-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer
Turbolader-Flügelanordnung von Rußablagerungen
auf einer periodischen Basis.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben
eines Verbrennungsmotors mit einer elektronischen Zentraleinheit
(ECU), die einen Speicher umfasst, und einem Turbolader, der vorzugsweise
ein Turbolader mit variabler Geometrie ist, wobei der Turbolader
mit variabler Geometrie in Übereinstimmung mit dem Betriebsstatus
des Verbrennungsmotors betrieben wird, um eine Reinigung des Turboladerflügels
auf einer regelmäßigen periodischen Basis vorzusehen,
die durch einen Timer in der ECU bestimmt wird. Der Timer kann mit
jedem Zündungszyklus zurückgesetzt werden.
-
Das
US-Patent Nr. 4,548,040 von
Miller et al. ist von besonderer Relevanz für die vorliegende
Erfindung. Insbesondere geben Miller et al. '040 ein Verfahren und
eine Vorrichtung an, die bestimmen, wann die Reinigung von Turbinenblättern
eines Turboladers eingeleitet werden soll. Die Leistung des Kompressorteils
des Turboladers wird überwacht, und wenn eine Verschlechterung
der Leistung festgestellt wird, weist dies darauf hin, dass eine
Verschmutzung des Turbinenblatts aufgetreten ist. In Reaktion darauf
wird ein Wassereinspritzsystem mit Strom versorgt, um Sprühwasser
unter hohem Druck in das den Turbolader antreibende Abgas einzuführen
und dadurch die Turbinenblätter effektiv zu reinigen. Es
sind Einrichtungen vorgehen, um die Geschwindigkeit des Turboladers
nach dem Reinigungszyklus zu vermindern und auf diese Weise einen
effektiven Reinigungsprozess vorzusehen. Miller et al. '040 gibt
die Verwendung einer Düse zum Einspritzen von Wasser auf
die Turbinenblätter für die Reinigung an.
-
Die
vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren zum Bestimmen der Notwendigkeit
mehrerer Flügelreinigungsprozeduren in einem Abgasen ausgesetzten
Turbolader an. Gemäß einem Aspekt umfasst das
Verfahren die Verwendung von Sensordatensignalen, um zu bestimmen,
ob der Kraftaufwand zum Betreiben des Turboladers einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet,
was darauf hinweist, dass wenigstens ein Flügel durch Abgasruß verschmutzt ist,
wobei der Turbolader dann betrieben wird, indem er mit einer vorbestimmten
Geschwindigkeit für eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen
laufen gelassen wird, bis der Kraftaufwand zum Betreiben des Turboladers
wenigstens gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Schwellwert
ist. Wenn nach einer vorbestimmten Anzahl von Wiederholungen des
Betriebs der Kraftaufwand zum Betreiben des Turboladers den vorbestimmten
Schwellwert überschreitet, wird eine Warnung an den Bediener
des Motors ausgegeben. Wenn der Turbolader eine variable Geometrie
aufweist, können die Flügel von einer ersten Betriebsposition
zu einer zweiten Betriebsposition versetzt werden, um eine Reinigung
der Flügel zu bewerkstelligen, wobei sie danach wieder
zu der ersten Betriebsposition für den normalen Betrieb
des Verbrennungsmotors zurückversetzt werden. Dabei kann
die zweite Betriebsposition eine vorbestimmte Position des Flügels sein,
um eine Reinigung des Flügels während des Betriebs
des Turboladers zu vereinfachen. Unabhängig von dem Typ
des verwendeten Turboladers kann der Turbolader mit einer Betriebsgeschwindigkeit
im Bereich von 8000 U/min betrieben werden, um eine Reinigung der
Flügel zu bewerkstelligen.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben
eines elektronisch gesteuerten Verbrennungsmotors, der vorzugsweise ein
Dieselmotor ist und umfasst: eine elektronische Steuereinheit, die
einen Speicher aufweist, und eine Turboladeranordnung mit variabler
Geometrie, die einen Elektromotor zum Betreiben des Abgasemissionen
ausgesetzten Turboladers umfasst, um eine Reinigung der in einem
Stellglied positionierten Turboladerflügel zu bewerkstelligen.
Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Bestimmen, ob der Kraftaufwand zum
Betreiben eines Flügelmechanismus in dem Turbolader einen
vorbestimmten Schwellwert auf der Basis des Betriebszustands des
Verbrennungsmotors überschreitet. Der Kraftaufwand des
Elektromotors im Turbolader wird durch die folgende mathematische
Formel wiedergegeben: Σ|F|n wobei:
F der
Kraftaufwand des Elektromotors ist, und
n die Anzahl der Wiederholungen
des Prüfens des Flügelstellglieds auf Schwierigkeiten
ist.
-
Wenn
bestimmt wird, dass der Turbolader betrieben werden soll, werden
die Flügel in dem Stellglied für eine Reinigung
positioniert. Der Turbolader wird auf der Basis des Drehmoments
des Verbrennungsmotors und auf der Basis der Zeitperiode für den
Betrieb betrieben, wobei auf der Basis von vorbestimmten Kraftaufwandshöhen
auf der Basis des Betriebs des Verbrennungsmotors bestimmt wird,
ob der Kraftaufwand zum Betreiben des Turboladers einen vorbestimmten
Kraftaufwand überschreitet, und wobei der Turbolader wiederholt
mit einer vorbestimmten Anzahl von Wiederholungen auf der Basis des
Kraftaufwands betrieben wird. Der Verbrennungsmotor wird gemäß der
vorliegenden Erfindung entweder im Leerlauf oder im Kraftübertragungsmodus
und Leerlauf betrieben. In jedem Fall wird der Verbrennungsmotor
vorzugsweise in einem stabilen Zustand betrieben, bevor ein Flügelreinigungszyklus eingeleitet
wird. Vorzugsweise befindet sich die Motordrossel während
des Betriebs in der vollständig geöffneten Position
und befindet sich das AGR-Ventil in einer vollständig geschlossenen
Position. Außerdem können der Motorkraftstoff
und die Zündung auf der Basis einer Anzahl von Gewichtungsfaktoren
verändert werden, wobei die Motordiagnose auf der Basis
des Luftstroms, des Ladedrucks und der Plausibilitätsprüfungen
deaktiviert ist. Außerdem kann der Verbrennungsmotor mit
einem Timer versehen sein, um die Zeitdauer und die Anzahl der Zyklen
zu bestimmen, mit denen der Betrieb durchgeführt werden sollen.
Der Timer kann zurückgesetzt werden, wenn der Dieselmotor
den Dieselpartikelfilter regeneriert.
-
1 ist
eine schematische Wiedergabe eines durch eine ECU gesteuerten Verbrennungsmotors,
der mit einem Turbolader mit variabler Geometrie ausgestattet ist.
-
2A ist
eine Wiedergabe eines Typs von Turbolader mit variabler Geometrie,
der für die vorliegende Erfindung geeignet ist.
-
2B ist
eine Wiedergabe des Turboladers von 2A, wobei
die Flügel gedreht sind.
-
3 ist
eine schematische Wiedergabe eines anderen Turboladers mit variabler
Geometrie, der für die vorliegende Erfindung geeignet ist.
-
4A und 4B sind
schematische Wiedergaben der Änderung in der Flügelausgabe
gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
5 ist
ein schematisches Softwarediagramm zu einem Verfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung.
-
1 zeigt
ein Fahrzeug-Kraftübertragungssystem 10 gemäß einem
nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Das System 10 kann Leistung zum Antreiben einer Anzahl
von Fahrzeugen wie etwa Lastkraftwägen, Baufahrzeugen, Schiffen,
stationären Generatoren, Personenkraftwägen, Lieferwägen,
Booten, Freizeitfahrzeugen, leichten und schweren Arbeitsfahrzeugen
usw. vorsehen.
-
Das
System 10 kann ein durch einen Verbrennungsmotor angetriebenes
System sein, wobei Kraftstoffe wie etwa Benzin oder Diesel in einem
Verbrennungsprozess durch einen Funkenzündungs- oder Kompressionszündungsmotor 14 verbrannt werden,
um Leistung zu erzeugen. Der Motor 14 kann ein Dieselmotor
sein, der eine Anzahl von Zylindern 18 umfasst, in die
Kraftstoff und Luft auf dem Fachmann bekannte Weise für die
Zündung eingespritzt werden. Der Motor 14 kann
ein Mehrzylinder-Kompressionszündungsmotor wie etwa ein
Dieselmotor mit 4, 6, 8, 12, 16 oder 24 Zylindern sein. Es ist jedoch
zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf einen bestimmten
Typ von Motor oder Kraftstoff beschränkt ist.
-
Die
während der Verbrennung durch den Motor 14 erzeugten
Abgase können über ein Abgassystem 20 emittiert
werden. Das Abgassystem 20 kann eine beliebige Anzahl von
Einrichtungen wie etwa einen Abgaskrümmer und Leitungen
zum Führen der emittierten Abgase zu einer Partikelfilteranordnung 30 sein,
die im Fall von Dieselmotoren gewöhnlich als Dieselpartikelfilter
bezeichnet wird. Optional kann das System 20 einen Turbolader
in Nachbarschaft zu dem Abgaskrümmer umfassen, um die in
den Motor 14 zugeführte Frischluft zu komprimieren.
Der Turbolader kann zum Beispiel eine Turbine 32 und einen Kompressor 34 umfassen
und zum Beispiel ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) und/oder
eine Turbocompound-Leistungsturbine sein. Aber natürlich
ist die vorliegende Erfindung nicht auf Abgassysteme mit Turboladern
oder ähnlichem beschränkt.
-
Die
Partikelfilteranordnung 30 kann konfiguriert sein, um mit
dem Verbrennungsprozess assoziierte Partikeln aufzufangen. Insbesondere
kann die Partikelfilteranordnung 30 einen Oxidationskatalysatorbehälter 36,
der einen Oxidationskatalysator (OK) 38 enthält,
und einen Partikelfilterbehälter 42, der ein Partikelfilter 44 enthält,
umfassen. Die Behälter 36, 42 können
separate Komponenten sein, die durch eine Klammer oder eine andere
Einrichtung miteinander verbunden sind, sodass die Behälter 36, 42 für eine
Wartung oder andere Operationen voneinander getrennt werden können.
Aber natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf
diese beispielhafte Konfiguration der Partikelfilteranordnung 30 beschränkt. Die
vorliegende Erfindung sieht vielmehr vor, dass die Partikelfilteranordnung
auch mehr oder weniger als die oben genannten Komponenten und Einrichtungen
umfassen kann. Insbesondere sieht die vorliegende Erfindung vor,
dass die Partikelfilteranordnung 30 nur das Partikelfilter 44 und
nicht notwendigerweise den Oxidationskatalysatorbehälter 36 oder das
Substrat 38 umfasst, wobei das Partikelfilter 44 auch
an anderen Positionen des Abgassystems 20 wie etwa oberhalb
der Turbine 32 angeordnet sein kann.
-
Der
Oxidationskatalysator 38, der bei Dieselmotoren gewöhnlich
als Dieseloxidationskatalysator bezeichnet wird, kann Kohlenwasserstoffe
und Kohlenmonoxid in den Abgasen oxidieren, um die Temperaturen
an dem Partikelfilter 44 zu erhöhen. Das Partikelfilter 44 kann
Partikeln aus den Abgasen wie etwa Kohlenstoff, Ölpartikeln,
Asche usw. auffangen und die aufgefangenen Partikeln regenerieren,
wenn die assoziierten Temperaturen ausreichend hoch sind. Gemäß einem
nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung
besteht eine Aufgabe der Partikelfilteranordnung 30 darin,
schädliche kohlenstoffhaltige Partikeln aus den Abgasen
aufzufangen und diese Schadstoffe zu speichern, bis die Temperaturen
an dem Partikelfilter 44 eine Oxidation der aufgefangenen
Partikeln zu einem Gas, das in die Atmosphäre ausgestoßen
werden kann, unterstützen.
-
Die
Oxidationskatalysator- und Partikelfilterbehälter 36, 42 können
Einlässe und Auslässe umfassen, deren Querschnittflächen
breite Abschnitte aufweisen, um darin den Oxidationskatalysator 38 und
das Partikelfilter 44 zu speichern. Die vorliegende Erfindung
sieht weiterhin vor, dass die Behälter 36 und 42 beliebige
Konfigurationen und Anordnungen zum Oxidieren von Emissionen und
zum Auffangen von Partikeln aufweisen können. Die vorliegende
Erfindung ist also nicht auf eine bestimmte Konfiguration für
die Partikelfilteranordnung 30 beschränkt.
-
Um
die Oxidation der erfassten Partikeln zu unterstützen,
kann eine Dosierungseinrichtung 50 vorgesehen sein, die
Kraftstoff in die Abgase einführt, damit der Kraftstoff
mit dem Oxidationskatalysator 38 reagiert und verbrennt,
wodurch die Temperaturen an dem Partikelfilter 44 erhöht
und Regenerierung unterstützt wird. Zum Beispiel sieht
ein nicht einschränkender Aspekt der vorliegenden Erfindung
eine Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge aus der Dosierungseinrichtung
in Abhängigkeit von den Temperaturen an dem Partikelfilter 44 und
von anderen Systemparametern wie etwa dem Luftmassenfluss, den AGR-Temperaturen
usw. vor, um die Regenerierung zu steuern. Die vorliegende Erfindung
sieht jedoch auch vor, dass der Kraftstoff auf andere Weise in die Abgase
eingeführt werden kann, etwa indem der Motor 14 gesteuert
wird, um Kraftstoff zusammen mit den Abgasen zu emittieren.
-
Es
kann ein Lufteinlasssystem 52 vorgesehen sein, um Frischluft
aus einem Frischlufteinlass 54 durch eine Luftleitung zu
einem Einlasskrümmer zu führen und in den Motor 14 einzuführen.
Außerdem kann das System 52 eine Luftkühlung
oder einen Ladeluftkühler 56 umfassen, um die
Frischluft zu kühlen, nachdem sie durch den Kompressor 34 komprimiert
wurde. Optional kann ein Drosseleinlassventil 58 vorgesehen
sein, um den Fluss der Frischluft zu dem Motor 14 zu steuern.
Optional kann das Drosseleinlassventil 58 auch vorgesehen
sein, um den Fluss von AGR-Gasen zu dem Motor 14 zu steuern
oder um den Fluss der Frischluft und der AGR-Gase 64 zu dem
Motor 14 zu steuern. Das Drosselventil 58 kann ein
manuell oder elektrisch betriebenes Ventil sein, das etwa auf eine
Pedalposition eines durch einen Fahrer des Fahrzeugs betätigten
Drosselpedals reagiert. Es sind viele Variationen für ein
derartiges Lufteinlasssystem möglich, wobei die vorliegende
Erfindung nicht auf eine bestimmte Anordnung beschränkt
ist. Die vorliegende Erfindung sieht vielmehr vor, dass eine beliebige
Anzahl von Einrichtungen zum Zuführen von Frischluft zu
dem Einlasskrümmer und den Zylindern verwendet werden kann,
wobei mehr oder weniger als die oben genannten Einrichtungen verwendet
werden können.
-
Optional
kann ein Abgasrezirkulationssystem (AGR-System) 64 vorgesehen
sein, um Abgas zu dem Motor 14 zurückzuführen
und mit der Frischluft zu mischen. Das AGR-System 64 kann
wahlweise einen abgemessenen Teil der Abgase in den Motor 14 einführen.
Das AGR-System 64 kann zum Beispiel die eingehende Luftladung
verdünnen und die Spitzenverbrennungstemperaturen senken,
um die während der Verbrennung erzeugte Menge an Stickstoffoxiden
zu reduzieren. Die rückzuführende Menge von Abgasen
kann durch ein AGR-Ventil 66 und/oder in Kombination mit
anderen Einrichtungen wie etwa dem Turbolader gesteuert werden.
Das AGR-Ventil 66 kann ein variables Flussventil sein, das
elektronisch gesteuert wird. Es gibt viele mögliche Konfigurationen
für das steuerbare AGR-Ventil 66, wobei die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung nicht auf einen bestimmten Aufbau für
das AGR-Ventil 66 beschränkt sind.
-
Das
AGR-System 64 gemäß einem nicht einschränkenden
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine AGR-Kühlerleitung 70 einschließlich
eines AGR-Kühlers 72 sowie eine AGR-Kühlerumgehung 74 umfassen.
Das AGR-Ventil 66 kann an dem Abgaskrümmer vorgesehen
sein, um Abgas durch die AGR-Kühlerleitung 70 oder
die Umgehung 74 zu führen. Natürlich
sieht die vorliegende Erfindung vor, dass das AGR-System 64 mehr
oder weniger als diese Einrichtungen und auch andere Einrichtungen zum
Rückführen von Abgas umfassen kann. Dementsprechend
ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein bestimmtes AGR-System
beschränkt, wobei auch andere Systeme verwendet werden
können, die mehr oder weniger als die oben genannten Einrichtungen
umfassen, wie zum Beispiel ein AGR-System mit nur einer AGR-Kühlerleitung
oder Umgehung.
-
Es
kann ein Kühlsystem 80 vorgesehen sein, wobei
während des Betriebs des Verbrennungsmotors 14 ein
Kühlmittel durch denselben geführt wird. Das Kühlmittel
kann ausreichen, um die durch den Verbrennungsmotor 14 erzeugte
Wärme etwa zu einem Kühler abzuführen.
Der Kühler kann eine Anzahl von Rippen umfassen, durch
die das Kühlmittel fließt, um durch den Luftstrom
gekühlt zu werden, der durch das Motorgehäuse
hindurchgeht und/oder durch einen Ventilator erzeugt wird. Es ist
jedoch zu beachten, dass die vorliegende Erfindung auch mehr oder weniger
als die genannten Einrichtungen in dem Kühlsystem 80 umfassen
kann, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene
beispielhafte Kühlsystem beschränkt ist.
-
Das
Kühlsystem 80 kann in Verbindung mit einem Heizsystem 84 betrieben
werden. Das Heizsystem 84 kann eine Heizkern, einen Heizventilator und
ein Heizventil umfassen. Der Heizkern kann über das Heizventil
ein geheiztes Kühlfluid aus dem Verbrennungsmotor 14 empfangen,
sodass der Heizventilator, der elektrisch durch die Insassen in
dem Insassenbereich oder der Kabine des Fahrzeug gesteuert werden
kann, durch den Heizkern erwärmte Luft zu den Insassen
blasen kann. Zum Beispiel kann der Heizventilator mit verschiedenen
Geschwindigkeiten gesteuert werden, um die Menge der an dem Heizkern
vorbei geblasenen und erwärmten Luft zu steuern, wobei
die erwärmte Luft dann über ein Lüftungssystem
zu den Insassen verteilt werden kann. Optional können Sensoren
und Schalter 86 in dem Insassenbereich vorgesehen sein,
um die Heizanforderungen der Insassen zu steuern. Die Schalter und Sensoren
können Drehschalter oder digitale Schalter zum Anfordern
von Heizleistung und Sensoren zum Bestimmen der Erfüllung
der angeforderten Heizleistung umfassen. Die vorliegende Erfindung
sieht vor, dass auch mehr oder weniger als die oben genannten Einrichtungen
in dem Heizsystem enthalten sein können, wobei die vorliegende
Erfindung nicht auf das oben beschriebene beispielhafte Heizsystem
beschränkt ist.
-
Eine
Steuereinrichtung 92 wie etwa ein elektronisches Steuermodul
oder ein Motorsteuermodul kann in dem System 10 enthalten
sein, um die verschiedenen Operationen des Verbrennungsmotors 14 und
anderer damit assoziierter Systeme und Subsysteme wie etwa die Sensoren
im Abgas, das AGR-System und die Einlasssysteme zu steuern. Verschiedene
Sensoren können über Ein-/Ausgabeanschlüsse 94 elektrisch
mit der Steuereinrichtung kommunizieren. Die Steuereinrichtung 92 kann
eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 98 umfassen, die über einen
Daten- und Steuerbus 100 mit verschiedenen computerlesbaren
Speichermedien kommuniziert. Die computerlesbaren Speichermedien
können eine Anzahl von bekannten Einrichtungen umfassen,
die als ROM 102, RAM 104 und nicht-flüchtiger
RAM 106 funktionieren. Eine Daten-, Diagnose- und Programmierungs-Ein-/Ausgabeeinrichtung 108 kann
wahlweise über einen Stecker mit der Steuereinrichtung verbunden
werden, um verschiedene Informationen auszutauschen. Die Einrichtung 108 kann
verwendet werden, um Werte in den computerlesbaren Speichermedien
wie etwa Konfigurationseinstellungen, Kalibrierungsvariablen, Anweisungen
für das AGR-, Einlass- oder Abgassystem usw. zu ändern.
-
Das
System 10 kann einen Einspritzmechanismus 114 umfassen,
um das Einspritzen von Kraftstoff und/oder Luft in die Zylinder 18 zu
steuern. Der Einspritzmechanismus 114 kann durch die Steuereinrichtung 92 oder
andere Steuereinrichtungen gesteuert werden und kann eine beliebige
Anzahl von Einrichtungen wie etwa Einrichtungen zum Einspritzen
von Kraftstoff und/oder Luft in einen Zylindereinlass mit einer
gemeinsamen Schiene und eine Einrichtung zum individuellen Einspritzen
von Kraftstoff und/oder Luft in jeden einzelnen Zylinder umfassen. Zum
Beispiel kann der Einspritzmechanismus 114 separat und
unabhängig den Kraftstoff und/oder die Luft steuern, die
in jeden Zylinder eingespritzt wird, sodass jeder Zylinder separat
oder unabhängig gesteuert werden kann, um verschiedene
Mengen von Kraftstoff und/oder Luft oder gar keinen Kraftstoff und/oder
gar keine Luft zu empfangen. Aber natürlich sieht die vorliegende
Erfindung vor, dass der Einspritzmechanismus 114 auch mehr
oder weniger als diese Einrichtungen umfassen kann, wobei die vorliegende
Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Einrichtungen beschränkt
ist.
-
Das
System 10 kann einen Ventilmechanismus 116 zum Steuern
der Ventilzeiten der Zylinder 18 umfassen, um den Luftfluss
in und den Luftfluss aus den Zylindern 18 zu steuern. Der
Ventilmechanismus 116 kann durch die Steuereinrichtung 92 oder
eine andere Steuereinrichtung gesteuert werden und eine beliebige
Anzahl von Einrichtungen einschließlich von Einrichtungen
zum wahlweisen und unabhängigen Öffnen und Schließen
von Zylindereinlass- und Zylinderauslassventilen umfassen. Zum Beispiel kann
der Ventilmechanismus 116 die Abgasventilzeiten jedes Zylinders
derart steuern, dass die Abgas- und/oder Einlassventile unabhängig
voneinander mit steuerbaren Intervallen wie etwa bei einem Kompressionsbremsen
geöffnet und geschlossen werden. Aber natürlich
sieht die vorliegende Erfindung vor, dass der Ventilmechanismus
auch mehr oder weniger als die genannten Einrichtungen umfassen
kann, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen
Einrichtungen beschränkt ist.
-
Während
des Betriebs empfängt die Steuereinrichtung 92 Signale
von verschiedenen Motor-/Fahrzeugsensoren und führt eine
in Hardware und/oder Software eingebettete Steuerlogik aus, um das
System 10 zu steuern. In den computerlesbaren Speichermedien
können zum Beispiel Befehle gespeichert sein, die durch
die Steuereinrichtung 92 ausgeführt werden können,
um verschiedene Verfahren zum Steuern aller Einrichtungen und Subsysteme
in dem System 10 durchzuführen. Die Programmbefehle
können durch die Steuereinrichtung in der MPU 98 ausgeführt
werden, um die verschiedenen Systeme und Subsysteme des Motors und/oder Fahrzeugs über
die Ein-/Ausgabeanschlüsse 94 zu steuern. Allgemein
geben die Strichlinien in 1 eine optionale
Erfassungs- und Steuerkommunikation zwischen der Steuereinrichtung
und den verschiedenen Komponenten in dem Antriebssystem wieder. Weiterhin
ist zu beachten, dass eine beliebige Anzahl von Sensoren und Merkmale
mit jeder Einrichtung assoziiert sein können, um den Betrieb
derselben zu überwachen und zu steuern.
-
Gemäß einem
nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung
kann die Steuereinrichtung 92 eine DDEC-Steuereinrichtung
von der Detroit Diesel Corporation, Detroit, Michigan, sein. Verschiedene
andere Merkmale dieser Steuereinrichtung werden im Detail in einer
Anzahl von US-Patenten der Detroit Diesel Corporation beschrieben. Weiterhin
kann die Steuereinrichtung eine beliebige Anzahl von Programmierungs-
oder Verarbeitungstechniken oder entsprechenden Strategien zum Steuern
der Einrichtungen in dem System 10 verenden. Weiterhin
sieht die vorliegende Erfindung vor, dass das System auch mehr als
eine Steuereinrichtung umfassen kann, wie etwa separate Steuereinrichtungen
zum Steuern von Systemen oder Subsystemen einschließlich
einer Abgassystem-Steuereinrichtung zum Steuern der Abgastemperaturen,
Massenflussraten oder anderer assoziierter Merkmale. Außerdem
können diese Steuereinrichtungen auch andere Steuereinrichtungen
als die oben genannte DDEC-Steuereinrichtung umfassen.
-
Gemäß einem
nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung
können die Steuereinrichtung 92 oder andere Einrichtung
konfiguriert sein, um auf Emissionen bezogene Fehlercodes permanent
in einem Speicher zu speichern, der nur für speziell autorisierte
Wartungswerkzeuge zugänglich ist. Die autorisierten Wartungswerkzeuge
erhalten über ein Kennwort Zugriff, wobei jeder Zugriff
und auch andere Änderungsversuche an den gespeicherten
Fehlercodes protokolliert werden. Es ist vorgesehen, dass eine beliebige
Anzahl von Fehlercodes in dem permanenten Speicher gespeichert sein
kann, wobei vorzugsweise acht derartige Fehlercodes in dem Speicher
gespeichert sind.
-
2A und 2B sind
vergrößerte schematische Wiedergaben eines Typs
von Turbolader mit variabler Geometrie, der für die vorliegende
Erfindung geeignet ist. Insbesondere weist der Turbolader mit variabler
Geometrie 118 eine Vielzahl von Flügeln 120 auf,
die schwenkbar von einer geschlossenen Position 122 zu
einer offenen Position 124 eingestellt werden können.
Die Flügel werden durch einen Elektromotor 126 eingestellt,
der ein Gehäuse 128 und eine Armatur (nicht gezeigt)
in dem Gehäuse umfasst. Die Drehbewegung des Elektromotors
veranlasst, dass eine Verbindung 130 eine Kraft 131 auf
einen Ring 136 ausübt, um eine Drehung desselben
in der Richtung 135 um den Umfang 138 des Turboladers
zu veranlassen. Die Flügel sind an dem Bezugszeichen 137 schwenkbar über
eine Verbindung 139 an dem Ring befestigt und werden schwenkbar
um ihre Längsachse 140 bewegt, um die Position
von einer niedrigen Flügelausgabeposition 142 zu
einer hohen Flügelausgabeposition 144 zu ändern.
Die Bewegungsgrößen der Flügel aus einer
normalen Betriebsposition zu einer niedrigen Ausgabeposition und
einer hohen Ausgabeposition sind ungefähr gleich und relativ
zu der normalen Position einander entgegengesetzt. Um die Flügelausgabe
zu variieren, werden die Flügel schwenkbar mit einer gleichen und
entgegen gesetzten Größe relativ zu dem normalen
Betrieb eingestellt, um eine niedrige Ausgabe und eine hohe Ausgabe
zu erzielen.
-
3 ist
eine schematische Wiedergabe eines anderen Turboladers 148 mit
variabler Geometrie, der einen Düsenring 150 mit Öffnungen 152 umfasst,
die etwas größer sind und Flügel 154 des
Turboladers 148 aufnehmen. Der Düsenring kann
relativ zu den Flügeln in den Richtungen 156, 158 mittels
eines Elektromotors bewegt werden, der einen ähnlichen
Aufbau wie oben mit Bezug auf 2A und 2B beschrieben
aufweist. Der Unterschied zu 2A und 2B liegt
darin, dass die Drehung des Elektromotors den Düsenring
in der Richtung 156 und 158 bewegt, um durch eine
physikalische Betätigung an den Flügeln Ruß von
den Flügeln zu entfernen. Weil der Ruß auf den
Flügeln abgelagert ist, sieht er einen Widerstand für
die Bewegung des Rings vor. Der Widerstand der mit Ruß beschmutzten Flügel
für die Bewegung des Rings führt zu einem erhöhten
Kraftaufwand des Elektromotors, um den Ring zu bewegen und die Flügelausgabe
zu variieren. Die Arbeit äußert sich als eine
Aufwandserhöhung, die durch die folgende mathematische
Formel wiedergegeben wird: Σ|F|n wobei:
F
der Kraftaufwand des Elektromotors ist, und
n die Anzahl der
Wiederholungen des Prüfens des Flügelstellglieds
auf Schwierigkeiten ist.
-
Die
Flügelausgabe wird modifiziert, indem der Düsenring
während des normalen Betriebs des Turboladers relativ zu
seiner Position gedreht wird. Der Düsenring kann relativ
zu der normalen Betriebsposition um eine Größe
zu einer größeren Flügelausgabeposition
und um eine entgegen gesetzte aber gleiche Größe
zu einer niedrigen Flügelausgabeposition bewegt werden.
-
4A und 4B sind
schematische Wiedergaben der Änderung in der Flügelausgabe
gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Achse 160 gibt
den Prozentsatz der Flügelausgabe wieder und die Achse 162 gibt
die Zeit wieder. Die normale Flügelausgabe, die dem normalen
Betrieb des Turboladers entspricht, wird durch das Bezugszeichen 164 angegeben.
Während des Betriebs wird die Flügelausgabe innerhalb
vorbestimmter absoluter Werte 166 und 168 gehalten.
Der Wert 166 gibt die höchste Ventilausgabe wieder,
und der Wert 168 gibt nie niedrigste Flügelausgabe
wieder. Während des Betriebs wird die Turbolader-Flügelausgabe
von hoch zu niedrig versetzt und nimmt danach zu einem bestimmten Zeitpunkt
wieder die normale Ausgabe an.
-
4B ist
eine Wiedergabe des tatsächlichen Betriebs eines Turboladers
mit variabler Geometrie gemäß der vorliegenden
Erfindung. Der normale Betriebsstatus ist bei dem Bezugszeichen 170 wiedergegeben
und weist eine minimale Fluktuation in der Flügelausgabe
aus. Während des Betriebs wird die Flügelausgabe
um einen Wert +Δ auf die hohe Flügelausgabe des
Bezugszeichen 172 geändert. Die niedrige Flügelausgabe
wird relativ zu dem normalen Betrieb um einen Wert –Δ geändert.
Es ist zu beachten, dass +Δ und –Δ jeweils
gleich groß, aber zueinander entgegen gesetzt relativ zu
dem normalen Betrieb des Verbrennungsmotors sind.
-
5 ist
ein schematisches Software-Flussdiagramm zu einem Verfahren 176 gemäß der
vorliegenden Erfindung. In Schritt 178 wird der Betriebsstatus
des Verbrennungsmotors und gleichzeitig der Betriebsstatus des Turboladers
bestimmt. Um den Betriebsstatus des Verbrennungsmotors zu bestimmen,
bestimmt das Motorsteuermodul gleichzeitig, ob die Zündung
eingeschaltet ist, ob der Verbrennungsmotor im Leerlauf, im Kraftübertragungsmodus oder
im Leerlauf und Kraftübertragungsmodus betrieben wird,
ob der Verbrennungsmotor im Regenerierungsmodus für Abgaskomponenten
betrieben wird, ob der Verbrennungsmotor Kraftstoff in den Dieselpartikelfilter
einführt, wenn es sich um einen Verbrennungsmotor mit einer
Dieselpartikelfilter-Regenerierung handelt, ob das Motordrehmoment
einen vorbestimmten kalibrierbaren Grenzwert überschreitet, und
ob die Motorgeschwindigkeit oder die Drehzahl einen vorbestimmten
kalibrierbaren Grenzwert überschreitet. Außerdem
wird gleichzeitig der Betriebsstatus des Turboladers bestimmt. Das
Motorsteuermodul bestimmt, ob die Flügel stabil sind und
ob Fehler des Turboladers vorliegen. Alle Operationen in Schritt 178 schreiten
gleichzeitig innerhalb einer vorbestimmten kalibrierbaren Zeitperiode
fort. Wenn keine dieser Bestimmungen die Einleitung einer Flügelreinigung
erforderlich scheinen lässt, wird das Verfahren beendet
und wird der normale Betrieb des Turboladers wie in Schritt 180 angegeben
fortgesetzt.
-
Der
Schritt 182 ist optional und wird nur dann ausgeführt,
wenn alle Bestimmungen in Schritt 178 eine Flügelreinigung
unterstützen. Der Schritt 182 umfasst das gleichzeitige
Schließen des AGR-Ventils, das Öffnen der Einlassdrossel,
das Einstellen der Motorzeiten und das Einstellen der Kraftstoffzufuhr.
-
In
Schritt 184 werden die Flügel betrieben, um sie
von Ruß zu befreien. In diesem Schritt wird die Flügelausgabe
von einem hohen Ausgabewert zu einem niedrigen Ausgabewert relativ
zu einem normalen Ausgabewert versetzt, wie zuvor mit Bezug auf 2A bis 4B beschrieben.
Die Flügel werden für eine vorbestimmte, kalibrierbare
Zeitdauer betrieben, wobei der Verbrennungsmotor dann seinen normalen
Betrieb wie in Schritt 182 angegeben wiederaufnimmt und
der Timer zurückgesetzt wird. In Schritt 186 wird
die Arbeit des Elektromotors in Übereinstimmung mit der
folgenden mathematischen Formel gemessen: Σ|F|n wobei:
F
der Kraftaufwand des Elektromotors ist, und
n die Anzahl der
Wiederholungen des Prüfens des Flügelstellglieds
auf Schwierigkeiten ist.
-
Wenn
bestimmt wird, dass kein Grenzwert vorliegt, wird in Schritt 188 zu
dem normalen Betrieb des Turboladers zurückgekehrt und
wird der Timer zurückgesetzt. Wenn bestimmt wird, dass
ein Grenzwert vorliegt, wird in Schritt 190 bestimmt, ob
die maximale Anzahl von Flügelzyklen durchlaufen wurde. Wenn
dies der Fall ist, geht die Software zurück zu Schritt 188.
Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Software zurück
zu Schritt 184.
-
Die
vorliegende Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend
aufzufassen. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass viele Variationen und
Modifikationen möglich sind, ohne dass deshalb der durch
die beigefügten Ansprüche definierte Erfindungsumfang
verlassen wird.
-
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
-