DE102014206544A1

DE102014206544A1 - Krümmerdirektaufladungs-unterstützungsvorrichtung mit drosselklappenkörper-krümmervolumenisolation

Info

Publication number: DE102014206544A1
Application number: DE102014206544.5A
Authority: DE
Inventors: Chris C. Ahrns
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2014-10-16
Also published as: US20140305413A1; CN104110299A; US10550759B2; RU2639924C2; US20170122191A1; US9599013B2; RU2014114863A; CN104110299B

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Einstellen der Einlassluftströmung durch zwei parallele Ansaugkanäle bereitgestellt. In Ansprechen auf eine erhöhte Drehmomentanforderung kann die Einlassluftströmung durch einen ersten Ansaugkanal, der einen durch die Abgase angetriebenen Turbolader-Kompressor enthält, und durch einen zweiten Ansaugkanal, der einen elektrischen Kompressor enthält, geleitet werden. Ferner kann, nachdem der Turbolader-Kompressor die Drehzahl erhöht hat, die Einlassluftströmung abermals durch den ersten Ansaugkanal geleitet werden, um die Aufladung weiter zu vergrößern.

Description

Turbolader-Kraftmaschinen verwenden einen Turbolader, um die Einlassluft zu komprimieren und die Leistungsausgabe der Kraftmaschine zu erhöhen. Ein Turbolader kann eine durch die Abgase angetriebene Turbine verwenden, um einen Kompressor anzutreiben, der die Einlassluft komprimiert. Wie die Drehzahl des Kompressors zunimmt, wird der Kraftmaschine eine erhöhte Aufladung bereitgestellt. Beim Empfangen einer erhöhten Drehmomentanforderung kann es einen Zeitraum dauern, bis die Turbine und der Kompressor beschleunigen und die angeforderte Aufladung bereitstellen. Diese Verzögerung im Ansprechen des Turboladers, die als Turboloch bezeichnet wird, kann zu einer Verzögerung beim Bereitstellen der angeforderten Kraftmaschinenleistung führen. Das Volumen des Ansaugsystems der Kraftmaschine kann außerdem die Zeit verzögern, um dieses Luftvolumen unter Druck zu setzen. Als solche können das Turboloch und das vergrößerte Volumen des Ansaugsystems zu Ansprechverzögerungen des Kraftmaschinendrehmoments führen.
Andere Versuche, das Turboloch und die Ansprechverzögerungen des Kraftmaschinendrehmoments zu behandeln, enthalten das Einbeziehen eines elektrischen Unterstützungskompressors im primären Ansaugkanal. Während der elektrische Kompressor eine zusätzliche Aufladung bereitstellen kann, muss der elektrische Kompressor immer noch das gesamte Luftvolumen des Ansaugsystems unter Druck setzen, wobei dadurch das Drehmomentansprechen verzögert wird. Ein weiteres Verfahren, um die Ansprechverzögerungen des Kraftmaschinendrehmoments zu verringern, enthält das Verwenden einer doppelten Turboladeranordnung, in der zwei Turbolader entlang des Ansaugweges parallel oder in Reihe angeordnet sind. Während die Hinzufügung eines zweiten Turboladers das Turboloch verringern kann, kann dies außerdem die Größe und die Kosten des Kraftmaschinensystems erhöhen.
In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Steuern der Einlassluftströmung durch zwei parallele Ansaugströmungskanäle einer Kraftmaschine behandelt werden. Ein erster Strömungskanal kann einen durch eine Turbine angetriebenen Kompressor enthalten, während ein zweiter Strömungskanal einen elektrischen Kompressor enthalten kann. Beim Empfangen einer erhöhten Drehmomentanforderung kann der elektrische Kompressor in dem zweiten Strömungskanal einem Einlasskrümmer der Kraftmaschine eine erhöhte Aufladung bereitstellen. In einem Beispiel kann in Ansprechen auf einen Pedaldruck des Fahrers eine Drosselklappe in einem ersten Ansaugströmungskanal stromabwärts eines durch die Abgase angetriebenen Turbolader-Kompressors vorübergehend geöffnet werden. Gleichzeitig kann ein elektrischer Kompressor angetrieben werden, um außerdem die Strömung in einen Einlasskrümmer durch einen zweiten Ansaugströmungskanal anzutreiben, der parallel zum ersten Ansaugströmungskanal ist. Spezifisch kann die Drosselklappe vollständig geöffnet werden und kann der elektrische Kompressor in Ansprechen auf den Pedaldruck oder die erhöhte Drehmomentanforderung eingeschaltet werden. Sobald der Krümmerdruck auf den Atmosphärendruck zunimmt, kann die Drosselklappe geschlossen werden, während der elektrische Kompressor weiterhin angetrieben wird, um die aufgeladene Luft dem Einlasskrümmer bereitzustellen. Während dieses Zeitraums kann der durch eine Turbine angetriebene Kompressor die Drehzahl erhöhen, wobei dadurch der Ladedruck im ersten Ansaugkanal erhöht wird. In Ansprechen auf einen Ladedruck, der über den Krümmerdruck zunimmt, kann die Drosselklappe geöffnet werden, um die angeforderte Aufladung bereitzustellen. Auf diese Weise kann das Turboloch verringert werden, wobei dadurch die Verzögerung des Drehmomentansprechens der Kraftmaschine verringert wird.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht beabsichtigt, um Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
1A ist eine schematische graphische Darstellung eines beispielhaften Kraftmaschinensystems, das einen ersten Ansaugströmungskanal und eine erste Ausführungsform eines zweiten Ansaugströmungskanals enthält.
1B ist eine schematische graphische Darstellung eines beispielhaften Kraftmaschinensystems, das einen ersten Ansaugströmungskanal und eine zweite Ausführungsform eines zweiten Ansaugströmungskanals enthält.
2, 3 und 5 sind Ablaufpläne der Verfahren zum Einstellen der Einlassluftströmung durch den ersten und den zweiten Ansaugströmungskanal in Ansprechen auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine.
4 ist ein graphisches Beispiel der Einstellungen der Drosselklappe und des elektrischen Kompressors in Ansprechen auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine.
6 ist ein graphisches Beispiel der Einstellungen der Drosselklappe, das elektrischen Kompressors und des Rückführungsventils des Kompressors in Ansprechen auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine.
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Einstellen einer Strömung der Einlassluft durch zwei Ansaugströmungskanäle. Ein Kraftmaschinensystem, wie z. B. das in den 1A–1B gezeigte Kraftmaschinensystem, kann einen ersten Ansaugströmungskanal mit einem durch eine Turbine angetriebenen Kompressor und einen zweiten Ansaugströmungskanal mit einem elektrischen Kompressor enthalten. In einem Beispiel kann, wie in 1A gezeigt ist, der zweite Ansaugströmungskanal zu dem ersten Ansaugströmungskanal parallel sein, wobei der zweite Strömungskanal stromaufwärts des durch eine Turbine angetriebenen Kompressors zwischen einen Einlasskanal und einen Einlasskrümmer gekoppelt ist. In einem weiteren Beispiel kann, wie in 1B gezeigt ist, der zweite Ansaugströmungskanal stromabwärts eines Ladeluftkühlers und stromaufwärts einer Drosselklappe zwischen den ersten Ansaugströmungskanal und den Einlasskrümmer gekoppelt sein. Die Strömung durch den ersten und den zweiten Ansaugkanal kann durch das Einstellen einer Position einer Drosselklappe in dem ersten Ansaugkanal und den Betrieb des elektrischen Kompressors gesteuert werden. Die 2, 3 und 5 veranschaulichen Verfahren zum Einstellen der Drosselklappe, des Rückführungsventils des Kompressors und des elektrischen Kompressors, um die Luftströmung durch den ersten und den zweiten Ansaugströmungskanal in Ansprechen auf die Fahrbedingungen und die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine anzutreiben. Die 4 und 6 zeigen Beispieleinstellungen des elektrischen Kompressors und der Drosselklappe in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, den Krümmerdruck und den Ladedruck.
1A und 1B sind schematische graphische Darstellungen, die eine Beispielkraftmaschine 10 zeigen, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Die Kraftmaschine 10 ist mit vier Zylindern oder Verbrennungskammern 30 gezeigt. In Übereinstimmung mit der aktuellen Offenbarung können jedoch andere Anzahlen von Zylindern verwendet werden. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 132 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134, um ein proportionales Pedalpositionssignal PP zu erzeugen. Jede Verbrennungskammer (z. B. jeder Zylinder) 30 der Kraftmaschine 10 kann Verbrennungskammerwände enthalten, in denen ein (nicht gezeigter) Kolben positioniert ist. Die Kolben können an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein und kann das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment verwenden, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. Die Kurbelwelle 40 kann außerdem verwendet werden, um einen Drehstromgenerator 152 anzutreiben. Der Drehstromgenerator 152 kann verwendet werden, um einen elektrischen Kompressor 150 zu laden und/oder mit Energie zu versorgen. Wie hier ausgearbeitet wird, kann der Controller 12 den Betrieb des elektrischen Kompressors 150 betätigen. Der elektrische Kompressor 150 kann dann unter Verwendung der gespeicherten Ladung oder der Leistung von dem Drehstromgenerator 152 angetrieben werden.
Die Verbrennungskammern 30 können die Einlassluft vom Einlasskrümmer 44 empfangen und können die Verbrennungsgase über einen Auslasskrümmer 46 zum Auslassdurchgang 48 entleeren. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskrümmer 46 können über entsprechende (nicht gezeigte) Einlassventile und Auslassventile selektiv mit der Verbrennungskammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüsen 50 direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt sind, um proportional zu der Impulsbreite des vom Controller 12 empfangenen Signals FPW den Kraftstoff direkt darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 50 das bereit, was als die Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 30 bekannt ist; es wird jedoch erkannt, dass die Kanaleinspritzung außerdem möglich ist. Der Kraftstoff kann durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält, der Kraftstoffeinspritzdüse 50 zugeführt werden.
In einem als Zündung bezeichneten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel, wie z. B. eine Zündkerze 52, gezündet, was zur Verbrennung führt. Die Zeitsteuerung der Funkenzündung kann so gesteuert werden, dass der Funke vor (nach früh verstellt) oder nach (nach spät verstellt) dem spezifizierten Zeitpunkt des Herstellers auftritt. Die Funkenzeitsteuerung kann von der Zeitsteuerung des maximalen Bremsdrehmoments (MBT) nach spät verstellt sein, um das Kraftmaschinenklopfen zu steuern, oder unter den Bedingungen einer hohen Feuchtigkeit nach früh verstellt sein. Insbesondere kann das MBT nach früh verstellt sein, um der langsamen Verbrennungsgeschwindigkeit Rechnung zu tragen. In einem Beispiel kann der Funke während eines Pedaldrucks nach spät verstellt sein. Wie im Folgenden weiter erörtert wird, kann die Funkenzeitsteuerung außerdem vom MBT nach spät verstellt sein, um das Klopfen zu verringern, wenn wärmere Einlassluft durch einen zweiten Ansaugströmungskanal 34 und den Einlasskrümmer 44 geleitet wird.
Der Einlasskrümmer 44 kann die Einlassluft von einem ersten Ansaugströmungskanal 32 (z. B. einem ersten Strömungskanal) und/oder einem zweiten Ansaugströmungskanal 34 (z. B. einem zweiten Strömungskanal) empfangen. Der Einlasskanal 42 kann diesen beiden Kanälen Luft zuführen. 1A zeigt eine erste Ausführungsform des zweiten Ansaugströmungskanals 34, während 2A eine zweite Ausführungsform des zweiten Ansaugströmungskanals 34 zeigt. Diese zwei Ausführungsformen des zweiten Ansaugströmungskanals werden im Folgenden weiter beschrieben.
Der erste Strömungskanal 32 ist stromaufwärts eines durch die Abgase angetriebenen Turbolader-Kompressors (z. B. des Kompressors) 60 mit dem Einlasskanal 42 verbunden. Der erste Strömungskanal 32 ist stromabwärts einer Drosselklappe 21 mit dem Einlasskrümmer 44 verbunden. Folglich enthält der erste Strömungskanal 32 die Drosselklappe 21, die eine Drosselklappen-Platte 22 aufweist, um die Strömung durch den ersten Strömungskanal 32 und in den Einlasskrümmer 44 zu steuern. In diesem speziellen Beispiel kann die Position (TP) der Drosselklappen-Platte 22 durch den Controller 12 variiert werden, um die elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) zu ermöglichen. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 21 betrieben werden, um die von dem ersten Strömungskanal 32 den Verbrennungskammern 30 bereitgestellte Einlassluft zu variieren. Der Controller 12 kann z. B. die Drosselklappen-Platte 22 einstellen, um eine Öffnung der Drosselklappe 21 zu vergrößern. Das Vergrößern der Öffnung der Drosselklappe 21 kann die Menge der dem Einlasskrümmer 44 zugeführten Luft vergrößern. In einem alternativen Beispiel kann die Öffnung der Drosselklappe 21 verringert oder vollständig geschlossen werden, um die Luftströmung von dem ersten Strömungskanal 32 zum Einlasskrümmer 44 abzusperren. In einigen Ausführungsformen können im Einlasskanal 42 zusätzliche Drosselklappen vorhanden sein, wie z. B. eine (nicht gezeigte) Drosselklappe stromaufwärts des Kompressors 60.
Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) einen Sollanteil des Abgases von dem Auslasskanal 48 über einen AGR-Kanal, wie z. B. einen Hochdruck-AGR-Kanal 140, zum ersten Strömungskanal 32 leiten. Die Menge der dem Einlasskanal 42 bereitgestellten AGR kann durch den Controller 12 über ein AGR-Ventil, wie z. B. ein Hochdruck-AGR-Ventil 142, variiert werden. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemischs innerhalb der Verbrennungskammer zu regeln. Die 1A–1B zeigen ein Hochdruck-AGR-System, wobei die AGR von einem Ort stromaufwärts einer Turbine eines Turboladers durch den AGR-Kanal 140 zu einem Ort stromabwärts eines Kompressors eines Turboladers geleitet wird. Die 1A–1B zeigen außerdem ein Niederdruck-AGR-System, wobei die AGR von einem Ort stromabwärts einer Turbine eines Turboladers durch einen Niederdruck-AGR-Kanal 156 zu einem Ort stromaufwärts eines Kompressors eines Turboladers geleitet wird. Ein Niederdruck-AGR-Ventil 154 kann die Menge der dem Einlasskanal 42 bereitgestellten AGR steuern. In einigen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine sowohl ein Hochdruck-AGR- als auch ein Niederdruck-AGR-System enthalten, wie in den 1A–1B gezeigt ist. In anderen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine entweder ein Niederdruck-AGR-System oder ein Hochdruck-AGR-System enthalten. Wenn das AGR-System betreibbar ist, kann es die Bildung von Kondensat von der komprimierten Luft, insbesondere dann, wenn die komprimierte Luft durch den Ladeluftkühler gekühlt wird, verursachen, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
Die Kraftmaschine 10 kann ferner eine Kompressionsvorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader enthalten, die wenigstens einen Kompressor 60 enthält, der entlang dem ersten Strömungskanal 32 angeordnet ist. Für einen Turbolader kann der Kompressor 60 wenigstens teilweise durch eine Turbine 62, z. B. über eine Welle, oder eine andere Kopplungsanordnung, angetrieben sein. Die Turbine 62 kann entlang dem Auslasskanal 48 angeordnet sein. Es können verschiedene Anordnungen bereitgestellt sein, um den Kompressor anzutreiben. Für einen Lader kann der Kompressor 60 wenigstens teilweise durch die Kraftmaschine und/oder eine elektrische Arbeitsmaschine angetrieben sein und kann keine Turbine enthalten. Folglich kann der Betrag der Kompression, der einem oder mehreren Zylindern der Kraftmaschine über einen Turbolader oder einen Lader bereitgestellt wird, durch den Controller 12 variiert werden.
In der in den 1A–1B gezeigten Ausführungsform kann der Kompressor 60 hauptsächlich durch die Turbine 62 angetrieben sein. Die Turbine 62 kann durch die Abgase angetrieben sein, die durch den Auslasskanal 48 strömen. Folglich kann die Antriebsbewegung der Turbine 62 den Kompressor 60 antreiben. Als solche kann die Drehzahl des Kompressors 60 auf der Drehzahl der Turbine 62 basieren. Wie die Drehzahl des Kompressors 60 zunimmt, kann durch den ersten Strömungskanal 32 dem Einlasskrümmer 44 mehr Aufladung bereitgestellt werden.
Ferner kann der Auslasskanal 48 ein Ladedrucksteuerventil 26 enthalten, um das Abgas weg von der Turbine 62 umzuleiten. Außerdem kann der Einlasskanal 42 ein Umgehungs- oder Rückführungsventil (CRV) 27 des Kompressors enthalten, das konfiguriert ist, um die Einlassluft um den Kompressor 60 umzuleiten. Das Ladedrucksteuerventil 26 und/oder das CRV 27 können durch den Controller 12 gesteuert sein, um geöffnet zu sein, wenn z. B. ein niedrigerer Ladedruck erwünscht ist.
Der erste Strömungskanal 32 kann ferner einen Ladeluftkühler (CAC) 80 (z. B. einen Zwischenkühler) enthalten, um die Temperatur der durch den Turbolader oder den Lader aufgeladenen Einlassgase zu verringern. In einigen Ausführungsformen kann der CAC 80 ein Luft-zu-Luft-Wärmetauscher sein. In anderen Ausführungsformen kann der CAC 80 ein Luft-zu-Flüssigkeit-Wärmetauscher sein. Der CAC 80 kann außerdem ein CAC mit variablem Volumen sein. Die heiße Ladeluft (die aufgeladene Luft) von dem Kompressor 60 tritt in den Einlass des CAC 80 ein, kühlt sich ab, wie sie sich durch den CAC bewegt, und tritt dann aus, um in den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer 44 einzutreten. Die Umgebungsluft von außerhalb des Fahrzeugs kann durch eine Frontpartie des Fahrzeugs in die Kraftmaschine 10 eintreten und über den CAC gehen, um die Kühlung der Ladeluft zu unterstützen.
Folglich enthält der erste Strömungskanal 32 den Kompressor 60, den CAC 80 und die Drosselklappe 21. Der erste Strömungskanal 32 weist ein erstes Luftansaugvolumen (z. B. ein erstes Volumen) auf, das das Luftvolumen des Kompressors 60, das Luftvolumen des CAC 80 und das Luftvolumen der Verrohrung des Strömungswegs enthält. Dieses Luftansaugvolumen des ersten Strömungskanals 32 kann den Zeitraum verzögern, der erforderlich ist, um das erste Volumen der Ansaugluft unter Druck zu setzen. Im Ergebnis kann ein Zeitraum erforderlich sein, um die aufgeladene Luft dem Einlasskrümmer 44 zuzuführen. Falls ferner eine große Drehmomentanforderung eine erhöhte Aufladung erfordert, kann ein zusätzlicher Zeitraum erforderlich sein, bis der Kompressor auf eine Drehzahl erhöht ist, die die erforderliche Aufladung erzeugt. Im Ergebnis kann die Drehmomentausgabe verringert sein, bis der Turbolader beschleunigt, wobei sich dadurch ein Turboloch ergibt.
In der in 1A gezeigten Ausführungsform ist der zweite Strömungskanal 34 stromaufwärts des Kompressors 60 (z. B. des durch eine Turbine angetriebenen Kompressors) mit dem Einlasskanal 42 verbunden und ist stromabwärts der Drosselklappe 21 mit dem Einlasskrümmer verbunden. Als solcher ist der zweite Strömungskanal 34 zum ersten Strömungskanal 32 parallel. In einer alternativen Ausführungsform ist, wie in 1B gezeigt ist, der zweite Strömungskanal 34 stromabwärts des CAC 80 und stromaufwärts der Drosselklappe 21 zwischen den ersten Strömungskanal 32 und stromabwärts der Drosselklappe 21 den Einlasskrümmer 44 gekoppelt. Als solcher befindet sich der Einlass in den zweiten Strömungskanal 32 anstatt stromaufwärts des Kompressors 60 stromabwärts des CAC 80 und des Kompressors 60, wie in 1A gezeigt ist. In der in 1B gezeigten Ausführungsform kann die gekühlte Ladeluft in den zweiten Strömungskanal 34 und zum Einlasskrümmer 44 gezogen werden. In einer noch weiteren Ausführungsform kann der zweite Strömungskanal 34 stattdessen stromaufwärts des CAC 80 mit dem ersten Strömungskanal 32 verbunden sein und dann stromabwärts der Drosselklappe 21 mit dem Einlasskrümmer 44 verbunden sein.
Der zweite Strömungskanal 34 enthält ein Aufladungselement. In der in den 1A–1B gezeigten Ausführungsform ist das Aufladungselement ein elektrischer Kompressor 150. In einer alternativen Ausführungsform kann das Aufladungselement ein weiterer Typ eines Antriebselements sein, wie z. B. ein von der Kraftmaschine angetriebenes Luftdruck-, Hydraulik-, Zahnrad-, Ketten- oder Riemenelement. Der elektrische Kompressor 150 kann verwendet werden, um die Einlassluft aufzuladen und die aufgeladene Luft dem Einlasskrümmer 44 zuzuführen. Wie oben beschrieben worden ist, kann der elektrische Kompressor durch die durch einen Drehstromgenerator oder eine andere Leistungsquelle bereitgestellte gespeicherte Energie mit Energie versorgt werden. Der Controller 12 kann den Betrieb des elektrischen Kompressors 150 betätigen, einschließlich des Einschaltens und des Ausschaltens des elektrischen Kompressors und des Einstellens einer Drehzahl des elektrischen Kompressors. Die Drehzahl des elektrischen Kompressors 150 kann auf der Drehmomentanforderung basieren. Wie hier ausgearbeitet ist, kann der elektrische Kompressor 150 betrieben werden, um die Strömung der aufgeladenen Luft durch den zweiten Strömungskanal 34 in Ansprechen auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. den Ladedruck, den Einlasskrümmerdruck (MAP) und die Drehmomentanforderung, zu steuern. In einem Beispiel kann der elektrische Kompressor 150 verwendet werden, um die Strömung durch den zweiten Strömungskanal 34 zu vergrößern oder zu verkleinern. Wenn der elektrische Kompressor 150 z. B. ausgeschaltet ist (sich z. B. nicht dreht), kann keine Einlassluftströmung eintreten und durch den zweiten Strömungskanal 34 zum Einlasskrümmer 44 strömen. Folglich kann die Luft nur durch den zweiten Strömungskanal 34 strömen, wenn der elektrische Kompressor 150 eingeschaltet ist und durch den Controller 12 angetrieben wird. Wie die Drehzahl des elektrischen Kompressors 150 zunimmt, kann die Menge der Luftströmung und der Aufladung, die dem Einlasskrümmer durch den zweiten Strömungskanal 34 zugeführt wird, zunehmen. In einigen Ausführungsformen kann der zweite Strömungskanal eine optionale Drosselklappe 24 aufweisen, die eine Drosselklappen-Platte 25 aufweist, um die Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal 34 und in den Einlasskrümmer 44 zu steuern. In diesem speziellen Beispiel kann die Position der Drosselklappen-Platte 25 durch den Controller 12 variiert werden. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 24 betrieben werden, um die Menge der Einlassluft, die von dem zweiten Strömungskanal 34 dem Einlasskrümmer 44 bereitgestellt wird, zu variieren. Der Controller 12 kann z. B. die Drosselklappen-Platte 25 einstellen, um eine Öffnung der Drosselklappe 24 zu vergrößern. Das Vergrößern der Öffnung der Drosselklappe 21 kann die dem Einlasskrümmer 44 zugeführte Luftmenge vergrößern. In einem alternativen Beispiel kann die Öffnung der Drosselklappe 24 verringert oder komplett geschlossen werden, um die Luftströmung von dem zweiten Strömungskanal 34 zum Einlasskrümmer 44 abzusperren. Alternativ kann die Drosselklappe 24 durch ein Einwegventil ersetzt sein, was einen maximalen Betrag der Strömung in den Einlasskrümmer 44 ermöglicht, es aber nicht ermöglicht, dass die Ansaugluft in dem ersten Strömungskanal 32 stromaufwärts durch den zweiten Strömungskanal 34 austritt, wenn der elektrische Kompressor 150 nicht betrieben wird.
In alternativen Ausführungsformen kann der zweite Strömungskanal 34 ein Ladeluftkühlelement, wie z. B. einen Ladeluftkühler, enthalten, das stromabwärts des elektrischen Kompressors 150 positioniert ist. Der Ladeluftkühler in dem zweiten Strömungskanal 34 kann die elektrisch aufgeladene Ladeluft kühlen, bevor sie in den Einlasskrümmer 44 eintritt. Der Ladeluftkühler kann ein Luft-zu-Luft-Ladeluftkühler oder ein Wasser-zu-Luft-Ladeluftkühler sein.
Der zweite Strömungskanal 34 besitzt ein zweites Luftansaugvolumen (z. B. ein zweites Volumen), das das Luftvolumen des elektrischen Kompressors 150 und das Luftvolumen der Verrohrung des Strömungswegs enthält. Das zweite Luftansaugvolumen kann in der in 1B gezeigten Ausführungsform kleiner als in der in 1A gezeigten Ausführungsform sein. Außerdem können die 1A–1B nicht maßstabsgerecht gezeichnet sein. Als solcher kann der zweite Strömungskanal 34 in Bezug auf den ersten Strömungskanal 32 kürzer sein, als es in den 1A–1B erscheint. Außerdem kann der elektrische Kompressor 150 unmittelbar am Einlasskrümmer 44 positioniert sein, um das Luftladungs- und -ansaugvolumen weiter zu verringern.
Das zweite Volumen des zweiten Strömungskanals 34 kann kleiner als das erste Volumen des ersten Strömungskanals 32 sein. Als solcher kann der zweite Strömungskanal 34 die aufgeladene Luft dem Einlasskrümmer 44 schneller als der erste Strömungskanal 32 bereitstellen. Wie im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2–3 weiter beschrieben wird, kann der Controller die Position der Drosselklappe 21 und den Betrieb des elektrischen Kompressors 150 einstellen, um die Luftströmung durch den ersten und den zweiten Strömungskanal zu steuern. Auf diese Weise kann eine vergrößerte Aufladung in Ansprechen auf eine erhöhte Drehmomentanforderung schneller zugeführt werden, wobei dadurch das Turboloch verringert wird.
Der Controller 12 ist in den 1A–1B als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabe-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem besonderen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 106 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann verschiedene Signale von Sensoren, die an die Kraftmaschine 10 gekoppelt sind, empfangen, um verschiedene Funktionen auszuführen, um die Kraftmaschine 10 zu betreiben. Zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, können diese Signale eine Messung der eingeleiteten Luftmassenströmung vom MAF-Sensor 120; die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) vom Temperatursensor 112, der an einem Ort innerhalb der Kraftmaschine 10 schematisch gezeigt ist; ein Profil-Zündungs-Ansprechsignal (PIP-Signal) vom Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; die Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor, wie erörtert worden ist; und ein Krümmerabsolutdrucksignal, MAP-Signal, vom Sensor 122, wie erörtert worden ist, enthalten. Das Kraftmaschinendrehzahlsignal, RPM, kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe eines Unterdrucks oder Drucks im Einlasskrümmer 44 bereitzustellen. Es wird angegeben, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie z. B. ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Kraftmaschinendrehmoments geben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Kraftmaschinendrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Füllung (einschließlich der Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Hall-Effekt-Sensor 118, der außerdem als ein Kraftmaschinendrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 40 eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse erzeugen.
Weitere Sensoren, die Signale an den Controller 12 senden können, enthalten einen Temperatursensor 124 an einem Auslass des Ladeluftkühlers 80 und einen Ladedrucksensor 126. Andere Sensoren, die nicht dargestellt sind, können außerdem vorhanden sein, wie z. B. ein Sensor zum Bestimmen der Geschwindigkeit der Einlassluft am Einlass des Ladeluftkühlers und andere Sensoren. In einigen Beispielen kann der Festwertspeicher-Chip 106 des Speichermediums mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die durch die Mikroprozessoreinheit 102 ausführbare Anweisungen zum Ausführen sowohl der im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch anderer Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, repräsentieren. Beispielroutinen sind hier in den 2–3 beschrieben.
Das System nach 1A stellt ein Kraftmaschinensystem bereit, das ein Ansaugsystem mit zwei parallelen Strömungskanälen zu einem Einlasskrümmer der Kraftmaschine enthält. Ein erster Strömungskanal kann eine Drosselklappe und einen durch eine Turbine angetriebenen Kompressor enthalten. Ein zweiter Strömungskanal parallel zum ersten Strömungskanal kann einen elektrischen Kompressor enthalten. Spezifisch kann der zweite Strömungskanal stromaufwärts des durch eine Turbine angetriebenen Kompressors zwischen einen Einlasskanal und den Einlasskrümmer gekoppelt sein. Das Kraftmaschinensystem kann ferner einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen zum Einstellen der Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal und den zweiten Strömungskanal in Ansprechen auf die Fahrbedingungen enthalten. In einem Beispiel können die Fahrbedingungen einen Pedaldruck und/oder eine Drehmomentanforderung über oder unter einem Schwellenwert enthalten.
Das System nach 1B stellt ein Kraftmaschinensystem bereit, das ein Ansaugsystem mit zwei Strömungskanälen zu einem Einlasskrümmer der Kraftmaschine enthält. Ein erster Strömungskanal kann eine Drosselklappe, einen Ladeluftkühler, einen durch eine Turbine angetriebenen Kompressor und ein Rückführungsventil des Kompressors, das betreibbar ist, um die Luftströmung um den durch eine Turbine angetriebenen Kompressor zu leiten, enthalten. Ein zweiter Strömungskanal, der stromabwärts des Ladeluftkühlers zwischen den ersten Strömungskanal und den Einlasskrümmer gekoppelt ist, kann einen elektrischen Kompressor enthalten. Das Kraftmaschinensystem kann ferner einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen zum Einstellen der Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal und den zweiten Strömungskanal in Ansprechen auf die Fahrbedingungen enthalten. In einem Beispiel können die Fahrbedingungen einen Pedaldruck und/oder eine Drehmomentanforderung über oder unter einem Schwellenwert enthalten.
Wie oben beschrieben worden ist, kann der Einlasskrümmer der Kraftmaschine die Einlassluft durch zwei Ansaugkanäle empfangen. Der erste Strömungsweg oder -kanal kann einen durch die Abgase angetriebenen (z. B. durch eine Turbine angetriebenen) Turbolader-Kompressor und eine Einlassdrosselklappe enthalten. Der zweite Strömungsweg oder -kanal kann einen elektrischen Kompressor enthalten. Ein Controller kann eine Position der Einlassdrosselklappe und den Betrieb des elektrischen Kompressors einstellen, um die Luftströmung durch den ersten und den zweiten Strömungskanal einzustellen. Der Controller kann z. B. eine Öffnung der Einlassdrosselklappe vergrößern, um die Menge der Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu vergrößern. Alternativ kann der Controller die Öffnung der Einlassdrosselklappe verringern, eine Öffnung des Rückführungsventils des Kompressors (CRV) vergrößern und/oder den Betrieb des elektrischen Kompressors betätigen, um die Menge der Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal zu vergrößern. In einem Beispiel kann der Controller die Drosselklappe schließen und den Betrieb des elektrischen Kompressors betätigen, so dass sich alle Einlassluft durch den zweiten Strömungskanal bewegt. In einem weiteren Beispiel kann der Controller die Drosselklappe öffnen und den Betrieb des elektrischen Kompressors stoppen, so dass sich alle Einlassluft durch den ersten Strömungskanal bewegt. In einem noch weiteren Beispiel kann der Controller die Drosselklappe teilweise öffnen, während er den elektrischen Kompressor betreibt, wobei dadurch ermöglicht wird, dass die Einlassluft sowohl durch den ersten Strömungskanal als auch durch den zweiten Strömungskanal strömt.
Außerdem kann in der in 1B gezeigten Ausführungsform der Controller eine Öffnung des CRV vergrößern, wenn er die Drosselklappe schließt und die Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal leitet. In einem Beispiel kann das Vergrößern einer Öffnung des CRV das vollständige Öffnen des CRV enthalten. In einem weiteren Beispiel kann das Vergrößern einer Öffnung des CRV das Öffnen des CRV enthalten, falls das CRV geschlossen ist. Das Öffnen des CRV beim Schließen der Drosselklappe ermöglicht, dass die Luftströmung von dem Einlasskanal (z. B. dem in 1B gezeigten Einlasskanal 42) durch das CRV stromaufwärts des zweiten Strömungskanals in den ersten Strömungskanal und in den zweiten Strömungskanal strömt. Während das CRV offen ist und sich die Einlassluft durch den zweiten Strömungskanal bewegt, kann die Turbine den Kompressor in dem ersten Strömungskanal antreiben. Der Controller kann dann beim erneuten Öffnen der Drosselklappe die Öffnung des CRV verringern.
Die Strömung der Einlassluft durch den ersten und/oder den zweiten Strömungskanal kann in Ansprechen auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine gesteuert werden. In einem Beispiel kann der elektrische Kompressor normalerweise ausgeschaltet sein und kann wenig bis keine Einlassluft durch den zweiten Strömungskanal strömen. Folglich kann die Einlassluft durch den ersten Strömungskanal zum Einlasskrümmer strömen. Der Controller kann die Position der Drosselklappe einstellen, um die Öffnung der Drosselklappe zu vergrößern oder zu verkleinern, um den Luftmassendurchfluss zur Kraftmaschine zu vergrößern oder zu verkleinern. Außerdem kann das Vergrößern der Drehzahl des Kompressors den Ladedruck und den MAP der in den Einlasskrümmer der Kraftmaschine eintretenden Luft vergrößern. Wie die Drehzahlen der Turbine und des Kompressors als solche zunehmen, kann außerdem die Menge der dem Einlasskrümmer zugeführten Aufladung zunehmen. Bei einer höheren Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung kann ein erhöhter Luftmassendurchfluss und eine erhöhte Aufladung angefordert werden. Folglich kann die Drosselklappe in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung gesteuert werden, um den erforderlichen Luftmassendurchfluss für die Drehmomentanforderung zuzuführen. In einigen Fällen kann sich der Kompressor nicht schnell genug drehen, um den angeforderten Ladedruck für eine gegebene Drehmomentanforderung sofort zuzuführen. Folglich kann es eine Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, zu dem eine Drehmomentanforderung empfangen wird, und dem Zeitpunkt, zu dem das angeforderte Drehmoment durch die Kraftmaschine ausgegeben wird, geben. Diese Verzögerung, die hier als Turboloch bezeichnet wird, kann sich aus dem Zeitraum ergeben, den der Kompressor benötigt, um die Drehzahl zu erhöhen und die angeforderte Aufladung zuzuführen.
In einigen Ausführungsformen kann der elektrische Kompressor des zweiten Strömungskanals verwendet werden, um der Kraftmaschine eine Aufladung zuzuführen. In Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung über einem Schwellenniveau kann der elektrische Kompressor z. B. betrieben werden, um aufgeladene Einlassluft dem Einlasskrümmer zuzuführen. Das Schwellenniveau kann auf der aktuellen Drehzahl des durch eine Turbine angetriebenen Kompressors und dem für die Drehmomentanforderung erforderlichen Betrag der Aufladung basieren. In einem Beispiel kann das Schwellenniveau für eine geringere Kompressordrehzahl und ein höheres angefordertes Aufladungsniveau abnehmen. In einem weiteren Beispiel kann das Schwellenniveau ein basierend auf dem Turbolader vorgegebenes Niveau sein. In einigen Beispielen kann eine Drehmomentanforderung über einem Schwellenniveau einen Pedaldruck enthalten, wie durch eine Zunahme der Pedalposition und/oder einer Drosselklappenposition angegeben wird.
Der Controller kann die Strömung durch den ersten und den zweiten Strömungskanal einstellen, um die angeforderte Aufladung so schnell wie möglich zuzuführen. Spezifisch kann beim Empfangen einer Drehmomentanforderung, die größer als ein Schwellenniveau ist, der Controller die Öffnung der Drosselklappe (z. B. der Drosselklappe 21, die in den 1A–1B gezeigt ist) vergrößern, um die vergrößerte Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten. Gleichzeitig kann der Controller den elektrischen Kompressor einschalten und antreiben, um die Einlassluft durch den zweiten Strömungskanal zu leiten. Der elektrische Kompressor kann die Aufladung dem Kraftmaschineneinlass zuführen und dadurch ermöglichen, dass die Drehmomentausgabe zunimmt. Sobald sich der Krümmerdruck (z. B. der MAP) auf dem Atmosphärendruck befindet oder größer als der Atmosphärendruck ist, kann die Drosselklappe geschlossen werden, wobei dadurch die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal abgeschnitten wird. Der elektrische Kompressor kann dem Kraftmaschineneinlass weiterhin Aufladung zu führen. Gleichzeitig kann der durch eine Turbine angetriebene Kompressor die Drehzahl erhöhen, wie die Turbinendrehzahl zunimmt. Da sich der Kompressor schneller dreht, kann der Ladedruck zunehmen. Wenn der Ladedruck über den MAP zunimmt, kann der Controller die Drosselklappe erneut öffnen, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten und die für die Drehmomentanforderung erforderliche Aufladung zuzuführen. Die Drosselklappe (z. B. die Drosselklappe 21, die in den 1A–1B gezeigt ist) kann z. B. mit einer gesteuerten Rate geöffnet werden, um einen relativ konstanten Übergang des Luftmassendurchflusses zum Einlasskrümmer bereitzustellen. Zu diesem Zeitpunkt kann der Controller den Betrieb des elektrischen Kompressors stoppen und dadurch die Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal verringern. Das Leiten der Luftströmung auf diese Weise durch die zwei Strömungskanäle kann den Zeitraum verringern, der erforderlich ist, um die Aufladung für eine erhöhte Drehmomentanforderung zuzuführen, und dadurch das Turboloch verringern. Weitere Einzelheiten über diese Einstellungen werden im Folgenden bezüglich der 2–3 dargestellt.
In der Ausführungsform, in der der zweite Strömungskanal stromabwärts des CAC zwischen den ersten Strömungskanal und den Einlasskrümmer gekoppelt ist (wie in 1B gezeigt ist), kann der Controller außerdem die Öffnung des CRV einstellen. Wenn sich die Drosselklappe z. B. in Ansprechen auf den MAP, der größer als der Atmosphärendruck ist, schließt, kann der Controller außerdem das CRV öffnen. Dies ermöglicht, dass sich eine erhöhte Luftströmung zum zweiten Strömungskanal und zum elektrischen Kompressor bewegt. Während der zweite Strömungskanal dem Kraftmaschineneinlass eine Aufladung zuführt, kann der durch eine Turbine angetriebene Kompressor die Drehzahl erhöhen, wie die Turbinendrehzahl zunimmt. An dem durch eine Turbine angetriebenen Kompressor kann wenig bis keine Last vorhanden sein, wobei dadurch ermöglicht wird, dass die Drehzahl des durch eine Turbine angetriebenen Kompressors mit einer schnelleren Rate zunimmt. Die Drosselklappe kann dann als solche bald danach erneut geöffnet werden, falls das CRV während dieses Zeitraums geschlossen bleibt. Wenn der Controller die Drosselklappe in Ansprechen auf den Ladedruck, der über den MAP zunimmt, erneut öffnet, kann der Controller außerdem das CRV schließen. Weitere Einzelheiten über diese Einstellungen sind in den 2 und 5 dargestellt.
Wenn vom Bereitstellen der Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal zum Bereitstellen der Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal und vom Bereitstellen der Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal zum Bereitstellen der Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal übergegangen wird, kann der Controller die Drosselklappe und den elektrischen Kompressor einstellen, so dass der Luftmassendurchfluss in die Einlass-Luftströmung konstant und gleichmäßig bleibt. Wie z. B. oben erörtert worden ist, kann der Controller die Drosselklappe in dem ersten Strömungskanal schließen und den elektrischen Kompressor in dem zweiten Strömungskanal antreiben, um vom Bereitstellen der Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zum Bereitstellen der Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal überzugehen. Das Schließen der Drosselklappe und das Antreiben des elektrischen Kompressors können koordiniert werden, so dass ein relativ konstanter Luftmassendurchfluss auf dem angeforderten Niveau dem Einlasskrümmer bereitgestellt wird. Der Controller kann z. B. den elektrischen Kompressor sofort oder durch das langsame Vergrößern der Drehzahl, während er gleichzeitig die Drosselklappe in dem ersten Strömungskanal allmählich schließt, einschalten. Außerdem kann der elektrische Kompressor vor, zu oder nach dem Punkt des Schließens der Drosselklappe eingeschaltet werden, um den Übergang des Luftmassendurchflusses zu glätten. Auf diese Weise kann das Niveau des Luftmassendurchflusses auf dem angeforderten Niveau aufrechterhalten werden.
Zusätzliche Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können in Abhängigkeit davon eingestellt werden, welcher Ansaugströmungskanal die Einlassluftströmung dem Einlasskrümmer zuführt. Falls z. B. die Drosselklappe geschlossen ist und durch den ersten Strömungskanal keine Luftströmung strömt, kann das Hochdruck-AGR-Ventil geschlossen sein, daher strömt keine AGR in den ersten Strömungskanal. Falls die Kraftmaschine ein Niederdruck-AGR-System enthält, kann das Niederdruck-AGR-Ventil geöffnet werden, um die AGR-Strömung durch das Niederdruck-AGR-System zu vergrößern, während die Drosselklappe in dem ersten Strömungskanal geschlossen ist.
Folglich kann die AGR von dem Niederdruck-AGR-System dem zweiten Strömungskanal bereitgestellt werden.
Ferner können Einstellungen der Funkenzeitsteuerung basierend darauf, welcher Ansaugströmungskanal die Einlassluftströmung bereitstellt, und basierend auf der resultierenden Temperatur der Einlassluft ausgeführt werden. Der erste Ansaugströmungskanal enthält z. B. einen CAC, um die komprimierte Luft zu kühlen, bevor sie in den Einlasskrümmer eintritt. Dies verringert die Temperatur der in die Kraftmaschinenzylinder eintretenden Luft und verringert dadurch das Kraftmaschinenklopfen. Der zweite Strömungskanal kann jedoch kein Kühlelement, wie z. B. einen CAC, enthalten. Ferner kann, wie in der Ausführungsform in 1A gezeigt ist, der zweite Strömungskanal nicht gekühlte Einlassluft zum Einlasskrümmer leiten. Folglich kann die Einlassluft, die aus dem zweiten Strömungskanal austritt und in den Einlasskrümmer eintritt, wärmer als die Einlassluft sein, die aus dem ersten Strömungskanal austritt. Eine wärmere Einlassluft, die in die Kraftmaschinenzylinder eintritt, kann zu einem Klopfen führen. Deshalb kann unter den Bedingungen, wenn der zweite Ansaugströmungskanal die Einlassluftströmung den Kraftmaschinenzylindern bereitstellt, die Funkenzeitsteuerung nach spät verstellt werden, um das Klopfen zu verringern. Wenn alternativ die Einlassluftströmung durch den ersten Ansaugströmungskanal geleitet wird, kann die Funkenzeitsteuerung aufrechterhalten oder weniger nach spät verstellt werden als dann, wenn die Einlassluftströmung durch den zweiten Ansaugströmungskanal geleitet wird.
Wie oben erörtert worden ist und in 1B gezeigt ist, kann der Einlass in den zweiten Strömungskanal stromabwärts vom CAC an den ersten Strömungskanal gekoppelt sein. In dieser Ausführungsform kann die Funkenzeitsteuerung weniger nach spät verstellt oder aufrechterhalten werden, weil die Ladeluft bereits teilweise gekühlt sein kann. In alternativen Ausführungsformen kann der zweite Strömungskanal außerdem einen Ladeluftkühler oder andere Mittel zum Kühlen der Ladeluft nach dem Durchgang durch den elektrischen Kompressor enthalten. In diesem Beispiel können die Einstellungen der Funkenzeitsteuerung nicht notwendig sein. Folglich können die Einstellungen der Funkenzeitsteuerung von der Konfiguration des zweiten Strömungskanals und anschließend dem Betrag der Kühlung, der der Ladeluft bereitgestellt wird, abhängen.
Die Spätverstellung der Funkenzeitsteuerung kann zu einem Betrag des Drehmomentverlustes führen. Wie der Funken weiter nach spät verstellt wird, kann der Betrag des Drehmomentverlusts zunehmen. Folglich kann das Leiten der Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal zu einem Drehmomentverlust aufgrund der Spätverstellung des Funkens, um das Klopfen zu vermeiden, führen. Das Leiten der Luftströmung durch den ersten Strömungskanal kann jedoch außerdem zu einem Drehmomentverlust aufgrund des Turbolochs führen. Der Drehmomentverlust kann sich z. B. aus dem Zeitraum ergeben, der erforderlich ist, um den durch eine Turbine angetriebenen Kompressor zu beschleunigen, um die angeforderte Aufladung zuzuführen. In einigen Fällen kann der Drehmomentverlust von der Spätverstellung des Funkens größer als der Drehmomentverlust von dem Turboloch sein. Unter diesen Bedingungen kann die Luftströmung anstatt durch den zweiten Strömungskanal durch den ersten Strömungskanal geleitet werden, selbst wenn die Drehmomentanforderung größer als das Schwellenniveau ist. Die Verfahren zum Einstellen der Einlassluftströmung durch den ersten und den zweiten Strömungskanal basierend auf dem Drehmomentverlust werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2–3 und 5 weiter erörtert.
Auf diese Weise kann in Ansprechen auf einen Pedaldruck des Fahrers eine Drosselklappe in einem ersten Ansaugströmungskanal stromabwärts eines durch die Abgase angetriebenen Turbolader-Kompressors vorübergehend geöffnet werden. In einem Beispiel kann der Pedaldruck des Fahrers durch eine Zunahme der Pedalposition angegeben werden. Außerdem kann in Ansprechen auf den Pedaldruck des Fahrers ein elektrischer Kompressor elektrisch angetrieben werden, um eine Strömung durch einen zweiten Ansaugströmungskanal in den Einlasskrümmer anzutreiben. In einem Beispiel kann der zweite Ansaugströmungskanal zum ersten Ansaugströmungskanal parallel sein. In einem weiteren Beispiel kann der zweite Ansaugströmungskanal stromabwärts eines Ladeluftkühlers zwischen den ersten Ansaugströmungskanal und den Einlasskrümmer gekoppelt sein.
In einem Beispiel enthält das vorübergehende Öffnen der Drosselklappe das Öffnen der Drosselklappe auf eine Schwellenöffnung und das Aufrechterhalten der Schwellenöffnung, um einen Krümmerdruck von unterhalb eines Schwellendrucks auf den Schwellendruck zu erhöhen. Ein Controller kann dann die Drosselklappe in Ansprechen auf den Krümmerdruck, der auf den Schwellendruck zunimmt, schließen. In einem Beispiel öffnet der Controller außerdem ein Rückführungsventil des Kompressors in Ansprechen auf den Krümmerdruck, der auf den Schwellendruck zunimmt. Der Schwellendruck kann der Atmosphärendruck sein.
Das elektrische Antreiben des elektrischen Kompressors enthält das Antreiben des elektrischen Kompressors bei einer Drehzahl, die auf einem angeforderten Aufladungsniveau für eine Drehmomentanforderung während des Pedaldrucks basiert. Die Drosselklappe kann in Ansprechen auf einen Ladedruck, der größer als ein Krümmerdruck ist, erneut geöffnet werden. Beim erneuten Öffnen der Drosselklappe kann der Controller das elektrische Antreiben des elektrischen Kompressors stoppen. In einer Ausführungsform kann der Controller außerdem beim erneuten Öffnen der Drosselklappe das Rückführungsventil des Kompressors schließen. In einem weiteren Beispiel kann das erneute Öffnen der Drosselklappe in Ansprechen auf einen Leistungspegel des elektrischen Kompressors, der unter einen Schwellenpegel abnimmt, erfolgen. Ferner kann die Spätverstellung während des Antreibens des elektrischen Kompressors, um die Strömung durch den zweiten Ansaugströmungskanal in den Einlasskrümmer anzutreiben, vergrößert werden.
2 zeigt ein Verfahren 200 zum Bestimmen des Ansaugströmungskanals, um die Einlassluft hindurch und zu dem Einlasskrümmer zu leiten. Das Verfahren beginnt bei 202 durch das Schätzen und/oder das Messen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Kraftmaschinendrehzahl und -last, die Pedalposition (PP), die Drehmomentanforderung, die Funkenzeitsteuerung, die Drosselklappenposition, den MAP, den Ladedruck, den Luftmassendurchfluss usw. enthalten. Bei 204 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob die Drehmomentanforderung größer als ein Schwellenniveau ist. In einem Beispiel kann eine Zunahme der Drehmomentanforderung durch eine Zunahme der Drosselklappenposition und/oder der Pedalposition angegeben werden. In einem weiteren Beispiel kann sich eine Drehmomentanforderung, die größer als ein Schwellenniveau ist, aus einem Pedaldruck des Fahrers ergeben. Der Pedaldruck des Fahrers kann durch eine plötzliche Zunahme der Pedalposition angegeben werden. Ferner kann das Schwellenniveau auf einer Drehmomentanforderung basieren, die zu einem Turboloch führen kann. Es kann z. B. ein Zeitraum erforderlich sein, bis der durch eine Turbine angetriebene Kompressor die erforderliche Aufladung für das Schwellenniveau der Drehmomentanforderung erzeugt. Dieser Zeitraum kann zu einer Verzögerung der Drehmomentausgabe der Kraftmaschine führen. Als solches kann das Schwellenniveau weiter auf einer aktuellen Kompressordrehzahl und/oder einem aktuellen Ladedruck basieren.
Falls in 204 die Drehmomentanforderung nicht größer als der Schwellenwert ist, kann der Controller die Einlassluft bei 206 durch den ersten Strömungskanal leiten. Das Leiten der Luftströmung durch den ersten Strömungskanal kann das Einstellen der Drosselklappenposition basierend auf der Drehmomentanforderung enthalten. Ferner kann der Controller bei 206 den elektrischen Kompressor ausgeschaltet lassen, so dass sich das meiste oder alles der Einlassluft durch den ersten Strömungskanal bewegt. In einem Beispiel kann der zweite Strömungskanal eine Drosselklappe oder ein Einwegventil enthalten, die bzw. das geschlossen ist, um das Strömen der Luft durch den zweiten Strömungskanal zu blockieren. Falls alternativ bei 204 die Drehmomentanforderung größer als ein Schwellenwert ist, geht das Verfahren zu 208 weiter, um die Öffnung der Drosselklappe (z. B. der Drosselklappe in dem ersten Strömungskanal) zu vergrößern. In einem Beispiel kann dies das Öffnen der Drosselklappe bis zu einer Schwellenöffnung enthalten. Die Schwellenöffnung kann ein maximaler Betrag der Öffnung sein, so dass die Drosselklappe vollständig geöffnet ist. Das Vergrößern der Öffnung der Drosselklappe bei 208 kann zu einer Zunahme des Luftmassendurchflusses und des MAP führen.
Bei 212 leitet der Controller die Einlassluft durch den zweiten Strömungskanal, falls die Bedingungen für den sekundären Strömungsweg erfüllt sind. Wie in 3 weiter beschrieben ist, können diese Bedingungen einen Drehmomentverlust von einer Spätverstellung enthalten, der kleiner als ein Drehmomentverlust von einem Turboloch ist. In einem ersten Beispiel, wie weiter in 3 dargestellt ist, kann das Leiten der Einlassluft durch den zweiten Strömungskanal das Schließen der Einlassdrosselklappe in dem ersten Strömungskanal und das Antreiben des elektrischen Kompressors enthalten. In einem zweiten Beispiel, wie in 5 weiter dargestellt ist, kann das Leiten der Einlassluft durch den zweiten Strömungskanal das Schließen der Einlassdrosselklappe und das Öffnen des CRV in dem ersten Strömungskanal und das Antreiben des elektrischen Kompressors enthalten.
3 zeigt ein Verfahren 300 zum Einstellen der Einlassluftströmung durch den ersten und den zweiten Strömungskanal (wie z. B. den ersten und den zweiten Strömungskanal 32 bzw. 34, die in 1A gezeigt sind) in Ansprechen auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Spezifisch geht das Verfahren 300 vom Verfahren 200 weiter, um die Luftströmung durch eine erste Ausführungsform des zweiten Strömungskanals, wie in 1A gezeigt ist, zu leiten. In dieser Ausführungsform enthält das Leiten der Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal das Strömen der Einlassluft von einem Ort stromaufwärts des durch eine Turbine angetriebenen Kompressors durch den zweiten Strömungskanal und zum Einlasskrümmer.
Die Luftströmung kann durch den zweiten Strömungskanal geleitet werden, wenn die Drehmomentanforderung über ein Schwellenniveau zunimmt (wie bei 204 im Verfahren 200 beschrieben worden ist) und die Bedingungen für den sekundären Strömungsweg erfüllt sind. Wie oben beschrieben worden ist, können die Bedingungen für den sekundären Strömungsweg enthalten, dass ein erwarteter Drehmomentverlust von der Spätverstellung kleiner als ein erwarteter Drehmomentverlust vom Turboloch ist. Als solches enthält das Verfahren bei 301 das Bestimmen, ob der Drehmomentverlust von der Spätverstellung kleiner als der Drehmomentverlust vom Turboloch ist. Der Drehmomentverlust von der Spätverstellung kann der resultierende Drehmomentverlust aufgrund der Spätverstellung des Funkens, um das Klopfen zu verringern, sein, während wärmere Luft durch den zweiten Strömungskanal geleitet wird. Der Drehmomentverlust von dem Turboloch kann der resultierende Drehmomentverlust aufgrund des Leitens der Luftströmung durch den ersten Strömungskanal und des Wartens, bis der durch eine Turbine angetriebene Kompressor die erforderliche Aufladung für die Drehmomentanforderung erzeugt, sein. Falls der Drehmomentverlust von der Spätverstellung des Funkens nicht kleiner als der Drehmomentverlust aufgrund des Turbolochs ist (z. B. der Drehmomentverlust von der Spätverstellung größer als der Drehmomentverlust von dem Turboloch ist), geht das Verfahren zu 302 weiter, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten. Selbst wenn die Drehmomentanforderung größer als der Schwellenwert ist, wird folglich die Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal geleitet, um die Verluste der Kraftmaschinen-Drehmomentausgabe zu verringern. Falls jedoch bei 301 der Drehmomentverlust von der Spätverstellung kleiner als der Drehmomentverlust vom Turboloch ist, leitet der Controller die Einlassluft bei 303 durch den zweiten Strömungskanal. Folglich kann in einigen Beispielen der Controller gleichzeitig die Einlassdrosselklappe in dem ersten Strömungskanal öffnen (wie beschrieben worden ist) und die Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal leiten, um die Aufladung zu vergrößern.
Spezifisch treibt der Controller bei 303 den elektrischen Kompressor an und leitet die Einlassluft durch den zweiten Strömungskanal. Das Antreiben des Kompressors bei 302 kann das Einschalten des elektrischen Kompressors und das Betreiben des elektrischen Kompressors bei einer Drehzahl, die auf einem angeforderten Aufladungsniveau für die Drehmomentanforderung basiert, enthalten. Der elektrische Kompressor kann z. B. ausgeschaltet bleiben, bis die Drehmomentanforderung und/oder die Pedalposition über einen Schwellenwert zunehmen. An diesem Punkt kann die Drehzahl des elektrischen Kompressors mit der zunehmenden Drehmomentanforderung zunehmen. In einem weiteren Beispiel kann der elektrische Kompressor nur ein- oder ausgeschaltet werden. Als solcher kann der elektrische Kompressor nur bei einer Drehzahl arbeiten, wenn er eingeschaltet ist. In einem noch weiteren Beispiel kann die Betriebsdrehzahl des elektrischen Kompressors auf einem Betrag der im elektrischen Kompressor gespeicherten Leistung (z. B. der in dem elektrischen Kompressor verfügbaren Leistung) basieren. Falls z. B. für den Betrieb des elektrischen Kompressors weniger Leistung verfügbar ist, kann der elektrische Kompressor bei einer geringeren Drehzahl als der, die für das Aufladungsniveau erforderlich ist, angetrieben werden.
Nach dem Einschalten des elektrischen Kompressors kann der Controller bei 304 die Funkenzeitsteuerung einstellen. Die Einstellungen der Funkenzeitsteuerung können auf einer Temperatur der Ladeluft, die sich durch den zweiten Strömungskanal bewegt und in den Einlasskrümmer der Kraftmaschine eintritt, basieren. In Ansprechen auf das Antreiben des elektrischen Kompressors, um wärmere Einlassluft durch den zweiten Strömungskanal zu leiten, kann der Controller bei 304 z. B. die Funkenzeitsteuerung nach spät verstellen. Der Betrag der Spätverstellung kann auf der Temperatur der sich durch den zweiten Strömungskanal bewegenden Luft und/oder der Antriebsdrehzahl des elektrischen Kompressors basieren. Für eine größere Drehmomentanforderung kann sich der elektrische Kompressor z. B. mit einer schnelleren Geschwindigkeit drehen, um die erhöhte Aufladung bereitzustellen. Dies kann die Temperatur der Einlassluft, die in die Kraftmaschinenzylinder eintritt, erhöhen und dadurch das Risiko des Klopfens erhöhen. Im Ergebnis kann der Funken um einen größeren Betrag nach spät verstellt werden. Der Controller kann während des Leitens der Einlassluft durch den zweiten Strömungskanal den Funken weiterhin einstellen. Nach dem Schließen der Drosselklappe (was im Folgenden bei 312 weiter beschrieben wird) kann der Controller z. B. den Betrag der Spätverstellung aufgrund einer vergrößerten Menge der wärmeren Luft, die sich durch zu dem Einlasskrümmer bewegt, vergrößern.
Bei 308 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob sich der MAP auf einem oder über einem Schwellendruck befindet. In einem Beispiel ist der Schwellendruck der Atmosphärendruck. In einem weiteren Beispiel kann der Schwellendruck ein Druck sein, der größer oder kleiner als der Atmosphärendruck ist. Falls der MAP bei 308 immer noch unter dem Schwellendruck liegt, erhält der Controller bei 310 die aktuelle Drosselklappenöffnung aufrecht. Sobald der MAP den Schwellendruck erreicht und/oder über den Schwellendruck zunimmt, schließt der Controller bei 312 die Drosselklappe in dem ersten Strömungskanal. Das Schließen der Drosselklappe bei 312 kann das langsame Verringern der Öffnung der Drosselklappe enthalten, um einen relativ gleichmäßigen Luftmassendurchfluss zum Kraftmaschineneinlass bereitzustellen. Auf diese Weise kann ein kontinuierlicher Luftmassendurchfluss dem Einlasskrümmer bereitgestellt werden.
Während des Antreibens des elektrischen Kompressors kann der durch eine Turbine angetriebene Kompressor die Drehzahl vergrößern. Im Ergebnis kann der Ladedruck stromabwärts des durch eine Turbine angetriebenen Kompressors zunehmen. Bei 314 bestimmt das Verfahren, ob der Ladedruck größer als der MAP ist. Falls der Ladedruck nicht größer als der MAP ist, treibt der Controller bei 316 den elektrischen Kompressor weiterhin an, wobei er die Drosselklappe geschlossen lässt. Falls jedoch der Ladedruck größer als der MAP ist, geht das Verfahren zu 318 weiter, um die Drosselklappe zu öffnen, um die angeforderte Aufladung für die Drehmomentanforderung zuzuführen. Beim Öffnen der Drosselklappe stoppt der Controller bei 320 das Antreiben des elektrischen Kompressors. Dies kann das Stoppen der Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal enthalten. Ferner kann das Verfahren bei 320 das Zurückführen der Funkenzeitsteuerung zu ihrem ursprünglichen oder gegenwärtig angeforderten Niveau enthalten. In einigen Ausführungsformen können die Schritte 318 und 320 gleichzeitig stattfinden, um einen gleichmäßigen und kontinuierlichen Luftmassendurchfluss bereitzustellen. In einem Beispiel kann dies das Vergrößern der Öffnung der Drosselklappe enthalten, während der Kompressor verlangsamt und schließlich gestoppt wird.
Falls alternativ der elektrische Kompressor keine Leistung mehr besitzt, bevor der Ladedruck über den MAP zunimmt, kann die Drosselklappe trotzdem geöffnet werden. Das Verfahren 300 kann z. B. nach 314 und vor 316 einen zusätzlichen Schritt aufweisen, der den Leistungspegel des elektrischen Kompressors prüft. Falls der Leistungspegel des elektrischen Kompressors unter einem Schwellenpegel liegt, kann das Verfahren zu 318 weitergehen, um die Drosselklappe erneut zu öffnen, selbst wenn der Ladedruck nicht größer als der MAP ist. Der elektrische Kompressor würde dann bei 320 ausgeschaltet werden, so dass er für anschließende Pedaldrücke neu geladen werden kann.
Auf diese Weise kann ein Controller die Einlassluftströmung durch einen ersten Strömungskanal und einen zweiten Strömungskanal in Ansprechen auf die Fahrbedingungen einstellen. In einem Beispiel enthält das Einstellen der Einlassluftströmung in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die kleiner als ein Schwellenwert ist, das Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten. In einem weiteren Beispiel enthält das Einstellen der Einlassluftströmung in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die größer als ein Schwellenwert ist, das anfängliche Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe und das Antreiben des elektrischen Kompressors, um die Luftströmung gleichzeitig durch den ersten Strömungskanal und den zweiten Strömungskanal zu leiten. Dann kann die Drosselklappe in Ansprechen auf einen Krümmerdruck, der größer als der Atmosphärendruck ist, nach der anfänglichen Zunahme der Öffnung geschlossen werden. Das Einstellen der Einlassluftströmung kann ferner in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die größer als ein Schwellenwert ist, und einen Ladedruck, der größer als ein Krümmerdruck ist, das Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe und das Stoppen des Antreibens des elektrischen Kompressors enthalten, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten.
5 zeigt ein Verfahren 500 zum Einstellen der Einlassluftströmung durch den ersten und den zweiten Strömungskanal (wie z. B. den ersten und den zweiten Strömungskanal 32 bzw. 34, die in 1B gezeigt sind) in Ansprechen auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Spezifisch geht das Verfahren 500 vom Verfahren 200 weiter, um die Luftströmung durch eine zweite Ausführungsform des zweiten Strömungskanals, wie in 1B gezeigt ist, zu leiten. In dieser Ausführungsform enthält das Leiten der Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal das Strömen der Einlassluft von einem Ort stromabwärts eines Ladeluftkühlers in dem ersten Strömungskanal durch den zweiten Strömungskanal und zum Einlasskrümmer.
Die Luftströmung kann durch den zweiten Strömungskanal geleitet werden, wenn die Drehmomentanforderung über ein Schwelle Niveau zunimmt (wie bei 204 im Verfahren 200 beschrieben worden ist). Folglich kann nach dem Vergrößern der Öffnung der Drosselklappe (wie bei 208 im Verfahren 200 beschrieben worden ist) der Controller bei 502 den elektrischen Kompressor antreiben und die Einlassluft durch den zweiten Strömungskanal leiten. Wie oben erörtert worden ist, kann das Antreiben des Kompressors bei 502 das Einschalten des elektrischen Kompressors und das Betreiben des elektrischen Kompressors bei einer Drehzahl basierend auf einem angeforderten Aufladungsniveau für die Drehmomentanforderung enthalten. Der elektrische Kompressor kann z. B. ausgeschaltet bleiben, bis die Drehmomentanforderung und/oder die Pedalposition über einen Schwellenwert zunehmen. An diesem Punkt kann die Drehzahl des elektrischen Kompressors bei einer zunehmenden Drehmomentanforderung zunehmen. In einem weiteren Beispiel kann der elektrische Kompressor nur ein- oder ausgeschaltet werden. Als solcher kann der elektrische Kompressor nur bei einer Drehzahl arbeiten, wenn er eingeschaltet ist. In einem noch weiteren Beispiel kann die Betriebsdrehzahl des elektrischen Kompressors auf einem Betrag der in dem elektrischen Kompressor gespeicherten Leistung (z. B. der in dem elektrischen Kompressor verfügbaren Leistung) basieren. Falls z. B. für den Betrieb des elektrischen Kompressors weniger Leistung verfügbar ist, kann der elektrische Kompressor bei einer geringeren Drehzahl als der, die für das Aufladungsniveau erforderlich ist, angetrieben werden.
Nach dem Einschalten des elektrischen Kompressors kann der Controller bei 504 die Funkenzeitsteuerung einstellen. Die Einstellungen der Funkenzeitsteuerung können auf einer Temperatur der Ladeluft, die sich durch den zweiten Strömungskanal bewegt und in den Einlasskrümmer der Kraftmaschine eintritt, basieren. Weil in dieser Ausführungsform der zweite Strömungskanal nach dem CAC zwischen den ersten Strömungskanal und den Einlasskrümmer gekoppelt ist, kann weniger Spätverstellung erforderlich sein. Die Luft, die sich durch den zweiten Strömungskanal bewegt, kann z. B. teilweise gekühlt werden (z. B. durch den CAC in dem ersten Strömungskanal gekühlt werden). In einigen Ausführungsformen können wenig oder keine Funkeneinstellungen bei 504 erforderlich sein, falls der zweite Strömungskanal ein Ladeluftkühlungselement enthält.
Bei 508 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob sich der MAP auf einem oder über einem Schwellendruck befindet. In einem Beispiel ist der Schwellendruck der Atmosphärendruck. In einem weiteren Beispiel kann der Schwellendruck ein Druck sein, der größer oder kleiner als der Atmosphärendruck ist. Falls der MAP bei 508 immer noch unter dem Schwellendruck liegt, erhält der Controller bei 510 die aktuelle Drosselklappenöffnung aufrecht. Sobald der MAP den Schwellendruck erreicht und/oder über den Schwellendruck zunimmt, schließt der Controller bei 512 die Drosselklappe in dem ersten Strömungskanal, wobei er das CRV öffnet. Das Schließen der Drosselklappe und das Öffnen des CRV bei 512 können das langsame Verringern der Öffnung der Drosselklappe und das langsame Vergrößern der Öffnung des CRV enthalten, um einen relativ gleichmäßigen Luftmassendurchfluss zum Kraftmaschineneinlass bereitzustellen. Auf diese Weise kann ein kontinuierlicher Luftmassendurchfluss zum Einlasskrümmer bereitgestellt werden.
Während des Antreibens des elektrischen Kompressors kann der durch eine Turbine angetriebene Kompressor die Drehzahl vergrößern. Im Ergebnis kann der Ladedruck stromabwärts des durch eine Turbine angetriebenen Kompressors zunehmen. Bei 514 bestimmt das Verfahren, ob der Ladedruck größer als der MAP ist. Falls der Ladedruck nicht größer als der MAP ist, treibt der Controller bei 516 den elektrischen Kompressor weiterhin an, wobei er die Drosselklappe geschlossen lässt. Falls jedoch der Ladedruck größer als der MAP ist, geht das Verfahren zu 518 weiter, um die Drosselklappe zu öffnen, um die angeforderte Aufladung für die Drehmomentanforderung zuzuführen. Beim Öffnen der Drosselklappe stoppt der Controller bei 520 das Antreiben des elektrischen Kompressors, wobei er das CRV schließt. Dies kann das Stoppen der Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal enthalten. Ferner kann das Verfahren bei 520 das Zurückführen der Funkenzeitsteuerung auf ihr ursprüngliches oder gegenwärtig angefordertes Niveau enthalten. In einigen Ausführungsformen können die Schritte 518 und 520 gleichzeitig stattfinden, um einen gleichmäßigen und kontinuierlichen Luftmassendurchfluss bereitzustellen. In einem Beispiel kann dies das Vergrößern der Öffnung der Drosselklappe enthalten, während der Kompressor verlangsamt und schließlich gestoppt wird.
Falls alternativ der elektrische Kompressor keine Leistung mehr besitzt, bevor der Ladedruck über den MAP zunimmt, kann die Drosselklappe trotzdem geöffnet werden. Das Verfahren 500 kann z. B. nach 514 und vor 516 einen zusätzlichen Schritt aufweisen, der den Leistungspegel des elektrischen Kompressors prüft. Falls der Leistungspegel des elektrischen Kompressors unter einem Schwellenpegel liegt, kann das Verfahren zu 518 weitergehen, um die Drosselklappe erneut zu öffnen, selbst wenn der Ladedruck nicht größer als der MAP ist. Der elektrische Kompressor würde dann bei 520 ausgeschaltet werden, so dass er für anschließende Pedaldrücke neu geladen werden kann.
Auf diese Weise kann ein Controller in Ansprechen auf die Fahrbedingungen die Einlassluftströmung durch einen ersten Strömungskanal und einen zweiten Strömungskanal einstellen. In einem Beispiel enthält das Einstellen der Einlassluftströmung in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die kleiner als ein Schwellenwert ist, das Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten. In einem weiteren Beispiel enthält das Einstellen der Einlassluftströmung in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die größer als ein Schwellenwert ist, das anfängliche Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe und das Antreiben des elektrischen Kompressors, um die Luftströmung gleichzeitig durch den ersten Strömungskanal und den zweiten Strömungskanal zu leiten. Dann kann in Ansprechen auf einen Krümmerdruck, der größer als der Atmosphärendruck ist, die Drosselklappe nach der anfänglichen Zunahme der Öffnung geschlossen werden, wobei das Rückführungsventil des Kompressors geöffnet werden kann. Das Einstellen der Einlassluftströmung kann ferner in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die größer als ein Schwellenwert ist, und einen Ladedruck, der größer als ein Krümmerdruck ist, das Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe, das Schließen des Rückführungsventils des Kompressors und das Stoppen des Antreibens des elektrischen Kompressors enthalten, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten.
4 veranschaulicht ein graphisches Beispiel der Einstellungen der Drosselklappe und des elektrischen Kompressors in Ansprechen auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die Einstellungen in 4 sind für eine erste Ausführungsform eines zweiten Strömungskanals, wie in 1A veranschaulicht ist. Spezifisch zeigt die graphische Darstellung 400 die Änderungen der Pedalposition in der graphischen Darstellung 402, die Änderungen der Drehmomentanforderung in der graphischen Darstellung 404, die Änderungen der Drosselklappenposition (TP) in der graphischen Darstellung 406, die Änderungen des MAP (z. B. des Krummerdrucks) in der graphischen Darstellung 408, die Änderungen des Ladedrucks in der graphischen Darstellung 410, die Änderungen des Betriebs des elektrischen Kompressors in der graphischen Darstellung 412 und die Änderungen der Funkenzeitsteuerung in der graphischen Darstellung 418. In der graphischen Darstellung 402 kann ein Pedaldruck durch eine plötzliche Zunahme der Pedalposition angegeben sein. Die Drosselklappenposition kann zwischen einer geschlossenen und einer vollständig offenen Position liegen, wie in der graphischen Darstellung 406 gezeigt ist. In einem Beispiel kann der Basisbetrieb des elektrischen Kompressors ausgeschaltet sein. Der Betrieb des elektrischen Kompressors und die Zunahmen der Drehzahl des elektrischen Kompressors sind in der graphischen Darstellung 412 angegeben. Schließlich kann die Funkenzeitsteuerung vom MBT nach spät oder nach früh verstellt werden, wie in der graphischen Darstellung 418 gezeigt ist.
Vor dem Zeitpunkt t1 befindet sich die Pedalposition in einer stationären Position (die graphische Darstellung 402), liegt die Drehmomentanforderung unter dem Schwellenniveau 414 (die graphische Darstellung 404) und befindet sich die Funkenzeitsteuerung in der Nähe des MBT (die graphische Darstellung 418). Ferner ist die Drosselklappe teilweise offen (406), liegen der MAP und der Ladedruck unter dem Schwellendruck 416 (z. B. dem Atmosphärendruck) und ist der elektrische Kompressor ausgeschaltet. Als solche kann sich die Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal und nicht durch den zweiten Strömungskanal bewegen.
Zum Zeitpunkt t1 nimmt die Pedalposition allmählich zu (die graphische Darstellung 402). Dies verursacht, dass die Drehmomentanforderung zunimmt; sie bleibt jedoch unter dem Schwellenniveau 414 (die graphische Darstellung 404). Im Ergebnis nimmt die Drosselklappenposition zu (die graphische Darstellung 406), wobei dadurch der Luftmassendurchfluss zum Einlasskrümmer zunimmt. Der Ladedruck nimmt zu, was den MAP über den Schwellendruck 416 erhöht (die graphischen Darstellungen 408 und 410). Der elektrische Kompressor bleibt ausgeschaltet, weil die Drehmomentanforderung kleiner als das Schwellenniveau 414 ist. Die Funkenzeitsteuerung kann in Ansprechen auf die Zunahme der Pedalposition vom MBT etwas nach spät verstellt werden. Zum Zeitpunkt t2 nimmt die Pedalposition ab (die graphische Darstellung 402) und kehrt zu einem stationären, geringeren Niveau zurück. In Ansprechen nehmen die Drehmomentanforderung und die Drosselklappenposition ab, wobei dadurch der MAP und der Ladedruck verringert werden.
Zum Zeitpunkt t3 tritt ein Pedaldruck auf, wie durch eine plötzliche Zunahme der Pedalposition angegeben ist (die graphische Darstellung 402), wobei dadurch die Drehmomentanforderung über das Schwellenniveau 414 vergrößert wird. In Ansprechen auf den Pedaldruck vergrößert der Controller die Drosselklappenöffnung, so dass sie vollständig geöffnet ist (die graphische Darstellung 406), wobei er den elektrischen Kompressor einschaltet. Als solche kann die Ladeluft vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 sowohl durch den ersten Strömungskanal als auch durch den zweiten Strömungskanal dem Einlasskrümmer zugeführt werden. Der MAP und der Ladedruck nehmen zu, wobei zum Zeitpunkt t4 der MAP den Schwellendruck 416 erreicht. Im Ergebnis wird die Drosselklappenöffnung verringert und schließlich geschlossen, was die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal abschneidet. Der Controller treibt den elektrischen Kompressor weiterhin an, um dem Einlasskrümmer die Aufladung bereitzustellen. Außerdem kann der Controller zum Zeitpunkt t4 den Funken weiter nach spät verstellen und kann die Spätverstellung des Funkens fortsetzen, während der elektrische Kompressor eingeschaltet ist und die Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal antreibt. Zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5 nimmt der MAP weiterhin zu, wie sich die Einlassluft durch den elektrischen Kompressor und zum Einlasskrümmer bewegt. Unterdessen nimmt der Ladedruck zu (die graphische Darstellung 410), da der durch eine Turbine angetriebene Kompressor beschleunigt und weiterhin läuft. Zum Zeitpunkt t5 nimmt der Ladedruck über den MAP zu. Im Ergebnis vergrößert der Controller die Öffnung der Drosselklappe, um die angeforderte Aufladung für die Drehmomentanforderung zuzuführen. Der Controller stoppt außerdem das Antreiben des Kompressors, schaltet den Kompressor aus und schneidet die Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal ab (die graphische Darstellung 412). Zum Zeitpunkt t6 endet der Pedaldruck, was die Drehmomentanforderung und die Drosselklappenöffnung verringert.
Zum Zeitpunkt t7 tritt ein weiterer Pedaldruck auf (die graphische Darstellung 402). Die Drehmomentanforderung nimmt über das Schwellenniveau 414 zu. Der Drehmomentverlust aufgrund der Spätverstellung des Funkens, wenn die Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal geleitet wird, kann jedoch größer als der Drehmomentverlust aufgrund des Turbolochs sein, wenn die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal geleitet wird. Selbst wenn die Drehmomentanforderung größer als das Schwellenniveau 414 ist, öffnet der Controller folglich die Drosselklappe, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten (die graphische Darstellung 406), wobei er den elektrischen Kompressor ausgeschaltet lässt (die graphische Darstellung 412). Zum Zeitpunkt t8 endet der Pedaldruck und wird die Drosselklappenöffnung zum gegenwärtig angeforderten Niveau zurückgeführt.
Wie in der graphischen Darstellung 400 gezeigt ist, kann die Einlassluftströmung durch den ersten und den zweiten parallelen Strömungskanal geleitet werden. In einem Beispiel wird während eines ersten Zustands (wie zu den Zeitpunkten t1 und t7 gezeigt ist), die Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal geleitet, der eine Drosselklappe und einen durch eine Turbine angetriebenen Kompressor enthält. Das Leiten der Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal enthält das Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe. In einem ersten Beispiel, wie zum Zeitpunkt t1 gezeigt ist, enthält der erste Zustand, dass eine Drehmomentanforderung kleiner als ein Schwellenwert ist. In einem zweiten Beispiel, wie zum Zeitpunkt t7 gezeigt ist, enthält der erste Zustand, dass die Drehmomentanforderung größer als der Schwellenwert ist und ein Drehmomentverlust von der Spätverstellung des Funkens aufgrund des Leitens der Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal größer als ein Drehmomentverlust vom Turboloch ist.
In einem weiteren Beispiel wird während eines zweiten Zustands (wie zum Zeitpunkt t4 gezeigt ist) die Einlassluftströmung durch einen zweiten Strömungskanal geleitet, der einen elektrischen Kompressor enthält, wobei der zweite Strömungskanal zu dem ersten Strömungskanal parallel ist. Das Leiten der Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal enthält das Antreiben des elektrischen Kompressors und das Schließen der Drosselklappe, wenn sich ein Krümmerdruck auf einem Schwellendruck befindet oder größer als ein Schwellendruck ist. Wie zum Zeitpunkt t4 gezeigt ist, enthält der zweite Zustand, dass eine Drehmomentanforderung größer als ein Schwellenwert ist und ein Drehmomentverlust von der Spätverstellung des Funkens während des Leitens der Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal kleiner als ein Drehmomentverlust vom Turboloch ist.
Während eines dritten Zustands ist, wie zum Zeitpunkt t5 gezeigt ist, wenn während des Antreibens der Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal ein Ladedruck größer als der Krümmerdruck ist, die Drosselklappe geöffnet, um die Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten. Ferner stoppt während des dritten Zustands der Controller das Antreiben des elektrischen Kompressors, um das Strömen der Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal zu stoppen.
6 veranschaulicht ein graphisches Beispiel der Einstellungen der Drosselklappe, des Rückführungsventils (CRV) des Kompressors und des elektrischen Kompressors in Ansprechen auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die Einstellungen in 6 sind für eine zweite Ausführungsform eines zweiten Strömungskanals, wie in 1B veranschaulicht ist. Spezifisch zeigt die graphische Darstellung 600 die Änderungen der Pedalposition in der graphischen Darstellung 602, die Änderungen der Drehmomentanforderung in der graphischen Darstellung 604, die Änderungen der Drosselklappenposition (TP) in der graphischen Darstellung 606, die Änderungen des MAP (z. B. des Krümmerdrucks) in der graphischen Darstellung 608, die Änderungen des Ladedrucks in der graphischen Darstellung 610, die Änderungen des Betriebs des elektrischen Kompressors in der graphischen Darstellung 612, die Änderungen der Funkenzeitsteuerung in der graphischen Darstellung 618 und die Änderungen der CRV-Position in der graphischen Darstellung 620. In der graphischen Darstellung 602 kann ein Pedaldruck durch eine plötzliche Zunahme der Pedalposition angegeben sein. Die Drosselklappenposition kann zwischen einer geschlossenen und einer vollständig offenen Position liegen, wie in der graphischen Darstellung 606 gezeigt ist. In einem Beispiel kann der Basisbetrieb des elektrischen Kompressors ausgeschaltet sein. Der Betrieb des elektrischen Kompressors und die Zunahmen der Drehzahl des elektrischen Kompressors sind in der graphischen Darstellung 612 angegeben. Außerdem kann die CRV-Position zwischen einer geschlossenen und einer vollständig offenen Position liegen, wie in der graphischen Darstellung 620 gezeigt ist. In alternativen Beispielen kann die Position der CRV jedoch zwischen geschlossen und vollständig geöffnet liegen. Schließlich kann die Funkenzeitsteuerung vom MBT nach spät oder nach früh verstellt sein, wie in der graphischen Darstellung 618 gezeigt ist.
Vor dem Zeitpunkt t1 befindet sich die Pedalposition in einer stationären Position (die graphische Darstellung 602), liegt die Drehmomentanforderung unter dem Schwellenniveau 614 (die graphische Darstellung 604) und befindet sich die Funkenzeitsteuerung in der Nähe des MBT (die graphische Darstellung 618). Ferner ist die Drosselklappe teilweise offen (die graphische Darstellung 606), liegen der MAP und der Ladedruck unter dem Schwellendruck 616 (z. B. dem Atmosphärendruck), ist der elektrische Kompressor ausgeschaltet (die graphische Darstellung 612) und ist das CRV geschlossen (die graphische Darstellung 620). Als solche kann sich die Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal und nicht durch den zweiten Strömungskanal bewegen.
Zum Zeitpunkt t1 nimmt die Pedalposition allmählich zu (die graphische Darstellung 602). Dies verursacht, dass die Drehmomentanforderung zunimmt; sie bleibt jedoch unter dem Schwellenniveau 614 (die graphische Darstellung 604). Im Ergebnis nimmt die Drosselklappenposition zu (die graphische Darstellung 606), wobei dadurch der Luftmassendurchfluss zum Einlasskrümmer vergrößert wird. Der Ladedruck nimmt zu, was den MAP über den Schwellendruck 616 erhöht (die graphischen Darstellungen 608 und 610). Der elektrische Kompressor bleibt ausgeschaltet und das CRV bleibt geschlossen, weil die Drehmomentanforderung kleiner als das Schwellenniveau 614 ist. Die Funkenzeitsteuerung kann in Ansprechen auf die Zunahme der Pedalposition etwas vom MBT nach spät verstellt werden. Zum Zeitpunkt t2 nimmt die Pedalposition ab (die graphische Darstellung 602) und kehrt zu einem stationären, geringeren Niveau zurück. In Ansprechen nehmen die Drehmomentanforderung und die Drosselklappenposition ab, wobei dadurch der MAP und der Ladedruck verringert werden.
Zum Zeitpunkt t3 tritt ein Pedaldruck auf, wie durch eine plötzliche Zunahme der Pedalposition angegeben ist (die graphische Darstellung 602), wobei dadurch die Drehmomentanforderung über das Schwellenniveau 614 vergrößert wird. In Ansprechen auf den Pedaldruck vergrößert der Controller die Drosselklappenöffnung, so dass sie vollständig geöffnet ist (die graphische Darstellung 606), wobei er den elektrischen Kompressor einschaltet. Als solche kann die Ladeluft vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 sowohl durch den ersten Strömungskanal als auch durch den zweiten Strömungskanal dem Einlasskrümmer zugeführt werden. Der MAP und der Ladedruck nehmen zu, wobei zum Zeitpunkt t4 der MAP den Schwellendruck 616 erreicht. Im Ergebnis wird die Drosselklappenöffnung verringert und schließlich geschlossen, was die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal abschneidet. Zu diesem Zeitpunkt öffnet der Controller das CRV (die graphische Darstellung 620). In alternativen Ausführungsformen kann das Öffnen des CRV zum Zeitpunkt t4 das teilweise Öffnen des CRV enthalten. Der Controller treibt den elektrischen Kompressor weiterhin an, um dem Einlasskrümmer die Aufladung bereitzustellen. Außerdem kann der Controller zum Zeitpunkt t4 den Funken weiter nach spät verstellen und kann die Spätverstellung des Funkens fortsetzen, während der elektrische Kompressor eingeschaltet ist und die Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal antreibt. In dieser zweiten Ausführungsform des zweiten Strömungskanals kann jedoch weniger Spätverstellung als in der ersten Ausführungsform des zweiten Strömungskanals erforderlich sein, wie in 4 gezeigt ist. Zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5 nimmt der MAP weiterhin zu, wie sich die Einlassluft durch den elektrischen Kompressor und zum Einlasskrümmer bewegt. Unterdessen nimmt der Ladedruck zu (die graphische Darstellung 610), da der durch eine Turbine angetriebene Kompressor beschleunigt und weiterhin läuft. Zum Zeitpunkt t5 nimmt der Ladedruck über den MAP zu. Im Ergebnis schließt der Controller das CRV, wobei er die Öffnung der Drosselklappe vergrößert, um die angeforderte Aufladung für die Drehmomentanforderung zuzuführen. Der Controller stoppt außerdem das Antreiben des Kompressors, schaltet den Kompressor aus und schneidet Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal ab (die graphische Darstellung 612). Zum Zeitpunkt t6 endet der Pedaldruck, was die Drehmomentanforderung und die Drosselklappenöffnung verringert.
Wie in der graphischen Darstellung 600 gezeigt ist, kann die Einlassluftströmung durch den ersten und den zweiten Strömungskanal geleitet werden. In einem Beispiel wird während eines ersten Zustands (wie zum Zeitpunkt t1 gezeigt ist) die Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal geleitet, der eine Drosselklappe und einen durch eine Turbine angetriebenen Kompressor enthält. Das Leiten der Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal enthält das Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe. Wie zum Zeitpunkt t1 gezeigt ist, enthält der erste Zustand, dass eine Drehmomentanforderung kleiner als ein Schwellenwert ist.
In einem weiteren Beispiel wird während eines zweiten Zustands (wie zum Zeitpunkt t4 gezeigt ist) die Einlassluftströmung durch einen zweiten Strömungskanal geleitet, der einen elektrischen Kompressor enthält, wobei der zweite Strömungskanal zwischen den ersten Strömungskanal stromabwärts eines Ladeluftkühlers und einen Einlasskrümmer gekoppelt ist. Das Leiten der Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal enthält das Antreiben des elektrischen Kompressors und das Schließen der Drosselklappe und das Öffnen eines Rückführungsventils des Kompressors, wenn sich ein Krümmerdruck auf einem Schwellendruck befindet oder größer als ein Schwellendruck ist. Wie zum Zeitpunkt t4 gezeigt ist, enthält der zweite Zustand, dass eine Drehmomentanforderung größer als ein Schwellenwert ist.
Während eines dritten Zustands ist, wie zum Zeitpunkt t5 gezeigt ist, wenn während des Antreibens der Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal ein Ladedruck größer als der Krümmerdruck ist, die Drosselklappe geöffnet, um die Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten. Ferner stoppt während des dritten Zustands der Controller das Antreiben des elektrischen Kompressors, um das Strömen der Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal zu stoppen, wobei er das Rückführungsventil des Kompressors schließt.
Auf diese Weise kann in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung und die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine eine erforderliche Aufladung für die Drehmomentanforderung durch das Einstellen der Luftströmung durch den ersten und den zweiten Ansaugströmungskanal bereitgestellt werden. Der erste Strömungskanal kann eine Drosselklappe und einen durch eine Turbine angetriebenen Kompressor enthalten. In einem Beispiel kann ein Controller in Ansprechen auf einen Pedaldruck durch das Vergrößern der Öffnung der in dem ersten Strömungskanal positionierten Drosselklappe und das Antreiben eines in dem zweiten Strömungskanal positionierten elektrischen Kompressors die Einlassluftströmung gleichzeitig durch den ersten Strömungskanal und den zweiten Strömungskanal leiten. Wenn ein Krümmerdruck den Atmosphärendruck erreicht, kann der Controller die Drosselklappe schließen und den elektrischen Kompressor weiterhin antreiben. In einigen Ausführungsformen kann der Controller zusätzlich ein Rückführungsventil des Kompressors öffnen. Der elektrische Kompressor kann die erforderliche Aufladung dem Einlasskrümmer bereitstellen, während ein Ladedruck stromabwärts des durch eine Turbine angetriebenen Kompressors zunimmt. Wenn der Ladedruck in dem zweiten Strömungskanal über den Krümmerdruck zunimmt, kann der Controller die Drosselklappe erneut öffnen, um eine zusätzliche Aufladung bereitzustellen, und das Antreiben des Kompressors stoppen. Auf diese Weise kann das Turboloch verringert werden und kann die erforderliche Aufladung für die Drehmomentanforderung der Kraftmaschine bereitgestellt werden.
Eine Ausführungsform bezieht sich auf ein Kraftmaschinensystem, das ein Ansaugsystem mit zwei parallelen Strömungskanälen zu einem Einlasskrümmer der Kraftmaschine, einen ersten Strömungskanal, der eine Drosselklappe und einen durch eine Turbine angetriebenen Kompressor enthält, einen zweiten Strömungskanal, der zu dem ersten Strömungskanal parallel ist und einen elektrischen Kompressor enthält, und einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen zum Einstellen der Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal und den zweiten Strömungskanal in Ansprechen auf die Fahrbedingungen umfasst. In einem Beispiel enthält das Einstellen der Einlassluftströmung in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die kleiner als ein Schwellenwert ist, das Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten. In einem weiteren Beispiel enthält das Einstellen der Einlassluftströmung in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die größer als ein Schwellenwert ist, das anfängliche Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten, und das Antreiben des elektrischen Kompressors, um die Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal zu leiten, und in Ansprechen auf einen Krümmerdruck, der größer als der Atmosphärendruck ist, das Schließen der Drosselklappe nach dem anfänglichen Vergrößern der Öffnung. Das Einstellen der Einlassluftströmung enthält ferner in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die größer als ein Schwellenwert ist, und einen Ladedruck, der größer als ein Krümmerdruck ist, das Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten.
Eine weitere Ausführungsform bezieht sich auf ein Kraftmaschinensystem, das ein Ansaugsystem mit zwei Strömungskanälen zu einem Einlasskrümmer der Kraftmaschine; einen ersten Strömungskanal, der eine Drosselklappe, einen Ladeluftkühler, einen durch eine Turbine angetriebenen Kompressor und ein Rückführungsventil des Kompressors, das betreibbar ist, um die Luftströmung um den durch eine Turbine angetriebenen Kompressor zu leiten, enthält; einen zweiten Strömungskanal, der stromabwärts des Ladeluftkühlers zwischen den ersten Strömungskanal und den Einlasskrümmer gekoppelt ist und einen elektrischen Kompressor enthält; und einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen zum Einstellen der Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal und den zweiten Strömungskanal in Ansprechen auf die Fahrbedingungen umfasst. In einem Beispiel enthält das Einstellen der Einlassluftströmung in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die kleiner als ein Schwellenwert ist, das Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten. In einem weiteren Beispiel enthält das Einstellen der Einlassluftströmung in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die größer als ein Schwellenwert ist, das anfängliche Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten, und das Antreiben des elektrischen Kompressors, um die Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal zu leiten, und in Ansprechen auf einen Krümmerdruck, der größer als der Atmosphärendruck ist, das Schließen der Drosselklappe und das Öffnen des Rückführungsventils des Kompressors nach der anfänglichen Zunahme der Öffnung. Das Einstellen der Einlassluftströmung enthält ferner in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung, die größer als ein Schwellenwert ist, und einen Ladedruck, der größer als ein Krümmerdruck ist, das Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe, um die Luftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten.
Eine weitere Ausführungsform bezieht sich auf ein Kraftmaschinenverfahren, das das Leiten der Einlassluftströmung durch einen Strömungskanal umfasst, der einen durch eine Turbine angetriebenen Kompressor, gefolgt von einem Ladeluftkühler enthält, wobei ein Umgehungsventil des Kompressors geöffnet ist, während die durch den Ladeluftkühler gekühlte Luft durch einen elektrisch angetriebenen Kompressor komprimiert und zu einem Einlasskrümmer geleitet wird. Das Leiten erfolgt in Ansprechen auf einen Pedaldruck des Fahrers, wobei das Komprimieren durch den elektrisch angetriebenen Kompressor verringert wird, während das Umgehungsventil des Kompressors geschlossen wird, nachdem der durch eine Turbine angetriebene Kompressor auf ein Schwelle Niveau angelaufen ist. Ferner wird die durch den elektrisch angetriebenen Kompressor komprimierte Luft dem Einlasskrümmer zugeführt, während eine Drosselklappe in einem parallelen Kanal umgangen wird. Außerdem wird ein Abgasrückführungsventil vollständig geschlossen, während die Einlassluftströmung durch den Strömungskanal geleitet wird und die durch den Ladeluftkühler gekühlte Luft komprimiert wird.
Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerroutinen mit verschiedenen Systemkonfigurationen der Kraftmaschine und/oder des Fahrzeugs verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solches können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispielausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen Code graphisch darstellen, der in das computerlesbare Speichermedium in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Ferner können eine oder mehrere der verschiedenen Systemkonfigurationen in Kombination mit einer oder mehreren der beschriebenen Diagnoseroutinen verwendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.

Claims

Kraftmaschinenverfahren, das Folgendes umfasst: in Ansprechen auf einen Pedaldruck des Fahrers vorübergehendes Öffnen einer Drosselklappe stromabwärts eines durch die Abgase angetriebenen Turbolader-Kompressors in einem ersten Ansaugströmungskanal; und elektrisches Antreiben eines elektrischen Kompressors, um die Strömung in einen Einlasskrümmer durch einen zweiten Ansaugströmungskanal anzutreiben, der parallel zum ersten Ansaugströmungskanal ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das vorübergehende Öffnen der Drosselklappe das Öffnen der Drosselklappe auf eine Schwellenöffnung und das Aufrechterhalten der Schwellenöffnung enthält, um einen Krümmerdruck von unterhalb eines Schwellendrucks auf den Schwellendruck zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner in Ansprechen auf den Krümmerdruck, der auf den Schwellendruck zunimmt, das Schließen der Drosselklappe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schwellendruck der Atmosphärendruck ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektrische Antreiben des elektrischen Kompressors das Antreiben des elektrischen Kompressors auf einer Drehzahl enthält, die auf einem angeforderten Aufladungsniveau für eine Drehmomentanforderung während des Pedaldrucks basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner in Ansprechen auf einen Ladedruck, der größer als ein Krümmerdruck ist, das erneute Öffnen der Drosselklappe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner beim erneuten Öffnen der Drosselklappe das Stoppen des elektrischen Antreibens des elektrischen Kompressors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das erneute Öffnen der Drosselklappe ferner in Ansprechen auf einen Leistungspegel des elektrischen Kompressors erfolgt, der unter einen Schwellenpegel abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Pedaldruck des Fahrers durch eine Zunahme der Pedalposition angegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Vergrößern der Nachspätverstellung des Funkens während des Antreibens des elektrischen Kompressors zum Antreiben von Strömung in den Einlasskrümmer durch den zweiten Ansaugströmungskanal umfasst.
Kraftmaschinenverfahren, das Folgendes umfasst: während eines ersten Zustands Leiten der Einlassluftströmung durch einen ersten Strömungskanal, der eine Drosselklappe und einen durch eine Turbine angetriebenen Kompressor enthält; und während eines zweiten Zustands Leiten der Einlassluftströmung durch einen zweiten Strömungskanal, der einen elektrischen Kompressor enthält, wobei der zweite Strömungskanal parallel zum ersten Strömungskanal ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Leiten der Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal das Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste Zustand eines von Folgendem enthält, wenn eine Drehmomentanforderung unter einem Schwellenwert liegt oder wenn die Drehmomentanforderung über dem Schwellenwert liegt und ein Drehmomentverlust von der Spätverstellung des Funkens aufgrund von Leiten der Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal größer ist als ein Drehmomentverlust von dem Turboloch.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Leiten der Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal das Antreiben des elektrischen Kompressors und das Schließen der Drosselklappe enthält, wenn sich ein Krümmerdruck auf einem Schwellendruck befindet oder größer als ein Schwellendruck ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der zweite Zustand enthält, wenn eine Drehmomentanforderung über einem Schwellenwert liegt und ein Drehmomentverlust von der Spätverstellung des Funkens während des Leitens von Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal kleiner ist als ein Drehmomentverlust vom Turboloch.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner während eines dritten Zustands, wenn während des Antreibens der Einlassluftströmung durch den zweiten Strömungskanal ein Ladedruck größer als ein Krümmerdruck ist, das Öffnen der Drosselklappe, um die Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal zu leiten und das Stoppen des Antreibens des elektrischen Kompressors umfasst.
Kraftmaschinensystem, das Folgendes umfasst: ein Ansaugsystem mit zwei parallelen Strömungskanälen zu einem Einlasskrümmer der Kraftmaschine; einen ersten Strömungskanal, der eine Drosselklappe und einen durch eine Turbine angetriebenen Kompressor enthält; einen zweiten Strömungskanal parallel zum ersten Strömungskanal, der einen elektrischen Kompressor enthält; und einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen zum Einstellen der Einlassluftströmung durch den ersten Strömungskanal und den zweiten Strömungskanal in Ansprechen auf Fahrbedingungen.
System nach Anspruch 17, wobei das Einstellen der Einlassluftströmung Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe zum Leiten von Luftströmung durch den ersten Strömungskanal in Ansprechen darauf, dass eine Drehmomentanforderung unter einem Schwellenwert liegt, enthält.
System nach Anspruch 17, wobei das Einstellen der Einlassluftströmung anfängliches Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe zum Leiten von Luftströmung durch den ersten Strömungskanal und Antreiben des elektrischen Kompressors zum Leiten von Luftströmung durch den zweiten Strömungskanal in Ansprechen darauf, dass eine Drehmomentanforderung über einem Schwellenwert liegt; und Schließen der Drosselklappe nach dem anfänglichen Vergrößern der Öffnung in Ansprechen drauf, dass ein Krümmerdruck größer als der Atmosphärendruck ist, enthält.
System nach Anspruch 19, wobei Einstellen der Einlassluftströmung ferner Vergrößern einer Öffnung der Drosselklappe zum Leiten von Luftströmung durch den ersten Strömungskanal in Ansprechen darauf, dass eine Drehmomentanforderung über einem Schwellenwert liegt und ein Ladedruck größer als ein Krümmerdruck ist, enthält.