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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/139,690,
die am 22. Dezember 2008 eingereicht wurde. Die Offenbarung der
obigen Anmeldung ist hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme
eingeschlossen.
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GEBIET
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft Drosselsteuersysteme und -verfahren
für Verbrennungsmotoren.
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HINTERGRUND
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Die
hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den
Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der
derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt
beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt
der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten,
sind weder ausdrücklich noch
implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung
zugelassen.
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Verbrennungsmotoren
verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um Kolben
anzutreiben. Die Hubbewegung der Kolben erzeugt ein Antriebsdrehmoment.
Luft wird durch einen Drosselkörper
in einen Einlasskrümmer
gesaugt und durch eine Drosselklappe in dem Drosselkörper geregelt. Um
ein gewünschtes
Motordrehmoment zu liefern, ermittelt ein Antriebsstrang-Steuermodul
eine gewünschte
Drosselklappenposition basierend auf einem gewünschten Motordrehmoment, um
eine gewünschte
Luftmassenströmung
zu liefern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Drosselsteuersystem gemäß der vorliegenden
Offenbarung umfasst ein Druckvergleichsmodul und ein Drosselklappen-Steuermodul.
Das Druckvergleichsmodul ermittelt einen Einlassdruck stromaufwärts eines
Drosselkörpers
und einen Auslassdruck stromabwärts
des Drosselkörpers.
Das Drosselklappen-Steuermodul steuert eine Position einer Drosselklappe
basierend auf dem Einlassdruck und dem Auslassdruck.
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Gemäß anderen
Merkmalen bewegt das Drosselklappen-Steuermodul die Drosselklappe
aus einer ersten Drosselposition in eine zweite Drosselposition,
wenn eine Druckdifferenz zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck
größer als
ein erster Schwellenwert oder diesem gleich ist. Die erste und die
zweite Drosselposition werden basierend auf einem gewünschten
Motordrehmoment ermittelt. Das Drosselklappen-Steuermodul bewegt
die Drosselklappe in eine weit offene Position, wenn die Druckdifferenz
unterhalb des ersten Schwellenwerts liegt.
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Ein
Verfahren zum Steuern einer Drosselklappe umfasst: dass ein Einlassdruck
stromaufwärts eines
Drosselkörpers
und ein Auslassdruck stromabwärts
des Drosselkörpers
ermittelt werden; und dass eine Drosselklappe basierend auf dem
Einlassdruck und dem Auslassdruck gesteuert wird.
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Weitere
Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der
nachstehend vorgesehenen ausführlichen
Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche
Beschreibung und die speziellen Beispiele, obgleich sie die bevorzugte
Ausführungsform
der Offenbarung angeben, nur zu Darstellungszwecken gedacht sind
und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der
begleitenden Zeichnungen verständlicher
werden, wobei:
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1 ein
Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems ist, das
ein Drosselsteuermodul gemäß der vorliegenden
Offenbarung umfasst;
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2 ein
Funktionsblockdiagramm eines Drosselsteuermoduls gemäß der vorliegenden
Offenbarung ist; und
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3 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Drosselklappe gemäß der vorliegenden
Offenbarung ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner
Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit
oder Verwendungen einzuschränken.
Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen
verwendet, um ähnliche
Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck ”Mo dul” auf einen
anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen
Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet
oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software-
oder Firmwareprogramme ausführen,
einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete
Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Um
die Luftmassenströmung
durch den Drosselkörper
zu erhöhen,
kann der Motor in einem Aufladungsmodus betrieben werden. In dem
Aufladungsmodus wird ein Turbokompressor oder ein Turbolader aktiviert,
um den Luftdruck benachbart zu einem Einlass des Drosselkörpers zu
erhöhen
(oder „aufzuladen”). Aufgrund
des höheren
Luftdrucks in dem Einlasskrümmer
kann mehr Luft in die Zylinder gesaugt werden, und es kann mehr
Kraftstoff eingespritzt werden, um das Motordrehmoment zu erhöhen. In
dem Aufladungsmodus ist eine Druckdifferenz über den Drosselkörper relativ
klein, und die Drosselklappe neigt dazu zu oszillieren. Infolgedessen
werden die Luftmassenströmung
durch den Drosselkörper
und das resultierende Luft/Kraftstoffverhältnis instabil. Die Drosselklappe
kann beschädigt
werden, wenn eine Oszillation für
eine ausgedehnte Zeitdauer andauert.
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Das
Drosselsteuermodul gemäß der vorliegenden
Offenbarung überwacht
den Luftdruck benachbart zu einem Einlass und einem Auslass eines Drosselkörpers und
steuert eine Drosselklappe basierend auf einer Druckdifferenz über den
Drosselkörper.
Wenn die Druckdifferenz unterhalb eines Schwellenwerts liegt, wird
die Drosselklappe in eine weit offene Position bewegt, um eine maximale
Luftströmung
zu ermöglichen,
und die Einlassluft ist ungedrosselt. Wenn die Druckdifferenz größer als
der Schwellenwert oder diesem gleich ist, wird die Drosselklappe
gemäß einer gewünschten
Drosselposition gesteuert, die basierend auf einem gewünschten
Motordrehmoment ermittelt wird.
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Auf 1 Bezug
nehmend, umfasst das Motorsystem 10 einen Motor 12,
einen Einlasskrümmer 14,
einen Auslasskrümmer 16,
ein Abgassystem 18 und ein Kraftstoff-Einspritzsystem 20.
Luft wird durch einen Drosselkörper 22 in
den Einlasskrümmer 14 gesaugt
und durch den Einlasskrümmer 14 in
Zylinder (nicht gezeigt) verteilt. Kraftstoff wird durch das Kraftstoff-Einspritzsystem 20 in
die Zylinder eingespritzt. Der eingespritzte Kraftstoff vermischt
sich mit der Luft, und es wird ein Luft/Kraftstoffgemisch in den Zylindern
erzeugt. Kolben in den Zylindern komprimieren das Luft/Kraftstoffgemisch.
Eine Zündkerze (nicht
gezeigt) zündet
das Luft/Kraftstoffgemisch. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs
erzeugt eine Verbrennungskraft, um die Kolben anzutreiben, die eine
Kurbelwelle (nicht gezeigt) drehbar antreiben. Das Abgas tritt aus
den Zylindern aus und strömt
durch den Auslasskrümmer 16 und
in das Abgassystem 18. Nachdem das Abgas in dem Abgassystem 18 behandelt
wurde, wird das Abgas an die Atmosphäre abgegeben.
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Der
Drosselkörper 22 steuert
den Betrag der Luftströmung
in den Motor 12. Der Drosselkörper 22 umfasst eine
Drosselklappe 24 und einen Drosselaktuator 26.
Die Drosselklappe 24 ist innerhalb des Drosselkörpers 22 angeordnet
und regelt die Luftströmung.
Der Drosselaktuator 26 bewegt die Drosselklappe 24 in
unterschiedliche Drosselpositionen, um basierend auf einem gewünschten
Motordrehmoment eine gewünschte
Drosselfläche
zu erzeugen. Ein Steuermodul 28, das mit dem Drosselaktuator 26 in
Verbindung steht, ermittelt die gewünschte Luftmenge, die in den
Motor 12 gesaugt werden soll, und steuert dementsprechend
den Drosselaktuator 26.
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Das
Motorsystem 10 umfasst einen Turbolader 32, der
aktiviert werden kann, wenn dem Motor 12 befohlen wird,
eine Motordrehmomentabgabe zu erhöhen. Wenn der Turbolader 32 nicht
aktiviert ist, verwendet der Motor 12 die Abwärtsbewegung
eines Kolbens, um den Unterdruck in dem Einlasskrümmer 14 zu
erzeugen. Die Umgebungsluft wird aufgrund der Anwesenheit eines
Unterdrucks in den Einlasskrümmer 14 und
die Zylinder gesaugt.
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Bei
den Aufladungsanwendungen, bei denen der Turbolader 32 aktiviert
ist, treibt das Abgas den Turbolader 32 an, um den Luftdruck
an dem Auslass des Turboladers 32 zu erhöhen. Der
Auslass des Turboladers 32 steht mit dem Einlass des Drosselkörpers 22 in
Verbindung. Daher wird die Einlassluft an dem Einlass des Drosselkörpers 22 komprimiert.
Die komprimierte Einlassluft kann schneller in die Zylinder gesaugt
werden. Mit der erhöhten
Luftströmung kann
mehr Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt werden, um die Motordrehmomentabgabe
zu erhöhen. Das
Steuermodul 28 umfasst ein Drosselsteuermodul 30,
das die Einlassluftströmung
durch den Drosselkörper 22 während des
Aufladungsmodus regelt.
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Ein
Ladedruckregelventil 33 ist benachbart zu dem Einlass des
Turboladers 32 vorgesehen, um Abgase weg von dem Turbinenrad
des Turboladers 32 abzulenken. Die Ablenkung der Abgase
regelt die Turbinendrehzahl, die wiederum die Drehzahl des Kompressors
des Turboladers 32 und damit den maximalen Ladedruck in
dem turbogeladenen System regelt. Ein Tastverhältnis des Ladedruckregelventils bezieht
sich auf den Prozentanteil der Zeit, während der das Solenoid des
Ladedruckregelventils aktiviert ist, um das Ladedruckregelventil 33 geschlossen
zu halten. Ein höheres
Tastverhältnis
des Ladedruckregelventils hält
das Ladedruckregelventil 33 länger geschlossen, wodurch ein
höherer
Abgasdruck über
die Turbine erzeugt wird und der Ziel-Ladedruck schneller verbessert
wird.
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Das
Motorsystem 10 umfasst ferner mehrere Sensoren, um den
Motorbetrieb zu überwachen.
Die mehreren Sensoren umfassen einen Einlasskrümmer-Luftdrucksensor (MAP-Sensor) 34,
einen Motordrehzahlsensor 36, einen Luftmassenströmungssensor
(MAF-Sensor) 38, einen Einlassluft-Temperatursensor (IAT-Sensor) 40,
einen Sensor 42 für
den barometrischen Druck (BP-Sensor) und einen Drosselpositionssensor 44,
ohne auf diese beschränkt
zu sein. Der MAP-Sensor 34 ist an dem Einlasskrümmer 14 vorgesehen
und misst einen Einlasskrümmer-Absolutdruck.
Der Motordrehzahlsensor 36 misst die Drehzahl (RPM) des
Motors 12. Der MAF-Sensor 38 misst
die Luftmasse, die durch den Einlasskrümmer 14 strömt. Der
IAT-Sensor 40 misst eine Einlasslufttemperatur. Der BP-Sensor 42 misst
den barometrischen Druck der Luft stromaufwärts des Drosselkörpers 22.
Der Drosselpositionssensor 44 misst die Position der Drosselklappe 22.
Optional kann ein Drucksensor 45 unmittelbar stromabwärts des
Drosselkörpers 22 vorgesehen
sein, um einen Luftdruck zu messen, unmittelbar nachdem die Luft
den Drosselkörper 22 verlässt.
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Auf 2 Bezug
nehmend, umfasst das Drosselsteuermodul 30 ein Drosselflächen-Ermittlungsmodul 46,
ein Drosselpositions-Ermittlungsmodul 48, ein Drosselzustands-Ermittlungsmodul 50, ein
Druckvergleichsmodul 52, ein Anpassungsmodul 53,
ein Drosselklappen-Steuermodul 54, ein Ladedruckregelventil-Steuermodul 56 und
ein Motorzustands-Ermittlungsmodul 58. Das Drosselflächen-Ermittlungsmodul 46 ermittelt
eine gewünschte
Drosselfläche
basierend auf einem gewünschten
Motordrehmoment anhand einer Drehmomentanforderung 56.
Das Drosselpositions-Ermittlungsmodul 48 ermittelt
eine gewünschte
Drosselposition basierend auf der gewünschten Drosselfläche. Das
Drosselpositions-Ermittlungsmodul 48 kann eine Nachschlagetabelle
umfassen, die Korrelationen zwischen der Drosselfläche und
der Drosselposition umfasst.
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Das
Drosselzustands-Ermittlungsmodul 50 ermittelt basierend
auf Signalen von dem Drosselpositionssensor 44, ob sich
der Drosselkörper 22 in
einem gedrosselten Zustand oder in einem ungedrosselten Zustand
befindet. In dem gedrosselten Zustand wird die Einlassluft gemäß einer
gewünschten Drosselposition
geregelt. In dem ungedrosselten Zustand wird die Luft nicht geregelt,
und die Drosselklappe 24 befindet sich in einer Position
(beispielsweise einer weit offenen Position), um eine maximale Luftströmung zu
ermöglichen.
Die maximale Luftmenge, der ermöglicht
wird, durch den Drosselkörper 22 zu
strömen,
variiert mit der Motordrehzahl. Daher variiert die weit offene Position
der Drosselklappe 24 mit der Motordrehzahl.
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Das
Druckvergleichsmodul 52 empfängt Druckmesswerte von dem
MAP-Sensor 34 und
dem BP-Sensor 42 sowie optional von dem Drucksensor 45.
Das Druckvergleichsmodul 52 ermittelt einen Einlassdruck
benachbart zu einem Einlass des Drosselkörpers 22, einen Auslassdruck
benachbart zu einem Auslass des Drosselkörpers 22 und eine
Druckdifferenz zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck.
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Das
Anpassungsmodul 53 ist vorgesehen, um die Drosselsteuerung
für Aufladungsanwendungen
anzupassen oder zu modifizieren, um sie für eine Situation geeignet zu
machen, in welcher der Motor 12 gerade gestartet wird.
Das Anpassungsmodul 53 vergleicht einen gewünschten
Luftdruck (MAP) und einen Turbo-Basisdruck. Das Druckvergleichsmodul 52 passt
die Drosselsteuerung an oder modifiziert diese basierend auf dem
Vergleich zwischen dem gewünschten
MAP und dem Turbo-Basisdruck.
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Wenn
der Motor 12 läuft,
vergleicht das Druckvergleichsmodul 52 den Einlassdruck
und den Auslassdruck und ermittelt, wie die Drosselklappe während Aufladungsanwendungen
basierend auf dem Einlassdruck und dem Auslassdruck bewegt werden
sollte. Wenn der Motor 12 gerade gestartet wird, ermittelt
das Druckvergleichsmodul 52 basierend auf dem gewünschten
MAP und dem Turbo-Basisdruck wie auch dem Einlassdruck und dem Auslassdruck,
wie die Drosselklappe bewegt werden sollte. Das Druckvergleichsmodul 52 befiehlt,
die Drosselklappe in Abhängigkeit
von einem Motor-Laufzustand und dem gewünschten MAP sowie dem Turbo-Basisdruck
durch den Drosselklappenaktuator 26 oder durch das Ladedruckregelventil 33 zu bewegen.
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Das
Motorzustands-Ermittlungsmodul 58 empfangt Signale von
dem Motordrehzahlsensor 36, die angeben, ob der Motor 12 läuft oder
gerade gestartet wird. Lediglich beispielhaft kann das Motorzustands-Ermittlungsmodul 58 ermitteln,
dass der Motor 12 läuft,
wenn die Motordrehzahl gleich einer Schwellenwertdrehzahl ist oder
oberhalb dieser liegt. Wenn die Motordrehzahl unterhalb einer Schwellenwertdrehzahl
liegt, kann das Motorzustands-Ermittlungsmodul 58 ermitteln,
dass der Motor 12 gerade gestartet wird.
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Insbesondere
ermittelt das Druckvergleichsmodul 52 eine Druckdifferenz
zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck und vergleicht die Druckdifferenz
mit einem ersten Schwellenwert und einem zweiten Schwellenwert.
Unter normalen Bedingungen (d. h. wenn der Motor 12 läuft und
bei Aufladungsanwendungen), bei denen die Druckdifferenz unterhalb
eines ersten Schwellenwerts liegt, steuert das Drosselklappen-Steuermodul 54 den
Drosselklappenaktuator 26, um die Drosselklappe aus einer ersten
Drosselposition in eine weit offene Position zu bewegen. Wenn die
Druckdifferenz gleich dem ersten Schwellenwert ist oder oberhalb
von diesem liegt, bewegt das Drosselklappen-Steuermodul 54 die Drosselklappe
aus der ersten Drosselposition in eine zweite Drosselpositi on. Wenn
sich die Drosselklappe in einer weit offenen Position befindet und
wenn die Druckdifferenz einen zweiten Schwellenwert überschreitet,
der größer als
der erste Schwellenwert ist, bewegt das Drosselklappen-Steuermodul 54 die Drosselklappe
aus der weit offenen Position in eine dritte Drosselposition. Wenn
sich die Drosselklappe in einer weit offenen Position befindet und
die Druckdifferenz unterhalb des zweiten Schwellenwerts liegt, bleibt
die Drosselklappe in der weit offenen Position.
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Der
Umgebungsluftdruck, der durch den BP-Sensor 42 gemessen
wird, kann als der Einlassdruck verwendet werden. Der MAP, der durch
den MAP-Sensor 34 gemessen wird, kann als der Auslassdruck
verwendet werden. Wenn der Drucksensor 45 vorgesehen ist,
können
die Druckmesswerte entweder von dem MAP-Sensor 34 oder
von dem Drucksensor 45 verwendet werden. Alternativ kann
das Minimum des MAP und des Druckwerts von dem Drucksensor 45 als
der Auslassdruck verwendet werden, um sicherzustellen, dass die
Druckdifferenz mehr dazu neigt, größer als der Schwellenwert zu
sein.
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Im
Allgemeinen ist der Auslassdruck kleiner als der Einlassdruck. Wenn
der Motor 12 in einem Nicht-Aufladungsmodus betrieben wird,
beträgt
der Einlassdruck ungefähr
1 bar (ungefähr
14,7 psi), und der Auslassdruck ist ein Unterdruck. In dem Aufladungsmodus
sind der Einlass- und der Auslassdruck erhöht, und der Auslassdruck liegt
im Allgemeinen in der Nähe
des Einlassdrucks. Wenn der Auslassdruck in der Nähe des Einlassdrucks
liegt, ist eine Oszillation der Drosselklappe 24 wahrscheinlich.
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Im
Folgenden beziehen sich „erste
Drosselposition”, „zweite
Drosselposition” oder „dritte
Drosselposition” auf
eine gewünschte
Drosselposition, die durch das Drosselpositions-Ermittlungsmodul 48 basierend
auf einem gewünschten
Motordrehmoment ermittelt wird. Die weit offene Position bezieht
sich auf eine Position, bei der die Drosselklappe 24 bis
zu einem Ausmaß offen
ist, um eine maximale Luftströmung
bei einer speziellen Motordrehzahl zu ermöglichen. Die erste, zweite
und dritte Drosselposition umfassen die weit offene Position nicht.
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Wenn
sich die Drosselklappe 24 in einem gedrosselten Zustand
befindet (beispielsweise in der ersten Drosselposition) und die
Druckdifferenz über den
Drosselkörper 22 größer als
ein erster Schwellenwert oder diesem gleich ist, steuert das Drosselklappen-Steuermodul 54 die
Drosselklappe 24 gemäß einer
gewünschten
Drosselposition (beispielsweise der zweiten Drosselposition). Wenn
die Druckdifferenz größer als
der erste Schwellenwert oder diesem gleich ist, ist der Auslassdruck
ausreichend kleiner als der Einlassdruck. Lediglich beispielhaft kann
das Druckverhältnis
des Auslassdrucks zu dem Einlassdruck unter 0,95 liegen. In dieser
Situation ist eine Oszillation der Drosselklappe 24 weniger
wahrscheinlich. Daher steuert das Drosselklappen-Steuermodul 54 die
Drosselklappe 24 gemäß der gewünschten
Drosselposition.
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Wenn
die Druckdifferenz über
den Drosselkörper 22 unterhalb
des ersten Schwellenwerts liegt, bewegt das Drosselklappen-Steuermodul 54 die Drosselklappe 24 in
eine weit offene Position, um eine maximale Luftströmung zu
ermöglichen.
In der weit offenen Position ist die Einlassluft ungedrosselt und
wird nicht geregelt.
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Wenn
die Druckdifferenz unterhalb des ersten Schwellenwerts liegt, liegt
der Auslassdruck in der Nähe
des Einlassdrucks. Wenn lediglich beispielhaft das Druckverhältnis des
Auslassdrucks zu dem Einlassdruck auf ungefähr 0,95 oder darüber erhöht wird,
führt eine
kleine Änderung
in dem Einlassdruck und dem Auslassdruck zu einer signifikanten Änderung
in der Strömungsdichte
der Einlassluft. Die gewünschte
Drosselfläche
und die gewünschte
Drosselposition sind eine Funktion der Strömungsdichte. Daher wird die
gewünschte
Drosselposition ständig geändert, wenn
eine geringfügige
Schwankung in dem Einlass- und dem Auslassdruck auftritt.
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In
diesem Fall wird, wenn die Drosselklappe 24 gemäß der gewünschten
Drosselposition gesteuert wird, die Drosselklappe 24 vor
und zurück
bewegt, um die Drosselklappe 24 an die sich ständig ändernde
gewünschte
Drosselposition anzupassen. Infolgedessen oszilliert die Drosselklappe 24.
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Mit
der Drosselsteuerstrategie der vorliegenden Offenbarung wird die
Drosselklappe 24 in die weit offene Position bewegt, wenn
die Druckdifferenz zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck unterhalb
des ersten Schwellenwerts liegt. Die Drosselklappe 24 wird
gesteuert, um in der weit offenen Position zu bleiben. Dadurch kann
die Oszillation der Drosselklappe 24 vermieden werden.
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Die
Drosselklappe 24 wird aus der weit offenen Position in
eine gewünschte
Drosselposition (beispielsweise eine dritte Drosselposition) bewegt, wenn
die Druckdifferenz über
den Drosselkörper 22 größer als
ein zweiter Schwellenwert oder diesem gleich wird. Die Drosselklappe 24 kann
aus der dritten Drosselposition wieder in die weit offene Position bewegt
werden, wenn die Druckdifferenz unter den ersten Schwellenwert fällt, wie
zuvor beschrieben wurde. Der zweite Schwellenwert ist derart festgelegt,
dass er größer als
der erste Schwellenwert ist. Mit anderen Worten umfasst das Drosselsteuermodul 30 eine
Hysterese, die ein pfadabhängiger
Parameter ist. Die erforderliche Druckdifferenz zwischen dem Einlassdruck
und dem Auslassdruck, um die Drosselklappe aus einer Drosselposition
in eine weit offene Position zu bewegen, ist größer als diejenige, um die Drosselklappe
aus einer weit offenen Position in eine Drosselposition zu bewegen.
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Der
zweite Schwellenwert ist größer als
der erste Schwellenwert festgelegt, um Oszillationen zu vermeiden,
die auftreten können,
wenn die Druckdifferenz geringfügig
oberhalb oder unterhalb des ersten Schwellenwerts liegt. Insbesondere
kann dann, wenn sich die Drosselklappe 24 in der weit offenen Position
befindet und die Druckdifferenz geringfügig unterhalb des ersten Schwellenwerts
liegt, eine geringfügige Änderung
in dem Einlassdruck und dem Auslassdruck bewirken, dass die Druckdifferenz
den ersten Schwellenwert überschreitet.
Wenn der gleiche Schwellenwert verwendet wird, wird die Drosselklappe 24 in
die dritte Drosselposition bewegt. Die Drosselklappe 24 wird
zurück
in die weit offene Position bewegt werden, wenn die Druckdifferenz
wieder geringfügig
kleiner als der erste Schwellenwert wird. Infolgedessen oszilliert
die Drosselklappe 24 zwischen einer weit offenen Position
und einer gewünschten
Drosselposition. Indem ein größerer zweiter
Schwellenwert festgelegt wird, kann die Oszillation der Drosselklappe 24 vermieden
werden.
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Alternativ
kann das Druckvergleichsmodul 52 ein Druckverhältnis des
Auslassdrucks zu dem Einlassdruck ermitteln. Das Drosselklappen-Steuermodul 54 kann
die Drosselklappe 24 basierend auf einem Vergleich zwischen
dem Druckverhältnis
und einem Schwellenwert steuern.
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Wenn
der Motor gerade gestartet wird, modifiziert das Anpassungsmodul 53 die
Drosselsteuerstrategie basierend auf einem Vergleich zwischen dem
gewünschten
MAP und dem Turbo-Basisdruck. Der Turbo-Basisdruck bezieht sich
auf den maximal erreichbaren Ladedruck mit einem Tastverhältnis des Ladedruckregelventils
von 0%. Daher ist der Turbo-Basisdruck der maximal erreichbare Ladedruck, wenn
das Ladedruckregelventil 33 vollständig offen ist, um das Abgas
weg von dem Turbolader 32 abzu lenken. Der Turbo-Basisdruck
wird basierend auf Ausgestaltungsspezifikationen des Turboladers 32 ermittelt.
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Wenn
der Motor 12 gerade gestartet wird, berechnet das Drosselflächen-Ermittlungsmodul 46 eine
gewünschte
Drosselfläche
nicht gemäß der Drehmomentanforderung 56.
Stattdessen ermittelt das Drosselflächen-Ermittlungsmodul 46 eine Drosselfläche, die
größer als
diejenige ist, die der Drehmomentanforderung 56 entspricht.
Lediglich beispielhaft kann das Drosselflächen-Ermittlungsmodul 46 eine
größere Drosselfläche als
notwendig ermitteln, und das Drosselklappen-Steuermodul 54 kann
die Drosselklappe während
eines Motorstarts in eine weit offene Position bewegen. Das Drosselflächen-Ermittlungsmodul 46 beginnt,
eine gewünschte Drosselfläche zu ermitteln,
die der Drehmomentanforderung 56 entspricht, wenn der Krümmerdruck
(d. h. der Auslassdruck) und der Vor-Drosseldruck (d. h. der Einlassdruck)
zuzunehmen beginnen. Wenn das Anpassungsmodul 53 nicht
vorgesehen ist, würde das
Drosselklappen-Steuermodul 54 die
Drosselklappe aus der weit offenen Position in eine Drosselposition überleiten,
wenn eine Differenz zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck
größer als ein
zweiter Schwellenwert ist (mit Hysterese), wie zuvor beschrieben
wurde. Dies würde
während
des Motorstarts eine Verzögerung
bei der Bewegung der Drosselklappe aus der weit offenen Position
in eine Drosselposition bewirken und zu einem Überschwingen in dem MAP führen (lediglich
beispielhaft auf 15 kPa). Ein Überschwingen
in dem MAP verursacht eine Oszillation der Drosselklappe.
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Wenn
der Motor 12 gerade gestartet wird oder wenn die Druckdifferenz
zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck gleich dem zweiten Schwellenwert
oder größer als
dieser ist, sollte der gewünschte
MAP gleich dem Turbo-Basisdruck oder kleiner als dieser sein, um
die Drosselklappe aus einem ungedrosselten Zustand (d. h. aus einer
weit offenen Position) in einen gedrosselten Zustand (beispielsweise
eine gewünschte
Drosselposition) zu bewegen. Eine Hysterese wird bei dem Vergleich
zwischen dem gewünschten
MAP und dem Turbo-Basisdruck nicht hinzuaddiert. Infolgedessen kann
ein Überschwingen
in dem MAP vermieden werden, wodurch die Oszillation der Drosselklappe
vermieden wird.
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Um
die Drosselklappe aus der gedrosselten Position in eine weit offene
Position zu bewegen, muss der gewünschte MAP größer als
eine Summe des Turbo-Basisdrucks und einer Hysterese sein, und die
Druckdifferenz zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck muss
unterhalb eines ersten Schwellenwerts liegen. Eine Hysterese wird
bei dem Vergleich zwischen dem gewünschten MAP und dem Turbo-Basisdruck
addiert. Wenn der gewünschte MAP
nicht größer als
die Summe des Turbo-Basisdrucks
und der Hysterese ist, kann die Drosselklappe unabhängig von
der Druckdifferenz zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck
nicht aus einem gedrosselten Zustand in einen ungedrosselten Zustand
bewegt werden. In Ansprechen auf den Befehl von dem Druckvergleichsmodul 52 bewegt
das Drosselklappen-Steuermodul 54 die Drosselklappe in
die weit offene Position.
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Alternativ
kann das Druckvergleichsmodul 52 dann, wenn der gewünschte MAP
größer als
der Turbo-Basisdruck ist, das Drosselklappen-Steuermodul 54 deaktivieren.
Das Ladedruckregelventil-Steuermodul 56 kann aktiviert
werden, um als der primäre Aktuator
verwendet zu werden, um die Drosselposition zu steuern.
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Wenn
der Motor nicht läuft,
bewegt das Drosselklappen-Steuermodul 54 die Drosselklappe
gemäß der gewünschten
Drosselposition.
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Nun
auf 3 Bezug nehmend, beginnt ein Verfahren 80 zum
Steuern einer Drosselklappe bei Schritt 82. Bei Schritt 84 ermittelt
das Drosselflächen-Ermittlungsmodul 46 eine
gewünschte
Drosselfläche,
und das Drosselpositions-Ermittlungsmodul 48 ermittelt
eine gewünschte
Drosselposition basierend auf der gewünschten Drosselfläche. Das
Druckvergleichsmodul 52 ermittelt bei Schritt 86 eine Druckdifferenz über den
Drosselkörper 22.
Wenn der Motor 12 bei Schritt 88 läuft, ermittelt
das Drosselzustands-Ermittlungsmodul 50 bei Schritt 92,
ob sich der Drosselkörper 22 in
einem gedrosselten Zustand befindet. Wenn sich der Drosselkörper 22 in
dem gedrosselten Zustand befindet, ermittelt das Druckvergleichsmodul 52 bei
Schritt 94, ob der gewünschte MAP
größer als
eine Summe des Turbo-Basisdrucks und einer Hysterese ist. Wenn der
gewünschte
MAP bei Schritt 94 größer als
eine Summe des Turbo-Basisdrucks und einer Hysterese ist, ermittelt
das Druckvergleichsmodul 52 bei Schritt 96 weiterhin,
ob die Druckdifferenz zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck
unterhalb eines ersten Schwellenwerts liegt. Wenn die Druckdifferenz
unterhalb des ersten Schwellenwerts liegt, wird die Drosselklappe 24 bei
Schritt 98 in eine weit offene Position bewegt, um eine
maximale Luftströmung
zu ermöglichen. Wenn
der gewünschte
MAP bei Schritt 94 nicht größer als eine Summe des Turbo-Basisdrucks
und einer Hysterese ist oder wenn die Druckdifferenz zwischen dem
Einlassdruck und dem Auslassdruck bei Schritt 96 nicht
unterhalb des ersten Schwellenwerts liegt, schreitet das Verfahren 80 zu
Schritt 100 voran. Bei Schritt 100 wird die Drosselklappe 24 gemäß der gewünschten
Drosselposition gesteuert.
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Wenn
sich der Drosselkörper 22 bei
Schritt 92 in einem ungedrosselten Zustand befindet (d.
h. die Drosselklappe 24 befindet sich in einer weit offenen
Position), ermittelt das Druckvergleichsmodul 52 bei Schritt 102,
ob der gewünschte
MAP größer als der
Turbo-Basisdruck ist. Wenn der gewünschte MAP größer als
der Turbo-Basisdruck ist, ermittelt das Druckvergleichsmodul 52 bei
Schritt 104 weiterhin, ob die Druckdifferenz zwischen dem
Einlassdruck und dem Auslassdruck unterhalb eines zweiten Schwellenwerts
liegt. Wenn die Druckdifferenz bei Schritt 98 unterhalb
des zweiten Schwellenwerts liegt, bleibt die Drosselklappe 24 bei
Schritt 106 in der weit offenen Position. Wenn der gewünschte MAP bei
Schritt 102 nicht größer als
der Turbo-Basisdruck ist oder wenn die Druckdifferenz zwischen dem
Einlassdruck und dem Auslassdruck bei Schritt 98 größer als
der zweite Schwellenwert oder diesem gleich ist, wird die Drosselklappe 24 bei
Schritt 100 gemäß der gewünschten
Drosselposition gesteuert.
-
Wenn
der Motor 88 bei Schritt 88 nicht läuft, steuert
das Drosselklappen-Steuermodul 54 die Drosselklappe
bei Schritt 108 gemäß der gewünschten
Drosselposition. Das Verfahren 80 endet bei Schritt 110.
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Fachleute
können
nun anhand der vorstehenden Beschreibung einsehen, dass die breiten Lehren
der Offenbarung in einer Vielzahl von Formen implementiert werden
können.
Während
diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang
der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen
für den
erfahrenen Praktiker bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung
und der nachfolgenden Ansprüche
offensichtlich werden.