einem von dem Turbinengehäuses 32, dem Kompressorgehäuse 40 und dem Lagergehäuse 46 bewegt. Der Beschleunigungsmesser 58 kann ein kapazitiver Beschleunigungsmesser, ein piezoelektrischer Beschleunigungsmesser oder ein beliebiger anderer geeigneter Beschleunigungsmesser sein.
Der Beschleunigungsmesser 58 ist dazu geeignet, Schwingungen von zumindest einem von dem Turbinengehäuse 32, dem Kompressorgehäuse 40, dem Lagergehäuse 46 und dem Stellgliedgehäuse 52 zu erfassen, und dadurch Beschleunigungsdaten von zumindest einem von dem Turbinengehäuse 32, dem Kompressorgehäuse 40, dem Lagergehäuse 46 und dem Stellgliedgehäuse 52 zu erhalten, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu bestimmen. Im Speziellen ist der Beschleunigungsmesser 58 in einer Ausführungsform dazu geeignet, Schwingungen des Stellgliedgehäuses 52 zu erfassen, da der Beschleunigungsmesser 58 mit dem Stellgliedgehäuse 52 gekoppelt ist und sich in Verbindung mit dem Stellgliedgehäuse 52 bewegt, wenn das Stellgliedgehäuse 52 schwingt. In einer weiteren Ausführungsform ist der Beschleunigungsmesser 58 dazu geeignet, Schwingungen von zumindest einem von dem Turbinengehäuse 32, dem Kompressorgehäuse 40 und dem Lagergehäuse 46 zu erfassen, da das Stellgliedgehäuse 52 und damit der Beschleunigungsmesser 58 sich in Verbindung mit zumindest einem von dem Turbinengehäuse 32, dem Kompressorgehäuse 40 und dem Lagergehäuse 46 bewegen. Wenn das Stellgliedgehäuse 52 zum Beispiel mit dem Turbinengehäuse 32 gekoppelt ist, bewegen sich das Stellgliedgehäuse 52 und damit der Beschleunigungsmesser 58 in Verbindung mit dem Turbinengehäuse 32, so dass der Beschleunigungsmesser 58 Schwingungen erfasst, die durch das Turbinengehäuse 32 realisiert werden. Wenn als weiteres Beispiel das Stellgliedgehäuse 52 mit dem Kompressorgehäuse 40 gekoppelt ist, bewegen sich das Stellgliedgehäuse 52 und damit der Beschleunigungsmesser 58 in Verbindung mit dem Kompressorgehäuse 40, so dass der Beschleunigungsmesser 58 Schwingungen erfasst, die durch das Kompressorgehäuse 40 realisiert werden. Wenn als weiteres Beispiel das Stellgliedgehäuse 52 mit dem Lagergehäuse 46 gekoppelt ist, bewegen sich das Stellgliedgehäuse 52 und damit der Beschleunigungsmesser 58 in Verbindung mit dem Lagergehäuse 46, so dass der Beschleunigungsmesser 58 Schwingungen erfasst, die durch das Lagergehäuse 46 realisiert werden.
Da der Beschleunigungsmesser 58 Schwingungen von einem von dem Turbinengehäuse 32, dem Kompressorgehäuse 40 und dem Lagergehäuse 46 durch Erfassen von Schwingungen des Stellgliedgehäuses 52 erfasst, kann der Beschleunigungsmesser 58 dabei helfen, die Beschleunigungsdaten zu korrelieren, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu bestimmen. Die Beschleunigungsdaten werden mit Standardbeschleunigungsdaten entsprechend einer Drehzahl der Turboladerwelle 38 von einem von Turbinengehäuse 32, Kompressorgehäuse 40, Lagergehäuse 46 und Stellgliedgehäuse 52 verglichen. Wenn sich die Drehzahl der Turboladerwelle 38 verändert, verändern sich auch die Schwingungen des Turbinengehäuses 32, des Kompressorgehäuses 40, des Lagergehäuses 46 und des Stellgliedgehäuses 52, was dem Beschleunigungsmesser 58 ermöglicht, die Bestimmung der Drehzahl der Turboladerwelle 38 aufgrund der sich verändernden Schwingungen durch Korrelieren der Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten zu unterstützen.
Um die Standardbeschleunigungsdaten zu bestimmen, kann der Turbolader 30 unter kontrollierten Betriebsbedingungen getestet werden. Während der Testung des Turboladers 30 wird zum Beispiel die Drehzahl der Turboladerwelle 38 gesteuert und die entsprechenden Schwingungen des Turbinengehäuses 32, des Kompressorgehäuses 40 und des Lagergehäuses 46 werden aufgezeichnet. Wenn das Stellgliedgehäuse 52 während der Testung des Turboladers 30 mit dem Turbinengehäuse 32 gekoppelt ist, werden die Standardbeschleunigungsdaten des Turboladers 30 unter den getesteten Betriebsbedingungen aufgezeichnet. Wenn das Stellgliedgehäuse 52 während der Testung des Turboladers 30 mit dem Kompressorgehäuse 40 gekoppelt ist, werden die Standardbeschleunigungsdaten des Turboladers 30 unter den getesteten Betriebsbedingungen aufgezeichnet. Wenn das Stellgliedgehäuse 52 während der Testung des Turboladers 30 mit dem Lagergehäuse 46 gekoppelt ist, werden die Standardbeschleunigungsdaten des Turboladers 30 unter den getesteten Betriebsbedingungen aufgezeichnet.
Es sollte klar sein, dass der Beschleunigungsmesser 58 während der Prototypenentwicklung des Turboladers 30 verwendet werden kann, und dass der Beschleunigungsmesser 58 vor der Produktion aus dem Turbolader 30 entfernt werden kann. Zum Beispiel kann der Beschleunigungsmesser 58 an einem Prototypen des Turboladers 30 verwendet werden, um die Abnahmeprüfung verschiedener Parameter durchzuführen, etwa Drehzahl der Turboladerwelle 38, und der Beschleunigungsmesser 58 kann dann vor der Produktion entfernt werden.
Unter Bezugnahme auf 5 kann das Stellgliedgehäuse 52 einen Stellgliedgehäuse-Innenraum 60 definieren. In einigen Ausführungsformen kann der Turbolader 30 eine gedruckte Schaltungsplatte (PCB) 62 beinhalten, die innerhalb des Stellgliedgehäuse-Innenraums 60 angeordnet ist. In solchen Ausführungsformen kann der Beschleunigungsmesser 58 an der PCB 62 angeordnet sein, oder der Beschleunigungsmesser 58 kann mit dem Stellgliedgehäuse 52 gekoppelt sein, wobei Leitungen den Beschleunigungsmesser 58 mit dem PCB 62 verbinden.
Die elektronische Stellgliedanordnung 50 kann einen Mikroprozessor 63 beinhalten, wobei der Mikroprozessor 63 dazu geeignet ist, die Beschleunigungsdaten von dem Beschleunigungsmesser 58 zu empfangen, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu berechnen. Der Mikroprozessor 63 kann innerhalb des Stellgliedgehäuse-Innenraums 60 angeordnet sein und kann an der PCB 62 angeordnet sein, um mit dem Beschleunigungsmesser 58 zu kommunizieren. Anders ausgedrückt sind der Beschleunigungsmesser 58 und der Mikroprozessor 63 auf der PCB 62 integriert. Die elektronische Stellgliedanordnung 50 kann auch einen Speicherchip in elektrischer Verbindung mit dem Beschleunigungsmesser 58 beinhalten, um zusätzlichen Speicher zum Speichern der Beschleunigungsdaten für die elektronische Stellgliedanordnung 50 bereitzustellen. Der Mikroprozessor 63 kann die Beschleunigungsdaten von dem Beschleunigungsmesser 58 empfangen, so dass der Mikroprozessor 63 die Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten korreliert.
In einer Ausführungsform ist der Beschleunigungsmesser 58 dazu geeignet, mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 64 verbunden zu werden, wie dies in 6A dargestellt ist und im Folgenden noch detaillierter beschrieben wird. In dieser Ausführungsform kann der Mikroprozessor 63 dazu geeignet sein, mit der ECU 64 verbunden zu werden, wobei der Mikroprozessor 63 dazu geeignet ist, das Ausgangssignal, das die Beschleunigungsdaten enthält, an die ECU 64 zu liefern, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu bestimmen. Die ECU 64 kann eine Komponente der elektronischen Stellgliedanordnung 50 sein, so dass der Mikroprozessor 63 direkt über Kabel mit der ECU 64 verbunden ist. In anderen Ausführungsformen ist die ECU 64 eine Komponente des Verbrennungsmotors 31. In anderen Ausführungsformen ist die ECU 64 eine Komponente des Fahrzeugs 33. Zum Beispiel kann die ECU 64 eine Komponente der Elektronik und Steuerungen des Fahrzeugs 33 sein.
Der Mikroprozessor 63 kann dazu geeignet, das Ausgangssignal über ein steuergeräteweites Netzwerk (CAN) 66 an die ECU 64 zu liefern. Die Bereitstellung des Ausgangssignals an die ECU 64 über das CAN 66 erlaubt der ECU 64, das Ausgangssignal zu empfangen, ohne direkt über Kabel mit dem Mikroprozessor 63 verbunden zu sein. Dies erlaubt es dem Mikroprozessor 63, das Ausgangssignal, welches in der Regel die Beschleunigungsdaten beinhaltet, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, ohne direkte Kabelverbindung und ohne Hostcomputer an die ECU 64 zu senden. Dementsprechend kann der Mikroprozessor 63 das Ausgangssignal an die ECU 64 an jeder beliebigen Position in dem Fahrzeug 33 senden. Es sollte klar sein, dass das Ausgangssignal über Flexray, LIN-Bus, Pulsbreitenmodulation (PBM) oder Ethernet an die ECU 64 gesendet werden kann.
In einer Ausführungsform ist der Turbolader 30 frei von einem Drehzahlsensor zur Bestimmung der Drehzahl der Turboladerwelle 38. Mit anderen Worten umfasst der Turbolader 30 keinen Drehzahlsensor. In der Regel wird in dieser Ausführungsform der Mikroprozessor 63 verwendet, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu bestimmen. Indem der Turbolader 30 keinen Drehzahlsensor aufweist, werden die Gesamtkosten des Turboladers 30 verringert, da der Beschleunigungsmesser 58 und der Mikroprozessor 63 beträchtliche Kosteneinsparungen gegenüber typischen Drehzahlsensoren bieten. In solchen Ausführungsformen erfasst der Beschleunigungsmesser 58, wie vorstehend detaillierter beschrieben wurde, Schwingungen des Stellgliedgehäuses 52 und damit von einem von dem Turbinengehäuse 32, Kompressorgehäuse 40 und Lagergehäuse 46, um die Beschleunigungsdaten zu erhalten, so dass der Mikroprozessor 63 die Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten korreliert, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu bestimmen. Indem der Beschleunigungsmesser 58 der elektronischen Stellgliedanordnung 50 die Schwingungen erfasst, wird die Verringerung der Gesamtkosten des Turboladers 30 weiter unterstützt, da der Turbolader 30 keine zusätzliche Elektronik, Befestigungen und Beschleunigungsmesser benötigt.
Der Beschleunigungsmesser 58 kann ein zweiachsiger Beschleunigungsmesser sein. Der Beschleunigungsmesser 58 kann ein Mikromechaniksystem- bzw. MEMS-Sensor sein. Ein Beispiel für einen geeigneten zweiachsigen Beschleunigungsmesser beinhaltet, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, den Beschleunigungsmesser AIS1200PS von ST Microelectronic. Der Beschleunigungsmesser AIS1200PS arbeitet mit zwischen fünf und 16 Volt, hat eine Kapazität von +/- 200 g, und ist in der Lage, zwischen -40 und 125 Grad Celsius zu arbeiten. Zusätzlich ist der Beschleunigungsmesser AIS1200PS etwa 6 x 10 mm groß und weist einen Anschluss mit 16 Kontaktstiften auf. Aufgrund der durch den Verbrennungsmotor 31 erzeugten Wärme sind der Turbolader 30 und damit der Beschleunigungsmesser 58 Betriebstemperaturen des Turboladers 30 ausgesetzt, die durch das Abgas von dem Verbrennungsmotor 31 verursacht werden. In der Regel ist die elektronische Stellgliedanordnung 50 Temperaturen zwischen 110 und 150 Grad Celsius ausgesetzt. Somit wird der Beschleunigungsmesser 58 in der Regel so ausgewählt, dass er in der Lage ist, innerhalb der Betriebstemperaturen des Turboladers 30 zu arbeiten. Es sollte klar sein, dass jeder geeignete zweiachsige Beschleunigungsmesser verwendet werden kann, ohne von der Natur der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Verwendung des zweiachsigen Beschleunigungsmessers zur Erfassung von Schwingungen von zumindest einem von Turbinengehäuse 32, Kompressorgehäuse 40, Lagergehäuse 46 und Stellgliedgehäuse 52 erlaubt dem Beschleunigungsmesser 58, unabhängig davon, ob der zweiachsige Beschleunigungsmesser ein MEMS-Sensor, wie etwa der Beschleunigungsmesser AIS 1200PS, oder ein anderer geeigneter zweiachsiger Beschleunigungsmesser ist, Beschleunigungsdaten von zumindest einem von Turbinengehäuse 32, Kompressorgehäuse 40, Lagergehäuse 46 und Stellgliedgehäuse 52 zu erhalten, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu bestimmen, was insgesamt zu einem kostengünstigeren Turbolader 30 führt.
In einer Ausführungsform, wie sie 6B veranschaulicht ist, beinhaltet die elektronische Stellgliedanordnung 50 einen zweiten Beschleunigungsmesser 68. In einer Ausführungsform ist der zweite Beschleunigungsmesser 68 ein zweiachsiger Beschleunigungsmesser. In solchen Ausführungsformen ist der Beschleunigungsmesser 58 ein zweiachsiger Beschleunigungsmesser, wobei der Beschleunigungsmesser 58 und der zweite Beschleunigungsmesser 68 dazu geeignet sind, Schwingungen in drei Achsen zu erfassen. Im Speziellen sind der Beschleunigungsmesser 58 und der zweite Beschleunigungsmesser 68 dazu geeignet, Schwingungen in drei Achsen zu erfassen, da der Beschleunigungsmesser 58 Schwingungen in zwei Achsen erfasst, zum Beispiel in der X- und Y-Achse, und der zweite zweiachsige Beschleunigungsmesser 68 ebenfalls Schwingungen in zwei Achsen erfasst, wobei eine der Achsen die Z-Achse ist. Alternativ kann der Beschleunigungsmesser 58 ein dreiachsiger Beschleunigungsmesser sein, um Schwingungen in drei Achsen zu erfassen. In Ausführungsformen, in welchen die elektronische Stellgliedanordnung 50 den dreiachsigen Beschleunigungsmesser beinhaltet, kann die elektronische Stellgliedanordnung 50 frei von anderen zweiachsigen Beschleunigungsmessern sein. Mit anderen Worten kann in Ausführungsformen, in welchen die elektronische Stellgliedanordnung 50 den dreiachsigen Beschleunigungsmesser beinhaltet, die elektronische Stellgliedanordnung 50 keinerlei zweiachsige Beschleunigungsmesser beinhalten. In anderen Ausführungsformen kann der Beschleunigungsmesser 60 ein zweiachsiger Beschleunigungsmesser sein und der zweite Beschleunigungsmesser 68 kann ein einachsiger Beschleunigungsmesser sein, wobei der Beschleunigungsmesser 60 und der zweite Beschleunigungsmesser 68 dazu geeignet sind, Schwingungen in drei Achsen zu erfassen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die elektronische Stellgliedanordnung 50 einen dritten Beschleunigungsmesser beinhalten, wobei der dritte Beschleunigungsmesser, der Beschleunigungsmesser 60 und der zweite Beschleunigungsmesser 68 jeweils einachsige Beschleunigungsmesser sind, und wobei der dritte Beschleunigungsmesser, der Beschleunigungsmesser 60 und der zweite Beschleunigungsmesser 68 dazu geeignet sind, Schwingungen in drei Achsen zu erfassen.
Unter Bezugnahme auf 7-13 beinhaltet ein Verfahren 200 zur Bestimmung der Drehzahl der Turboladerwelle 38 des Turboladers 30 des Verbrennungsmotors 31 den Schritt des Erfassens von Schwingungen von zumindest einem von dem Turbinengehäuse 32, dem Kompressorgehäuse 40, dem Lagergehäuse 46 und dem Stellgliedgehäuse 52, um Beschleunigungsdaten von zumindest einem von dem Turbinengehäuse 32, dem Kompressorgehäuse 40, dem Lagergehäuse 46 und dem Stellgliedgehäuse 52 unter Verwendung des Beschleunigungsmessers 58 zu erhalten, wie durch Block 202 angegeben. Das Verfahren 200 umfasst zusätzlich den Schritt des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle 38 aus den Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, wie durch Block 204 angegeben.
Wie in 8 gezeigt, kann der Schritt 204 des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle 38 ohne Verwendung eines Drehzahlsensors ausgeführt werden. Der Schritt 204 des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle 38 ohne Verwendung eines Drehzahlsensors ist vorteilhaft, da die Drehzahl der Turboladerwelle 38 durch den Mikroprozessor 63 bestimmt wird, was zu einem kostengünstigeren Turbolader 30 führt. Wie oben beschrieben verringert das Bestimmen der Drehzahl der Turboladerwelle 38 aus den Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, die Gesamtkosten des Turboladers 30, insbesondere, wenn der Turbolader 30 frei von einem Drehzahlsensor ist.
In einer Ausführungsform, wie sie in 9 dargestellt ist, ist der Schritt 204 des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle 38 ferner definiert als Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle 38 aus den Beschleunigungsdaten unter Verwendung des Mikroprozessors 63, wie durch Block 208 angegeben. Sobald die Drehzahl der Turboladerwelle 38 unter Verwendung des Mikroprozessors 63 berechnet wurde, kann das Verfahren 200 ferner den Schritt des Kommunizierens der berechneten Drehzahl der Turboladerwelle 38 an die ECU 64 beinhalten, wie durch Block 210 angegeben. Das Kommunizieren der berechneten Drehzahl der Turboladerwelle 38 kann dem Turboladerhersteller erlauben, die bereits an Bord des Fahrzeugs 33 vorhandene ECU 64 zu verwenden, ohne zusätzliche Algorithmen zu der ECU 64 hinzufügen zu müssen, die bereits an Bord des Fahrzeugs 33 vorhanden ist. In einigen Ausführungsformen kann der Schritt 210 des Kommunizierens der berechneten Drehzahl der Turboladerwelle 38 an die ECU 64 über das CAN 66 erfolgen, wie durch Block 212 angegeben. Wie vorstehend beschrieben erlaubt die Bereitstellung des Ausgangssignals an die ECU 64 über das CAN 66 der ECU 64, das Ausgangssignal zu empfangen, ohne direkt über Kabel mit dem Beschleunigungsmesser 58 und/oder Mikroprozessor 63 verbunden zu sein. Dies erlaubt es dem Mikroprozessor 63, das Ausgangssignal, welches in der Regel die Beschleunigungsdaten beinhaltet, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, ohne direkte Kabelverbindung und ohne Hostcomputer an die ECU 64 zu senden. Dementsprechend können der Beschleunigungsmesser 58 und/oder der Mikroprozessor 63 das Ausgangssignal an die ECU 64 an jeder beliebigen Position in dem Fahrzeug 33 senden. Es sollte klar sein, dass das Ausgangssignal über Flexray, LIN-Bus, Pulsbreitenmodulation (PBM) oder Ethernet an die ECU 64 gesendet werden kann.
Das Verfahren 200 zur Bestimmung der Drehzahl der Turboladerwelle 38, wie es in 10 dargestellt ist, kann ferner den Schritt des Kommunizierens der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, an die ECU 64 beinhalten, wie durch Block 214 angegeben. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 204 des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle 38 ferner definiert als Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle 38 unter Verwendung der ECU 64, wie durch Block 10 angegeben. In dieser Ausführungsform wird die ECU 64 verwendet, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu berechnen. Die Verwendung der ECU 64, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu berechnen, erlaubt der ECU 64, die Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, und die oftmals rohe Beschleunigungsdaten sind, zu empfangen und die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu berechnen. Indem die ECU 64 die Drehzahl der Turboladerwelle 38 unter Verwendung der rohen Beschleunigungsdaten berechnet, kann die Notwendigkeit einer zusätzlichen Komponente, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu berechnen, entfallen. In der Regel kommuniziert der Mikroprozessor 63 die Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, an die ECU 64.
Das Verfahren 200 zur Bestimmung der Drehzahl der Turboladerwelle 38, wie es in 11 dargestellt ist, kann ferner die Schritte des Filterns der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, um gefilterte Beschleunigungsdaten zu erzeugen, wie durch Block 218 angegeben, und des Kommunizierens der gefilterten Beschleunigungsdaten, die durch den Beschleunigungsmesser 58 gefiltert werden, an die ECU 64, wie durch Block 220 angegeben, beinhalten. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 204 des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle 38 ferner definiert als Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle 38 aus den gefilterten Beschleunigungsdaten unter Verwendung der ECU 64, wie durch Block 222 angegeben. In dieser Ausführungsform kann der Schritt 218 des Filterns der Beschleunigungsdaten unter Verwendung des Beschleunigungsmessers 58 oder des Mikroprozessors 63 ausgeführt werden. Das Filtern der Beschleunigungsdaten, um die gefilterten Beschleunigungsdaten zu erzeugen, und das Kommunizieren der gefilterten Beschleunigungsdaten an die ECU 64 erlauben der ECU 64, die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu berechnen, ohne zuerst die Beschleunigungsdaten filtern zu müssen.
Wie in 12 dargestellt, kann das Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl der Turboladerwelle 38 ferner die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser 58, wie durch Block 224 angegeben, und des Kommunizierens der Signalspannung an die ECU 64, wie durch Block 226 angegeben, beinhalten. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 204 des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle 38 ferner definiert als Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle 38 unter Verwendung der Signalspannung, die an die ECU 64 kommuniziert wird, wie durch Block 228 angegeben. In dieser Ausführungsform wird die ECU 64 verwendet, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 unter Verwendung der Signalspannung zu berechnen. In der Regel wird die Signalspannung durch den Mikroprozessor 63 an die ECU 64 kommuniziert. Indem die ECU 64 die Drehzahl der Turboladerwelle 38 unter Verwendung der Signalspannung berechnet, welche die Beschleunigungsdaten darstellt und die oft eine rohe Signalspannung ist, welche die Beschleunigungsdaten darstellt, kann die ECU 64 die Drehzahl der Turboladerwelle 38 berechnen. Indem die ECU 64 die Drehzahl der Turboladerwelle 38 unter Verwendung der rohen Signalspannung berechnet, kann die Notwendigkeit einer zusätzlichen Komponente, um die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu berechnen, entfallen.
In einer weiteren Ausführungsform, wie sie in 13 dargestellt ist, kann das Verfahren 200 zur Bestimmung der Drehzahl der Turboladerwelle 38 ferner die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser, wie durch Block 224 angegeben, das Filtern der Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser, um eine gefilterte Signal spannung zu erzeugen, wie durch Block 230 angegeben, und des Kommunizierens der gefilterten Signalspannung an die ECU, wie durch Block 232 angegeben, beinhalten. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 204 des Bestimmens der Drehzahl der Turboladerwelle 38 ferner definiert als Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle 38 unter Verwendung der gefilterten Signalspannung, die an die ECU kommuniziert wird, wie durch Block 234 angegeben. Die Signalspannung kann unter Verwendung des Beschleunigungsmessers 58, des Mikroprozessors 63, oder einer beliebigen anderen geeigneten Komponente gefiltert werden, um die gefilterte Signalspannung zu erzeugen. In dieser Ausführungsform kann der Schritt 230 des Filterns der Signalspannung unter Verwendung des Beschleunigungsmessers 58 oder des Mikroprozessors 63 ausgeführt werden. Das Filtern der Signalspannung, um die gefilterte Signalspannung zu erzeugen, und das Kommunizieren der gefilterten Signalspannung an die ECU 64 erlauben es der ECU 64, die Drehzahl der Turboladerwelle 38 zu berechnen, ohne zuerst die Signalspannung unter Verwendung der ECU 64 filtern zu müssen.
Unter Bezugnahme auf 14-23 beinhaltet ein Verfahren 300 zur Analyse von Beschleunigungsdaten des Turboladers 30 des Verbrennungsmotors 31 des Fahrzeugs 33, um Diagnosen an einem von dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen, den Schritt des Erfassens von Schwingungen von zumindest einem von dem Turbinengehäuse 32, dem Kompressorgehäuse 40, dem Lagergehäuse 46 und dem Stellgliedgehäuse 52, um Beschleunigungsdaten von zumindest einem von dem Turbinengehäuse 32, dem Kompressorgehäuse 40, dem Lagergehäuse 46 und dem Stellgliedgehäuse 52 zu erhalten, unter Verwendung des Beschleunigungsmessers 58, wie durch Block 302 angegeben. Das Verfahren 300 umfasst auch den Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, wie durch Block 304 angegeben, um Diagnosen an zumindest einem von dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen.
Wie in 15 dargestellt kann das Verfahren 300 zur Analyse von Beschleunigungsdaten des Turboladers 30 des Verbrennungsmotors 31 des Fahrzeugs 33, um Diagnosen an einem von dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen, ferner den Schritt des Bestimmens von Standardbeschleunigungsdaten beinhalten, wie durch Block 306 angegeben. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 304 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert als Vergleichen der Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten, wie durch Block 308 angegeben, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt.
Zum Beispiel kann eine Fehlfunktion einer Motoraufhängung, eine gelockerte Sammelleitung, ein Aufprall des Fahrzeugs 33 oder dergleichen mehr unter Verwendung des Beschleunigungsmessers 58 erfasst werden. Wie oben beschrieben werden die Standardbeschleunigungsdaten in der Regel während der Testung des Turboladers 30 unter kontrollierten Betriebsbedingungen erhalten. Da der Turbolader 30 unter kontrollierten Betriebsbedingungen getestet wird, stellen die erhaltenen Standardbeschleunigungsdaten die Schwingungen des Turbinengehäuses 32, des Kompressorgehäuses 40 und des Lagergehäuses 46 dar, die während des Normalbetriebs des Turboladers 30 auftreten. Die Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, werden mit den Standardbeschleunigungsdaten verglichen, um zu bestimmen, ob die Beschleunigungsdaten von den Standardbeschleunigungsdaten abweichen, was durch eine gelockerte Motoraufhängung, eine gelockerte Sammelleitung, einen Aufprall des Fahrzeugs 33 oder dergleichen verursacht werden kann. Es sollte klar sein, dass die Standardbeschleunigungsdaten mit den Beschleunigungsdaten oder den gefilterten Beschleunigungsdaten verglichen werden können, wie im Folgenden noch detaillierter beschrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 16 kann das Verfahren 300 zur Analyse von Beschleunigungsdaten des Turboladers 30 des Verbrennungsmotors 31 des Fahrzeugs 33, um Diagnosen an einem von dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen, ferner die Schritte des Bestimmens von Standardbeschleunigungsdaten, wie durch Block 306 angegeben, und des Kommunizierens der Beschleunigungsdaten an die ECU 64, wie durch Block 310 angegeben, beinhalten. Das Verfahren 300 kann ferner den Schritt des Kommunizierens der Beschleunigungsdaten an die ECU 64 über das CAN 66 umfassen, wie durch Block 312 angegeben. Wie oben beschrieben erlaubt die Bereitstellung der Beschleunigungsdaten an die ECU 64 über das CAN 66 der ECU 64, die Beschleunigungsdaten zu empfangen, ohne direkt über Kabel mit dem Mikroprozessor 63 verbunden zu sein. Dies erlaubt es dem Mikroprozessor 63, die Beschleunigungsdaten ohne direkte Kabelverbindung und ohne Hostcomputer an die ECU 64 zu senden. Dementsprechend kann der Mikroprozessor 63 die Beschleunigungsdaten an die ECU 64 an jeder beliebigen Position der ECU 64 in dem Fahrzeug 33 senden. Es sollte klar sein, dass der Mikroprozessor 63 die Beschleunigungsdaten über Flexray, LIN-Bus, Pulsbreitenmodulation (PBM) oder Ethernet an die ECU 64 senden kann.
Wie in 17 gezeigt kann der Schritt 304 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert sein als Filtern der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, wie durch Block 314 angegeben, um gefilterte Beschleunigungsdaten zu erzeugen, um diese über das CAN 66 an die ECU 64 zu senden, und Vergleichen der gefilterten Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten, wie durch Block 316 angegeben, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt. Das Filtern der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, kann durch den Beschleunigungsmesser 58 oder den Mikroprozessor 63 erfolgen. In dieser Ausführungsform vergleicht die ECU 64 die gefilterten Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten. Wenn die gefilterten Beschleunigungsdaten von den Standardbeschleunigungsdaten abweichen, analysiert die ECU 64 die gefilterten Beschleunigungsdaten, um zu bestimmen ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 aufgetreten ist. In Abhängigkeit von der Abweichung der gefilterten Beschleunigungsdaten von den Standardbeschleunigungsdaten bestimmt die ECU 64, ob die Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 oder dem Fahrzeug 33 aufgetreten ist. Wie oben beschrieben beinhalten einige nicht einschränkende Beispiele für Fehlfunktionen gelockerte Motoraufhängungen, gelockerte Sammelleitungen, einen Aufprall des Fahrzeugs 33 oder dergleichen.
Wie in 18 gezeigt, kann das Verfahren 300 zur Analyse von Beschleunigungsdaten des Turboladers 30 des Verbrennungsmotors 31 des Fahrzeugs 33, um Diagnosen an einem von dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen, ferner die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser 58, wie durch Block 318 angegeben, und des Kommunizierens der Signalspannung an die ECU 64, wie durch Block 320 angegeben, umfassen. In der Regel wird die Signalspannung durch den Mikroprozessor 63 an die ECU kommuniziert. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 304 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert als Analysieren der Signalspannung unter Verwendung der ECU 64, wie durch Block 322 angegeben, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt. In dieser Ausführungsform wird die ECU 64 verwendet, um unter Verwendung der Signalspannung zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt. Indem die ECU 64 unter Verwendung der Signalspannung, welche die Beschleunigungsdaten darstellt und die oft eine rohe Signalspannung ist, welche die Beschleunigungsdaten darstellt, bestimmt, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt, kann die ECU 64 bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt. Indem die ECU 64 unter Verwendung der rohen Signalspannung bestimmt, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt, kann die Notwendigkeit einer zusätzlichen Komponente, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt, entfallen.
Unter Bezugnahme auf 19 kann das Verfahren 300 zur Analyse von Beschleunigungsdaten des Turboladers 30 des Verbrennungsmotors 31 des Fahrzeugs 33, um Diagnosen an einem von dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen, ferner die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser 58, wie durch Block 318 angegeben, des Filterns der Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser 58, wie durch Block 324 angegeben, um eine gefilterte Signalspannung zu erzeugen, und des Kommunizierens der Signalspannung an die ECU 64, wie durch Block 326 angegeben, umfassen. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 304 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert als Analysieren der gefilterten Signalspannung unter Verwendung der ECU 64, wie durch Block 328 angegeben, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt. In dieser Ausführungsform kann der Schritt 324 des Filterns der Signalspannung unter Verwendung des Beschleunigungsmessers 58 oder des Mikroprozessors 63 ausgeführt werden. Das Filtern der Signalspannung, um die gefilterte Signalspannung zu erzeugen, und das Kommunizieren der gefilterten Signalspannung an die ECU 64 erlauben der ECU 64 zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt, ohne zuerst die Signalspannung unter Verwendung der ECU 64 filtern zu müssen.
Unter Bezugnahme auf 20 kann das Verfahren 300 zum Analysieren von Beschleunigungsdaten des Turboladers 30 des Verbrennungsmotors 31 des Fahrzeugs 33, um Diagnosen an einem von dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen, ferner die Schritte des Bestimmens einer maximalen Beschleunigungsschwelle des Beschleunigungsmessers 58, die zulässig ist, damit der Turbolader innerhalb eines Garantiebereichs bleibt, wie durch Block 330 angegeben, und des Speicherns der maximalen Beschleunigungsschwelle innerhalb eines Speichers des Beschleunigungsmessers, wie durch Block 332 angegeben, umfassen. Die maximale Beschleunigungsschwelle kann innerhalb eines Speichers eines zusätzlichen Speicherchips gespeichert werden. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 304 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert als Vergleichen der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, mit der maximalen Beschleunigungsschwelle, wie durch Block 334 angegeben, und Aufheben der Garantie des Turboladers 30, wie durch Block 336 angegeben, wenn die Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, größer sind als die maximale Beschleunigungsschwelle.
Die maximale Beschleunigungsschwelle kann ein beliebiger Wert der Beschleunigung sein, die der Beschleunigungsmesser 58 erfasst und die einen vorbestimmten Wert überschreitet. In einigen Ausführungsformen wird der vorbestimmte Wert durch die Standardbeschleunigungsdaten bestimmt, die sich auf die Standardbeschleunigungsdaten beziehen können, die erhalten werden, wenn die Drehzahl der Turboladerwelle 38 innerhalb des geeigneten Betriebsbereichs liegen. Der Schritt 334 des Vergleichens der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, mit der maximalen Beschleunigungsschwelle, und der Schritt 336 des Aufhebens der Garantie des Turboladers 30, wenn die Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, größer sind als die maximale Beschleunigungsschwelle, ist vorteilhaft, da ein Turboladerhersteller die Beschleunigungsdaten mit der maximalen Beschleunigungsschwelle vergleichen kann, um zu bestimmen, ob ein Benutzer des Turboladers 30 Bedingungen in einer Nutzungsvereinbarung verletzt hat. Die Nutzungsvereinbarung ist in der Regel eine Vereinbarung zwischen dem Turboladerhersteller und dem Benutzer, welche die Nutzungsbedingungen für den Turbolader 30 darlegt. Der Turboladerhersteller kann eine Schwellendrehzahl der Turboladerwelle 38 in die Nutzungsvereinbarung einbeziehen. Der Turboladerhersteller kann die Garantie des Turboladers 30 für erloschen erklären oder aufheben, wenn die Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, offenbaren, dass der Benutzer die Schwellendrehzahl der Turboladerwelle 38, die in der Nutzungsvereinbarung offengelegt wurde, überschritten hat. Wenn die Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, offenbaren, dass der Benutzer die Schwellendrehzahl der Turboladerwelle 38 in der Nutzungsvereinbarung überschritten hat, weiß der Turboladerhersteller, dass der Benutzer die Nutzungsvereinbarung verletzt hat und kann daher jede Garantie für den Turbolader 30 aufheben oder für erloschen erklären.
Unter Bezugnahme auf 21 kann das Verfahren 300 zum Analysieren von Beschleunigungsdaten des Turboladers 30 des Verbrennungsmotors 31 des Fahrzeugs 33, um Diagnosen an einem von dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen, ferner die Schritte des Bestimmens einer vorbestimmten Beschleunigungsschwelle des Beschleunigungsmessers 58, wie durch Block 338 angegeben, und des Speicherns der Beschleunigungsdaten, welche die vorbestimmte Beschleunigungsschwelle überschreiten, innerhalb eines Speichers des Beschleunigungsmessers 58, wie durch Block 340 angegeben, umfassen. Die maximale Beschleunigungsschwelle kann innerhalb eines Speichers eines zusätzlichen Speicherchips gespeichert werden. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 304 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert als Analysieren der Beschleunigungsdaten, die innerhalb des Speichers des Beschleunigungsmessers 58 gespeichert sind, um vorbestimmte Ereignisse des Turboladers zu bestimmen, wie durch Block 342 angegeben. Das Speichern der Beschleunigungsdaten, welche die vorbestimmte Beschleunigungsschwelle überschreiten, innerhalb eines Speichers des Beschleunigungsmessers 58 erlaubt es dem Turboladerhersteller, zu bestimmen, ob und wie der Benutzer die vorbestimmte Beschleunigungsschwelle überschritten hat.
Wie in 22 dargestellt, kann der Schritt 304 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert sein als Bestimmen vorbestimmter Zeitinkremente, um die Beschleunigungsdaten von dem Beschleunigungsmesser 58 abzutasten, wie durch Block 344 angegeben, und Speichern der Beschleunigungsdaten, die zu den vorbestimmten Zeitinkrementen genommen wurden, um ein Histogramm der Beschleunigungsdaten zu speichern, die während der Verwendung der elektronischen Stellgliedanordnung 50 genommen wurden, wie durch Block 346 angegeben. Der Benutzer oder Turboladerhersteller kann dann das Histogramm analysieren, um dem Turboladerhersteller bestimmen zu helfen, ob bestimmte Schwellen, etwa für die Drehzahl der Turboladerwelle 38, überschritten worden sind. Darüber hinaus erlaubt das Histogramm dem Turboladerhersteller, zu bestimmen, wann und wie oft der Benutzer die vorbestimmte Beschleunigungsschwelle überschritten hat.
Der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen an zumindest einem von dem Turbolader 30, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen, kann ferner als Aufzeichnen der Beschleunigungsdaten definiert werden. Die Beschleunigungsdaten können durch Führen eines Pufferprotokolls aufgezeichnet werden. Zum Beispiel können die Beschleunigungsdaten bei speziellen Ereignissen innerhalb eines Pufferprotokolls aufgezeichnet werden, wobei das Pufferprotokoll einen aufgezeichneten Wert der Beschleunigungsdaten bei jedem speziellen Ereignis festhält. Spezielle Ereignisse beinhalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, dass der Beschleunigungsmesser 58 die Standardbeschleunigungsdaten etwa um eine vorbestimmte Beschleunigungskraft g überschreitet. Der Turboladerhersteller kann dann das Pufferprotokoll analysieren, um zu bestimmen, ob der Benutzer des Turboladers 30 die Standardbeschleunigungsdaten überschritten hat. Wenn die Beschleunigungsdaten innerhalb des Pufferprotokolls die Standardbeschleunigungsdaten überschreiten, kann der Beschleunigungsmesser 58 die Beschleunigungsdaten an die ECU 64 übertragen. Der Beschleunigungsmesser 58 kann die Beschleunigungsdaten in regelmäßigen Intervallen kontinuierlich an die ECU 64 übertragen. Der Beschleunigungsmesser 58 kann ein laufend gemitteltes g-Niveau zusammen mit Spitzenwerten protokollieren.
In einer Ausführungsform, wie sie in 23 dargestellt ist, ist der Schritt 304 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert als Bestimmen der Drehzahl der Turboladerwelle aus den Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 58 erhalten werden, durch Berechnen der Drehzahl der Turboladerwelle 38 aus den Beschleunigungsdaten unter Verwendung des Mikroprozessors 63, wie durch Block 348 angegeben.
Nun bezugnehmend auf die Ausführungsform, die in 24-31 veranschaulicht ist, können während des Fahrzeugbetriebs viele Elemente des Fahrzeugs schwingen oder vibrieren. Daher kann das Fahrzeug auch eine Schwingungserfassungsanordnung 80 beinhalten. Die Schwingungserfassungsanordnung 80 kann in jedem beliebigen Fahrzeug implementiert werden, und im Speziellen in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor. Die Schwingungserfassungsanordnung 80 beinhaltet eine Fahrzeugkomponente 82. Es wird in Betracht gezogen, dass die Fahrzeugkomponente 82 eine oder mehrere aus einem Turbolader 82A, einer Ventilanordnung 82B, einem elektronisch angesteuerte Kompressor 82C, einem Turbolader mit einem integrierten Elektromotor 82D und dergleichen sein kann. Es wird zusätzlich in Betracht gezogen, dass die Fahrzeugkomponente 82 auch eine andere Komponente des Fahrzeugs sein kann, etwa der Verbrennungsmotor oder eine andere Komponente, die dem gewöhnlichen Fachmann bekannt ist.
Die Ausführungsform, bei welcher die Fahrzeugkomponente 82 ein Turbolader 82A ist, wurde vorstehend bereits in größerem Detail beschrieben. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente die Ventilanordnung 82B. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente der elektronisch angesteuerte Kompressor 82C. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 der Turbolader mit dem integrierten Elektromotor 82D. In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 der Turbolader 82A und die Ventilanordnung 82B. In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 der Turbolader 82A und der elektronisch angesteuerte Kompressor 82C. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 der Turbolader 82A und der Turbolader mit dem integrierten Elektromotor 82D. In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 die Ventilanordnung 82B und der elektronisch angesteuerte Kompressor 82C. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 die Ventilanordnung 82B und der Turbolader mit dem integrierten Elektromotor 82D. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 der elektronisch angesteuerte Kompressor 82C und der Turbolader mit dem integrierten Elektromotor 82D. In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 der Turbolader 82A, die Ventilanordnung 82B und der elektronisch angesteuerte Kompressor 82C. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 der Turbolader 82A, die Ventilanordnung 82B und der Turbolader mit dem integrierten Elektromotor 82D. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 der Turbolader 82A, der elektronisch angesteuerte Kompressor 82C und der Turbolader mit dem integrierten Elektromotor 82D. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 die Ventilanordnung 82A, der elektronisch angesteuerte Kompressor 82C und der Turbolader mit dem integrierten Elektromotor 82D. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkomponente 82 der Turbolader 82A, die Ventilanordnung 82B, der elektronisch angesteuerte Kompressor 82C und der Turbolader mit dem integrierten Elektromotor 82D.
In der Ausführungsform, in welcher die Fahrzeugkomponente 82 die Ventilanordnung 82B ist, kann die Ventilanordnung 82B ein Einlassdrosselventil oder ein Abgasrückführungs- oder AGR-Ventil sein. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Ventilanordnung 82B eine andere Ventilanordnung sein kann, die innerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist, wie sie dem gewöhnlichen Fachmann bekannt ist. Es wird in Betracht gezogen, dass die Ventilanordnung 82B in Anwendungen verwendet werden kann, bei denen das Fahrzeug einen Turbolader beinhaltet, oder in Anwendungen, bei denen das Fahrzeug keinen Turbolader beinhaltet. In der Ausführungsform, in welcher die Fahrzeugkomponente 82 ein elektronisch angesteuerter Kompressor 82C ist, kann der elektronisch angesteuerte Kompressor 82C Teil eines eBooster®-Systems sein, oder kann Teil eines beliebigen anderen Systems sein, wie es dem gewöhnlichen Fachmann bekannt ist. In der Ausführungsform, in welcher die Fahrzeugkomponente 82 ein Turbolader mit einem integrierten Elektromotor 82D ist, kann der Turbolader mit einem integrierten Elektromotor 82D Teil des eTurbo®-Systems sein, oder kann Teil eines beliebigen anderen Systems sein, wie es dem gewöhnlichen Fachmann bekannt ist.
Die Schwingungserfassungsanordnung 80 umfasst auch eine elektronische Steueranordnung 84. Die elektronische Steueranordnung 84 kann ein beliebiges Steuergerät sein, wie es dem gewöhnlichen Fachmann bekannt ist. Zusätzlich oder alternativ kann die elektronische Steueranordnung 84 der elektronischen Steuereinheit (ECU) ähnlich sein, die vorstehend beschrieben wurde, oder kann ein separates Steuergerät beinhalten, das in Verbindung mit der ECU und/oder dem Mikroprozessor, wie sie oben beschrieben wurden, verwendet wird. Darüber hinaus kann die elektronische Steueranordnung 84 in ähnlicher Weise arbeiten wie die vorstehend beschriebene ECU, was einschließt, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, dass sie eine gedruckte Schaltungsplatte aufweist und über ein CAN ein Signal von der ECU überträgt. Es wird zusätzlich in Betracht gezogen, dass die elektronische Steueranordnung 84 auch unter Verwendung anderer Verfahren arbeiten kann, wie dies dem gewöhnlichen Fachmann bekannt ist.
Die Schwingungserfassungsanordnung 80 umfasst auch ein Anordnungsgehäuse 86. Das Anordnungsgehäuse 86 kann dem Stellgliedgehäuse, wie es oben beschrieben wurde, ähnlich sein, oder kann ein beliebiger anderer Typ von Gehäuse sein, wie es dem gewöhnlichen Fachmann bekannt ist. Wenn die Fahrzeugkomponente 82 die Ventilanordnung 82A ist, ist das Anordnungsgehäuse 86 zum Beispiel ein Ventilgehäuse. Es wird in Betracht gezogen, dass das Anordnungsgehäuse 86 die elektronische Steueranordnung 84 einhausen kann. Es wird jedoch auch in Betracht gezogen, dass die elektronische Steueranordnung 84 auf andere Weise mit dem Anordnungsgehäuse 86 gekoppelt sein kann. Das Anordnungsgehäuse 86 kann aus einem beliebigen Material bestehen, wie es dem gewöhnlichen Fachmann bekannt ist, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, ein Kunststoffpolymer, Stahl, Aluminium und dergleichen.
Die elektronische Steueranordnung 84 umfasst auch einen Beschleunigungsmesser 88. Der Beschleunigungsmesser 88 kann identisch mit oder ähnlich dem vorstehend beschriebenen Beschleunigungsmesser 58 sein und ist dazu geeignet, Schwingungen der Fahrzeugkomponente 82 zu erfassen. In einer Ausführungsform ist der Beschleunigungsmesser 88 mit zumindest einer Fahrzeugkomponente 82 gekoppelt, um die Schwingungen der Fahrzeugkomponente 82 zu erfassen. Darüber hinaus ist der Beschleunigungsmesser 88, wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben, dazu ausgestaltet, Beschleunigungsdaten der Fahrzeugkomponente 82 zu erhalten, um Diagnosen an zumindest einem von der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor oder dem Fahrzeug durchzuführen. Der Beschleunigungsmesser 88 kann dabei helfen, die Beschleunigungsdaten mit Standardbeschleunigungsdaten entsprechend den Schwingungen einer der Fahrzeugkomponente 82 zu korrelieren. Um die Standardbeschleunigungsdaten zu bestimmen, kann die Fahrzeugkomponente 82 unter kontrollierten Betriebsbedingungen getestet werden, wie dies vorstehend beispielhaft in größerem Detail beschrieben wurde.
Wie ebenfalls beschrieben können der Beschleunigungsmesser 88 und insbesondere die Standardbeschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 88 gesammelt wurden, dazu verwendet werden, eine Drehzahl in zumindest einem von der Fahrzeugkomponente 82 und/oder dem Verbrennungsmotor zu bestimmen. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Standardbeschleunigungsdaten verwendet, um die Drehzahl des Turboladers zu bestimmen, doch kann die Drehzahl einer beliebigen der anderen Fahrzeugkomponenten und/oder des Verbrennungsmotors unter Verwendung der Standardbeschleunigungsdaten des Beschleunigungsmessers 88 bestimmt werden. Die Drehzahl kann unter Verwendung der Standardbeschleunigungsdaten oder anderer Daten des Beschleunigungsmessers durch das vorstehend beschriebene beispielhafte Verfahren oder durch ein beliebiges anderes Verfahren, wie es dem gewöhnlichen Fachmann bekannt ist, bestimmt oder berechnet werden.
Außerdem kann der Beschleunigungsmesser 88 ein zweiachsiger Beschleunigungsmesser sein. Der Beschleunigungsmesser 88 kann ein Mikromechaniksystem- bzw. MEMS-Sensor sein. Ein Beispiel für einen geeigneten zweiachsigen Beschleunigungsmesser 88 beinhaltet, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, den Beschleunigungsmesser AIS1200PS von ST Microelectronic. Der Beschleunigungsmesser AIS1200PS arbeitet mit zwischen fünf und 16 Volt, hat eine Kapazität von +/- 200 g, und ist in der Lage, zwischen -40 und 125 Grad Celsius zu arbeiten. Zusätzlich ist der Beschleunigungsmesser AIS1200PS etwa 6 x 10 mm groß und weist einen Anschluss mit 16 Kontaktstiften auf. Aufgrund der durch den Verbrennungsmotor 31 erzeugten Wärme sind die Fahrzeugkomponente 82, etwa der Turbolader 30, und damit der Beschleunigungsmesser 88 hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt, die durch das Abgas von dem Verbrennungsmotor 31 verursacht werden. In der Regel ist die elektronische Steueranordnung 84 Temperaturen zwischen 110 und 150 Grad Celsius ausgesetzt. Somit wird der Beschleunigungsmesser 88 in der Regel so ausgewählt, dass er in der Lage ist, innerhalb der Betriebstemperaturen der Fahrzeugkomponente 82 zu arbeiten. Es sollte klar sein, dass jeder geeignete zweiachsige Beschleunigungsmesser verwendet werden kann, ohne von der Natur der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Verwendung des zweiachsigen Beschleunigungsmessers erlaubt es unabhängig davon, ob der zweiachsige Beschleunigungsmesser ein MEMS-Sensor, wie etwa der Beschleunigungsmesser AIS 1200PS, oder ein anderer geeigneter zweiachsiger Beschleunigungsmesser ist, Beschleunigungsdaten von zumindest einem von Verbrennungsmotor, Fahrzeug oder Fahrzeugkomponente 82 zu bestimmen.
Es wird auch in Betracht gezogen, dass die elektronische Steueranordnung 84 einen zweiten Beschleunigungsmesser beinhaltet. In einer Ausführungsform ist der zweite Beschleunigungsmesser ein zweiachsiger Beschleunigungsmesser. In solchen Ausführungsformen ist der Beschleunigungsmesser 88 ein zweiachsiger Beschleunigungsmesser, wobei der Beschleunigungsmesser 88 und der zweite Beschleunigungsmesser dazu geeignet sind, Schwingungen in drei Achsen zu erfassen. Im Speziellen sind der Beschleunigungsmesser 88 und der zweite Beschleunigungsmesser dazu geeignet, Schwingungen in drei Achsen zu erfassen, da der Beschleunigungsmesser 88 Schwingungen in zwei Achsen erfasst, zum Beispiel in der X- und Y-Achse, und der zweite zweiachsige Beschleunigungsmesser ebenfalls Schwingungen in zwei Achsen erfasst, wobei eine der Achsen die Z-Achse ist. Alternativ kann der Beschleunigungsmesser 88 ein dreiachsiger Beschleunigungsmesser sein, um Schwingungen in drei Achsen zu erfassen. In Ausführungsformen, in welchen die elektronische Steueranordnung 84 den dreiachsigen Beschleunigungsmesser beinhaltet, kann die elektronische Steueranordnung 84 frei von anderen zweiachsigen Beschleunigungsmessern sein. Mit anderen Worten kann in Ausführungsformen, in welchen die elektronische Steueranordnung 84 den dreiachsigen Beschleunigungsmesser beinhaltet, die elektronische Steueranordnung 84 keinerlei zweiachsige Beschleunigungsmesser beinhalten. In anderen Ausführungsformen kann der Beschleunigungsmesser 88 ein zweiachsiger Beschleunigungsmesser sein und der zweite Beschleunigungsmesser kann ein einachsiger Beschleunigungsmesser sein, wobei der Beschleunigungsmesser 88 und der zweite Beschleunigungsmesser dazu geeignet sind, Schwingungen in drei Achsen zu erfassen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die elektronische Steueranordnung 84 einen dritten Beschleunigungsmesser beinhalten, wobei der dritte Beschleunigungsmesser, der Beschleunigungsmesser 88 und der zweite Beschleunigungsmesser jeweils einachsige Beschleunigungsmesser sind, und wobei der dritte Beschleunigungsmesser, der Beschleunigungsmesser 88 und der zweite Beschleunigungsmesser 68 dazu geeignet sind, Schwingungen in drei Achsen zu erfassen.
Unter Bezugnahme auf 26-31 wird ein Verfahren 400 zur Erfassung von Schwingungen zumindest einer der Fahrzeugkomponente 82, um Beschleunigungsdaten von zumindest einer der Fahrzeugkomponente 82 unter Verwendung des Beschleunigungsmessers 88 zu erhalten, durch Block 402 angegeben. Das Verfahren 400 umfasst auch den Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, wie durch Block 404 angegeben, um Diagnosen an zumindest einem von der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor und dem Fahrzeug durchzuführen.
Wie in 27 veranschaulicht, kann das Verfahren 300 zur Analyse von Beschleunigungsdaten der Fahrzeugkomponente 82, um Diagnosen an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor und dem Fahrzeug durchzuführen, ferner den Schritt des Bestimmens von Standardbeschleunigungsdaten beinhalten, wie durch Block 406 angegeben. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 406 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert als Vergleichen der Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten, wie durch Block 408 angegeben, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt.
Zum Beispiel kann eine Fehlfunktion einer Motoraufhängung, eine gelockerte Sammelleitung, ein Aufprall des Fahrzeugs 33 oder dergleichen mehr unter Verwendung des Beschleunigungsmessers 88 erfasst werden. Wie oben beschrieben werden die Standardbeschleunigungsdaten in der Regel während der Testung der Fahrzeugkomponente 82 unter kontrollierten Betriebsbedingungen erhalten. Da die Fahrzeugkomponente 82 unter kontrollierten Betriebsbedingungen getestet wird, stellen die erhaltenen Standardbeschleunigungsdaten die Schwingungen der Fahrzeugkomponente 82 dar, die während des Normalbetriebs der Fahrzeugkomponente 82 auftreten. Die Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 88 erhalten werden, werden mit den Standardbeschleunigungsdaten verglichen, um zu bestimmen, ob die Beschleunigungsdaten von den Standardbeschleunigungsdaten abweichen, was durch eine gelockerte Motoraufhängung, eine gelockerte Sammelleitung, einen Aufprall des Fahrzeugs 33 oder dergleichen verursacht werden kann. Es sollte klar sein, dass die Standardbeschleunigungsdaten mit den Beschleunigungsdaten oder den gefilterten Beschleunigungsdaten verglichen werden können, wie im Folgenden noch detaillierter beschrieben wird.
Nun bezugnehmend auf 28 kann das Verfahren 400 zur Analyse von Beschleunigungsdaten der Fahrzeugkomponente 82, um Diagnosen an einem von der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen, ferner die Schritte des Bestimmens von Standardbeschleunigungsdaten, wie durch Block 406 angegeben, und des Kommunizierens der Beschleunigungsdaten an die ECU 64, wie durch Block 410 angegeben, beinhalten. Das Verfahren 400 kann ferner den Schritt des Kommunizierens der Beschleunigungsdaten an die ECU 64 über das CAN 66 umfassen, wie durch Block 312 angegeben. Wie oben beschrieben erlaubt die Bereitstellung der Beschleunigungsdaten an die ECU 64 über das CAN 66 der ECU 64, die Beschleunigungsdaten zu empfangen, ohne direkt über Kabel mit dem Mikroprozessor 63 verbunden zu sein. Dies erlaubt es dem Mikroprozessor 63, die Beschleunigungsdaten ohne direkte Kabelverbindung und ohne Hostcomputer an die ECU 64 zu senden. Dementsprechend kann der Mikroprozessor 63 die Beschleunigungsdaten an die ECU 64 an jeder beliebigen Position der ECU 64 in dem Fahrzeug 33 senden. Es sollte klar sein, dass der Mikroprozessor 63 die Beschleunigungsdaten über Flexray, LIN-Bus, Pulsbreitenmodulation (PBM) oder Ethernet an die ECU 64 senden kann.
Wie in 29 gezeigt kann der Schritt 404 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert sein als Filtern der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 88 erhalten werden, wie durch Block 414 angegeben, um gefilterte Beschleunigungsdaten zu erzeugen, um diese über das CAN 66 an die ECU 64 zu senden, und Vergleichen der gefilterten Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten, wie durch Block 416 angegeben, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt. Das Filtern der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser 88 erhalten werden, kann durch den Beschleunigungsmesser 88 oder den Mikroprozessor 63 erfolgen. In dieser Ausführungsform vergleicht die ECU 64 die gefilterten Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten. Wenn die gefilterten Beschleunigungsdaten von den Standardbeschleunigungsdaten abweichen, analysiert die ECU 64 die gefilterten Beschleunigungsdaten, um zu bestimmen ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 aufgetreten ist. In Abhängigkeit von der Abweichung der gefilterten Beschleunigungsdaten von den Standardbeschleunigungsdaten bestimmt die ECU 64, ob die Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 oder dem Fahrzeug 33 aufgetreten ist. Wie oben beschrieben beinhalten einige nicht einschränkende Beispiele für Fehlfunktionen gelockerte Motoraufhängungen, gelockerte Sammelleitungen, einen Aufprall des Fahrzeugs 33 oder dergleichen.
Wie in 30 gezeigt, kann das Verfahren 400 zur Analyse von Beschleunigungsdaten der Fahrzeugkomponente 82, um Diagnosen an einem von der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen, ferner die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser 88, wie durch Block 418 angegeben, und des Kommunizierens der Signalspannung an die ECU 64, wie durch Block 420 angegeben, umfassen. In der Regel wird die Signalspannung durch den Mikroprozessor 63 an die ECU kommuniziert. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 404 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert als Analysieren der Signalspannung unter Verwendung der ECU 64, wie durch Block 422 angegeben, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt. In dieser Ausführungsform wird die ECU 64 verwendet, um unter Verwendung der Signalspannung zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt. Indem die ECU 64 unter Verwendung der Signalspannung, welche die Beschleunigungsdaten darstellt und die oft eine rohe Signalspannung ist, welche die Beschleunigungsdaten darstellt, bestimmt, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt, kann die ECU 64 bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt. Indem die ECU 64 unter Verwendung der rohen Signalspannung bestimmt, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt, kann die Notwendigkeit einer zusätzlichen Komponente, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt, entfallen.
Unter Bezugnahme auf 31 kann das Verfahren 400 zur Analyse von Beschleunigungsdaten der Fahrzeugkomponente 82, um Diagnosen an einem von der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und dem Fahrzeug 33 durchzuführen, ferner die Schritte des Erhaltens einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser 88, wie durch Block 418 angegeben, des Filterns der Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser 88, wie durch Block 424 angegeben, um eine gefilterte Signalspannung zu erzeugen, und des Kommunizierens der Signalspannung an die ECU 64, wie durch Block 426 angegeben, umfassen. In dieser Ausführungsform ist der Schritt 404 des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert als Analysieren der gefilterten Signalspannung unter Verwendung der ECU 64, wie durch Block 428 angegeben, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt. In dieser Ausführungsform kann der Schritt 424 des Filterns der Signalspannung unter Verwendung des Beschleunigungsmessers 88 oder des Mikroprozessors 63 ausgeführt werden. Das Filtern der Signalspannung, um die gefilterte Signalspannung zu erzeugen, und das Kommunizieren der gefilterten Signalspannung an die ECU 64 erlauben der ECU 64 zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an der Fahrzeugkomponente 82, dem Verbrennungsmotor 31 und/oder dem Fahrzeug 33 vorliegt, ohne zuerst die Signal spannung unter Verwendung der ECU 64 filtern zu müssen.
Die Erfindung wurde hierin rein zur Veranschaulichung beschrieben, und es sollte daher klar sein, dass die verwendete Terminologie rein deskriptiv und keinesfalls einschränkend gemeint ist. Im Licht der oben angeführten Lehren sind zahlreiche Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich, und die Erfindung kann auf andere Weise praktisch umgesetzt werden, als dies hier speziell beschrieben wurde.

Claims

Turbolader zum Empfangen von Abgas von einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs und zum Liefern von Druckluft an den Verbrennungsmotor, wobei der Turbolader umfasst: ein Turbinengehäuse, das einen Turbinengehäuse-Innenraum definiert, ein Turbinenrad, das innerhalb des Turbinengehäuse-Innenraums angeordnet ist, um das Abgas von dem Verbrennungsmotor zu empfangen; eine Turboladerwelle, die mit dem Turbinenrad gekoppelt und davon drehbar ist; ein Kompressorgehäuse, das einen Kompressorgehäuse-Innenraum definiert, ein Kompressorrad, das innerhalb des Kompressorgehäuse-Innenraums angeordnet und mit der Turboladerwelle gekoppelt ist, wobei das Kompressorrad durch die Turboladerwelle drehbar ist, um Druckluft an den Verbrennungsmotor zu liefern; ein Lagergehäuse, das zwischen dem Turbinengehäuse und dem Kompressorgehäuse angeordnet und mit diesen gekoppelt ist, wobei das Lagergehäuse einen Lagergehäuse-Innenraum definiert, und die Turboladerwelle innerhalb des Lagergehäuse-Innenraums angeordnet ist; und eine elektronische Stellgliedanordnung umfassend: ein Stellgliedgehäuse, das mit zumindest einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse und dem Lagergehäuse gekoppelt ist, und einen Beschleunigungsmesser, der mit dem Stellgliedgehäuse gekoppelt ist; wobei der Beschleunigungsmesser dazu geeignet ist, Schwingungen von zumindest einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse, dem Lagergehäuse und dem Stellgliedgehäuse zu erfassen und dadurch Beschleunigungsdaten von zumindest einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse, dem Lagergehäuse und dem Stellgliedgehäuse zu erhalten, um die Drehzahl der Turboladerwelle zu bestimmen.
Turbolader nach Anspruch 1, ferner umfassend eine gedruckte Schaltungsplatte (PCB), wobei das Stellgliedgehäuse einen Stellgliedgehäuse-Innenraum definiert und die PCB innerhalb des Stellgliedgehäuse-Innenraums angeordnet ist, und wobei der Beschleunigungsmesser an der PCB angeordnet ist.
Turbolader nach den Ansprüchen 1 oder 2, der keinen Drehzahlsensor zum Bestimmen der Drehzahl der Turboladerwelle aufweist.
Turbolader nach Anspruch 1, wobei die elektronische Stellgliedanordnung ferner einen Mikroprozessor umfasst, wobei der Mikroprozessor dazu geeignet ist, die Beschleunigungsdaten von dem Beschleunigungsmesser zu empfangen, um die Drehzahl der Turboladerwelle zu berechnen.
Turbolader nach Anspruch 4, wobei der Mikroprozessor dazu geeignet ist, mit einer ECU verbunden zu werden, wobei der Mikroprozessor dazu geeignet ist, ein Ausgangssignal, das die Beschleunigungsdaten enthält, an die ECU zu liefern, um die Drehzahl der Turboladerwelle zu bestimmen.
Turbolader nach Anspruch 5, wobei der Mikroprozessor dazu geeignet ist, das Ausgangssignal über ein steuergeräteweites Netzwerk (CAN) an die ECU zu liefern.
Turbolader nach Anspruch 1, wobei der Beschleunigungsmesser ein dreiachsiger Beschleunigungsmesser ist.
Verfahren zur Analyse von Beschleunigungsdaten eines Turboladers eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, um Diagnosen an zumindest einem von dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und dem Fahrzeug durchzuführen, wobei der Turbolader beinhaltet: ein Turbinengehäuse, das einen Turbinengehäuse-Innenraum definiert, ein Turbinenrad, das innerhalb des Turbinengehäuse-Innenraums angeordnet ist, um das Abgas von dem Verbrennungsmotor zu empfangen, eine Turboladerwelle, die mit dem Turbinenrad gekoppelt und mit diesem drehbar ist, ein Kompressorgehäuse, das einen Kompressorgehäuse-Innenraum definiert, ein Kompressorrad, das innerhalb des Kompressorgehäuse-Innenraums angeordnet und mit der Turboladerwelle gekoppelt und durch die Turboladerwelle drehbar ist, um Druckluft an den Verbrennungsmotor zu liefern, ein Lagergehäuse, das zwischen dem Turbinengehäuse und dem Kompressorgehäuse angeordnet und mit diesen gekoppelt ist, wobei das Lagergehäuse einen Lagergehäuse-Innenraum definiert, und die Turboladerwelle innerhalb des Lagergehäuse-Innenraums angeordnet ist, und eine elektronische Stellgliedanordnung mit einem Stellgliedgehäuse, das mit einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse und dem Lagergehäuse gekoppelt ist, und einen Beschleunigungsmesser, der mit dem Stellgliedgehäuse gekoppelt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen der Schwingungen von zumindest einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse, dem Lagergehäuse und dem Stellgliedgehäuse, um unter Verwendung des Beschleunigungsmessers Beschleunigungsdaten von zumindest einem von dem Turbinengehäuse, dem Kompressorgehäuse, dem Lagergehäuse und dem Stellgliedgehäuse zu erhalten, und Analysieren der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen an zumindest einem von dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und dem Fahrzeug durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend den Schritt des Bestimmens von Standardbeschleunigungsdaten, und wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Vergleichen der Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt.
Verfahren nach den Ansprüchen 8 oder 9, ferner umfassend die folgenden Schritte: Bestimmen von Standardbeschleunigungsdaten; und Kommunizieren der Beschleunigungsdaten an eine ECU.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend den Schritt des Kommunizierens der Beschleunigungsdaten an die ECU über ein CAN.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als: Filtern der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser erhalten werden, um gefilterte Beschleunigungsdaten zu erzeugen, um diese über das CAN an die ECU zu senden, und Vergleichen der gefilterten Beschleunigungsdaten mit den Standardbeschleunigungsdaten, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend die folgenden Schritte: Erhalten einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser; und Kommunizieren der Signalspannung an eine ECU; wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Analysieren der Signalspannung unter Verwendung der ECU, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend ferner die folgenden Schritte: Erhalten einer Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser; Filtern der Signalspannung von dem Beschleunigungsmesser, um eine gefilterte Signal spannung zu erzeugen; und Kommunizieren der gefilterten Signalspannung an eine ECU; wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als Analysieren der gefilterten Signalspannung unter Verwendung der ECU, um zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion an dem Turbolader, dem Verbrennungsmotor und/oder dem Fahrzeug vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend ferner die folgenden Schritte: Bestimmen einer maximalen Beschleunigungsschwelle des Beschleunigungsmessers, die zulässig ist, damit der Turbolader innerhalb eines Garantiebereichs bleibt; und Speichern der maximalen Beschleunigungsschwelle innerhalb eines Speichers des Beschl eunigungsmessers; wobei der Schritt des Analysierens der Beschleunigungsdaten, um Diagnosen durchzuführen, ferner definiert ist als: Vergleichen der Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser erhalten werden, mit der maximalen Beschleunigungsschwelle; und Aufheben der Garantie des Turboladers, wenn die Beschleunigungsdaten, die von dem Beschleunigungsmesser erhalten werden, größer als die maximale Beschleunigungsschwelle sind.