-
GEBIET
-
Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Turboladerschmierung
und insbesondere auf die Steuerung der Turboladerschmierung in einem
Hybridelektrofahrzeug.
-
HINTERGRUND
-
Maschinen
wie etwa Brennkraftmaschinen und Dieselmaschinen erzeugen ein Antriebsdrehmoment,
das an einen Endantrieb übertragen wird. Ein Zwangszufuhrsystem
wie etwa ein Turbolader kann das Antriebsdrehmoment der Maschine
erhöhen, ohne ihr Gewicht wesentlich zu erhöhen.
Durch Erhöhen der Ladungsluftdichte in dem Zylinder kann
zusätzlicher Kraftstoff zugegeben werden, wodurch in jedem
Zylinder ein höherer Verbrennungsdruck erzeugt wird, was
das Leistung/Gewicht-Verhältnis für die Maschine
verbessert. Um diese Erhöhung des Antriebsdrehmoments zu
erzielen, setzt ein Turbolader Abgasstromenergie über eine
Turbine in mechanische Energie um. Die Turbine ist über
eine Welle mit einem Einlassluftkompressor verbunden. Die Turbine
ist in dem Abgasstrom positioniert, während der Kompressor
in dem Lufteinlassstrom positioniert ist.
-
Der
Turbolader kann wegen des durch ihn strömenden Abgases
bei einer hohen Temperatur arbeiten. Außerdem können
die Turbine, die Welle, der Kompressor und die dazugehörenden
Lager mit einer hohen Drehzahl wie etwa bis zu 100.000 min–1 oder mehr rotieren. Der Turbolader
nutzt ein Schmiermittel wie etwa Motor- bzw. Maschinenöl,
um die rotierenden Elemente zu schmieren und den Turbolader außerdem
zu kühlen. Das Öl wird der Maschine durch die
mechanische Ölpumpe zugeführt.
-
Wenn
die Temperatur der Turboladerlager höher als der Betriebsgrenzwert
für den Turbolader ist, kann der Turbolader ausfallen.
Außerdem kann der Turbolader ausfallen, wenn der Schmiermittelfluss
nicht ausreicht, um die rotierenden Komponenten zu schmieren. Außerdem
kann der Turbolader ausfallen, wenn das Schmiermittel bei niedrigem oder
stehendem Schmiermittelfluss in den Turboladerlagern wegen hoher
Temperatur verkokt.
-
Das
durch die Maschine erzeugte Antriebsdrehmoment wird über
ein Getriebe übertragen, das das Antriebsdrehmoment mit
einem Übersetzungsverhältnis multipliziert. Im
Allgemeinen enthalten Getriebe mehrere Übersetzungsverhältnisse, über
die das Antriebsdrehmoment übertragen wird. Automatikgetriebe
schalten automatisch auf der Grundlage einer Fahrereingabe und der
Fahrzeugbetriebsbedingungen zwischen den Übersetzungsverhältnissen. Hybridantriebsstränge
enthalten üblicherweise einen Elektromotor und eine Energiespeichervorrichtung (ESD).
In einer Betriebsart treibt der Elektromotor das Getriebe unter
Verwendung der in der ESD gespeicherten Energie an. In einer weiteren
Betriebsart wird der Elektromotor durch die Maschine angetrieben,
um die ESD zu laden.
-
Herkömmliche
Getriebesteuersysteme bestimmen Schaltentscheidungen auf der Grundlage der
Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drosselklappe. Die Schaltstrategie
wird auf der Grundlage der Fahrzeugleistung, des Antriebsverhaltens
und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit auf der Grundlage der vorhergesehenen
Fahrbedingungen entwickelt. Außerdem muss die Schaltstrategie
Maschinenteilsysteme (z. B. eine variable Ventileinstellung (VVT))
und weitere Merkmale einschließlich, aber nicht beschränkt auf,
Antriebsstrangbremsung, Drosselklappenstellung, sensorgestütztes
Schalten und Hybridfahrzeugfunktionen berücksichtigen.
Außerdem muss die Schaltsteuerstrategie in einem Hybridantriebsstrang elektrische
Anforderungen (d. h. Antreiben oder Leistungsversorgung des Elektromotors)
berücksichtigen.
-
Hybridantriebsstränge
können so betrieben werden, dass sie die Effizienz des
Antriebsstrangs verbessern. Somit kann der Elektromotor während vorteilhafter
Betriebsbedingungen aktiviert werden, um ein ergänzendes
Antriebsdrehmoment und/oder das gesamte über das Getriebe übertragene
Antriebsdrehmoment zu liefern. Im Ergebnis dieser Architektur wird
die Maschine während des Normalbetriebs des Fahrzeugs häufig
ein- und ausgeschaltet. Außerdem kann das Ein- und Ausschalten
der Maschine abrupt erfolgen. Das heißt, die Maschine kann sofort,
wenn es eine Gelegenheit gibt, die Effizienz durch die Verwendung
des Elektromotors zu verbessern, oder beim Abschluss eines Ladebetriebs
abgeschaltet werden. Das abrupte Abschalten ermöglicht nicht,
dass der Betrieb der Maschine wie etwa beim Leerlauf (Fahrpedal
losgelassen) und/oder beim Parken eines Fahrzeugs, bei dem die Maschine
allmählich bis zum Leerlauf abgebremst wird, langsam abgeschaltet
wird, wie es üblicherweise in einem Nichthybridfahrzeug
geschieht. Außerdem kann das abrupte Abschalten der Maschine
dazu führen, dass die Zusatzgeräte, die durch
den Betrieb der Maschine angetrieben werden, wie etwa die mechanische Ölpumpe
der Maschine ebenfalls abrupt ausgeschaltet werden.
-
Die
häufigen Ein- und Aus-Ereignisse stellen eine wesentliche
Herausforderung hinsichtlich der Erfüllung der Schmierungs-
und Kühlanforderungen des Turboladers. Von besonderen Bedenken
ist die Zufuhr eines angemessenen Schmiermittelflusses zum Schmieren
des Turboladers und damit ihm während Perioden, wenn die
Maschine ausgeschaltet ist, eine Kühlung zugeführt
wird. Wenn die Maschine ausgeschaltet ist, ist die Maschinenölpumpe
ebenfalls abgeschaltet und führt dem Turbolader kein Öl mehr
zu. Allerdings können die Komponenten des Turboladers je
nach der Betriebsbedingung unmittelbar vor dem Maschinenabschalten
weiter rotieren und Wärme erzeugen, während sich
der Turbolader immer langsamer dreht. Hybridantriebsstränge
bieten zusätzliche Schwierigkeiten, da das Abschalten der
Maschine abrupt auftreten kann und während einer Situation
mit hohen min–1 auftreten kann,
in denen der Turbolader aktiv ist und sich mit hohen min–1 dreht. Im Ergebnis muss dann,
wenn eine Turboladermaschine in einem Hybridantriebsstrang genutzt wird,
die Steuerstrategie die Schmierungs- und Kühlungsanforderungen
des Turboladers berücksichtigen, wenn die Maschine häufig
ein-/ausgeschaltet wird und wenn ein solches Abschalten abrupt geschieht.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Dementsprechend
schafft die vorliegende Erfindung ein Schmierungssteuersystem zum
wahlweisen Zuführen eines Ergänzungsölflusses
in einem Hybridelektrofahrzeug, das einen Elektromotor und eine
Turboladermaschine enthält. Das Schmierungssteuersystem
nutzt einen Akkumulator zum Speichern von Öl. Der Speicher
kann während des Betriebs der Maschine mit Öl
gefüllt werden. Ein Steuerventil kann wahlweise betätigt
werden, um in dem Akkumulator gespeichertes Öl in den Turbolader fließen
zu lassen. Wenigstens ein Steuermodul kann den Betrieb des Hybridelektrofahrzeugs
steuern. Das wenigstens eine Steuermodul kann eine Betriebsbedingung
der Maschine bestimmen und das Steuerventil auf der Grundlage der
Betriebsbedingung zu öffnen und zu schließen anweisen.
-
In
einem weiteren Merkmal bestimmt das wenigstens eine Steuermodul,
ob die Maschine läuft. Das wenigstens eine Steuermodul
weist das Steuerventil abhängig von der Tatsache, ob die
Maschine läuft, an zu öffnen und zu schließen.
-
In
einem nochmals weiteren Merkmal bestimmt das wenigstens eine Steuermodul,
ob eine Bedingung eines bevorstehenden Maschinenstarts auftritt.
Das wenigstens eine Steuermodul weist das Steuerventil abhängig
von der Tatsache, ob eine Bedingung eines bevorstehenden Maschinenstarts
auftritt, an zu öffnen und zu schließen.
-
In
einem nochmals weiteren Merkmal überwacht das wenigstens
eine Steuermodul einen Öldruck, der durch den Betrieb einer Ölpumpe
erzeugt wird, die durch den Betrieb der Maschine angetrieben wird.
Das wenigstens eine Steuermodul weist das Steuerventil anhand des Öldrucks
zu öffnen und zu schließen an.
-
In
weiteren Merkmalen kann das wenigstens eine Steuermodul das Steuerventil
anweisen, während einer vorgegebenen Zeitdauer offen zu
bleiben. Alternativ kann das wenigstens eine Steuermodul das Steuerventil
während einer vorgegebenen Zeitdauer zum Öffnen
und Schließen modulieren.
-
In
einem nochmals weiteren Merkmal kann das wenigstens eine Steuermodul
eine Betriebsdrehzahl des Turboladers überwachen. Das wenigstens eine
Steuermodul kann das Steuerventil anweisen, so lange offen zu bleiben,
wie die Betriebsdrehzahl größer als eine Referenzdrehzahl
ist.
-
Weitere
Bereiche der Anwendbarkeit gehen aus der im Folgenden gegebenen
Beschreibung hervor. Selbstverständlich sind die Beschreibung
und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung bestimmt
und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
-
ZEICHNUNGEN
-
Die
hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung
und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise
einschränken.
-
1A und 1B sind
schematischen Darstellungen beispielhafter Hybridfahrzeuge, die auf
der Grundlage des Steuersystems gemäß der vorliegenden
Offenbarung betrieben werden;
-
2 ist
eine schematische Darstellung eines Schmierkreises für
den Turbolader in dem beispielhaften Hybridfahrzeug aus 1, der auf der Grundlage des Steuersystems
gemäß der vorliegenden Offenbarung betrieben wird;
-
3 ist
ein Ablaufplan, der die von einem Schmierungssteuersystem gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführte
Schritte veranschaulicht;
-
4 ist
ein Ablaufplan, der die von dem Schmierungssteuersystem gemäß der
ersten Ausführungsform ausgeführten Schritte bei
der Realisierung einer ersten Betriebsart veranschaulicht;
-
5 ist
ein Ablaufplan, der die von dem Schmierungssteuersystem gemäß der
ersten Ausführungsform bei der Rea lisierung einer zweiten
Betriebsart ausgeführten Schritte veranschaulicht;
-
6 ist
ein Ablaufplan, der die von dem Schmierungssteuersystem gemäß der
ersten Ausführungsform bei der Realisierung einer dritten
Betriebsart ausgeführten Schritte veranschaulicht;
-
7 ist
ein Ablaufplan, der die von einem Schmierungssteuersystem gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführte
Schritte veranschaulicht;
-
8 ist
ein Ablaufplan, der die von dem Schmierungssteuersystem gemäß der
zweiten Ausführungsform bei der Realisierung einer vierten
Betriebsart ausgeführten Schritte veranschaulicht;
-
9 ist
ein Ablaufplan, der die von dem Schmierungssteuersystem gemäß der
zweiten Ausführungsform bei der Realisierung einer fünften
Betriebsart ausgeführten Schritte veranschaulicht;
-
10 ist
ein Ablaufplan, der die von dem Schmierungssteuersystem gemäß der
zweiten Ausführungsform bei der Realisierung einer sechsten Betriebsart
ausgeführten Schritte veranschaulicht;
-
11 ist
ein Ablaufplan, der die von einem Schmierungssteuersystem gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorlie genden Offenbarung ausgeführte
Schritte veranschaulicht;
-
12 ist
ein Ablaufplan, der die von dem Schmierungssteuersystem gemäß der
dritten Ausführungsform bei der Realisierung einer siebenten Betriebsart
ausgeführten Schritte veranschaulicht;
-
13 ist
ein Ablaufplan, der die von dem Schmierungssteuersystem gemäß der
dritten Ausführungsform bei der Realisierung einer achten
Betriebsart ausgeführten Schritte veranschaulicht; und
-
14 ist
ein Ablaufplan, der die von dem Schmierungssteuersystem gemäß der
dritten Ausführungsform bei der Realisierung einer neunten
Betriebsart ausgeführten Schritte veranschaulicht.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Die
folgende Beschreibung der Ausführungsformen ist dem Wesen
nach lediglich beispielhaft und soll die Erfindung, ihre Anwendung
oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Der Klarheit
halber sind in den Zeichnungen zum Bezeichnen ähnlicher
Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Wie er hier verwendet
wird, bezieht sich der Begriff Modul auf eine anwendungsspezifische
integrierte Schaltung (ASIC), auf eine elektronische Schaltung,
auf einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und
auf Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen,
auf eine Kombinationslogikschal tung oder auf andere geeignete Komponenten,
die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
-
Nunmehr
anhand von 1A ist schematisch ein beispielhaftes
Hybridfahrzeug 11 veranschaulicht. Das Hybridfahrzeug 11 enthält
eine Maschine 12 und einen Elektromotor 14, die
wahlweise ein Getriebe 16 antreiben. Genauer ergänzt
der Elektromotor 14 die Maschine 12, um ein Antriebsdrehmoment
zum Antreiben des Getriebes 16 zu erzeugen. Auf diese Weise
wird die Kraftstoffeffizienz erhöht und werden die Emissionen
verringert. In einer Betriebsart treibt die Maschine 12 den
Elektromotor 14 an, um Leistung zu erzeugen, die zum Nachladen einer
Energiespeichervorrichtung (ESD) 18 wie etwa einer Batterie
verwendet wird. In einer weiteren Betriebsart treibt der Elektromotor 14 das
Getriebe 16 unter Verwendung von Energie von der ESD 18 an.
-
Die
Maschine 12 und der Elektromotor 14 können über
ein riemengetriebenes Startergeneratorsystem (BAS-System) (nicht
gezeigt) gekoppelt sein, das einen Riemen und Riemenscheiben enthält.
Alternativ können die Maschine 12 und der Elektromotor 14 über
ein schwungradgetriebenes Startersystem (FAS-System) (nicht gezeigt)
gekoppelt sein, bei dem der Elektromotor 14 funktional
zwischen der Maschine 12 und dem Getriebe 16 angeordnet
ist. Es wird erwartet, dass weitere Systeme realisiert werden können,
um die Maschine 12 und den Elektromotor 14 zu
koppeln, einschließlich eines Ketten- oder Zahnradsystems,
das zwischen dem Elektromotor 14 und einer Kurbelwelle
realisiert ist, die darauf aber nicht beschränkt sind.
-
Das
Getriebe 16 kann ein stufenloses Getriebe (CVT), ein manuelles
Getriebe, ein Automatikgetriebe und ein automatisiertes Schaltgetriebe
(AMT) enthalten, ist darauf aber nicht beschränkt. Das
Antriebsdrehmoment wird von der Maschine 12 über eine
Kupplungsvorrichtung 20 an das Getriebe 16 übertragen.
Die Kupplungsvorrichtung 20 kann je nach dem Typ des realisierten
Getriebes eine Reibungskupplung oder einen Drehmomentwandler enthalten,
ist darauf aber nicht beschränkt. Im Fall eines CVT enthält
die Kupplungsvorrichtung 20 einen Drehmomentwandler und
eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (TCC).
Das Getriebe 16 multipliziert das Antriebsdrehmoment mit
einem von mehreren Übersetzungsverhältnissen,
um einen Fahrzeugendantrieb (nicht gezeigt) an zutreiben.
-
In
einer wie in 1B gezeigten alternativen Konfiguration
kann das Getriebe 16' ein elektrisch variables Getriebe
enthalten, das den Elektromotor 14' enthält und
steuerbar sein kann, um wahlweise sowohl einen Betriebsbereich mit
festem Verhältnis (wie etwa über feste Zahnräder)
als auch einen elektrisch variablen Betriebsbereich bereitzustellen.
In dieser Konfiguration können im Getriebe 16' zwei Motoren/Generatoren
enthalten sein und ist es nicht erforderlich, dass der Elektromotor 14' direkt
mit der Maschine 12' oder mit einem Schwungrad (nicht gezeigt)
gekoppelt ist.
-
Das
Hybridfahrzeug 11 kann einen Turbolader 22 enthalten,
der Luft in die Maschine 12 pumpt, um die Leistung zu erhöhen.
Der Turbolader 22 kann mit einem Abgassystem 24 verbunden
sein, um von der Maschine 12 Abgase zu empfangen, um eine Turbine
(nicht gezeigt) darin anzutreiben. Außerdem ist der Turbolader 22 im
Einlassluftsystem 28 der Maschine 12 angeordnet.
Die Einlassluft wird mit einem Kompressor (nicht gezeigt) im Turbolader 22 komprimiert
und in die Verbrennungskammern (nicht gezeigt) der Maschine 12 gedrängt.
Bevor die Einlassluft in die Verbrennungskammern der Maschine 12 strömt,
kann sie durch einen Zwischenkühler 30 gehen.
Der Zwischenkühler 30 kann ein Luft-Luft-Zwischenkühler
oder ein Luft-Flüssigkeits-Zwischenkühler sein
und kann aus der komprimierten Einlassluft, bevor sie in die Verbrennungskammern
in der Maschine 12 strömt, Wärme extrahieren.
Die Turbine und der Kompressor im Turbolader 22 sind durch eine
Welle (nicht gezeigt) miteinander verbunden und wandeln Abgasstromenergie
in mechanische Energie um, die zum Komprimieren der Einlassluft
genutzt wird. Obgleich 1 den Turbolader 22 in
der Weise zeigt, dass er ein einzelner Turbolader ist, sollte gewürdigt
werden, dass das Hybridfahrzeug 11 zusätzliche
Turbolader 22 enthalten kann. Zum Beispiel werden Hybridfahrzeuge
mit zwei Turboladern oder mehr betrachtet. Die Turbolader 22 können
einstufige oder zweistufige Turbos sein. Der Turbolader 22 kann
eine Turbine mit veränderlicher Geometrie enthalten. Der
Turbolader 22 kann eine Turbine mit fester Geometrie enthalten.
In dem Einlassluftsystem 28 können eines oder
mehrere Ausblasventile (nicht gezeigt) enthalten sein. Der Turbolader 22 kann
flüssigkeitsgekühlte Lagergehäuse enthalten,
um in Verbindung mit den Schmierungs- und Kühlungswirkungen der
vorliegenden Erfindung die Hybridfahrzeug-Turboladerhaltbarkeit
zu verbessern.
-
Ein
Steuermodul
32 reguliert den Betrieb des Fahrzeugs
11 und
realisiert das Schmierungssteuersystem der vorliegenden Erfindung.
Ein Stromsensor
34 erzeugt ein Stromsignal, das an das
Steuermodul
32 gesendet wird. Ein Spannungssensor
36 erzeugt ein
Batteriespannungssignal, das an das Steuermodul
32 gesendet
wird. Das Steuermodul
32 bestimmt auf der Grundlage des
Strom- und des Spannungssignals einen Ladezustand (SOC) der ECD
18.
Zur Bestimmung des SOC gibt es mehrere Verfahren, die realisiert
werden können. Ein beispielhaftes Verfahren ist im gemeinsam übertragenen
US-Patent Nr. 6,646,419 ,
erteilt am 11. November 2003 und mit dem Titel "State of Charge
Algorithm for Lead-Acid Battery in a Hybrid Electric Vehicle", offenbart,
dessen Offenbarung hier ausdrücklich durch Bezugnahme mit
aufgenommen ist. Ein Fahrpedal (nicht gezeigt) ermöglicht,
dass ein Fahrer eine gewünschte Maschinendrehmomentabgabe
angibt. Ein Stellungssensor kann auf eine Stellung des Fahrpedals ansprechen.
Der Stellungssensor kann ein Stellungssignal erzeugen, das die gewünschte
Maschinendrehmomentabgabe angibt. Das Steuermodul
32 erzeugt
auf der Grundlage der Fahrereingabe Schaltsignale (d. h. Heraufschalten,
Herunterschalten).
-
Das
Steuermodul 32 betreibt die Maschine 12 und/oder
den Elektromotor 14, um die gewünschte Drehmomentabgabe
zu erfüllen. Während des Steuerns der gewünschten
Drehmomentabgabe kann das Steuermodul 32 die Maschine 12 häufig ein-
und ausschalten und ein gewünschtes Drehmoment allein mit
dem Elektromotor 14 liefern. Außerdem kann das
Steuermodul 32 die Maschine 12 zum Laden der ESD 18 betreiben.
-
Nunmehr
anhand von 2 ist ein beispielhafter Turboladerschmierkreis 40 schematisch
veranschaulicht. Der Schmierkreis 40 kann den Schmierkreis
der Maschine 12 nutzen. Genauer kann der Schmierkreis 40 eine Ölwanne 42,
eine Maschinenölpumpe 44 und einen Filter 46 enthalten.
Die Ölwanne 42 kann Teil der Maschine 12 sein.
Die Maschinenölpumpe 44 kann eine mechanische
Pumpe in der Maschine 12 sein, die während des
Betriebs der Maschine 12 arbeitet. Ein Drucksensor 48 erzeugt
ein Drucksignal, das an das Steuermodul 32 gesendet wird.
Das Steuermodul 32 kann auf der Grundlage des Drucksignals
den Öldruck Poil feststellen. Eine
Zuführungsleitung 50 führt dem Turbolader 22 unterstromig
von dem Drucksensor 48 Öl zu. Eine Ölrückleitung 52 leitet Öl
vom Turbolader 22 in die Wanne 42 zurück.
-
In
dem Schmierkreis 40 steht ein Akkumulator 56 oberstromig
des Turboladers 22 mit der Ölzuführungsleitung 50 in
Verbindung. Eine Einlass leitung 58 verbindet die Ölzuführungsleitung 50 mit
einem Ölbehälter 60 im Akkumulator 56.
Eine Auslassleitung 62 verbindet den Ölbehälter 60 unterstromig der
Einlassleitung 58 und oberstromig des Turboladers 22 mit
der Ölzuführungsleitung 50. Der Akkumulator 56 enthält
einen Gasbehälter 64, der durch einen Kolben oder
durch eine Blase 66 vom Ölbehälter 60 getrennt
ist. Der Gasbehälter 64 enthält ein Gas wie
etwa Stickstoff oder Luft. Der Kolben 66 dient zum Trennen
des Öls im Ölbehälter 60 von
dem Gas im Gasbehälter 64. Es können
weitere Akkumulatorentwürfe einschließlich einer
Energiespeichervorrichtung wie etwa einer Feder verwendet werden.
-
Um
den Fluss des Öls in den und aus dem Akkumulator 56 zu
steuern, ist in der Ölzuführungsleitung 50 oberstromig
der Einlassleitung 58 ein erstes Rückschlagventil 70 angeordnet.
In der Einlassleitung 58 ist ein zweites Rückschlagventil 72 angeordnet.
In der Auslassleitung 62 ist ein Steuerventil 74 angeordnet.
Das Steuerventil 74 ist normalerweise geschlossen. Das
Steuerventil 74 wird durch das Steuermodul 32 betrieben.
Die Rückschlagventile 70, 72 bieten sehr
wenig oder einen kleinen Widerstand gegenüber dem Strömen
und lassen durch die Ölzuführungsleitung 50 fließendes Öl
in den Ölbehälter 60 des Akkumulators 56 fließen.
Wenn das Steuerventil 74 geschlossen ist, füllt
sich der Ölbehälter 60 mit Öl und
erreicht etwa denselben Druck wie der Leitungsdruck in der Ölzuführungsleitung 50.
Das erste Rückschlagventil 70 verhindert, dass
unterstromiges Öl am ersten Rückschlagventil 70 vorbei
in die Ölzuführungsleitung 50 zurückfließt.
Das zweite Rückschlagventil 72 verhindert, dass Öl
im Ölbehälter 60 über die Einlassleitung 58 in
die Ölzuführungsleitung 50 zurück
entladen wird.
-
Der
Turbolader 22 kann einen Drehzahlsensor 78 enthalten,
der ein Signal erzeugt, das an das Steuermodul 32 gesendet
wird. Der Drehzahlsen sor 78 ermöglicht, dass das
Steuermodul 32 die Drehzahl STC feststellt,
mit der die Turbine und/oder der Kompressor im Turbolader 22 rotieren.
-
Das
Steuermodul 32 kann darin mehrere Module zum Steuern der
verschiedenen Aspekte des Hybridfahrzeugs 11 enthalten.
Zum Beispiel kann das Steuermodul 32, wie in 2 gezeigt
ist, ein Maschinensteuermodul (ECM) 80 und ein Hybridsteuermodul
(HCM) 82 enthalten. Das ECM 80 kann Signale von
der Maschine 12, vom Drucksensor 48 und vom Drehzahlsensor 78 empfangen.
Das ECM 80 kann den Betrieb der Maschine 12, des
Turboladers 22 und weiterer verwandter Komponenten steuern.
-
Das
ECM 80 enthält ein Ventilmodul 84 zum Steuern
des Betriebs des Steuerventils 74, um dem Turbolader 22 wie
im Folgenden beschrieben Öl vom Akkumulator 56 zuzuführen.
Das ECM 80 und das HCM 82 kommunizieren miteinander.
Das HCM 82 steuert und koordiniert den Gesamtbetrieb des
Hybridfahrzeugs 11 einschließlich des Betriebs
des Elektromotors 14, des Getriebes 16 und des
ESD 18 zusammen mit dem der Maschine 12 und des
Turboladers 22 über das ECM 80. Die Strom-
und Spannungssensoren 34, 36 können wie
in 1 gezeigt mit dem HCM 82 kommunizieren.
Das HCM 82 kann das ECM 80 über eine
gewünschte Betriebsbedingung der Maschine 12 und
darüber, wann die Maschine 12 ab- und ausgeschaltet
werden soll, informieren. Außerdem kann das HCM 82 das
ECM 80 über eine bevorstehende Abschalt- und Startbedingung
informieren, was zulässt, dass sich das ECM 80 auf
diese vorbereitet. Wenn es angebracht ist, weist das HCM 82 das
ECM 80 an, die Maschine 12 abzuschalten und die
Maschine 12 anzuschalten.
-
Das
ECM 80 enthält ein Betriebsbedingungs-Erfassungsmodul
(OCDM) 86, das betreibbar ist, um zu bestimmen, ob eine
Betriebsbedingung der Turboladermaschine 12 vorliegt. Zum
Beispiel kann das OCDM 86 durch Auswerten eines Signals
vom Drehzahlsensor 78 oder von Signalen von der Maschine 12 bestimmen,
ob die Maschine 12 abgeschaltet worden ist. Darüber
hinaus kann das OCDM 86 bestimmen, ob ein von der Maschinenölpumpe 44 gelieferter Öldruck
unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Falls die vorgegebene
Bedingung vorliegt, öffnet das Ventilmodul 84 ein
Ventil, um dem Turbolader 22 Öl zuzuführen.
Obgleich 2 das Steuermodul 32 in
der Weise zeigt, dass es mehrere verschiedene Module enthält,
die miteinander kommunizieren, sollte gewürdigt werden,
dass das Steuermodul 32 ein einzelnes einteiliges Steuermodul
sein kann oder zusätzliche Steuermodule zum Steuern des
Betriebs des Hybridfahrzeugs 11 enthalten kann.
-
Der
Schmierkreis 40 kann dem Turbolader 22 während
des Betriebs der Maschine 12, wenn die Maschine 12 abgeschaltet
ist und außerdem vor dem Start der Maschine 12 Öl
zuführen. Genauer wird dem Turbolader 22 über
die Ölzuführungsleitung 50 Öl
von der Maschinenölpumpe 44 zugeführt,
wenn die Maschine 12 arbeitet. Wenn die Maschine 12 abgeschaltet
ist oder vor dem Start der Maschine 12 kann der Akkumulator 56 zum
Zuführen eines Ölflusses zum Turbolader 22 betrieben
werden. Genauer kann das Steuerventil 74 geöffnet
werden, um Öl im Druckölbehälter 60 über
das Steuerventil 74, die Auslassleitung 62 und
die Ölzuführungsleitung 50 zum Turbolader 22 fließen
zu lassen. Das erste Rückschlagventil 70 verhindert,
dass vom Ölbehälter 60 fließendes Öl
in die Ölzuführungsleitung 50 zurückfließt.
Wenn das Ventil 74 geschlossen ist und die Maschine 12 läuft,
wird der Ölbehälter 60 wegen eines Teils
des Öls in der Ölzuführungsleitung 50,
der durch die Einlassleitung 58 und das zweite Rückschlagventil 72 fließt,
während das Steuerventil 74 geschlossen ist, nachgefüllt.
Auf diese Weise wird der Ölbehälter 60 automatisch
nachge füllt, wenn das Steuerventil 74 in seinem
normal geschlossenen Zustand ist und die Maschine 12 läuft/startet.
-
Die
Kommunikation zwischen dem HCM 82 und dem ECM 80 ermöglicht,
dass das HCM 82 das ECM 80 über ein bevorstehendes
oder kommendes Abschalten oder Starten informiert. Diese vorherige Benachrichtigung
kann ermöglichen, dass das ECM 80 die Notwendigkeit
voraussieht, dem Turbolader 22 eine Ergänzungsölzufuhr
zuzuführen. Das ECM 80 kann dann beginnen, den
Ergänzungsölfluss dem Turbolader 22 gleichzeitig,
kurz vor oder sofort nach dem Abschalten der Maschine 12 und
gleichzeitig mit oder kurz vor dem Start der Maschine 12 zuzuführen, indem
es anweist, dass das Steuerventil 74 öffnet. Wenn
das Steuerventil 74 öffnet, bevor die Maschine 12 abgeschaltet
wird, bleibt das Öl im Ölbehälter 60 darin,
bis der Öldruck Poil der Zuführungsleitung 50 unter
den Öldruck Poil res im Ölbehälter 60 fällt.
Wenn der Öldruck Poil in der Zuführungsleitung 50 unter
den Druck Poil res im Ölbehälter 60 fällt,
beginnt das Öl vom Ölbehälter 60 über
die Auslassleitung 62 und in die Zuführungsleitung 50 zu
fließen, um es dem Turbolader 22 zuzuführen.
Im Ergebnis kann der Ölfluss vom Ölbehälter 60 stattzufinden
beginnen, sobald der Öldruck Poil in
der Zuführungsleitung 50 unter den Öldruck
Poil res im Akkumulator 56 fällt.
Falls das Steuerventil 74 kurz vor oder gleichzeitig mit
dem Start der Maschine 12 öffnet, kann das Öl
im Ölbehälter 60 sofort vom Ölbehälter 60 durch
die Auslassleitung 62 und in die Zuführungsleitung 50 zu
fließen beginnen, um dem Turbolader 22 zugeführt
zu werden. Im Ergebnis kann der Ölfluss vom Ölbehälter 60 gleichzeitig
mit oder kurz vor dem Betrieb des Turboladers 22 in Verbindung
mit dem Start der Maschine 12 stattzufinden beginnen.
-
Das
Schmierungssteuersystem der vorliegenden Erfindung berücksichtigt,
dass die Maschine 12 abrupt ein- und ausgeschaltet wird,
um dem Turbolader 22 einen Ergänzungsölfluss
vom Akkumulator 56 zuzuführen. Nunmehr anhand
von 3 werden die durch das Schmierungssteuersystem
gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Lehren ausgeführten Schritte ausführlich
beschrieben. In Schritt 100 überwacht die Steuerung
den Status der Maschine 12. In Schritt 102 bestimmt
die Steuerung, ob die Maschine 12 arbeitet oder abgeschaltet
ist. Falls die Maschine 12 arbeitet, überwacht
die Steuerung in Schritt 100 weiter den Maschinenstatus.
Die Steuerung überwacht den Status der Maschine 12 weiter
und führt die Schritte 100 und 102 weiter
aus, bis die Steuerung bestimmt, dass die Maschine 12 abgeschaltet
wird. Wenn die Steuerung bestimmt, dass die Maschine 12 abgeschaltet
wird, geht die Steuerung zu Schritt 104 und realisiert
eine Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Das
Schmierungssteuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung kann in einer Vielzahl von Betriebsarten arbeiten, um
dem Turbolader 22 Ergänzungsöl zuzuführen.
Wenn die Steuerung in Schritt 104 angewiesen wird, nutzt
sie eine dieser Ergänzungsölzuführungs-Betriebsarten,
um dem Turbolader 22 Öl zuzuführen.
-
Nunmehr
anhand von 4 werden ausführlich
die Schritte beschrieben, die ausgeführt werden, wenn die
Steuerung eine erste Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisiert. In Schritt 200 öffnet die Steuerung
das Steuerventil 74. Das Öffnen des Steuerventils 74 ermöglicht,
dass Öl im Ölbehälter 60 durch
die Auslassleitung 62 und in den Turbolader 22 fließt.
In Schritt 202 startet die Steuerung einen Zeitgeber To, der genutzt wird, um die Dauer zu steuern, während
der das Steuerventil 74 offen bleibt. In Schritt 204 überwacht
die Steuerung die Zeit To, während
der das Steuerventil 74 offen gewesen ist. In Schritt 206 überwacht
die Steuerung den Status der Maschine 12. In Schritt 208 stellt
die Steuerung fest, ob die Maschine 12 läuft.
Wenn die Maschine 12 nicht läuft, realisiert die
Steuerung den Schritt 210.
-
In
Schritt 210 vergleicht die Steuerung die Zeit To mit einer Referenzzeit Tref.
Tref ist die maximale Zeitdauer, während
der das Steuerventil 74 offen bleiben soll. Die Dauer Tref kann auf einer Modellierung des Schmierkreises 40 und
des Durchflusswiderstands durch ihn beruhen und kann so eingestellt werden,
dass sichergestellt ist, dass das gesamte nutzbare Öl im Ölbehälter 60 oder
ein Teil davon zur Schmierung und Kühlung darin dem Turbolader 22 zugeführt
wird. Falls To nicht größer
als Tref ist, kehrt die Steuerung zurück
und realisiert den Schritt 204. Solange die Maschine 12 ausgeschaltet
bleibt und die Offen-Zeit To nicht größer
als Tref ist, wird die Steuerung zum Realisieren
der Schritte 204, 206, 208 und 210 fortgesetzt.
Wenn To > Tref ist, realisiert die Steuerung den Schritt 212.
In Schritt 212 schließt die Steuerung das Steuerventil 74.
In Schritt 214 beendet die Steuerung die Realisierung der
ersten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Wenn
die Maschine 12 gestartet wird, während die Steuerung
die erste Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisiert, geht die Steuerung von Schritt 208 zu Schritt 212 über
und schließt das Steuerventil 74 und wird der
Akkumulator 56 mit Öl nachgefüllt, das
vom Betrieb der Maschine 12 zugeführt wird. In
Schritt 214 beendet die Steuerung die Realisierung der
ersten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Nunmehr
anhand von 5 werden ausführlich
die Schritte beschrieben, die ausgeführt werden, wenn die
Steuerung eine zweite Ergänzungsölzu führungs-Betriebsart
realisiert. In Schritt 300 beginnt die Steuerung, das Öffnen
und Schließen des Steuerventils 74 zu modulieren.
Um das Steuerventil 74 zu modulieren, weist die Steuerung
das Steuerventil 74 an, während einer ersten vorgegebenen Zeitdauer
offen zu sein und daraufhin während einer zweiten vorgegebenen
Zeitdauer geschlossen zu bleiben. Während der ersten und
während der zweiten vorgegebenen Zeitdauer öffnet
und schließt die Steuerung das Steuerventil 74 weiter.
Die erste und die zweite vorgegebene Zeitdauer können dieselben sein
oder können sich voneinander unterscheiden. Das Modulieren
des Steuerventils 74 führt dazu, dass der Akkumulator 56 Ölflussimpulse
vom Ölbehälter 60 zum Turbolader 22 zuführt.
Das Modulieren kann die Zeitdauer, in der der Akkumulator 56 dem
Turbolader 22 für ein gegebenes Ölvolumen
im Ölbehälter 60 Öl zuführen
kann, verlängern.
-
In
Schritt 302 startet die Steuerung einen Zeitgeber Tm, der genutzt wird, um die Dauer zu steuern,
während der das Steuerventil 74 offen und geschlossen
moduliert wird. In Schritt 304 überwacht die Steuerung
die Zeit Tm, während der das Steuerventil 74 offen
und geschlossen moduliert worden ist. In Schritt 306 überwacht
die Steuerung den Status der Maschine 12. In Schritt 308 stellt
die Steuerung fest, ob die Maschine 12 läuft.
Wenn die Maschine 12 nicht läuft, realisiert die
Steuerung den Schritt 310.
-
In
Schritt 310 vergleicht die Steuerung die Zeit Tm mit einer Referenzzeit Tref.
Tref ist die maximale Zeitdauer, während
der das Steuerventil 74 offen und geschlossen moduliert
wird. Die Dauer von Tref kann auf einem
Modell des Schmierkreises 40 und des Durchflusswiderstands
durch ihn beruhen und kann so gewählt werden, dass sichergestellt
ist, dass das gesamte nutzbare Öl im Ölbehälter 60 oder
ein Teil davon zur Schmierung und Kühlung darin dem Turbolader 22 zugeführt
wird. Falls Tm nicht größer als
Tref ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 304 zurück. Solange
die Maschine 12 ausbleibt und Tm nicht
größer als Tref ist, realisiert
die Steuerung weiter die Schritte 304, 306, 308 und 310.
-
Wenn
Tm > Tref ist, realisiert die Steuerung den Schritt 312.
In Schritt 312 schließt die Steuerung das Steuerventil 74 und
endet die Modulation. In Schritt 314 beendet die Steuerung
die Realisierung der zweiten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Falls
die Maschine 12 gestartet wird, während die Steuerung
die zweite Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisiert, geht die Steuerung von Schritt 308 zu Schritt 312 über
und hört die Modulation des Steuerventils 74 auf
und wird der Akkumulator 56 mit Öl nachgefüllt,
das durch den Betrieb der Maschine 12 zugeführt
wird. In Schritt 314 beendet die Steuerung die Realisierung
der zweiten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Nunmehr
anhand von 6 werden ausführlich
die Schritte beschrieben, die ausgeführt werden, wenn die
Steuerung eine dritte Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisiert. In Schritt 400 öffnet die Steuerung
das Ventil 74, um Öl im Ölbehälter 60 zum
Turbolader 22 fließen zu lassen. In Schritt 404 überwacht
die Steuerung die Drehzahl STC des Turboladers 22.
Die Drehzahl STC des Turboladers 22 wird
genutzt, um die Dauer festzustellen, während der das Steuerventil 74 offen
bleiben soll und Öl vom Ölbehälter 60 zum
Turbolader 22 fließen soll.
-
In
Schritt 406 überwacht die Steuerung den Staus
der Maschine 12. In Schritt 408 stellt die Steuerung
fest, ob die Maschine 12 läuft. Falls die Maschine 12 nicht
läuft, realisiert die Steuerung den Schritt 410.
-
In
Schritt 410 vergleicht die Steuerung die Drehzahl STC des Turboladers 22 mit einer
Referenzdrehzahl Sref. Die Referenzdrehzahl
Sref wird als ein Sollwert genutzt, bei
dem das Steuerventil 74 geschlossen werden kann und die
Verwendung des Ergänzungsöls vom Akkumulator 56 beendet
wurde. Sref kann so gewählt werden,
dass sie eine Drehzahl widerspiegelt, bei der keine Beschädigung
am Turbolader 22 auftritt oder sie unwahrscheinlich ist,
wenn sich der Turbolader langsamer dreht und der Ölfluss zu
ihm aufgehört hat. Falls STC nicht
kleiner als Sref ist, kehrt die Steuerung
zu Schritt 404 zurück. Solange die Maschine 12 aus
bleibt und STC nicht kleiner als Sref ist, realisiert die Steuerung weiter
die Schritte 404, 406, 408 und 410.
-
Wenn
STC < Sref ist, realisiert die Steuerung Schritt 412.
In Schritt 412 schließt die Steuerung das Steuerventil 74 und
beendet damit den Ölfluss vom Ölbehälter 60 zum
Turbolader 22. Je nach der Qualität des Öls
im Ölbehälter 60 zu Beginn der Realisierung
der dritten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart und
der Rate, mit der sich der Turbolader 22 langsamer dreht,
kann das Öl ausgehen, bevor STC kleiner als
Sref ist. In Schritt 414 beendet
die Steuerung die Realisierung der dritten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Falls
die Maschine 12 gestartet wird, während die Steuerung
die dritte Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisiert, geht die Steuerung von Schritt 408 zu Schritt 412 über
und schließt das Steuerventil 74 und wird der
Akkumulator 56 mit Öl, das durch den Betrieb der
Maschine 12 zugeführt wird, nachgefüllt.
In Schritt 414 beendet die Steuerung die Realisierung der
dritten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Somit
kann das Schmierungssteuersystem gemäß der ersten
Ausführungsform den Status der Maschine 12 überwachen
und eine Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisieren, wenn die Maschine 12 abgeschaltet wird. Die
Ergänzungsölzuführungs-Betriebsarten
lassen Öl vom Akkumulator 56 zum Turbolader 22 fließen
und den Turbolader 22 weiter schmieren und kühlen,
während er sich langsamer dreht. Wenn die Maschine 12 eingeschaltet wird,
kann das Schmierungssteuersystem erneut starten.
-
Nunmehr
anhand von 7 werden ausführlich
die Schritte beschrieben, die von dem Schmierungssteuersystem gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Lehren ausgeführt werden.
In dieser Ausführungsform wird der Öldruck Poil im Schmierkreis 40 als ein Indikator
genutzt, ob die Maschine 12 arbeitet oder nicht. In Schritt 500 überwacht
die Steuerung den Öldruck Poil im Schmierkreis 40.
In Schritt 502 vergleicht die Steuerung den Öldruck
Poil mit einem Referenzdruck Pref und
stellt fest, ob Poil kleiner als Pref ist. Pref kann
der minimale Öldruck im Schmierkreis 40 sein,
der angibt, dass die Maschineölpumpe 44 arbeitet
und dem Schmierkreis 40 Öl zuführt. Falls
Poil nicht kleiner als Preference ist, überwacht
die Steuerung den Öldruck Poil in
Schritt 500 weiter. Die Steuerung überwacht den Öldruck
Poil weiter und führt weiter die
Schritte 500 und 502 aus, bis die Steuerung bestimmt,
dass Poil < Pref ist. Wenn die Steuerung bestimmt, dass
Poil < Pref ist, geht die Steuerung zu Schritt 504 und
realisiert eine Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Das
Schmierungssteuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung kann in einer Vielzahl von Betriebsarten arbeiten, um
dem Turbolader 22 Ergänzungsöl zuzuführen.
Wenn es in Schritt 504 angewiesen wird, nutzt die Steuerung
eine der Ergänzungsölzuführungs-Betriebsarten,
um dem Turbolader 22 Öl zuzuführen.
-
Nunmehr
anhand von 8 werden ausführlich
die Schritte beschrieben, die ausgeführt werden, wenn die
Steuerung eine vierte Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisiert. Die vierte Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
ist ähnlich der oben beschriebenen ersten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart,
wobei der Unterschied darin besteht, dass die Steuerung den Öldruck
Poil überwacht und mit einem Referenzdruck
Pref vergleicht, anstatt den Maschinenstatus
direkt zu überwachen. In Schritt 600 öffnet
die Steuerung das Steuerventil 74. Das Öffnen des
Steuerventils 74 ermöglicht, dass Öl
im Ölbehälter 60 durch die Auslassleitung 62 und
in den Turbolader 22 fließt. In Schritt 602 startet
die Steuerung einen Zeitgeber To, der genutzt
wird, um die Dauer zu steuern, während der das Steuerventil 74 offen
bleibt. In Schritt 604 überwacht die Steuerung
die Zeit To, während der das Steuerventil 74 offen
gewesen ist. In Schritt 606 überwacht die Steuerung
den Öldruck Poil im Schmierkreis 40.
In Schritt 608 stellt die Steuerung fest, ob der Öldruck
Poil kleiner als der Referenzdruck Pref ist. Wenn Poil < Pref ist,
realisiert die Steuerung den Schritt 610.
-
In
Schritt 610 vergleicht die Steuerung die Zeit To mit einer Referenzzeit Tref.
Tref ist die maximale Zeitdauer, während
der das Steuerventil 74 offen bleiben soll. Die Dauer Tref kann auf der Modellierung des Schmierkreises 40 und
des Durchflussströmungswiderstands durch ihn beruhen und
kann so eingestellt werden, dass sichergestellt ist, dass das gesamte
nutzbare Öl im Ölbehälter 60 oder
ein Teil davon zur Schmierung und Kühlung darin dem Turbolader 22 zugeführt
wird. Falls To nicht größer
als Tref ist, kehrt die Steuerung zurück
und realisiert den Schritt 604.
-
Solange
Poil kleiner als Pref bleibt
und die Öffnungszeit To nicht größer
als Tref ist, realisiert die Steuerung die
Schritte 604, 606, 608 und 610 weiter. Wenn
To > Tref ist, realisiert die Steuerung Schritt 612. In
Schritt 612 schließt die Steuerung das Steuerventil 74.
In Schritt 614 beendet die Steuerung die Realisierung der
vierten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Falls
Poil größer oder gleich
Pref wird (was angibt, dass durch die Maschinenölpumpe 44 Öl
zugeführt wird), während die Steuerung die vierte
Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart realisiert,
geht die Steuerung von Schritt 608 zu Schritt 612 über
und schließt das Steuerventil 74 und wird der
Akkumulator 56 mit Öl nachgefüllt, das
durch den Betrieb der Maschine 12 zugeführt wird.
In Schritt 614 beendet die Steuerung die Realisierung der
vierten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Nunmehr
anhand von 9 werden ausführlich
die Schritte beschrieben, die ausgeführt werden, wenn die
Steuerung eine fünfte Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisiert. Die fünfte Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
ist ähnlich der oben diskutierten zweiten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart,
wobei der Unterschied darin besteht, dass die Steuerung den Öldruck
Poil überwacht und mit einem Referenzdruck
Pref vergleicht, anstatt den Maschinenstatus
direkt zu überwachen. In Schritt 700 beginnt die
Steuerung, das Öffnen und Schließen des Steuerventils 74 zu
modulieren. Um das Steuerventil 74 zu modulieren, weist
die Steuerung das Steuerventil 74 an, während
einer ersten vorgegebenen Zeitdauer offen zu sein und daraufhin
während einer zweiten vorgegebenen Zeitdauer geschlossen zu
bleiben. Während der ersten und der zweiten vorgegebenen
Zeitdauer öffnet und schließt die Steuerung das
Steuerventil 74 weiter. Die erste und die zweite vorgegebene
Zeitdauer können dieselbe sein oder sich voneinander unterscheiden.
Das Modulieren des Steuerventils 74 führt dazu,
dass der Akkumulator 56 Ölflussimpulse vom Ölbehälter 60 zum Turbolader 22 zuführt.
Das Modulieren kann die Zeitdauer verlängern, während
der der Akkumulator 56 dem Turbolader 22 für
ein gegebenes Ölvolumen im Ölbehälter 60 Öl
zuführen kann.
-
In
Schritt 702 startet die Steuerung einen Zeitgeber Tm, der genutzt wird, um die Dauer zu steuern,
während der das Steuerventil 74 offen und geschlossen
moduliert wird. In Schritt 704 überwacht die Steuerung
die Zeit Tm, während der das Steuerventil 74 offen
und geschlossen moduliert worden ist. In Schritt 706 überwacht
die Steuerung den Öldruck Poil im
Schmierkreis 40. In Schritt 708 stellt die Steuerung
fest, ob Poil kleiner als der Referenzdruck
Pref ist. Falls Poil < Pref ist,
realisiert die Steuerung den Schritt 710.
-
In
Schritt 710 vergleicht die Steuerung die Zeit Tm mit einer Referenzzeit Tref.
Tref ist die maximale Zeitdauer, während
der das Steuerventil 74 offen und geschlossen moduliert
wird. Die Dauer von Tref kann auf einem
Modell des Schmierkreises 40 und des Durchflusswiderstands
durch ihn beruhen und kann so gewählt werden, dass sichergestellt
ist, dass das gesamte nutzbare Öl im Ölbehälter 60 oder
ein Teil davon zur Schmierung und Kühlung darin dem Turbolader 22 zugeführt
wird. Falls Tm nicht größer als
Tref ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 704 zurück. Solange
Poil kleiner als Pref ist
und Tm nicht größer als Tref ist, realisiert die Steuerung weiter
die Schritte 704, 706, 708 und 710.
Wenn Tm > Tref ist, realisiert die Steuerung den Schritt 712.
In Schritt 712 schließt die Steuerung das Steuerventil 74 und
endet die Modulation. In Schritt 714 beendet die Steuerung
die Realisierung der fünften Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Wenn
Poil größer oder gleich
Pref wird (was angibt, dass durch die Maschinenölpumpe 44 Öl
zugeführt wird), während die Steuerung die fünfte
Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart realisiert,
geht die Steuerung von Schritt 708 zu Schritt 712 über
und beendet die Modulation des Steuerventils 74 und wird
der Akkumulator 56 mit durch den Betrieb der Maschine 12 zugeführtem Öl
nachgefüllt. In Schritt 714 beendet die Steuerung
die Realisierung der fünften Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Nunmehr
anhand von 10 werden ausführlich
die Schritte beschrieben, die ausgeführt werden, wenn die
Steuerung eine sechste Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisiert. Die sechste Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
ist ähnlich der oben beschriebenen dritten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart,
wobei der Unterschied darin besteht, dass die Steuerung den Öldruck
Poil überwacht und mit einem Referenzdruck
Pref vergleicht, anstatt den Maschinenstatus
direkt zu überwachen. In Schritt 800 öffnet
die Steuerung das Ventil 74, um Öl im Ölbehälter 60 zum
Turbolader 22 fließen zu lassen. In Schritt 804 überwacht
die Steuerung die Drehzahl STC des Turboladers 22.
Die Drehzahl STC des Turboladers 22 wird
genutzt, um die Dauer festzustellen, während der das Steuerventil 74 offen
bleiben und Öl vom Ölbehälter 60 zum
Turbolader 22 fließen soll. In Schritt 806 überwacht
die Steuerung den Öldruck Poil im
Schmierkreis 40. In Schritt 808 stellt die Steuerung
fest, ob der Öldruck Poil kleiner
als der Referenzdruck Pref ist. Wenn Poil < Pref ist, realisiert die Steuerung den Schritt 810.
-
In
Schritt 810 vergleicht die Steuerung die Drehzahl STC des Turboladers 22 mit einer
Referenzdrehzahl Sref. Die Referenzdrehzahl
Sref wird als ein Sollwert genutzt, bei
dem das Steuerventil 74 geschlossen werden kann und die
Verwendung des Ergänzungsöls vom Akkumulator 56 beendet
wird. Sref kann so gewählt werden,
dass es eine Drehzahl widerspiegelt, bei der am Turbolader 22 keine
Beschädigung auftritt oder sie unwahrscheinlich ist, wenn
er sich langsamer dreht und der Ölfluss zu ihm aufgehört
hat. Falls STC nicht kleiner als Sref ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 804 zurück.
Solange Poil kleiner als Pref ist
und STC nicht kleiner als Sref ist,
realisiert die Steuerung die Schritte 804, 806, 808 und 810 weiter.
-
Wenn
STC < Sref ist, realisiert die Steuerung den Schritt 812.
In Schritt 812 schließt die Steuerung das Steuerventil 74 und
hört dadurch der Ölfluss vom Ölbehälter 60 zum
Turbolader 22 auf. Je nach der Ölmenge im Ölbehälter 60 zu
Beginn der Realisierung der sechsten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart und
der Rate, mit der der Turbolader 22 langsamer wird, kann
das Öl ausgehen, bevor das STC kleiner
als Sref ist. In Schritt 814 beendet
die Steuerung die Realisierung der sechsten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Falls
Poil größer oder gleich
Pref wird (was angibt, dass durch die Maschinenölpumpe 44 Öl
zugeführt wird), während die Steuerung die sechste
Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart realisiert,
geht die Steuerung von Schritt 808 zu Schritt 812 über
und schließt das Steuerventil 74 und wird der
Akkumulator 56 mit durch den Betrieb der Maschine 12 zugeführtem Öl
nachgefüllt. In Schritt 814 beendet die Steuerung
die Realisierung der sechsten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Somit
kann das Schmierungssteuersystem gemäß der zweiten
Ausführungsform den Status des Öldrucks Poil im Schmierkreis 40 überwachen
und eine Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisieren, wenn Poil kleiner als ein Referenzdruck
Pref ist. Die Ergänzungsölzuführungs-Betriebsarten
lassen Öl vom Akkumulator 56 zum Turbolader 22 fließen und
den Turbolader 22 weiter schmieren und kühlen, während
er sich langsamer dreht. Wenn die Maschine 12 eingeschaltet
wird und die Maschinenölpumpe 44 dem Turbolader 22 Öl
zuzuführen beginnt, startet das Schmierungssteuersystem
erneut.
-
Nunmehr
anhand von 11 werden die von dem Schmierungssteuersystem
gemäß der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Lehren ausgeführten Schritte ausführlich
beschrieben. In dieser Ausführungsform wartet die Steuerung
auf einen bevorstehenden Maschinenstart. In Schritt 900 überwacht
die Steuerung den Status der Maschine 12. In Schritt 902 bestimmt
die Steuerung, ob die Maschine 12 im Begriff ist zu starten
(bevorstehender Maschinenstart). Falls keine Bedingung eines bevorstehenden
Maschinenstarts auftritt, überwacht die Steuerung den Maschinenstatus
in Schritt 900 weiter. Die Steuerung überwacht
den Status der Maschine 12 weiter und führt weiter
die Schritte 900 und 902 aus, bis die Steuerung
bestimmt, dass ein Start der Maschine 12 bevorsteht. Wenn
die Steuerung bestimmt, dass ein bevorstehender Start der Maschine 12 auftritt,
geht die Steuerung zu Schritt 904 und realisiert eine Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Das
Schmierungssteuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung kann in einer Vielzahl von Betriebsarten arbeiten, um
dem Turbolader 22 Ergänzungsöl zuzuführen.
Wenn sie in Schritt 904 angewiesen wird, nutzt die Steuerung
eine der Ergänzungsölzuführungs-Betriebsarten,
um dem Turbolader 22 Öl zuzuführen.
-
Nunmehr
anhand von 12 werden ausführlich
die Schritte beschrieben, die ausgeführt werden, wenn die
Steuerung eine siebente Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisiert. In Schritt 1000 öffnet die Steuerung
das Steuerventil 74. Das Öffnen des Steuerventils 74 lässt Öl
im Ölbehälter 60 durch die Auslassleitung 62 und
in den Turbolader 22 fließen. In Schritt 1002 startet
die Steuerung den Zeitgeber To, der genutzt
wird, um die Dauer zu steuern, während der das Steuerventil 74 offen
bleibt. In Schritt 1004 überwacht die Steuerung
die Zeit To, während der das Steuerventil 74 offen
gewesen ist.
-
In
Schritt 1010 vergleicht die Steuerung die Zeit To mit einer Referenzzeit Tref.
Tref ist die maximale Zeitdauer, während
der das Steuerventil 74 offen bleiben soll. Die Dauer Tref kann auf der Modellierung des Schmierkreises 40 und
des Starts der Maschine 12 beruhen und kann so eingestellt
werden, dass sichergestellt wird, dass das gesamte nutzbare Öl
im Ölbehälter 60 oder ein Teil davon
zur Schmierung und Kühlung darin dem Turbolader 22 zugeführt
wird. Falls To nicht größer
als Tref ist, kehrte die Steuerung zurück
und realisiert den Schritt 1004. Solange die Offen-Zeit
To nicht größer als Tref ist, realisiert die Steuerung weiter
die Schritte 1004 und 1010. Wenn To > Tref ist,
realisiert die Steuerung den Schritt 1012. In Schritt 1012 schließt
die Steuerung das Steuerventil 74. In Schritt 1014 beendet
die Steuerung die Realisierung der siebenten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Nunmehr
anhand von 13 werden ausführlich
die Schritte beschrieben, die ausgeführt werden, wenn die
Steuerung eine achte Ergänzungsöl zuführungs-Betriebsart
realisiert. In Schritt 1100 beginnt die Steuerung, das Öffnen
und Schließen des Steuerventils 74 zu modulieren.
Um das Steuerventil 74 zu modulieren, weist die Steuerung
das Steuerventil 74 an, während einer ersten vorgegebenen Zeitdauer
offen zu sein und daraufhin während einer zweiten vorgegebenen
Zeitdauer geschlossen zu bleiben. Während der ersten und
zweiten vorgegebenen Zeitdauer öffnet und schließt
die Steuerung das Steuerventil 74 weiter. Die erste und
die zweite vorgegebene Zeitdauer können dieselbe oder voneinander
verschieden sein. Das Modulieren des Steuerventils 74 führt
dazu, dass der Akkumulator 56 dem Turbolader 22 Ölflussimpulse
vom Ölbehälter 60 zuführt. Das
Modulieren kann die Zeitdauer verlängern, die der Akkumulator 56 dem
Turbolader 22 für ein gegebenes Ölvolumen
im Ölbehälter 60 Öl zuführen kann.
-
In
Schritt 1102 startet die Steuerung einen Zeitgeber Tm, der genutzt wird, um die Dauer zu steuern,
während der das Steuerventil 74 offen und geschlossen
moduliert wird. In Schritt 1104 überwacht die
Steuerung die Zeit Tm, während
der das Steuerventil 74 offen und geschlossen moduliert
worden ist.
-
In
Schritt 1110 vergleicht die Steuerung die Zeit Tm mit einer Referenzzeit Tref.
Tref ist die maximale Zeitdauer, während
der das Steuerventil 74 offen und geschlossen moduliert
wird. Die Dauer von Tref kann auf einem
Modell des Schmierkreises 40 und des Starts der Maschine 12 beruhen
und kann so gewählt werden, dass sichergestellt ist, dass
das gesamte nutzbare Öl im Ölbehälter 60 oder
ein Teil davon zur Schmierung und Kühlung darin dem Turbolader 22 zugeführt
wird. Falls Tm nicht größer
als Tref ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 1104 zurück.
Solange Tm nicht größer
als Tref ist, realisiert die Steuerung die Schritte 1104 und 1110 weiter.
-
Wenn
Tm > Tref ist, realisiert die Steuerung den Schritt 1112.
In Schritt 1112 schließt die Steuerung das Steuerventil 74 und
endet die Modulation. In Schritt 1114 beendet die Steuerung
die Realisierung der achten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Nunmehr
anhand von 14 werden ausführlich
die Schritte beschrieben, die ausgeführt werden, wenn die
Steuerung eine neunte Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisiert. In Schritt 1200 öffnet die Steuerung
das Steuerventil 74. Das Öffnen des Steuerventils 74 lässt Öl
im Ölbehälter 60 durch die Auslassleitung 62 und
in den Turbolader 22 fließen. In Schritt 1204 überwacht
die Steuerung den Öldruck Poil im
Schmierkreis 40.
-
In
Schritt 1210 vergleicht die Steuerung den Öldruck
Poil mit einem Referenzdruck Pref.
Pref ist der Öldruck, bei dem der
Ergänzungsölfluss vom Akkumulator 56 nicht
erforderlich ist. Pref kann auf der Modellierung
des Schmierkreises 40 und der Schmierungs- und Kühlungsanforderungen
des Turboladers 22 beruhen und kann so eingestellt werden,
dass sichergestellt ist, dass eine angemessene Ölzufuhr
zur Schmierung und Kühlung darin zum Turbolader 22 fließt.
Falls Poil nicht größer
als Pref ist, kehrt die Steuerung zurück
und realisiert den Schritt 1204. Solange Poil kleiner
als Pref bleibt, realisiert die Steuerung
die Schritte 1204 und 1210 weiter.
-
Wenn
Poil > Pref ist (was angibt, dass durch die Maschinenölpumpe 44 ein
angemessener Ölfluss zugeführt wird), geht die
Steuerung zu Schritt 1212 über. In Schritt 1212 schließt
die Steuerung das Steuerventil 74. In Schritt 1214 beendet
die Steuerung die Realisierung der neunten Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart.
-
Somit
kann das Schmierungssteuersystem gemäß der dritten
Ausführungsform den Status der Maschine 12 überwachen
und eine Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
realisieren, wenn eine Bedingung eines bevorstehenden Maschinenstarts
vorliegt. Die Ergänzungsölzuführungs-Betriebsart
ermöglicht, dass Öl vom Akkumulator 56 zum
Turbolader 22 fließt und dem Turbolader 22 vor
oder unmittelbar beim Start der Maschine 12 und des Turboladers 22 Schmierung
und Kühlung liefert. Die dritte Ausführungsform
nutzt das im Akkumulator 56 von einem früheren
Abschalten der Maschine 12 gespeicherte Öl. Wenn
eine weitere Bedingung eines bevorstehenden Starts der Maschine 12 vorliegt,
startet das Schmierungssteuersystem erneut.
-
Die
Schmierungssteuersysteme gemäß der vorliegenden
Lehren können einem Turbolader, wenn die Maschine abgeschaltet
wird und vor dem Start, einen Ergänzungsölfluss
zuführen. Die Fähigkeit zum Zuführen
eines Ergänzungsölflusses ist besonders vorteilhaft
in einer Hybridanwendung, in der die Maschine abrupt gestartet und
abgeschaltet werden kann und der Ölfluss zu dem Turbolader
unabhängig von seinem gegenwärtigen Betriebszustand sofort
aufhört. Das Schmierungssteuersystem kann einen selbst
nachfüllenden Behälter nutzten, um dem Turbolader
das Öl zuzuführen. Wenn die Maschine arbeitet,
wird der Behälter automatisch nachgefüllt, um
bei einem nachfolgenden Abschalten der Maschine einen Ergänzungsölfluss
zuführen zu können. Das Schmierungssteuersystem kann
das unmittelbar bevorstehende Abschalten der Maschine vorhersehen,
um eine Verzögerungszeit zwischen dem Zuführen
des Öls zu dem Turbolader von der Maschine bis zum Zuführen
des Ergänzungsölflusses von dem Akkumulator zu
minimieren oder zu verringern. Außerdem kann das Schmierungssteuersystem
den unmittelbar bevorstehenden Start der Maschine vorhersehen, um
dem Turbolader vor oder unmittelbar beim Start der Maschine und/oder
des Turboladers Öl zuzuführen. Das Schmierungssteuersystem
kann den Status der Maschine und/oder einen Öldruck überwachen.
Wenn die Maschine abgeschaltet wird, im Begriff ist, gestartet zu
werden, und/oder der Öldruck unter einen Referenzdruck
fällt, kann das Schmierungssteuersystem eine einer Vielzahl
von Ergänzungsölzuführungs-Betriebsarten
realisieren, um dem Turbolader weiter Öl zuzuführen.
-
Für
den Fachmann ist nun aus der vorstehenden Beschreibung klar, dass
die umfassenden Lehren der vorliegenden Offenbarung in einer Vielzahl
von Formen realisiert werden können. Obgleich diese Offenbarung
in Verbindung mit bestimmten Beispielen davon beschrieben worden
ist, sollte der wahre Umfang der Offenbarung somit nicht darauf beschränkt
werden, da dem erfahrenen Praktiker beim Studium der Zeichnungen,
der Beschreibung und der folgenden Ansprüche weitere Änderungen einfallen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-