DE102014117213A1

DE102014117213A1 - Temperatursteuersysteme und -verfahren für einen turboladerkompressor

Info

Publication number: DE102014117213A1
Application number: DE102014117213.2A
Authority: DE
Inventors: Joshua D. Cowgill; Joel Cowgill
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2034-11-26
Also published as: US9309803B2; DE102014117213B4; CN104696065B; US20150159545A1; CN104696065A

Abstract

Ein Steuersystem für ein Fahrzeug umfasst ein Ziel-Ladedruckmodul und ein Turboladersteuermodul. Das Ziel-Ladedruckmodul ermittelt einen Ziel-Ladedruck für einen ersten und einen zweiten Turbolader basierend auf einer Motordrehmomentanforderung. Basierend auf einer Temperatur eines Kompressors des zweiten Turboladers steuert das Turboladersteuermodul selektiv ein erstes Bypassventil, das Abgas regelt, das eine erste Turbine des ersten Turboladers umgeht; und schließt es selektiv ein Absperrventil, das eine Abgasströmung sowohl durch eine zweite Turbine des zweiten Turboladers als auch durch ein zweites Bypassventil regelt. Das zweite Bypassventil regelt das Abgas, das die zweite Turbine des zweiten Turboladers umgeht.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Temperatursteuersysteme und -verfahren für einen Turbolader.
HINTERGRUND
Die hier 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.
Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Der Motor gibt Abgas an ein Abgassystem aus. Bei einigen Motoren können die Zylinder in zwei Zylinderreihen angeordnet sein. Eine Reihe der Zylinder gibt Abgas an ein erstes Abgasrohr aus, und die andere Reihe der Zylinder gibt Abgas an ein zweites Abgasrohr aus.
Einige Motoren weisen einen oder mehrere Turbolader auf. Jeder Turbolader weist eine Turbine und einen Kompressor auf. Das Abgas treibt die Turbine an, und die Turbine treibt den Kompressor an. Der Kompressor pumpt Luft für die Verbrennung in den Motor. Ein Motor, der einen oder mehrere Turbolader aufweist, kann daher mehr Leistung als ein selbstsaugender Motor mit ähnlichem Hubraum erzeugen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Steuersystem für ein Fahrzeug umfasst ein Ziel-Ladedruckmodul und ein Turboladersteuermodul. Das Ziel-Ladedruckmodul ermittelt einen Ziel-Ladedruck für einen ersten und einen zweiten Turbolader basierend auf einer Motordrehmomentanforderung. Basierend auf einer Temperatur eines Kompressors des zweiten Turboladers steuert das Turboladersteuermodul selektiv ein erstes Bypassventil, das Abgas regelt, das eine erste Turbine des ersten Turboladers umgeht; und schließt es selektiv ein Absperrventil, das eine Abgasströmung sowohl durch eine zweite Turbine des zweiten Turboladers als auch durch ein zweites Bypassventil regelt. Das zweite Bypassventil regelt das Abgas, das die zweite Turbine des zweiten Turboladers umgeht.
Wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers größer als eine vorbestimmte Temperatur ist, öffnet das Turboladersteuermodul gemäß weiteren Merkmalen selektiv das erste Bypassventil; und schließt es selektiv das Absperrventil.
Wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers größer als die vorbestimmte Temperatur ist, öffnet das Turboladersteuermodul gemäß noch weiteren Merkmalen das erste Bypassventil um einen ersten vorbestimmten Betrag; und schließt es das Absperrventil um einen zweiten vorbestimmten Betrag.
Wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist, schließt das Turboladersteuermodul gemäß noch weiteren Merkmalen selektiv das erste Bypassventil; und öffnet es selektiv das Absperrventil.
Wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist, schließt das Turboladersteuermodul gemäß weiteren Merkmalen das erste Bypassventil um einen dritten vorbestimmten Betrag; und öffnet es das Absperrventil selektiv um einen vierten vorbestimmten Betrag.
Wenn das Absperrventil zumindest teilweise offen ist und die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers größer als eine vorbestimmte Temperatur ist, öffnet das Turboladersteuermodul gemäß noch weiteren Merkmalen selektiv das erste Bypassventil; und schließt es selektiv das Absperrventil.
Gemäß noch weiteren Merkmalen erzeugt das Turboladersteuermodul eine erste, eine zweite und eine dritte Ziel-Öffnung basierend auf dem Ziel-Ladedruck; erzeugt es eine erste und eine zweite Anpassung basierend auf der Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers; erzeugt es eine vierte Ziel-Öffnung basierend auf der ersten Ziel-Öffnung und der ersten Anpassung; erzeugt es eine fünfte Ziel-Öffnung basierend auf der zweiten Ziel-Öffnung und der zweiten Anpassung; und steuert es das erste Bypassventil, das Absperrventil und das zweite Bypassventil basierend auf der vierten Ziel-Öffnung, der fünften Ziel-Öffnung bzw. der dritten Ziel-Öffnung.
Wenn die Temperatur des Kompressors größer als eine vorbestimmte Temperatur ist, erhöht das Turboladersteuermodul gemäß weiteren Merkmalen selektiv die erste Anpassung, und verringert es selektiv die zweite Anpassung.
Wenn die Temperatur des Kompressors kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist, verringert das Turboladersteuermodul gemäß noch weiteren Merkmalen selektiv die erste Anpassung, und erhöht es selektiv die zweite Anpassung.
Gemäß noch weiteren Merkmalen setzt das Turboladersteuermodul die vierte Ziel-Öffnung gleich einem Produkt oder einer Summe der ersten Ziel-Öffnung und der ersten Anpassung; und setzt es die fünfte Ziel-Öffnung gleich einem Produkt oder einer Summe der zweiten Ziel-Öffnung und der zweiten Anpassung.
Ein Steuerverfahren für ein Fahrzeug umfasst, dass ein Ziel-Ladedruck für einen ersten und einen zweiten Turbolader basierend auf einer Motordrehmomentanforderung ermittelt wird. Das Steuerverfahren umfasst ferner, dass basierend auf einer Temperatur eines Kompressors des zweiten Turboladers: ein erstes Bypassventil, welches das Abgas regelt, das eine erste Turbine des ersten Turboladers umgeht, selektiv geöffnet wird; und ein Absperrventil, welches eine Abgasströmung sowohl durch eine zweite Turbine des zweiten Turboladers als auch durch ein zweites Bypassventil regelt, selektiv geschlossen wird. Das zweite Bypassventil regelt das Abgas, das die zweite Turbine des zweiten Turboladers umgeht.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren dann, wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers größer als eine vorbestimmte Temperatur ist: dass das erste Bypassventil selektiv geöffnet wird; und dass das Absperrventil selektiv geschlossen wird.
Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner dann, wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers größer als die vorbestimmte Temperatur ist: dass das erste Bypassventil um einen ersten vorbestimmten Betrag geöffnet wird; und dass das Absperrventil um einen zweiten vorbestimmten Betrag geschlossen wird.
Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner dann, wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist: dass das erste Bypassventil selektiv geschlossen wird; und das das Absperrventil selektiv geöffnet wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner dann, wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist: dass das erste Bypassventil um einen dritten vorbestimmten Betrag geschlossen wird; und dass das Absperrventil selektiv um einen vierten vorbestimmten Betrag geöffnet wird.
Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner dann, wenn das Absperrventil zumindest teilweise offen ist und die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers größer als eine vorbestimmte Temperatur ist: dass das erste Bypassventil selektiv geöffnet wird; und dass das Absperrventil selektiv geschlossen wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner: dass eine erste, eine zweite und eine dritte Ziel-Öffnung basierend auf dem Ziel-Ladedruck erzeugt werden; dass eine erste und eine zweite Anpassung basierend auf der Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers erzeugt werden; dass eine vierte Ziel-Öffnung basierend auf der ersten Ziel-Öffnung und der ersten Anpassung erzeugt wird; dass eine fünfte Ziel-Öffnung basierend auf der zweiten Ziel-Öffnung und der zweiten Anpassung erzeugt wird; und dass das erste Bypassventil, das Absperrventil und das zweite Bypassventil basierend auf der vierten Ziel-Öffnung, der fünften Ziel-Öffnung bzw. der dritten Ziel-Öffnung gesteuert werden.
Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner dann, wenn die Temperatur des Kompressors größer als eine vorbestimmte Temperatur ist, dass die erste Anpassung selektiv erhöht wird und die zweite Anpassung selektiv verringert wird.
Gemäß noch weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner dann, wenn die Temperatur des Kompressors kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist, dass die erste Anpassung selektiv verringert wird und die zweite Anpassung selektiv erhöht wird.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Steuerverfahren ferner: dass die vierte Ziel-Öffnung gleich einem Produkt oder einer Summe der ersten Ziel-Öffnung und der ersten Anpassung gesetzt wird; und dass die fünfte Ziel-Öffnung gleich einem Produkt oder einer Summe der zweiten Ziel-Öffnung und der zweiten Anpassung gesetzt wird.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der ausführlichen Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen offensichtlich werden. Die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele sind nur zu Darstellungszwecken gedacht und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motor- und Abgassystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3A und 3B Funktionsblockdiagramme beispielhafter Turboladersteuermodule gemäß der vorliegenden Offenbarung sind; und
4 und 5 Flussdiagramme sind, die beispielhafte Verfahren zum Steuern einer Temperatur eines Turboladerkompressors gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellen.
In den Zeichnungen können Bezugszeichen erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Motor verbrennt Luft und Kraftstoff in Zylindern, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Eine erste Teilmenge der Zylinder gibt Abgas an ein erstes Abgasrohr aus, und eine zweite Teilmenge der Zylinder gibt Abgas an ein zweites Abgasrohr aus. Eine erste Turbine eines ersten Turboladers ist mit dem ersten Abgasrohr verbunden, und eine zweite Turbine eins zweiten Turboladers ist mit dem zweiten Abgasrohr verbunden. Kompressoren des ersten und des zweiten Turboladers liefern komprimierte Luft an den Motor.
Ein Verbindungsrohr ist stromaufwärts der ersten und der zweiten Turbine angeschlossen. Ein erstes Bypassventil regelt das Abgas, das die erste Turbine umgeht, und ein zweites Bypassventil regelt das Abgas, das die zweite Turbine umgeht. Ein Absperrventil ist stromabwärts der zweiten Turbine angeschlossen und regelt eine Abgasströmung durch die zweite Turbine und das zweite Bypassventil.
Ein Motorsteuermodul (ECM) steuert das erste und das zweite Bypassventil sowie das Absperrventil, um den ersten und den zweiten Turbolader sequentiell zu steuern. Spezieller kann nur der erste Turbolader verwendet werden, um einen Ladedruck unter geringerer Motordrehzahl zu liefern, und es können sowohl der erste als auch der zweite Turbolader verwendet werden, um einen Ladedruck unter Bedingungen mit höherer Motordrehzahl und höherer Last zu liefern.
Wenn nur der erste Turbolader einen Ladedruck liefert, steuert das ECM das erste und das zweite Bypassventil sowie das Absperrventil jedoch derart, dass sich der zweite Turbolader dreht, um den zweiten Turbolader darauf vorzubereiten, mit dem Liefern des Ladedrucks zu beginnen. Dies kann die Zeitdauer verkürzen, die für den zweiten Turbolader notwendig ist, um mit dem Liefern des Ladedrucks zu beginnen.
Eine Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers kann jedoch zunehmen, wenn sich der zweite Turbolader bei der Vorbereitung zum Liefern des Ladedrucks dreht. Das ECM der vorliegenden Offenbarung öffnet daher das erste Bypassventil und schließt das Absperrventil, wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers größer als eine vorbestimmte Temperatur ist. Das Schließen des Absperrventils verringert die Abgasströmung durch die zweite Turbine und verringert die Temperatur des Kompressors, um den zweiten Turbolader zu schützen. Das Schließen des Absperrventils erzwingt auch eine Abgasströmung aus dem zweiten Abgasrohr über das Verbindungsrohr zu dem ersten Abgasrohr. Das Öffnen des ersten Bypassventils erhöht die Abgasströmung, welche die erste Turbine umgeht.
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motor- und Abgassystems dargestellt. Das System umfasst einen Motor 102 und ein Motorsteuermodul (ECM) 104. Der Motor 102 verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Das ECM 104 steuert den Motor 102 basierend auf einer Fahrereingabe, die von einem Fahrereingabemodul 108 empfangen wird. Luft wird durch ein Einlasssystem 112 in den Motor 102 angesaugt. Lediglich beispielhaft kann das Einlasssystem 112 einen Einlasskrümmer 116 und ein Drosselventil 120 umfassen. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 120 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Blatt umfassen. Das ECM 104 steuert das Öffnen und Schließen des Drosselventils 120, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 116 angesaugt wird.
Luft aus dem Einlasskrümmer 116 wird in Zylinder (nicht gezeigt) des Motors 102 eingelassen. Der Motor 102 kann einen oder mehrere Zylinder aufweisen. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Unter bestimmten Umständen kann das ECM 104 einen oder mehrere der Zylinder selektiv deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertakt-Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte werden als der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) treten zwei der vier Takte im Zylinder auf. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für den Zylinder notwendig, um alle vier Takte zu durchlaufen.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder. Während des Kompressionstakts komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 kann ein Motor mit Kompressionszündung sein, in welchem Fall die Kompression in dem Zylinder das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung sein, in welchem Fall ein Signal von dem ECM 104 eine Zündkerze in dem Zylinder aktiviert, welche das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann durch ein Zeitpunktsignal gesteuert werden, das spezifiziert, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition mit der Kurbelwellendrehung in direkter Beziehung steht, kann der Zündfunkenzeitpunkt mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Zündfunken für die deaktivierten Zylinder gestoppt werden.
Der Motor 102 kann zwei Reihen von Zylindern aufweisen. Eine erste Reihe 124 der Zylinder des Motors 102 gibt Abgas an einen ersten Auslasskrümmer 136 aus. Eine zweite Reihe 128 der Zylinder des Motors 102 gibt Abgas an einen zweiten Auslasskrümmer 140 aus.
Der erste Auslasskrümmer 136 gibt das Abgas von der ersten Reihe 124 der Zylinder an ein erstes Abgasrohr 144 aus. Der zweite Auslasskrümmer 140 gibt das Abgas von der zweiten Reihe 128 der Zylinder an ein zweites Abgasrohr 148 aus. Ein Verbindungsrohr 152 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Abgasrohr 144 und 148 angeschlossen. Das Abgas kann aus dem ersten Abgasrohr 144 über das Verbindungsrohr 152 zu dem zweiten Abgasrohr 148 strömen, und umgekehrt.
Das System umfasst einen ersten und einen zweiten Turbolader, die unter Druck stehende Luft an den Einlasskrümmer 116 liefern. Der erste und der zweite Turbolader können Turbolader mit einfacher Spirale oder ein beliebiger anderer Typ eines Turboladers sein. Der erste Turbolader weist eine erste Turbine 156 und einen ersten Kompressor 160 auf. Der zweite Turbolader weist eine zweite Turbine 164 und einen zweiten Kompressor 168 auf.
Die Abgasströmung durch die erste Turbine 156 treibt die erste Turbine 156 an, und die Abgasströmung durch die zweite Turbine 164 treibt die zweite Turbine 164 an. Ein erstes Turbinenbypassventil 172 (oder Ladedruck-Regelventil) kann ermöglichen, dass Abgas die erste Turbine 156 umgeht. Ein zweites Turbinenbypassventil 176 (oder Ladedruck-Regelventil) kann ermöglichen, dass Abgas die zweite Turbine 164 umgeht. Obgleich das erste und das zweite Turbinenbypassventil 172 und 176 derart gezeigt sind, dass sie sich außerhalb der ersten und der zweiten Turbine 156 und 164 befinden, können das erste und das zweite Turbinenbypassventil 172 und 176 innerhalb der Gehäuse der ersten bzw. der zweiten Turbine 156 bzw. 164 implementiert sein.
Die erste und die zweite Turbine 156 und 164 sind stromabwärts der Positionen angeordnet, an denen das Verbindungsrohr 152 das erste und das zweite Abgasrohr 144 und 148 verbindet. Mit anderen Worten ist das Verbindungsrohr 152 zwischen dem ersten und dem zweiten Abgasrohr 144 und 148 stromaufwärts der ersten und der zweiten Turbine 156 und 164 angeschlossen.
Die erste Turbine 156 ist mechanisch mit dem ersten Kompressor 160 gekoppelt, und die erste Turbine 156 treibt eine Drehung des ersten Kompressors 160 an. Der erste Kompressor 160 liefert komprimierte Luft an das Drosselventil 120. Ein erstes Kompressorbypassventil 158 kann ermöglichen, dass Luft den ersten Kompressor 160 umgeht. Die zweite Turbine 164 ist mechanisch mit dem zweiten Kompressor 168 gekoppelt, und die zweite Turbine 164 treibt eine Drehung des zweiten Kompressors 168 an. Der zweite Kompressor 168 liefert ebenso komprimierte Luft an das Drosselventil 120. Ein zweites Kompressorbypassventil 166 kann ermöglichen, dass Luft den zweiten Kompressor 168 umgeht.
Ein Einwegventil 184 kann eine Luftströmung von dem zweiten Kompressor 168 zu dem Drosselventil 120 ermöglichen, wenn der Druck am Eingang des Einwegventils 184 (d. h. am Ausgang des zweiten Kompressors 168) größer als der Druck am Ausgang des Einwegventils 184 ist. Das Einwegventil 184 kann eine Luftströmung von dem zweiten Kompressor 168 zu dem Drosselventil 120 blockieren, wenn der Druck am Eingang des Einwegventils 184 (d. h. am Ausgang des zweiten Kompressors 168) kleiner als der Druck am Ausgang des Einwegventils 184 ist.
Lediglich beispielhaft kann das Einwegventil 184 ein Membranventil oder ein anderer geeigneter Typ eines Einwegventils sein.
Ein Absperrventil 196 variiert die Abgasströmung durch das Absperrventil 196. Das Absperrventil 196 variiert auch die Abgasströmung durch das zweite Turbinenbypassventil 176, die zweite Turbine 164 und das Verbindungsrohr 152. Wenn das Absperrventil 196 betätigt wird, um die Abgasströmung abzuriegeln, wird das Abgas aus der zweiten Reihe der Zylinder über das Verbindungsrohr 152 zu dem ersten Abgasrohr 144 geleitet. Das Absperrventil 196 kann betätigt werden, um die Abgasströmung beispielsweise zum Verringern oder Verhindern einer Abgasströmung durch die zweite Turbine 164 abzuriegeln. Das Verringern der Abgasströmung durch die zweite Turbine 164 verringert die Ausgabe des zweiten Kompressors 168, und umgekehrt.
Das ECM 104 kann den Ladedruck (d. h. den Betrag der Einlassluftkompression), der durch den ersten und/oder zweiten Turbolader geliefert wird, mittels eines Ladedruck-Aktuatormoduls 200 steuern. Spezieller kann das ECM 104 das Absperrventil 196 und das erste sowie das zweite Turbinenbypassventil 172 und 176 mittels des Ladedruck-Aktuatormoduls 200 steuern. Beispielsweise kann das Ladedruck-Aktuatormodul 200 die Öffnungen des ersten Turbinenbypassventils 172, des zweiten Turbinenbypassventils 176 und des Absperrventils 196 steuern, um den ersten und den zweiten Turbolader zu steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 200 kann auch die Öffnung des ersten und des zweiten Kompressorbypassventils 158 und 166 steuern.
Das System kann auch ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 204 umfassen, das Abgas selektiv zurück zu dem Einlasskrümmer 116 leitet. Ein AGR-Aktuatormodul 208 kann das AGR-Ventil 204 basierend auf Signalen von dem ECM 104 steuern.
Ein Druck in dem Einlasskrümmer 116 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 212 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorvakuum gemessen werden, das sich auf eine Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 116 beziehen kann. Ein Sensor für eine Luftmassenströmungsrate (MAF-Sensor) 214 misst eine Luftmassenströmungsrate in den Einlasskrümmer 116. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein MAF-Sensor für jede Reihe der Zylinder vorgesehen sein.
Eine Umgebungstemperatur der Luft, die in den Motor 102 strömt, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 216 gemessen werden. Ein Druck in dem Zylinder kann unter Verwendung eines Zylinderdrucksensors gemessen werden. Ein Zylinderdrucksensor kann für jeden Zylinder vorgesehen sein. Das ECM 104 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem zu treffen.
Das ECM 104 kann mit einem Getriebesteuermodul 220 in Verbindung stehen, um Gangwechsel in einem Getriebe (nicht gezeigt) abzustimmen. Beispielsweise kann das ECM 104 das Motordrehmoment während eines Gangwechsels verringern. Das ECM 104 kann mit einem Hybridsteuermodul in Verbindung stehen, um den Betrieb des Motors 102 und eines Elektromotors abzustimmen.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des ECM 104 dargestellt. Ein Lastanforderungsmodul 224 kann eine Lastanforderung 228 basierend auf einer oder mehreren Fahrereingaben 232 ermitteln, beispielsweise basierend auf einer Gaspedalposition, einer Bremspedalposition, einer Tempomateingabe und/oder einer oder mehreren anderen geeigneten Fahrereingaben. Das Lastanforderungsmodul 224 kann die Lastanforderung 228 zusätzlich oder alternativ basierend auf einer oder mehreren anderen Anforderungen ermitteln, beispielsweise basierend auf Drehmomentanforderungen, die durch das ECM 104 erzeugt werden, und/oder basierend auf Drehmomentanforderungen, die von anderen Modulen des Fahrzeugs empfangen werden, beispielsweise von dem Getriebesteuermodul 220, dem Hybridsteuermodul, einem Chassissteuermodul usw. Ein oder mehrere Motoraktuatoren können basierend auf der Lastanforderung 228 und/oder einem oder mehreren anderen Fahrzeugbetriebsparametern gesteuert werden. Lediglich beispielhaft kann die Lastanforderung 228 einer Menge einer Luft pro Zylinder (APC), einer Drehmomentanforderung oder anderen geeigneten Parametern entsprechen.
Beispielsweise kann ein Drosselsteuermodul 236 eine Ziel-Drosselöffnung 240 basierend auf der Lastanforderung 228 ermitteln. Ein Drossel-Aktuatormodul 244 kann die Öffnung des Drosselventils 120 basierend auf der Ziel-Drosselöffnung 240 einstellen. Ein Zündfunkensteuermodul 248 kann einen Ziel-Zündfunkenzeitpunkt 252 basierend auf der Lastanforderung 228 ermitteln. Ein Zündfunken-Aktuatormodul 256 kann den Zündfunken basierend auf dem Ziel-Zündfunkenzeitpunkt 252 erzeugen.
Ein Kraftstoffsteuermodul 260 kann einen oder mehrere Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 264 basierend auf der Lastanforderung 228 ermitteln. Die Ziel-Kraftstoffzufuhrparameter 264 können beispielsweise eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzungspulsen (pro Verbrennungsereignis), einen Zeitpunkt für jeden Puls und eine Menge für jeden Puls umfassen. Ein Kraftstoff-Aktuatormodul 268 kann Kraftstoff basierend auf den Ziel-Kraftstoffzufuhrparametern 264 einspritzen.
Ein Zylindersteuermodul 272 kann eine Ziel-Anzahl 276 von Zylindern zum Aktivieren und/oder Deaktivieren basierend auf der Lastanforderung 228 ermitteln. Ein Zylinder-Aktuatormodul 280 kann Zylinder des Motors 102 basierend auf der Ziel-Anzahl 276 aktivieren und deaktivieren. Ein AGR-Steuermodul 284 kann eine Ziel-AGR-Öffnung 288 für das AGR-Ventil 204 basierend auf der Lastanforderung 228 ermitteln. Das AGR-Aktuatormodul 208 kann das AGR-Ventil 204 basierend auf der Ziel-AGR-Öffnung 288 steuern.
Ein Phasensteller-Steuermodul 292 kann Ziel-Phasenstellerpositionen 296 für Einlass- und Auslassnockenwellen ermitteln. Ein Phasensteller-Aktuatormodul 300 steuert die Phaseneinstellung der Einlass- und der Auslassnockenwellen mittels eines Einlass- und eines Auslass-Nockenphasenstellers basierend auf den Ziel-Phasenstellerpositionen 296. Bei verschiedenen Implementierungen können nockenlose Ventilaktuatoren verwendet werden.
Ein Turbolader-Steuermodul 304 (siehe auch 3A–3B) ermittelt eine erste Ziel-Bypassventilöffnung (Ziel-BPV-Öffnung) (Ziel-BPV1) 308, eine zweite Ziel-Bypassventilöffnung (Ziel-BPV2) 312 und eine Ziel-Absperrventilöffnung (Ziel-Absperrung) 316 basierend auf der Lastanforderung 228. Das Ladedruck-Aktuatormodul 200 steuert das erste Turbinenbypassventil 172 basierend auf der ersten Ziel-BPV-Öffnung 308. Das Ladedruck-Aktuatormodul 200 steuert das zweite Turbinenbypassventil 176 basierend auf der zweiten Ziel-BPV-Öffnung 312. Das Ladedruck-Aktuatormodul 200 steuert das Absperrventil 196 basierend auf der Ziel-Absperrventilöffnung 316. Beispielsweise kann das Ladedruck-Aktuatormodul 200 das erste Turbinenbypassventil 172, das zweite Turbinenbypassventil 176 und das Absperrventil 196 unter Verwendung einer Pulsweitenmodulation (PWM) oder auf eine andere geeignete Weise steuern.
Das Turbolader-Steuermodul 304 kann die erste Ziel-BPV-Öffnung 308, die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 und/oder die Ziel-Absperrventil-Öffnung 316 basierend auf einer Kompressortemperatur 320 selektiv anpassen. Die Kompressortemperatur 320 entspricht einer Temperatur des zweiten Kompressors 168.
Ein Temperaturmodul 324 kann die Kompressortemperatur 320 basierend auf einem oder mehreren Motorbetriebsparametern 328 ermitteln. Lediglich beispielhaft kann das Temperaturmodul 324 die Kompressortemperatur basierend auf der Motordrehzahl, einem Druck an einem Einlass des zweiten Kompressors 168, einem Druck an einem Auslass des zweiten Kompressors 168, einer Öffnung des zweiten Turbinenbypassventils 176 und/oder einer Öffnung des Absperrventils 196 ermitteln. Das Temperaturmodul 324 kann die Kompressortemperatur 320 unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen oder eines oder mehrerer Kennfelder ermitteln. Die Motorbetriebsparameter 328 können unter Verwendung von Sensoren gemessen oder basierend auf einem oder mehreren anderen Parametern ermittelt werden. Bei verschiedenen Implementierungen können die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 und die Ziel-Absperrventilöffnung 316 als die Öffnung des zweiten Turbinenbypassventils 176 bzw. die Öffnung des Absperrventils 196 verwendet werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Kompressortemperatur 320 stattdessen unter Verwendung eines Sensors gemessen werden. Es kann ebenso eine Änderungsrate der Kompressortemperatur 320 ermittelt werden.
Nun auf 3A Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Turboladersteuermoduls 304 dargestellt. Das Turboladersteuermodul 304 umfasst ein Ladedrucksteuermodul 408, ein erstes Anpassungsmodul 412 und ein zweites Anpassungsmodul 416.
Ein Ziel-Ladedruckmodul 404 des ECM 104 ermittelt einen Ziel-Ladedruck 424 basierend auf der Lastanforderung 228. Das Ziel-Ladedruckmodul 404 kann den Ziel-Ladedruck 424 beispielsweise unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen oder eines oder mehrerer Kennfelder ermitteln, welche die Lastanforderung 228 mit dem Ziel-Ladedruck 424 in Beziehung setzen. Das Ziel-Ladedruckmodul 404 kann den Ziel-Ladedruck 424 basierend auf einem oder mehreren anderen Parametern ermitteln.
Die erste Ziel-BPV-Öffnung 308, die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 und die Ziel-Absperrventilöffnung 316 werden gemeinsam derart basierend auf dem Ziel-Ladedruck 424 festgelegt, dass der erste und der zweite Turbolader zusammen den Ziel-Ladedruck 424 erreichen. Die erste Ziel-BPV-Öffnung 308, die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 und die Ziel-Absperrventilöffnung 316 werden festgelegt, um den ersten und den zweiten Turbolader sequentiell zu steuern. Das sequentielle Steuern des ersten und des zweiten Turboladers kann sich auf die Verwendung lediglich des ersten Turboladers beziehen, um einen Ladedruck zu liefern, wenn eine Motorlast kleiner als eine vorbestimmte Last ist, sowie auf die Verwendung sowohl des ersten als auch des zweiten Turboladers, um einen Ladedruck zu liefern, wenn die Motorlast größer als die vorbestimmte Last ist.
Die Ausgabe des ersten Kompressors 160 kann angepasst werden, indem das erste Turbinenbypassventil 172 angepasst wird und/oder indem das Absperrventil 196 angepasst wird. Beispielsweise kann die erste Ziel-BPV-Öffnung 308 verringert werden, um die Ausgabe des ersten Kompressors 160 zu erhöhen, und umgekehrt. Zusätzlich oder alternativ kann die Ziel-Absperrventilöffnung 316 verringert werden, um die Ausgabe des ersten Kompressors 160 zu erhöhen, und umgekehrt.
Das Ladedruck-Aktuatormodul 200 schließt das erste Turbinenbypassventil 172, wenn die erste Ziel-BPV-Öffnung 308 abnimmt, und umgekehrt. Das Schließen des ersten Turbinenbypassventils 172 erzwingt, dass mehr Abgas durch die erste Turbine 156 strömt, wodurch die Drehzahlen der ersten Turbine 156 und des ersten Kompressors 160 erhöht werden und die Ausgabe des ersten Kompressors 160 erhöht wird.
Das Ladedruck-Aktuatormodul 200 schließt das Absperrventil 196, wenn die Ziel-Absperrventilöffnung 316 abnimmt, und umgekehrt. Das Schließen des Absperrventils 196 erzwingt, dass mehr Abgas durch die erste Turbine 156 strömt, wodurch die Drehzahlen der ersten Turbine 156 und des ersten Kompressors 160 erhöht werden und die Ausgabe des ersten Kompressors 160 erhöht wird. Das Schließen des Absperrventils 196 verringert auch die Abgasströmung durch die zweite Turbine 164, wodurch die Drehzahl der zweiten Turbine 164 und des zweiten Kompressors 168 verringert wird und die Ausgabe des zweiten Kompressors 168 verringert wird.
Während der erste Turbolader verwendet wird, um einen Ladedruck zu liefern, kann der zweite Turbolader auf eine größtmögliche Drehzahl gesteuert werden. Wie vorstehend beschrieben ist, öffnet das Einwegventil 184 nicht, bis der Druck am Ausgang des zweiten Kompressors 168 größer als der Druck am Ausgang des Einwegventils 184 ist. Das Steuern des zweiten Turboladers auf die größtmögliche Drehzahl bereitet den zweiten Turbolader darauf vor, einen Ladedruck zu liefern, und minimiert die Verzögerung, die dem zweiten Turbolader beim Liefern des Ladedrucks zugeordnet ist.
Die Ausgabe des zweiten Kompressors 168 kann angepasst werden, indem das zweite Turbinenbypassventil 176 angepasst wird und/oder indem das Absperrventil 196 angepasst wird. Beispielsweise kann die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 verringert werden, um die Ausgabe des zweiten Kompressors 168 zu erhöhen, und umgekehrt. Zusätzlich oder alternativ kann die Ziel-Absperrventilöffnung 316 verringert werden, um die Ausgabe des zweiten Kompressors 168 zu verringern, und umgekehrt.
Das Ladedruck-Aktuatormodul 200 schließt das zweite Turbinenbypassventil 176, wenn die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 abnimmt, und umgekehrt. Das Schließen des zweiten Turbinenbypassventils 176 erzwingt, dass mehr Abgas durch die zweite Turbine 164 strömt, wodurch die Drehzahl der zweiten Turbine 164 und des zweiten Kompressors 168 erhöht wird und die Ausgabe des zweiten Kompressors 168 erhöht wird.
Während sich der zweite Kompressor 168 dreht (aufgrund dessen, dass Abgas durch die zweite Turbine 164 strömt, was daraus resultiert, dass das Absperrventil 196 bis zu einem gewissen Ausmaß offen ist) und das Einwegventil 184 vollständig geschlossen ist, wird Luft vom Ausgang des zweiten Kompressors 168 zurück zum Eingang des zweiten Kompressors 168 zirkuliert. Unter bestimmten Umständen kann sich jedoch die Kompressortemperatur 320 einer vorbestimmten Temperatur nähern oder größer als diese werden, wenn sich der zweite Kompressor 168 dreht und das Einwegventil 184 geschlossen ist. Der zweite Turbolader kann beschädigt werden, wenn die Kompressortemperatur 320 größer als die vorbestimmte Temperatur ist.
Das Turboladersteuermodul 304 öffnet daher das erste Turbinenbypassventil 172 und schließt das Absperrventil 196, wenn die Kompressortemperatur 320 größer als die vorbestimmte Temperatur ist, während sich der zweite Kompressor 168 dreht und das Einwegventil 184 geschlossen ist. Das Öffnen des ersten Turbinenbypassventils 172 und das Schließen des Absperrventils 196 verringern die Kompressortemperatur 320. Zusätzlich oder alternativ kann das Turboladersteuermodul 304 das zweite Turbinenbypassventil 176 anpassen, wenn die Kompressortemperatur 320 größer als die vorbestimmte Temperatur ist, während sich der zweite Kompressor 168 dreht und das Einwegventil 184 geschlossen ist, wie es nachstehend in Verbindung mit 3B diskutiert wird.
Das Ladedrucksteuermodul 408 kann die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312, eine erste anfängliche Ziel-Öffnung 428 und eine zweite anfängliche Ziel-Öffnung 432 zusammen basierend auf dem Ziel-Ladedruck 424 ermitteln. Beispielsweise kann das Ladedrucksteuermodul 408 die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312, die erste anfängliche Ziel-Öffnung 428 und die zweite anfängliche Ziel-Öffnung 432 unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen oder eines oder mehrerer Kennfelder ermitteln, welche den Ziel-Ladedruck 424 mit der zweiten Ziel-BPV-Öffnung 312, der ersten anfänglichen Ziel-Öffnung 428 und der zweiten anfänglichen Ziel-Öffnung 432 in Beziehung setzen. Wie nachstehend diskutiert wird, werden die erste anfängliche Ziel-Öffnung 428 und die zweite anfängliche Ziel-Öffnung 432 verwendet, um die erste Ziel-BPV-Öffnung 308 bzw. die Ziel-Absperrventilöffnung 316 zu ermitteln. Die eine oder die mehreren Funktionen oder das eine oder die mehreren Kennfelder werden derart kalibriert, dass der erste und der zweite Turbolader sequentiell gesteuert werden.
Ein Anpassungsmodul 436 ermittelt eine erste Anpassung 440 und eine zweite Anpassung 444 basierend auf der Kompressortemperatur 320. Die Ermittlung der ersten und der zweiten Anpassung 440 und 444 wird nachstehend weiter diskutiert.
Das erste Anpassungsmodul 412 passt die erste anfängliche Ziel-Öffnung 428 basierend auf der ersten Anpassung 440 an, um die erste Ziel-BPV-Öffnung 308 zu erzeugen. Lediglich beispielhaft kann das erste Anpassungsmodul 412 die erste Ziel-BPV-Öffnung 308 gleich einem Produkt der ersten anfänglichen Ziel-Öffnung 428 und der ersten Anpassung 440 oder gleich einer Summe der ersten anfänglichen Ziel-Öffnung 428 und der ersten Anpassung 440 setzen.
Das zweite Anpassungsmodul 416 passt die zweite anfängliche Ziel-Öffnung 432 basierend auf der zweiten Anpassung 444 an, um die Ziel-Absperrventilöffnung 316 zu erzeugen. Lediglich beispielhaft kann das zweite Anpassungsmodul 416 die Ziel-Absperrventilöffnung 316 gleich einem Produkt der zweiten anfänglichen Ziel-Öffnung 432 und der zweiten Anpassung 444 oder gleich einer Summe der zweiten anfänglichen Ziel-Öffnung 432 und der zweiten Anpassung 444 setzen.
Wenn die Kompressortemperatur 320 kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist, kann das Anpassungsmodul 436 die erste und die zweite Anpassung 440 und 444 verringern. Beispielsweise kann das Anpassungsmodul 436 die erste und die zweite Anpassung 440 und 444 in Richtung vorbestimmter Werte oder auf diese anpassen, welche keine Anpassung der entsprechenden anfänglichen Ziel-Öffnung bewirken. Lediglich beispielhaft kann der vorbestimmte Wert dann, wenn ein Produkt einer anfänglichen Ziel-Öffnung und einer Anpassung verwendet wird, gleich 1,0 sein. Wenn eine Summe einer anfänglichen Ziel-Öffnung und einer Anpassung verwendet wird, kann der vorbestimmte Wert 0,0 sein. Die vorbestimmte Temperatur kann beispielsweise ungefähr 180 Grad Celsius (°C) bis ungefähr 200°C oder eine andere geeignete Temperatur sein, oberhalb derer ein Turbolader beschädigt werden kann.
Wenn die Kompressortemperatur 320 größer als die vorbestimmte Temperatur ist, legt das Anpassungsmodul 436 die erste Anpassung 440 derart fest, dass die erste Ziel-BPV-Öffnung 308 erhöht wird, und es legt die zweite Anpassung 444 derart fest, dass die Ziel-Absperrventilöffnung 316 verringert wird. Wenn beispielsweise ein Produkt einer anfänglichen Ziel-Öffnung und einer Anpassung verwendet wird, kann das Anpassungsmodul 436 eine Anpassung auf einen Wert größer als 1,0 festlegen, um eine Erhöhung zu bewirken, und es kann eine Anpassung auf einen Wert kleiner als 1,0 festlegen, um eine Verringerung zu bewirken. Wenn eine Summe einer anfänglichen Ziel-Öffnung und einer Anpassung verwendet wird, kann das Anpassungsmodul 436 eine Anpassung auf einen Wert größer als 0,0 festlegen, um eine Erhöhung zu bewirken, und es kann eine Anpassung auf einen Wert kleiner als 0,0 festlegen, um eine Verringerung zu bewirken.
Das Anpassungsmodul 436 kann die erste Anpassung 440 erhöhen und die zweite Anpassung 444 verringern, wenn die Kompressortemperatur 320 größer als die vorbestimmte Temperatur ist. Das Anpassungsmodul 436 kann ferner mit der Zeit die erste Anpassung 440 erhöhen und die zweite Anpassung 444 verringern, wenn die Kompressortemperatur 320 größer als die vorbestimmte Temperatur bleibt. Das Erhöhen der ersten Anpassung 440 und das Verringern der zweiten Anpassung 444 bewirken ein Öffnen des ersten Turbinenbypassventils 172 und ein Schließen des Absperrventils 196. Dies verringert die Abgasströmung durch die zweite Turbine 164 und erhöht die Abgasmenge, welche die erste Turbine 156 umgeht, um die Kompressortemperatur 320 zu verringern.
Zusätzlich oder alternativ zum Anpassen der ersten und der zweiten anfänglichen Ziel-Öffnung 428 und 432 kann die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 basierend auf der Kompressortemperatur 320 angepasst werden. Nun auf 3B Bezug nehmend, kann das Ladedrucksteuermodul 408 die erste anfängliche Ziel-Öffnung 428, die zweite anfängliche Ziel-Öffnung 432 und eine dritte anfängliche Ziel-Öffnung 450 zusammen basierend auf dem Ziel-Ladedruck 424 ermitteln. Beispielsweise kann das Ladedrucksteuermodul 408 die erste anfängliche Ziel-Öffnung 428, die zweite anfängliche Ziel-Öffnung 432 und die dritte anfängliche Ziel-Öffnung 450 unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen oder eines oder mehrerer Kennfelder ermitteln, welche den Ziel-Ladedruck 424 mit der ersten anfänglichen Ziel-Öffnung 428, der zweiten anfänglichen Ziel-Öffnung 432 und der dritten anfänglichen Ziel-Öffnung 450 in Beziehung setzen. Wie nachstehend diskutiert wird, kann die dritte anfängliche Ziel-Öffnung 450 verwendet werden, um die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 zu ermitteln. Die eine oder die mehreren Funktionen oder das eine oder die mehreren Kennfelder können derart kalibriert werden, dass der erste und der zweite Turbolader sequentiell gesteuert werden.
Das Anpassungsmodul 436 kann eine dritte Anpassung 454 basierend auf der Kompressortemperatur 320 ermitteln. Die Ermittlung der dritten Anpassung 454 wird nachstehend weiter diskutiert.
Ein drittes Anpassungsmodul 458 passt die dritte anfängliche Ziel-Öffnung 450 basierend auf der dritten Anpassung 454 an, um die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 zu erzeugen. Lediglich beispielhaft kann das dritte Anpassungsmodul 458 die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 gleich einem Produkt der dritten anfänglichen Ziel-Öffnung 450 und der dritten Anpassung 454 oder gleich einer Summe der dritten anfänglichen Ziel-Öffnung 450 und der dritten Anpassung 454 setzen.
Wenn die Kompressortemperatur 320 kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist, kann das Anpassungsmodul 436 die dritte Anpassung 454 verringern. Beispielsweise kann das Anpassungsmodul 436 die dritte Anpassung 454 in Richtung eines vorbestimmten Wertes oder auf diesen anpassen, welcher keine Anpassung der dritten anfänglichen Ziel-Öffnung 450 bewirkt. Lediglich beispielhaft kann der vorbestimmte Wert dann, wenn ein Produkt der dritten anfänglichen Ziel-Öffnung 450 und der dritten Anpassung 454 verwendet wird, gleich 1,0 sein. Wenn eine Summe der dritten anfänglichen Ziel-Öffnung 450 und der dritten Anpassung 454 verwendet wird, kann der vorbestimmte Wert 0,0 sein. Wie vorstehend festgestellt wurde, kann die vorbestimmte Temperatur beispielsweise ungefähr 180 Grad Celsius (°C) bis ungefähr 200°C oder eine andere geeignete Temperatur sein, oberhalb derer ein Turbolader beschädigt werden kann.
Wenn die Kompressortemperatur 320 größer als die vorbestimmte Temperatur ist, kann das Anpassungsmodul 436 die dritte Anpassung 454 derart festlegen, dass die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 erhöht wird. Wenn beispielsweise ein Produkt der dritten anfänglichen Ziel-Öffnung 450 und der dritten Anpassung 454 verwendet wird, kann das Anpassungsmodul 436 die dritte Anpassung 454 auf einen Wert größer als 1,0 festlegen, um die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 zu erhöhen, und es kann die dritte Anpassung 454 auf einen Wert kleiner als 1,0 festlegen, um eine Verringerung der zweiten Ziel-BPV-Öffnung 312 zu bewirken. Wenn eine Summe der dritten anfänglichen Ziel-Öffnung 450 und der dritten Anpassung 454 verwendet wird, kann das Anpassungsmodul 436 die dritte Anpassung 454 auf einen Wert größer als 0,0 festlegen, um die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 zu erhöhen, und es kann die dritte Anpassung 454 auf einen Wert kleiner als 0,0 festlegen, um die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312 zu verringern.
Das Anpassungsmodul 436 kann die dritte Anpassung 454 erhöhen, wenn die Kompressortemperatur 320 größer als die vorbestimmte Temperatur ist. Das Anpassungsmodul 436 kann ferner mit der Zeit die dritte Anpassung 454 erhöhen, wenn die Kompressortemperatur 320 größer als die vorbestimmte Temperatur bleibt. Das Öffnen des zweiten Turbinenbypassventils 176 ermöglicht, dass mehr Abgas die zweite Turbine 164 umgeht, um die Kompressortemperatur 320 zu verringern.
Nun auf 3A und 3B Bezug nehmend, kann das Anpassungsmodul 436 bei verschiedenen Implementierungen beginnen, die erste Anpassung 440 zu erhöhen, die zweite Anpassung 444 zu verringern und/oder die dritte Anpassung 454 zu erhöhen, wenn die Kompressortemperatur 320 in Richtung der vorbestimmten Temperatur zunimmt. Das Anpassungsmodul 436 kann die erste Anpassung 440 erhöhen, die zweite Anpassung 444 verringern und/oder die dritte Anpassung 454 erhöhen, wenn die Kompressortemperatur 320 beispielsweise innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer größer als die vorbestimmte Temperatur oder gleich dieser ist.
Nun auf 4 Bezug nehmend, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern der Temperatur des zweiten Kompressors 168 zeigt. Wie vorstehend diskutiert wurde, steuert das Turboladersteuermodul 304 den ersten und den zweiten Turbolader sequentiell. Die Steuerung kann mit 504 beginnen, wenn das Einwegventil 184 geschlossen ist und das Absperrventil 196 zumindest teilweise offen ist. Die zweite Turbine 164 und der zweite Kompressor 168 drehen sich daher, und die Luft am Auslass des zweiten Kompressors 168 wird zurück zum Einlass des zweiten Kompressors 168 zirkuliert.
Bei 504 empfängt das Turboladersteuermodul 304 die Kompressortemperatur 320. Die Kompressortemperatur 320 entspricht einer Temperatur des zweiten Kompressors 168. Die Kompressortemperatur 320 kann unter Verwendung eines Sensors gemessen oder beispielsweise durch das Temperaturmodul 324 ermittelt werden.
Das Turboladersteuermodul 304 kann bei 508 ermitteln, ob die Kompressortemperatur 320 größer als die vorbestimmte Temperatur ist. Wenn 508 wahr ist, kann die Steuerung mit 512 fortfahren. Wenn 508 falsch ist, kann die Steuerung mit 516 fortfahren. Bei 512 schließt das Turboladersteuermodul 304 das Absperrventil 196, und es öffnet das erste Turbinenbypassventil 172. Lediglich beispielhaft kann das Turboladersteuermodul 304 das Absperrventil 196 um einen ersten vorbestimmten Betrag schließen und das erste Turbinenbypassventil 172 um einen zweiten vorbestimmten Betrag öffnen. Der erste und der zweite vorbestimmte Betrag können gleich oder unterschiedlich sein, was von den Eigenschaften des Absperrventils 196 und des ersten Turbinenbypassventils 172 abhängt. Das Schließen des Absperrventils 196 und das Öffnen des ersten Turbinenbypassventils 172 verringern die Drehzahl der zweiten Turbine 164 und des zweiten Kompressors 168 und erhöhen die Abgasmenge, welche die erste Turbine 156 umgeht, um den zweiten Kompressor 168 zu kühlen und die Kompressortemperatur 320 zu verringern.
Bei 516 kann das Turboladersteuermodul 304 das Absperrventil 196 öffnen und das erste Turbinenbypassventil 172 schließen. Lediglich beispielhaft kann das Turboladersteuermodul 304 das Absperrventil 196 um einen dritten vorbestimmten Betrag öffnen und das erste Turbinenbypassventil 172 um einen vierten vorbestimmten Betrag schließen. Der dritte und der vierte vorbestimmte Betrag können gleich oder verschieden sein, was von den Eigenschaften des Absperrventils 196 und des ersten Turbinenbypassventils 172 abhängt. Das Öffnen des Absperrventils 196 und das Schließen des ersten Turbinenbypassventils 172 erhöhen die Drehzahl der zweiten Turbine 164 und des zweiten Kompressors 168 in Vorbereitung für den zweiten Turbolader, um mit dem Liefern des Ladedrucks zu beginnen. Obgleich 4 derart gezeigt ist, dass sie nach 512 oder 516 endet, ist 4 eine Darstellung einer Steuerschleife, und es können Steuerschleifen mit einer vorbestimmten Rate ausgeführt werden.
Nun auf 5 Bezug nehmend, ist ein anderes Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern der Temperatur des zweiten Kompressors 168 zeigt. Wie vorstehend diskutiert wurde, steuert das Turboladersteuermodul 304 den ersten und den zweiten Turbolader sequentiell. Die Steuerung kann mit 504 beginnen, wenn das Einwegventil 184 geschlossen ist und das Absperrventil 196 zumindest teilweise offen ist. Die zweite Turbine 164 und der zweite Kompressor 168 drehen sich daher, und die Luft am Auslass des zweiten Kompressors 168 wird zurück zum Einlass des zweiten Kompressors 168 zirkuliert.
Bei 604 ermittelt das Ladedrucksteuermodul 408 die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312, die erste anfängliche Ziel-Öffnung 428 und die zweite anfängliche Ziel-Öffnung 432. Das Ladedrucksteuermodul 408 ermittelt die zweite Ziel-BPV-Öffnung 312, die erste anfängliche Ziel-Öffnung 428 und die zweite anfängliche Ziel-Öffnung 432 basierend auf dem Ziel-Ladedruck 424.
Das Anpassungsmodul 436 empfängt bei 608 die Kompressortemperatur 320. Die Kompressortemperatur 320 entspricht einer Temperatur des zweiten Kompressors 168. Die Kompressortemperatur 320 kann unter Verwendung eines Sensors gemessen oder beispielsweise durch das Temperaturmodul 324 ermittelt werden. Das Anpassungsmodul 436 kann bei 612 ermitteln, ob die Kompressortemperatur 320 größer als die vorbestimmte Temperatur ist. Wenn 612 wahr ist, kann die Steuerung mit 616 fortfahren. Wenn 612 falsch ist, kann die Steuerung mit 620 fortfahren.
Bei 616 kann das Anpassungsmodul 436 die erste Anpassung 440 erhöhen und die zweite Anpassung 444 verringern, und die Steuerung fährt mit 624 fort. Das Erhöhen der ersten Anpassung 440 und das Verringern der zweiten Anpassung 444 können das Absperrventil 196 schließen und das erste Turbinenbypassventil 172 öffnen. Lediglich beispielhaft kann das Anpassungsmodul 436 die erste Anpassung 440 um einen ersten vorbestimmten Betrag erhöhen und die zweite Anpassung 444 um einen zweiten vorbestimmten Betrag verringern. Der erste und der zweite vorbestimmte Betrag können gleich oder verschieden sein, was von den Eigenschaften des Absperrventils 196 und des ersten Turbinenbypassventils 172 abhängt.
Bei 620 kann das Anpassungsmodul 436 die erste Anpassung 440 verringern und die zweite Anpassung 444 erhöhen, und die Steuerung fährt mit 624 fort. Das Verringern der ersten Anpassung 440 und das Erhöhen der zweiten Anpassung 444 können das erste Turbinenbypassventil 172 schließen und das Absperrventil 196 öffnen. Lediglich beispielhaft kann das Anpassungsmodul 436 die erste Anpassung 440 um einen dritten vorbestimmten Betrag verringern und die zweite Anpassung 444 um einen vierten vorbestimmten Betrag erhöhen. Der dritte und der vierte vorbestimmte Betrag können gleich oder verschieden sein, was von den Eigenschaften des Absperrventils 196 und des ersten Turbinenbypassventils 172 abhängt.
Bei 624 passt das erste Anpassungsmodul 412 die erste anfängliche Ziel-Öffnung 428 basierend auf der ersten Anpassung 440 an, um die erste Ziel-BPV-Öffnung 308 zu erzeugen, und das zweite Anpassungsmodul 416 passt die zweite anfängliche Ziel-Öffnung 432 basierend auf der zweiten Anpassung 444 an, um die Ziel-Absperrventilöffnung 316 zu erzeugen. Beispielsweise kann das erste Anpassungsmodul 412 die erste Ziel-BPV-Öffnung 308 gleich einer Summe oder einem Produkt der ersten anfänglichen Ziel-Öffnung 428 und der ersten Anpassung 440 setzen. Das zweite Anpassungsmodul 416 kann die Ziel-Absperrventilöffnung 316 gleich einer Summe oder einem Produkt der zweiten anfänglichen Ziel-Öffnung 432 und der zweiten Anpassung 444 setzen.
Bei 628 steuert das Ladedruck-Aktuatormodul 200 das erste Turbinenbypassventil 172 basierend auf der ersten Ziel-BPV-Öffnung 308, es steuert das zweite Turbinenbypassventil 176 basierend auf der zweiten Ziel-BPV-Öffnung 312, und es steuert das Absperrventil 196 basierend auf der Ziel-Absperrventilöffnung 316. Obgleich 5 derart gezeigt ist, dass sie nach 628 endet, ist 5 eine Darstellung einer Steuerschleife, und es können Steuerschleifen mit einer vorbestimmten Rate ausgeführt werden.
Die vorstehende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
In dieser Anmeldung einschließlich der nachstehenden Definitionen kann der Ausdruck Modul durch den Ausdruck Schaltung ersetzt werden. Der Ausdruck Modul kann sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale integrierte Schaltung; eine Schaltung der kombinatorischen Logik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; einen Speicher (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird; andere geeignete Hardwarekomponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller von den vorstehenden Gegenständen, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, beziehen, ein Teil von diesen sein oder diese umfassen.
Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzter Prozessor umfasst einen einzelnen Prozessor, der einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module ausführt. Der Ausdruck Gruppenprozessor umfasst einen Prozessor, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessoren einen Teil des Codes oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module ausführt. Der Ausdruck gemeinsam genutzter Speicher umfasst einen einzelnen Speicher, der einen Teil des Codes oder den gesamten Code mehrerer Module speichert. Der Ausdruck Gruppenspeicher umfasst einen Speicher, der in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil oder den gesamten Code eines oder mehrerer Module speichert. Der Ausdruck Speicher kann eine Teilmenge des Ausdrucks computerlesbares Medium bezeichnen. Der Ausdruck computerlesbares Medium umfasst keine vorübergehenden elektrischen und elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten, und dieses kann daher als zugreifbar und nicht flüchtig angesehen werden. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen und/oder auf diese angewiesen sein.

Claims

Steuerverfahren für ein Fahrzeug, umfassend, dass: ein Ziel-Ladedruck für einen ersten und einen zweiten Turbolader basierend auf einer Motordrehmomentanforderung ermittelt wird; und basierend auf einer Temperatur eines Kompressors des zweiten Turboladers: ein erstes Bypassventil, das Abgas regelt, welches eine erste Turbine des ersten Turboladers umgeht, selektiv geöffnet wird; und ein Absperrventil, das eine Abgasströmung sowohl durch eine zweite Turbine des zweiten Turboladers als auch durch ein zweites Bypassventil regelt, selektiv geschlossen wird, wobei das zweite Bypassventil Abgas regelt, welches die zweite Turbine des zweiten Turboladers umgeht.
Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass dann, wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers größer als eine vorbestimmte Temperatur ist: das erste Bypassventil selektiv geöffnet wird; und das Absperrventil selektiv geschlossen wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass dann, wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers größer als die vorbestimmte Temperatur ist: das erste Bypassventil um einen ersten vorbestimmten Betrag geöffnet wird; und das Absperrventil um einen zweiten vorbestimmten Betrag geschlossen wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass dann, wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist: das erste Bypassventil selektiv geschlossen wird; und das Absperrventil selektiv geöffnet wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend, dass dann, wenn die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist: das erste Bypassventil um einen dritten vorbestimmten Betrag geschlossen wird; und das Absperrventil um einen vierten vorbestimmten Betrag selektiv geöffnet wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass dann, wenn das Absperrventil zumindest teilweise offen ist und die Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers größer als eine vorbestimmte Temperatur ist: das erste Bypassventil selektiv geöffnet wird; und das Absperrventil selektiv geschlossen wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass: eine erste, eine zweite und eine dritte Ziel-Öffnung basierend auf dem Ziel-Ladedruck erzeugt werden; eine erste und eine zweite Anpassung basierend auf der Temperatur des Kompressors des zweiten Turboladers erzeugt werden; eine vierte Ziel-Öffnung basierend auf der ersten Ziel-Öffnung und der ersten Anpassung erzeugt wird; eine fünfte Ziel-Öffnung basierend auf der zweiten Ziel-Öffnung und der zweiten Anpassung erzeugt wird; und das erste Bypassventil, das Absperrventil und das zweite Bypassventil basierend auf der vierten Ziel-Öffnung, der fünften Ziel-Öffnung bzw. der dritten Ziel-Öffnung gesteuert werden.
Steuerverfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend, dass dann, wenn die Temperatur des Kompressors größer als eine vorbestimmte Temperatur ist, die erste Anpassung selektiv erhöht wird und die zweite Anpassung selektiv verringert wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend, dass dann, wenn die Temperatur des Kompressors kleiner als die vorbestimmte Temperatur ist, die erste Anpassung selektiv verringert wird und die zweite Anpassung selektiv erhöht wird.
Steuerverfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend, dass: die vierte Ziel-Öffnung gleich einem Produkt oder gleich einer Summe der ersten Ziel-Öffnung und der ersten Anpassung gesetzt wird; und die fünfte Ziel-Öffnung gleich einem Produkt oder einer Summe der zweiten Ziel-Öffnung und der zweiten Anpassung gesetzt wird.