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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 12. Dezember 2013 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0154968 , deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme für alle Zwecke hierin einbezogen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren eines Turboladers. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuerungsverfahren eines Turboladers (z.B. eines Abgasturboladers), welches eine Beschädigung eines Verbrennungsmotors durch übermäßigen Ladedruck und einen Druckstoß von Ladedruck, welcher in einer Einlassleitung (bzw. Ansaugleitung) verbleibt, verhindert.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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In einer konventionellen Brennkraftmaschine leitet ein Unterdruck, welcher bei einem Einlasstakt bzw. Ansaugtakt erzeugt wird, ein Luftgemisch (z.B. ein Luft-Kraftstoff-Gemisch) in einen Zylinder hinein. Dies wird natürliches Ansaugen oder normales Ansaugen (bzw. Selbstansaugung) (z.B. im Gegensatz zur (Turbo-)Aufladung) genannt.
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Jedoch ist eine Ventil-geöffnet-Zeit zu kurz (z.B. insbesondere bei hoher Drehzahl), um das Luftgemisch geeignet anzusaugen, so dass ein Zwangspumpen bzw. Zwangsansaugen verwendet wird zum Verbessern des Füllgrads/Liefergrads eines Zylinders, des effektiven Druckverhältnisses und des Explosionsdruck, wodurch die Ausgangsleistung verbessert wird. Dies wird Turboaufladung genannt.
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Da Luft, welche mittels eines Turboladers (z.B. in den Zylinder) geladen wird, sehr heiß ist, verringert sich ihre Dichte, so dass die dem Verbrennungsmotor zuzuführende Luft, welche von dem Turbolader ausgelassen wird, durch eine Art von Radiator gekühlt wird (bzw. werden muss), welcher als ein „Zwischenkühler“ bezeichnet wird.
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Die Erforschung des simultanen Erhöhens des Ausgangsdrehmoments bei Verringerung des Kraftstoffverbrauchs in einem Intervall, in welchem die Drehzahl des Verbrennungsmotors mittel/niedrig ist, in einem Verbrennungsmotor mit dem Turbolader ist im Gange, und die Erforschung des effizienteren Steuerns der Zufuhr von rückgeführten Gas ist damit ebenfalls im Gange.
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Eine Verbrennungsmotorausgangsleistung wird durch Installieren des Turboladers um 30%–50% verbessert, jedoch tritt, eine temporäre Verzögerung (z.B. ein sogenanntes „Turboloch“) auf, bis sich aufgrund einer Erhöhung der Drehzahl, welche durch Drücken eines Gaspedals verursacht wird ein Turboaufladungseffekt zeigt.
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Die obigen Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören.
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Erläuterung der Erfindung
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Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Steuerungsverfahren für einen Turbolader zu schaffen, welches eine Beschädigung eines Verbrennungsmotors in Folge eines übermäßigen Ladedrucks, welcher durch einen abnormen Betrieb erzeugt wird, verhindert.
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Ferner sind zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet, ein Steuerungsverfahren für einen Turbolader zu schaffen, welches einen Druckstoß durch einen Ladedruck, welcher in einer Einlassleitung verbleibt, (z.B. einen Druckstoß durch einen schnellen Druckanstieg und z.B. einer Aufstauung der Luft in einer Einlassleitung) verhindert.
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Ein Steuerungsverfahren für ein Turboladersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann aufweisen: eine erste Einlassleitung (bzw. erste Ansaugleitung), welche einem Einlasskrümmer (bzw. Ansaugkrümmer) eines Verbrennungsmotors Außenluft bzw. Frischluft zuführt, einen Turbolader (z.B. einen Abgasturbolader), welcher eine Turbine und einen Verdichter aufweist, eine zweite Einlassleitung (bzw. zweite Ansaugleitung), welche dem Verdichter Außenluft bzw. Frischluft zuführt, eine dritte Einlassleitung (bzw. dritte Ansaugleitung), welche den Verdichter und die erste Einlassleitung verbindet, eine Drosselklappe, welche installiert ist, um einen Luftstrom, welcher von der ersten Einlassleitung und der dritten Einlassleitung zugeführt wird, zu steuern, ein Einlassbypassventil (bzw. Einlassumgehungsventil), welches installiert ist, um einen Luftstrom, welcher in der ersten Einlassleitung strömt, zu steuern, eine erste Auslassleitung (bzw. erste Abgasleitung), welche ein Abgas eines Auslasskrümmers (z.B. direkt) auslässt (z.B. unter Umgehung der Turbine des Turboladers), eine zweite Auslassleitung (bzw. zweite Abgasleitung), welche bereitgestellt ist, um einen Teil des Abgases, welches von dem Auslasskrümmer aus ausgelassen wird, dazu zu bringen, durch die Turbine hindurch in die erste Auslassleitung einzuströmen, ein Auslassbypassventil, welches installiert ist, um einen Abgasstrom, welcher von der ersten Auslassleitung ausgelassen wird (z.B. welcher die Turbine des Turboladers umgeht und direkt von dem Auslasskrümmer in die erste Auslassleitung strömt), zu steuern, eine Steuereinrichtung, welche einen Öffnungsgrad des Einlassbypassventils, des Auslassbypassventils und der Drosselklappe steuert gemäß einem Fahrzustand eines Fahrzeug. Die Steuereinrichtung führt z.B. eine Serie / Abfolge von Befehlen aus, welche aufweisen: Beurteilen, ob eine Verbrennungsmotordrehzahl des Verbrennungsmotors eine vorbestimmte Niedrige/Mittlere-Drehzahl-Bedingung (bzw. eine Bedingung niedriger / mittlerer Drehzahl) erfüllt, Beurteilen, ob eine Beschleunigungsanforderung-Bedingung erfüllt ist, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl die vorbestimmte Niedrige/Mittlere-Drehzahl-Bedingung erfüllt, (z.B. Vollständiges) Schließen des Einlassbypassventils, Beurteilen, ob eine Differenz zwischen einem Zielladedruck und einem realen bzw. tatsächlichen Ladedruck größer ist als ein vorbestimmter Differenzdruck, und Steuern eines Öffnungswinkels des Auslassbypassventils gemäß der Beschleunigungsanforderung-Bedingung, wenn die Differenz zwischen dem Zielladedruck und dem realen Ladedruck größer ist als der vorbestimmte Differenzdruck.
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Die Steuereinrichtung kann beurteilen, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wenn die Differenz zwischen dem Zielladedruck und dem realen Ladedruck größer ist als der vorbestimmte Differenzdruck.
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Die Steuereinrichtung kann das Einlassbypassventil steuern, so dass es geöffnet ist, wenn die vorbestimmte Zeit verstrichen ist.
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Die Steuereinrichtung kann den Öffnungswinkel des Auslassbypassventils gemäß der Beschleunigungsanforderung-Bedingung steuern, wenn die vorbestimmte Zeit nicht verstrichen ist.
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Die Steuereinrichtung kann ferner beurteilen, ob eine Druckstoßerzeugung-Bedingung der zweiten Einlassleitung erfüllt ist, nach dem Steuern des Öffnungswinkels des Auslassbypassventils gemäß der Beschleunigungsanforderung-Bedingung, und wobei die Steuereinrichtung das Einlassbypassventil steuern kann, so dass es geöffnet ist, wenn die Druckstoßerzeugung-Bedingung erfüllt ist.
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Die Steuereinrichtung kann beurteilen, ob ein momentanes Anforderungsdrehmoment kleiner ist als ein Verbrennungsmotordrehmoment, wenn die Druckstoßerzeugung-Bedingung nicht erfüllt ist, und das Auslassbypassventil und das Einlassbypassventil steuern, so dass sie geöffnet sind, wenn das momentane Anforderungsdrehmoment kleiner ist als das Verbrennungsmotordrehmoment.
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Die Druckstoßerzeugung-Bedingung kann erfüllt sein, wenn eine Veränderung eines Gaspedals gemäß einer Zeit (z.B. über die Zeit) größer ist als ein vorbestimmter Wert.
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Die Steuereinrichtung kann beurteilen, ob das Anforderungsdrehmoment kleiner ist als das Verbrennungsmotordrehmoment innerhalb einer festgelegten Zeit, welche verzögert ist, (z.B. nach Verstreichen einer vorbestimmten Verzögerungszeit) nach dem Steuern des Öffnungswinkels des Auslassbypassventils.
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Falls die Steuereinrichtung urteilt, dass die Verbrennungsmotordrehzahl nicht die Niedrige/Mittlere-Drehzahl-Bedingung erfüllt, kann die Steuereinrichtung das Auslassbypassventil und das Einlassbypassventil steuern, so dass sie geöffnet sind.
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Die Niedrige/Mittlere-Drehzahl-Bedingung kann erfüllt sein, wenn eine momentane Verbrennungsmotodrehzahl kleiner ist als eine maximale Verbrennungsmotordrehzahl bei Betrieb des Turboladers.
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Es kann anhand eines Fahrzeugbetriebszustand, welcher eine geforderte Luftmenge, ein Anforderungsdrehmoment und einen Anforderungsladedruck aufweist, beurteilt werden, ob die Beschleunigungsanforderung-Bedingung erfüllt ist.
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Die geforderte Luftmenge kann eine durch den Verbrennungsmotor geforderte Luftmenge sein, welche aus dem momentanen Gaspedalbetätigungswinkel ermittelt wird, und, wenn die ermittelte geforderte Luftmenge größer ist als eine tatsächliche Luftmenge, welche momentan dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, kann die Beschleunigungsanforderung-Bedingung erfüllt sein.
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Das Anforderungsdrehmoment kann ein Anforderungsdrehmoment sein, welches aus dem momentanen Gaspedalbetätigungswinkel ermittelt wird, und, wenn das ermittelte Anforderungsdrehmoment größer ist als das vorbestimmte maximale Natürliches-Ansaugen-Verbrennungsmotor-Drehmoment des Verbrennungsmotors, kann die Beschleunigungsanforderung-Bedingung erfüllt sein.
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Der Anforderungsladedruck kann ein Anforderungsladedruck sein, welcher aus dem momentanen Gaspedalbetätigungswinkel ermittelt wird, und, wenn der ermittelte Anforderungsladedruck größer ist als der vorbestimmte maximale Natürliches-Ansaugen-Ladedruck des Verbrennungsmotors, kann die Beschleunigungsanforderung-Bedingung erfüllt sein.
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Der Öffnungswinkel des Auslassbypassventils kann ermittelt werden basierend auf dem Fahrzeugbetriebszustand, welcher aufweist die geforderte Luftmenge, das Anforderungsdrehmoment und den Anforderungsladedruck.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Beschädigung des Verbrennungsmotors / Schaden an dem Verbrennungsmotor (verursacht) durch übermäßigen Ladedruck verhindert werden.
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Ferner kann eine Erzeugung eines Druckstoßes durch einen Ladedruck, welcher in einer Einlassleitung verbleibt, verhindert werden.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Blockdiagramm eines Turboladersystems, auf welches ein Steuerungsverfahren für einen Turbolader angewendet wird, gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Turboladersystems, auf welches ein Steuerungsverfahren für einen Turbolader angewendet wird, gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 ist ein Flussdiagramm des Steuerungsverfahrens für einen Turbolader gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, einschließlich z.B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
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In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Bauteile der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, enthalten sein können.
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Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in welchen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Wie es den Fachmännern auf dem Gebiet jedoch klar wird, können die beschriebenen Ausführungsformen in zahlreichen verschiedenen Weisen modifiziert werden, ohne jeweilig vom Sinn oder vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Beim Beschreiben der vorliegenden Erfindung werde Teile, welche nicht mit der Beschreibung in Verbindung stehen, weggelassen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen durchgehend durch die Beschreibung im Allgemeinen auf gleiche Bauteile.
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Außerdem sind die Ausmaße und die Dicke von jeder Konfiguration, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, zum besseren Verständnis und zur einfacheren Beschreibung willkürlich, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. In den Zeichnungen sind die Dicke von Ebenen, Folien, Paneelen, Bereichen, etc. zur Verdeutlichung übertrieben.
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Nachstehend wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 ist ein Blockdiagramm eines Turboladersystems, auf welches ein Steuerungsverfahren für einen Turbolader angewendet wird, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Turboladersystems, auf welches das Steuerungsverfahren für einen Turbolader angewendet wird, gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend auf 1 und 2 weist das Turboladersystem, auf welches das Steuerungsverfahren für einen Turbolader angewendet wird, gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: eine erste Einlassleitung (bzw. erste Ansaugleitung) 120, welche Außenluft bzw. Frischluft einem Einlasskrümmer (bzw. Ansaugkrümmer) 135 eines Verbrennungsmotors 140 zuführt, einen Turbolader (z.B. einen Abgasturbolader) 110, welcher eine Turbine 112 und einen Verdichter 111 aufweist, eine zweite Einlassleitung (bzw. zweite Ansaugleitung) 127, welche dem Verdichter 111 Außenluft bzw. Frischluft zuführt, eine dritte Einlassleitung (bzw. dritte Ansaugleitung) 129, welche den Verdichter 111 und die erste Einlassleitung 120 verbindet, eine Drosselklappe 131, welche installiert ist, um einen Luftstrom, welcher von der ersten Einlassleitung 120 und der dritten Einlassleitung 129 zugeführt wird, zu steuern, ein Einlassbypassventil (z.B. ein Einlassumgehungsventil) 125, welches installiert ist, um einen Luftstrom, welcher in der ersten Einlassleitung 125 strömt, zu steuern, eine erste Auslassleitung (bzw. erste Abgasleitung) 152, welche dazu eingerichtet ist, Abgas eines Auslasskrümmers (bzw. Abgaskrümmers) 145 auszulassen, eine zweite Auslassleitung (bzw. zweite Abgasleitung) 160, welche bereitgestellt ist, um etwas von dem Abgas, welches von dem Auslasskrümmer 145 ausgelassen wird, dazu zu bringen, durch die Turbine 112 hindurch in die erste Auslassleitung 152 einzuströmen, ein Auslassbypassventil 150, welches installiert ist, um einen Abgasstrom, welcher von der ersten Auslassleitung 152 (z.B. direkt) ausgelassen wird (z.B. welcher die Turbine 112 des Turboladers 110 umgeht und direkt von dem Auslasskrümmer 145 in die erste Auslassleitung 152 strömt), zu steuern, und eine Steuereinrichtung 200, welche einen Öffnungsgrad des Einlassbypassventils 125, des Auslassbypassventils 151 und der Drosselklappe 131 gemäß einem Fahrzustand eines Fahrzeugs steuert.
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Luft, welche in die erste Einlassleitung 120 und in die zweite Einlassleitung 127 einströmt, wird durch einen Luftfilter (z.B. eine Luftfilterbox) 100 gereinigt, und ein Zwischenkühler 115 kann in (z.B. an) der dritten Einlassleitung 129 bereitgestellt sein, um Luft zu kühlen, welche durch den Verdichter 111 hindurch strömt / geströmt ist.
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Die Drosselklappe 131 kann in einem Drosselklappenkörper (z.B. einem Drosselklappenstutzen) 130 bereitgestellt sein.
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Eine Luftmengensensor 132 und ein Ladedrucksensor 133 sind in dem Drosselklappenkörper 130 bereitgestellt, um ein gemessenes korrespondierendes Signal an die Steuereinrichtung 200 anzulegen (z.B. um jeweilig ein gemessenes korrespondierendes Signal an die Steuereinrichtung 200 zu übermitteln).
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Eine Nachbehandlung (z.B. eine Abgasnachbehandlung), welche einen Katalysator 155 aufweist, ist in der ersten Auslassleitung 152 bereitgestellt, um gesundheitsschädliche Bestandteile des Abgases zu verringern / zu reduzieren.
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Ein Verbrennungsmotordrehzahlsensor 201 ist in dem Verbrennungsmotor 140 bereitgestellt, um eine Verbrennungsmotordrehzahl zu detektieren und das korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 200 anzulegen (z.B. das korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 200 zu übermitteln). Der Luftmengensensor 132 misst eine Luftmenge, welche in den Einlasskrümmer 135 einströmt, um das korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 200 anzulegen (z.B. das korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 200 zu übermitteln). Ein Drehmomentsensor 203 misst ein Drehmoment des Verbrennungsmotors 140, um das korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 200 anzulegen (z.B. das korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 200 zu übermitteln). Der Ladedrucksensor 133 detektiert einen Ladedruck, um das korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 200 anzulegen (z.B. das korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 200 zu übermitteln). Ein Gaspedalbetätigungsgradsensor 205 ist an (z.B. in) einem Gaspedal bereitgestellt, um einen Betätigungswinkel des Gaspedals zu detektieren und das korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 200 anzulegen (z.B. das korrespondierende Signal an die Steuereinrichtung 200 zu übermitteln).
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Die Steuereinrichtung 200 erhält Signale der jeweiligen Sensoren, um jeweilige Öffnungswinkel der Drosselklappe 131, des Einlassbypassventils 125 und des Auslassbypassventils 150 zu steuern, und steuert eine Betätigung eines Injektors (bzw. Einspritzers) 142 (z.B. von mehren Injektoren), welcher in dem Verbrennungsmotor 140 bereitgestellt ist.
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Die Steuereinrichtung 200 kann durch einen oder mehrere Mikroprozessoren, welche durch ein vorbestimmtes Programm betrieben werden, oder durch Hardware, welche den Mikroprozessor aufweist, realisiert sein, und das vorbestimmte Programm weist eine Serie / Abfolge von Befehlen zum Durchführen des Steuerungsverfahrens für den Turbolader gemäß einer zu beschreibenden beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf.
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3 ist ein Flussdiagramm eines Steuerungsverfahrens für einen Turbolader gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Nachstehend wird das Steuerungsverfahren für einen Turbolader gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
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Die Steuereinrichtung 200 erhält ein korrespondierendes Signal von einem Zündschlüsselsensor 210 in Schritt S10, um zu beurteilen, ob der Zündschlüsselsensor 210 ein / eingeschaltet ist (z.B. ob der Zündschlüsselsensor 210 angibt, ob die Zündung ein / eingeschaltet ist). Wenn der Zündschlüsselsensor 210 nicht ein / eingeschaltet ist (z.B. wenn der Zündschlüsselsensor 210 angibt, dass die Zündung nicht ein / eingeschaltet ist), dann öffnet in S20 die Steuereinrichtung 200 das Einlass- und das Auslassbypassventil 125 und 150 vollständig. Wenn der Zündschlüsselsensor 210 ein / eingeschaltet ist (z.B. wenn der Zündschlüsselsensor 210 angibt, dass die Zündung ein / eingeschaltet ist), dann schließt in Schritt S30 die Steuereinrichtung 200 das Einlass- und das Auslassbypassventil 125 und 150 vollständig, um die Ventilpositionen zu lernen, und öffnet sie danach die Ventile erneut vollständig.
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Die Steuereinrichtung 200 beurteilt in Schritt S50, ob die Drehzahl des Verbrennungsmotors 140 eine vorbestimmte Niedrige/Mittlere-Drehzahl-Bedingung erfüllt, nachdem der Verbrennungsmotor 140 (z.B. in Schritt S40) gestartet/angelassen wird/ist. Wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors 140 die Niedrige/Mittlere-Drehzahl-Bedingung erfüllt, dann beurteilt in Schritt S90 die Steuereinrichtung 200, ob eine Beschleunigungsanforderung-Bedingung erfüllt ist. Wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors 140 die Niedrige/Mittlere-Drehzahl-Bedingung nicht erfüllt, das heißt bei einem Hohe-Drehzahl-Betriebszustand (z.B. bei einem Hochgeschwindigkeitsfahrzustand), dann öffnet die Steuereinrichtung 200 das Auslassbypassventil 150 und das Einlassbypassventil 125 in Schritten S60 und S70.
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Die Niedrige/Mittlere-Drehzahl-Bedingung kann erfüllt sein, wenn die momentane Drehzahl des Verbrennungsmotors 140 niedriger ist als die maximale Verbrennungsmotordrehzahl bei Betrieb des Turboladers 110. Die maximale Verbrennungsmotordrehzahl bei Betrieb des Turboladers 110 ist eine Verbrennungsmotordrehzahl, welche zu einer Turboladerdrehzahl korrespondiert, wenn das Verbrennungsmotordrehmoment maximal ist.
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Die Turboladerdrehzahl, wenn das Verbrennungsmotordrehmoment maximal ist, beträgt ungefähr 45.000 1/min. Die maximale Verbrennungsmotordrehzahl bei Betrieb des Turboladers 110 kann ermittelt werden basierend auf einer Verbrennungsmotodrehzahl, wenn das Verbrennungsmotordrehmoment in einem Natürliches-Ansaugen-Verbrennungsmotor (z.B. einem Saugverbrennungsmotor) maximal ist, und die maximale Verbrennungsmotordrehzahl bei Betrieb des Turboladers 110 kann beliebig durch einen Test ermittelt / festgelegt werden.
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Der Turbolader 110 ist ein kleiner Turbolader, in welchem ein Luftstromkoeffizient gleich oder kleiner ist als 2 (z.B. einen Strömungswiderstandswert gleich oder kleiner ist als 2), um eine Leistungsfähigkeit in einem Niedrige-Drehzahl-Bereich zu maximieren und Abgasenergie effizient zu verwenden. Die maximale Verbrennungsmotordrehzahl bei Betrieb des Turboladers 110 ist ein Wert, welcher durch einen Test als eine Drehzahl ermittelt wird, welche einen effizienten Betrieb des Turboladers 110 sicherstellt.
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Das heißt, dass das Steuerungsverfahren für einen Turbolader gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter der Niedrige/Mittlere-Drehzahl-Bedingung einen kleinen Turbolader bei ungefähr 45.000 1/min oder weniger verwendet, um einen Betriebsbereich zu erweitern, und es dem kleinen Turbolader erlaubt, unter einer Drehzahlbedingung von 45.000 1/min mit dem Saugmotor oder mehr zu arbeiten, wodurch der Auslasswiderstand (z.B. der Auslassströmungswiderstand) minimiert wird.
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Es kann anhand eines Fahrzeugbetriebszustands, welcher eine geforderte Luftmenge, ein Anforderungsdrehmoment und einen Anforderungsladedruck aufweist, beurteilt werden, ob die Beschleunigungsanforderung-Bedingung erfüllt ist.
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Das bedeutet, dass die geforderte Luftmenge eine Luftmenge ist, welche durch den Verbrennungsmotor 140 gefordert wird, und aus dem momentanen Gaspedalbetätigungswinkel berechnet wird. Wenn die berechnete geforderte Luftmenge höher ist als eine tatsächliche Luftmenge, welche dem Verbrennungsmotor 140 momentan zugeführt wird, dann kann die Beschleunigungsanforderung-Bedingung erfüllt sein.
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Die tatsächliche Luftmenge wird durch die Luftmengensensor 132 gemessen, und, da die Berechnung der geforderten Luftmenge dem Fachmann offenkundig ist, wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
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Das Anforderungsdrehmoment wird aus dem momentanen Gaspedalbetätigungswinkel berechnet, und, wenn das berechnete Anforderungsdrehmoment höher ist als das vorbestimmte maximale Natürliches-Ansaugen-Verbrennungsmotor-Drehmoment bzw. Saugverbrennungsmotor-Drehmoment des Verbrennungsmotors (z.B. als das vorbestimmte maximale Drehmoment des als Saugmotor arbeitenden bzw. mit Selbstansaugung (bzw. ohne Turboaufladung) betriebenen Verbrennungsmotors), dann kann die Beschleunigungsanforderung-Bedingung erfüllt sein. Das maximale Natürliches-Ansaugen-Verbrennungsmotor-Drehmoment ist ein Wert, welcher im Voraus durch den Test festgelegt wird. Da das Anforderungsdrehmoment als ein Wert, welcher basierend auf dem Gaspedalbetätigungswinkel, welcher durch den Gaspedalbetätigungsgradsensor 205 gemessen wird, berechnet wird, dem Fachmann offenkundig ferner ist, wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
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Der Anforderungsladedruck ist ein Anforderungsdruck, welcher aus dem momentanen Gaspedalbetätigungswinkel berechnet wird, und, wenn der berechnete Anforderungsladedruck größer ist als der vorbestimmte maximale Natürliches-Ansaugen-Ladedruck des Verbrennungsmotors (z.B. als der vorbestimmte maximale Ladedruck des als Saugverbrennungsmotor arbeitenden bzw. mit Selbstansaugung (bzw. ohne Turboaufladung) betriebenen Verbrennungsmotors), dann kann die Beschleunigungsanforderung-Bedingung erfüllt sein. Der maximale Natürliches-Ansaugen-Ladedruck ist ein Wert, welcher im Voraus durch den Test festgelegt wird.
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Wenn die Steuereinrichtung 200 urteilt, dass die Beschleunigungsanforderung-Bedingung erfüllt ist, dann steuert die Steuereinrichtung 200 in Schritt S100 das Einlassbypassventil 125 und das Auslassbypassventil 150, so dass sie geschlossen sind.
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Die Steuereinrichtung 200 beurteilt in Schritt S110, ob eine Differenz zwischen einem Zielladedruck und einem tatsächlichen Ladedruck größer ist als ein vorbestimmter Differenzdruck.
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Wenn die Differenz zwischen dem Zielladedruck und dem tatsächlichen Ladedruck größer ist als der vorbestimmte Differenzdruck, dann beurteilt die Steuereinrichtung 200 in Schritt S115, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Wenn die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, dann steuert die Steuereinrichtung 200 in Schritt S70 das Einlassbypassventil 125, so dass es geöffnet ist.
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Das bedeutet, dass, wenn die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, die Steuereinrichtung 200 aufgrund der Abnormität des Auslassbypassventils 145 auf eine Überladung urteilt bzw. schließt. Und die Steuereinrichtung 200 steuert das Einlassbypassventil 125, so dass es geöffnet ist, und lässt turboaufgeladene Luft hin zu dem Luftfilter 100 aus, und dadurch kann der Verbrennungsmotor 140 geschützt werden.
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Die Steuereinrichtung 200 steuert in Schritt S120 den Öffnungswinkel des Auslassbypassventils 150 gemäß dem Beschleunigungsanforderung-Bedingung, wenn die vorbestimmte Zeit nicht verstrichen ist. Die Steuerung des Öffnungswinkels des Auslassbypassventils 150 weist eine Vollständig-geschlossen-Steuerung auf.
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Bei der Steuerung des Öffnungswinkels des Auslassbypassventils 150 wird der zu der Beschleunigungsanforderung-Bedingung entsprechende Wert, welcher durch den Test ermittelt wird, (z.B. des Öffnungswinkels) im Voraus in ein zu verwendendes Kennfeld eingegeben.
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Das bedeutet, dass der Öffnungswinkel des Auslassbypassventils 150 basierend auf dem Fahrzeugbetriebszustand, welcher die geforderte Luftmenge, das Anforderungsdrehmoment und den Anforderungsladedruck aufweist, ermittelt werden kann und dass der Öffnungswinkel des Auslassbypassventils 150 mittels des Kennfelds gesteuert wird, welches im Voraus durch den Test eingegeben wird.
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Die Steuerungseinrichtung 200 beurteilt in Schritt S130, ob eine Druckstoßerzeugung-Bedingung der zweiten Einlassleitung 127 erfüllt ist, nach dem Steuern des Öffnungswinkels des Auslassbypassventils 150. Die Druckstoßerzeugung-Bedingung kann erfüllt sein, wenn eine Veränderung eines Gaspedals über der Zeit größer ist als ein vorbestimmter Wert.
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Wenn die Druckstoßerzeugung-Bedingung erfüllt ist, steuert die Steuereinrichtung 200 in Schritt S70 das Einlassbypassventil 125, so dass es geöffnet ist.
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Das bedeutet, dass, wenn die Veränderung des Gaspedals schnell verringert wird (z.B. wenn die Gaspedalbetätigung schnell verringert bzw. das Gaspedal schnell weniger stark gedrückt wird bzw. der Fahrer/die Fahrerin den Fuß schnell vom Gaspedal nimmt), um die Fahrzeuggeschwindigkeit nach einer Beschleunigung schnell zu verringern, hoher Ladedruck in der zweiten Einlassleitung 127 an einem hinteren Ende des Verdichters 111 (und z.B. auch in der dritten Einlassleitung 129) verbleiben kann. Eine Bewegung des ausgelassenen Gases wird durch den hohen Ladedruck in der Richtung des Einlasses des (z.B. hin zum Einlass des) Verdichters 111 unmittelbar/sofort erzeugt, und ein Druckstoß wird aufgrund der Bewegung des ausgelassenen Gases erzeugt, und dadurch kann der Verdichter 111 beschädigt werden (beispielsweise kann es durch schnelles Aufstauen der Luft in der zweiten Einlassleitung 127 und/oder der dritten Einlassleitung 129 zu einem auf den Verdichter 111 wirkenden Druckstoß kommen, der diesen beschädigen kann).
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Um den Druckstoß zu verhindern, steuert die Steuereinrichtung 200 folglich das Einlassbypassventil 125, so dass es geöffnet ist.
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Wenn in der bezogenen Technik ein übermäßiger Ladedruck in der zweiten Einlassleitung 127 erzeugt wird, wird der übermäßige Ladedruck unter Verwendung eines zusätzlichen Ventils, wie z.B. eines Rückführventils, ausgelassen. Da das Rückführventil durch einen Unterdruck des Einlasskrümmers 135 betätigt wird, ist in diesem Fall eine Reaktionsgeschwindigkeit niedrig, und das Rückführventil wird nicht normal betätigt, wenn ein Problem mit dem Unterdruck, welcher in dem Einlasskrümmer 135 erzeugt wird, auftritt.
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Wenn jedoch, wie oben beschrieben, der hohe Ladedruck unter Verwendung des Einlassbypassventils 125 ausgelassen wird, ist es nicht erforderlich, das zusätzliche Ventil, wie z.B. das Rückführungsventil, zu verwenden. Ferner ist die Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu der bezogenen Technik schnell, und, da der Unterdruck des Einlasskrümmers 135 nicht verwendet wird, wird die Zuverlässigkeit verbessert.
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Die Steuereinrichtung 200 beurteilt in Schritt S150, ob ein momentanes Anforderungsdrehmoment kleiner ist als ein Verbrennungsmotordrehmoment, nach dem Beurteilen, ob die Druckstoßerzeugung-Bedingung der zweiten Einlassleitung 127 erfüllt ist. Wenn das momentane Anforderungsdrehmoment kleiner ist als das Verbrennungsmotordrehmoment, dann steuert die Steuereinrichtung 200 in Schritten S60 und S70 das Auslassbypassventil 150 und das Einlassbypassventil 125, so dass sie geöffnet sind.
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Die Steuereinrichtung 200 beurteilt, ob innerhalb einer vorbestimmten Zeit, welche verzögert ist, (z.B. nach Verstreichen einer vorbestimmten Verzögerungszeit) das Anforderungsdrehmoment kleiner ist als das Verbrennungsmotordrehmoment, nach dem Steuern des Öffnungswinkels des Auslassbypassventils 150 in Schritt S120, um zu verhindern, dass das Ventil häufig gesteuert (bzw. betätigt) wird.
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In dem Steuerungsverfahren für einen Turbolader gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden sowohl das Auslassbypassventil 150 als auch das Einlassbypassventil 125 nicht unter der Niedrige/Mittlere-Drehzahl-Bedingung, sondern unter einer Hohe-Drehzahl-Betriebsbedingung (z.B. einer Hochgeschwindigkeitsfahrbedingung) geöffnet, und wird als ein Ergebnis ein natürliches Ansaugen statt eines Ansaugens bzw. einer Aufladung durch den Turbolader 110 verwendet und der Verbrennungsmotor 140 betrieben. Folglich kann eine Leistungsfähigkeit eines Natürliches-Ansaugen-Typs, bei welchem der Auslasswiderstand minimiert ist, unter der Hohe-Drehzahl-Betriebsbedingung (z.B. einer Hochgeschwindigkeitsfahrbedingung) aufrechterhalten bleiben.
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Ferner kann in dem Steuerungsverfahren für einen Turbolader gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Anforderungsdrehmoment des Verbrennungsmotors 140 durch aktives Verwenden des Turboladers 110 unter der Niedrige/Mittlere-Drehzahl-Bedingung erfüllt werden. Insbesondere wird das Einlassbypassventil 125 geschlossen und der Öffnungswinkel des Auslassbypassventils 150 gesteuert oder das Auslassbypassventil 150 geschlossen, um durch Betreiben des Turboladers 110 aktiv Luft zu dem Verbrennungsmotor 140 hin anzusaugen bzw. zu fördern.
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Außerdem sind in dem Steuerungsverfahren für einen Turbolader gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Auslassbypassventil 150 und das Einlassbypassventil 125 unter dem Hohe-Drehzahl-Betriebsbedingung (z.B. einer Hochgeschwindigkeitsfahrbedingung) geöffnet, um den Auslasswiderstand zu minimieren.
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Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „obere(r)“, „untere(r)“, „innere(r)“ und „äußere(r)“ dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf deren Positionen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
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Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2013-0154968 [0001]
