DE102014215194A1

DE102014215194A1 - Verfahren und Systeme zur Aufladesteuerung

Info

Publication number: DE102014215194A1
Application number: DE102014215194.5A
Authority: DE
Inventors: Joseph Norman Ulrey; Julia Helen Buckland; Gregory Patrick McConville
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2015-02-19
Also published as: US9309836B2; RU152588U1; US20150047341A1; CN104373251B; CN104373251A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Variieren eines Anteils an verdichteter Luft bereitgestellt, die zu einem Verdichtereinlass von einem Punkt stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts eines Ladeluftkühlers und einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers zurückgeführt wird. Eine temperaturgesteuerte Verdichterrückführungsströmung wird dafür verwendet, Kondensation von EGR zu reduzieren, die in den Verdichter aufgenommen wird. Die temperaturgesteuerte Verdichterrückführungsströmung wird außerdem zum Beseitigen von Verdichterüberlastspitzen verwendet.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Systeme zur Verwendung einer Verdichterrückführungsströmung zum Verbessern der Aufladesteuerung.
Motorsysteme können mit einer Aufladevorrichtung, wie zum Beispiel einem Turbolader, konfiguriert sein, um verdichtete Ladeluft bereitzustellen und die Spitzenleistung zu erhöhen. Dabei wird eine Turbine unter Verwendung von Energie von einem Abgasstrom in Drehung versetzt. Die Turbine treibt daraufhin einen Verdichter an, der den Motoreinlass mit verdichteter Ladeluft beschickt. Um die strengen staatlichen Auflagen im Hinblick auf Kraftstoffökonomie zu erfüllen, können Motorsysteme auch mit Abgasrückführungs(EGR)-Systemen konfiguriert sein, wobei mindestens ein Teil des Abgases zum Motoreinlass zurückgeführt wird. Zum Beispiel kann das EGR-System ein Niedrigdruck-EGR-System (LP-EGR) sein, das Abgas von einem Punkt stromabwärts einer Abgasturbine zu einem Punkt stromaufwärts eines Einlassverdichters zurückführt. Zu den Nutzeffekten der EGR gehören eine höhere Motorverdünnung und eine verbesserte Kraftstoffökonomie.
Da die EGR jedoch einen relativ hohen Wassergehalt hat, erhöht die Zugabe von LP-EGR zum Einlass an einer Stelle vor dem Verdichter das Risiko der Kondensation sowohl am Verdichtereinlass als auch am Ladeluftkühlerauslass. Speziell bei kalten Außentemperaturen, wenn die feuchte EGR mit kalter Außenluft vermischt wird, können sich Wassertröpfchen bilden. Wenn Wassertröpfchen auf die Verdichterschaufeln prallen, die sich mit hohen Drehzahlen (beispielsweise 200.000 U/min oder mehr) drehen, so können die Schaufeln beschädigt werden. Weil darüber hinaus das aufgenommene Wasser die Verbrennungsrate verlangsamt, kann die Einleitung von Wasser in den Motor die Wahrscheinlichkeit von Fehlzündungen erhöhen.
Um diese Probleme zu lösen, können Motorsteuerungssysteme verschiedene Lösungsansätze verwenden, um die Kondensation zu begrenzen. Einen beispielhaften Lösungsansatz zeigen Joergl und Mitarbeiter in der US-Publikation 2009/0071150. Darin befindet sich ein Mischrohr innerhalb eines Ansaugrohres zum Aufnehmen der EGR. Um Schäden am Verdichterrad zu reduzieren, wird der EGR Frischluft in dem Mischrohr beigemischt, bevor das Verdichterrad in einem Bereich von geringer Umfangsgeschwindigkeit mit dem Gemisch beaufschlagt wird. Einen weiteren beispielhaften Lösungsansatz zeigen Clarke und Mitarbeiter im US-Patent 8,286,616 . Darin wird eine Abgasmenge, die über ein LP-EGR-System und einen EGR-Durchgang, der zwischen dem Abgaskrümmer und dem Ansaugkrümmer gekoppelt ist, in Reaktion auf die relative Luftfeuchte im Brennraum so justiert, dass die geschätzte relative Luftfeuchte auf einen gewünschten Bereich gebracht wird.
Jedoch haben die Autoren der vorliegenden Erfindung Probleme bei diesen Lösungsansätzen festgestellt. Zum Beispiel erfordert der Lösungsansatz von ‘150 ein zusätzliches Mischrohr, wodurch die Bauteilkosten und die Komplexität zunehmen können. Als ein weiteres Beispiel kann es zu Kondensation an einem Verdichter kommen, selbst wenn die EGR anhand der relativen Luftfeuchte im Brennraum justiert wird, wenn sich die relative Feuchte der Außenluft und die Außentemperatur verändern, wodurch sich die Bedingungen am Verdichtereinlass ändern. Infolge dessen kann es selbst bei den oben erwähnten Mischverfahren zu Kondensation kommen, wodurch der Verdichter Schaden nimmt.
In einem Beispiel können einige der oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für einen aufgeladenen Motor gelöst werden, das Folgendes umfasst: Justieren einer relativen Menge an verdichteter Luft, die von einem ersten Durchgang stromabwärts des Verdichters und stromabwärts eines Zwischenkühlers und von einem zweiten Durchgang stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts des Zwischenkühlers auf der Grundlage der Verdichtereinlasstemperatur zu einem Punkt stromaufwärts eines Verdichters zurückgeführt wird. Das Justieren kann des Weiteren auf der Grundlage der EGR erfolgen. Auf diese Weise kann dem Motor ein temperatur- und luftfeuchtegesteuertes Gemisch aus Verdichterrückführungsströmung und EGR zugeführt werden, um eine Motorverdünnung zu erreichen, während das Kondensationsrisiko reduziert wird.
Beispielsweise kann ein aufgeladenes Motorsystem einen Turbolader, der einen Verdichter aufweist, der durch eine Turbine angetrieben wird, und einen Ladeluftkühler, der stromabwärts des Verdichters gekoppelt ist, um Ladeluft zu kühlen, bevor sie einem Motoreinlass zugeleitet wird, enthalten. Es kann mindestens ein erster Rückführungsdurchgang vorhanden sein, um kühlere Ladeluft von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers zu einem Punkt stromaufwärts des Verdichtereinlasses zurückzuführen. Außerdem kann ein zweiter Rückführungsdurchgang vorhanden sein, um wärmere Ladeluft von einem Punkt stromaufwärts des Ladeluftkühlers zu einem Punkt stromaufwärts des Verdichtereinlasses zurückzuführen. In einem Beispiel kann jeder Rückführungsdurchgang ein dediziertes Ventil haben. Alternativ können die zwei Rückführungsdurchgänge an einer Position stromaufwärts des Verdichtereinlasses zusammenlaufen, und es kann ein gemeinsames Rückführungsventil verwendet werden. Das oder die Rückführungsventile können stufenlos variable Ventile sein, deren Position zu jeder Position von einer vollständig offenen Position bis zu einer vollständig geschlossen Position verstellt werden kann.
Während Bedingungen, wo Niedrigdruck-EGR angefordert wird, kann eine Motorsteuereinheit das Öffnen des oder der Ventile justieren, um ein temperaturgesteuertes Gemisch stromaufwärts des Verdichtereinlasses bereitzustellen. Ein Anteil an gekühlter verdichteter Luft, die von einem Punkt hinter dem Kühler zurückgeführt wird, relativ zu einem Anteil an warmer verdichteter Luft, die von einem Punkt vor dem Kühler zurückgeführt wird, kann justiert werden, um den Verdichtereinlass oberhalb einer Schwellentemperatur zu erhalten, unterhalb der eine Kondensation im Verdichter wahrscheinlich ist. Zum Beispiel wird in Reaktion auf einen Anstieg der relativen Feuchte der Außenluft und/oder einen Anstieg des Wassergehalts der EGR der Anteil an warmer Verdichterrückführungsströmung erhöht (und der Anteil an kalter Verdichterrückführungsströmung wird verringert). Die temperaturgesteuerte Verdichterrückführungsströmung wird dann mit der Niedrigdruck-EGR stromaufwärts des Verdichters vermischt, und das Gemisch wird dem Verdichtereinlass zugeführt. Das Öffnen des Ventils kann auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer geschätzten Verdichtereinlasstemperatur und einer gewollten Verdichtereinlasstemperatur justiert werden, so dass der Anteil an warmer Verdichterrückführungsströmung in dem Maße erhöht wird, wie die geschätzte Verdichtereinlasstemperatur unter die gewollte Verdichtereinlasstemperatur sinkt. In alternativen Beispielen, wie zum Beispiel, wenn die Außentemperatur höher ist, kann das Ventilöffnen justiert werden, um den Anteil an warmer Verdichterrückführungsströmung zu verringern und den Anteil an kalter Verdichterrückführungsströmung zu erhöhen.
Auf diese Weise kann durch Rückführung wärmerer Ladeluft von einem Punkt stromaufwärts eines Ladeluftkühlers zu einem Verdichtereinlass, wenn Kondensation möglich ist, ein temperaturgesteuertes Gemisch am Verdichtereinlass unter Verwendung existierender Motorkomponenten bereitgestellt werden. Durch Erwärmen des Verdichtereinlasses unter Verwendung der Verdichterrückführungsströmung wird Kondensation am Verdichtereinlass selbst dann reduziert, wenn die Umgebungsbedingungen oder EGR-Bedingungen schwanken. Durch Reduzieren der Menge an EGR-Kondensation, die durch einen Verdichter aufgenommen wird, können kondensationsbedingte Verbrennungsprobleme reduziert werden. Zum Beispiel können Fehlzündungen reduziert werden. Außerdem kann dem Verschleiß von Verdichterkomponenten infolge des Auftreffens von Kondensat auf die Verdichterschaufeln bei hohen Drehzahlen entgegengewirkt werden. Insgesamt werden das Leistungsverhalten und die Grenznutzungsdauer des Verdichters verbessert.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung der Erfindung der Einführung in eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form dient, die im vorliegenden Dokument noch ausführlicher beschrieben werden. Sie ist nicht dafür gedacht, Hauptmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes herauszustellen; dessen Geltungsbereich wird allein durch die Ansprüche definiert, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die einige oder alle der in Teilen dieser Offenbarung dargelegten Nachteile beseitigen.
1–2 und 8 zeigen Ausführungsbeispiele eines aufgeladenen Motorsystems.
3 zeigt ein allgemein gehaltenes Flussdiagramm, das eine Routine veranschaulicht, die implementiert werden kann, um ein Verhältnis einer Verdichterströmung, die von einem Punkt stromaufwärts und stromabwärts eines Zwischenkühlers zurückgeführt wird, zu justieren, um Kondensation im Verdichter zu reduzieren und/oder Verdichterspitzen zu reduzieren.
4 zeigt ein allgemein gehaltenes Flussdiagramm, das eine Routine veranschaulicht, die implementiert werden kann, um eine Verdichterströmung, die von einem Punkt stromaufwärts und stromabwärts eines Zwischenkühlers zurückgeführt wird, in Reaktion auf einen Hinweis auf eine Überlastspitze anhand von Kondensationserwägungen zu justieren.
5 zeigt beispielhafte Justierungen der Verdichterrückführungsströmung, die dafür verwendet werden können, eine EGR-Kondensation am Verdichtereinlass zu reduzieren.
6 zeigt beispielhafte Justierungen der Verdichterrückführungsströmung, die in Reaktion auf einen Hinweis auf eine Überlastspitze verwendet werden können.
7 zeigt eine Verdichterkarte, die eine Überlastspitzengrenze des Verdichters und die Auswirkung des Öffnens eines Ventils des ersten oder des zweiten Durchgangs auf eine Marge zu der Überlastspitzengrenze veranschaulicht.
9 zeigt ein allgemein gehaltenes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Beseitigen von Verdichterüberlastspitzen durch Erhöhen der Rückführung von gekühlter verdichteter Luft von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers.
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Justieren eines Anteils an verdichteter Ladeluft, die zu einem Verdichtereinlass in einem aufgeladenen Motorsystem, wie zum Beispiel dem System der 1–2 und 8, von einem Punkt stromaufwärts und/oder stromabwärts eines Ladeluftkühlers zurückgeführt wird. Eine Steuereinheit kann dafür konfiguriert sein, eine Steuerungsroutine auszuführen, wie zum Beispiel die Routine von 3, um die Menge an kühler verdichteter Ladeluft, die von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers zurückgeführt wird, relativ zur Menge an wärmerer verdichteter Ladeluft, die von einem Punkt stromaufwärts des Ladeluftkühlers zurückgeführt wird, auf der Grundlage von Überlastspitzen- und Kondensationserwägungen zu justieren. Dabei kann die Steuereinheit die Mengen auf der Grundlage einer Verdichtereinlasstemperatur und des Weiteren auf der Grundlage der EGR so justieren, dass eine Temperatur einer in den Verdichter strömenden Ladeluft oberhalb einer Schwelle gehalten wird, wo es zu Kondensation kommen kann. Die Steuereinheit kann auch die Mengen auf der Grundlage eines Hinweises auf eine Verdichterüberlastspitze justieren, um die Verdichtereinlasstemperatur zu kühlen, wodurch ein Temperaturverstärkungseffekt reduziert wird (7). In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit Verdichterüberlastspitzen allein unter Verwendung von gekühlter Verdichterrückführungsströmung beseitigen, wie in 9 gezeigt, um thermische Verstärkungseffekte zu reduzieren. Wie in 4 ausführlich dargestellt, kann die Steuereinheit zwischen der Verwendung einer verstärkten Rückführung von warmer verdichteter Ladeluft oder einer verstärkten Rückführung von kühler verdichteter Ladeluft wählen, um Überlastspitzen auf der Grundlage von Kondensationserwägungen zu reduzieren. Beispielhafte Justierungen sind mit Bezug auf die 5–6 beschrieben. Durch Reduzieren von Kondensation, die durch den Verdichter aus der EGR aufgenommen wird, können Fehlzündungen und Verdichterverschleiß im Zusammenhang mit der Kondensation reduziert werden. Durch das Beseitigen von Überlastspitzen unter Verwendung einer verstärkten Rückführung von gekühlter Verdichter Ladeluft wird der Massefluss durch den Verdichter erhöht, während eine Temperaturverstärkung reduziert wird. Insgesamt wird das Leistungsverhalten eines aufgeladenen Motors verbessert.
1 zeigt schematisch Aspekte eines beispielhaften Motorsystems 100, das einen Motor 10 enthält. In der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 10 ein aufgeladener Motor, der mit einem Turbolader 13 gekoppelt ist, der einen Verdichter 114 enthält, der durch eine Turbine 116 angetrieben wird. Genauer gesagt, wird Frischluft entlang des Einlassdurchgangs 42 in dem Motor 10 über einen Luftreiniger 112 eingeleitet und strömt zu dem Verdichter 114. Der Verdichter kann ein beliebiger geeigneter Ansaugluftverdichter sein, wie zum Beispiel ein durch den Motor angetriebener oder durch eine Antriebswelle angetriebener Supercharger-Verdichter. In dem Motorsystem 10 jedoch ist der Verdichter ein Turbolader-Verdichter, der mechanisch mit der Turbine 116 über eine Welle 19 gekoppelt ist, wobei die Turbine 116 durch das sich ausdehnende Motorabgas angetrieben wird. In einer Ausführungsform kann der Turbolader ein zweiflutiger Turbolader sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Turbolader ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) sein, wobei die Turbinengeometrie aktiv als eine Funktion der Betriebszustände des Motors variiert wird.
Wie in 1 gezeigt, ist der Verdichter 114 durch einen Ladeluftkühler (CAC) 18 (im vorliegenden Dokument auch als ein Zwischenkühler bezeichnet) mit der Drosselklappe 20 gekoppelt. Die Drosselklappe 20 ist mit dem Motoransaugkrümmer 22 gekoppelt. Vom Verdichter strömt die verdichtete Ladeluft durch den Ladeluftkühler 18 und die Drosselklappe zum Ansaugkrümmer. Der Ladeluftkühler kann zum Beispiel ein Luft-zu-Luft- oder Wasser-zu-Luft-Wärmetauscher sein. In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Ladeluft innerhalb des Ansaugkrümmers durch den Krümmerluftdruck(MAP)-Sensor 124 erfühlt.
Ein oder mehrere Sensoren können mit einem Einlass des Verdichters 114 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann ein Temperatursensor 55 mit dem Einlass gekoppelt sein, um eine Verdichtereinlasstemperatur zu schätzen. Als ein weiteres Beispiel kann ein Luftfeuchte-Sensor 57 mit dem Einlass gekoppelt sein, um eine relativen Luftfeuchte der in den Verdichter strömender Ladeluft zu schätzen. Als weitere Sensoren kommen zum Beispiel Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensoren, Drucksensoren usw. in Frage. In anderen Beispielen können eine oder mehrere der Verdichtereinlassbedingungen (wie zum Beispiel relative Luftfeuchte, Temperatur usw.) auf der Grundlage der Motorbetriebszustände gefolgert werden.
Während ausgewählter Bedingungen, wie zum Beispiel während einer Leistungsabsenkung, wenn vom Motorbetrieb mit Aufladung zu einem Motorbetrieb ohne Aufladung übergegangen wird, kann es zu einer Verdichterüberlastspitze kommen. Das liegt an einer verringerten Strömung durch den Verdichter, wenn sich die Drosselklappe bei der Leistungsabsenkung schließt. Die reduzierte Vorwärtsströmung durch den Verdichter kann Überlastspitzen verursachen und das Leistungsverhalten des Turboladers verschlechtern. Außerdem können Überlastspitzen zu NVH-Problemen führen, wie zum Beispiel zu unerwünschten Geräuschen am Motoreinlasssystem. Um Verdichterüberlastspitzen zu reduzieren, kann mindestens ein Teil der durch den Verdichter 114 verdichteten Ladeluft zum Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Dies erlaubt es, überschüssigen Ladedruck im Wesentlichen sofort zu verringern. Das Verdichterrückführungssystem kann einen ersten Rückführungsdurchgang 60 enthalten, um verdichtete Luft von dem Verdichterauslass, stromabwärts des Ladeluftkühlers 18, zum Verdichtereinlass zurückzuführen. Das Verdichterrückführungssystem kann des Weiteren einen zweiten Rückführungsdurchgang 70 enthalten, um verdichtete Luft vom Verdichterauslass, stromaufwärts des Ladeluftkühlers 18, zum Verdichtereinlass zurückzuführen. Somit kann die Verdichterrückführungsströmung, die dem Verdichtereinlass entlang dem zweiten Durchgang (von einem Punkt stromaufwärts des CAC 18) zugeführt wird, eine wärmere Rückführungsströmung (beispielsweise mit einer höheren Temperatur) sein, während die Rückführungsströmung, die dem Verdichtereinlass entlang dem ersten Durchgang (von einem Punkt stromabwärts des CAC 18) zugeführt wird, eine kühlere Rückführungsströmung (beispielsweise mit einer niedrigeren Temperatur) sein.
Ein oder mehrere Ventile können mit den Rückführungsdurchgängen gekoppelt sein, um einen Betrag der Strömung zu steuern, die zum Verdichtereinlass zurückgeführt wird. In einer in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform kann der erste Durchgang ein erstes Ventil 62 enthalten, um eine Menge an kühler Rückführungsströmung zu justieren, die zum Verdichtereinlass zurückgeführt wird, während der zweite Durchgang ein zweites Ventil 72 enthalten kann, um eine Menge an wärmerer Rückführungsströmung zu justieren, die zum Verdichtereinlass zurückgeführt wird. In einer alternativen Ausführungsform 200, wie in 2 gezeigt, kann die Strömung durch den ersten und den zweiten Durchgang durch ein gemeinsames Ventil 82 gesteuert werden. Das gemeinsame Ventil 82 kann ein einzelnes variables Auf/Zu-Ventil zum Steuern der Strömung entlang dem ersten und dem zweiten Durchgang sein. Alternativ kann das gemeinsame Ventil 82 ein Thermostat-gesteuertes Proportionierungsventil sein, das dafür konfiguriert ist, einen Strömungsbetrag zu justieren, der am Verdichtereinlass des ersten und des zweiten Durchgang empfangen wird, um ein temperaturgesteuertes Rückführungsströmungsgemisch am Verdichtereinlass bereitzustellen, wie weiter unten ausführlich besprochen wird.
Eines oder beide der Ventile 62 und 72 können kontinuierlich variable Ventile sein, wobei eine Position der Ventile kontinuierlich von einer vollständig geschlossenen Position zu einer vollständig offenen Position variabel ist. Gleichermaßen kann in Ausführungsformen, wo die Verdichterrückführungsströmung über ein gemeinsames Ventil 82 gesteuert wird, das Ventil ein kontinuierlich variables Ventil sein. Alternativ können eines oder mehrere der Ventile ein Auf/Zu-Ventil sein. In einigen Ausführungsformen können eines oder mehrere der Ventile während des aufgeladenen Motorbetriebes normalerweise teilweise offen sein, um eine gewisse Überlastspitzenmarge bereitzustellen. Im vorliegenden Dokument kann die teilweise offene Position die Standardventilposition sein. Dann können, in Reaktion auf den Hinweis auf eine Überlastspitze, eines oder mehrere der Ventile weiter geöffnet werden. Zum Beispiel können das oder die Ventile aus der teilweise offenen Standardposition in eine vollständig offene Position bewegt werden. Ein Öffnungsgrad des oder der Ventile während solcher Bedingungen kann auf dem Hinweis auf eine Überlastspitze basieren (beispielsweise dem Verdichterverhältnis, der Verdichterströmungsrate, einer Druckdifferenz am Verdichter usw.). In alternativen Beispielen können eines oder beide des ersten und des zweiten Ventils während des aufgeladenen Motorbetriebes (beispielsweise während Höchstleistungszuständen) geschlossen gehalten werden, um die Aufladungsreaktion und die Höchstleistung zu verbessern. Die Ventile können dann in Reaktion auf einen Hinweis auf eine Überlastspitze, wie unten besprochen werden wird, geöffnet (beispielsweise teilweise geöffnet oder vollständig geöffnet) werden.
Da die Rückführungsströmung, die entlang dem zweiten Durchgang von einem Punkt vor dem Kühler empfangen wird, wärmer ist als die Rückführungsströmung, die entlang dem ersten Durchgang an einem Punkt hinter dem Verdichter empfangen wird, kann die Strömung entlang dem zweiten Durchgang im vorliegenden Dokument als eine heiße Rückführungsströmung bezeichnet werden, und das zweite Ventil kann als das heiße Verdichterrückführungsströmungsventil bezeichnet werden. Gleichermaßen kann die Strömung entlang dem ersten Durchgang im vorliegenden Dokument als eine kalte Rückführungsströmung bezeichnet werden, und das erste Ventil kann als das kalte Verdichterrückführungsströmungsventil bezeichnet werden. Durch Justieren des einen oder der mehreren Ventile zum Justieren eines Strömungsbetrages, der am Verdichtereinlass von dem ersten und dem zweiten Durchgang empfangen wird, kann eine temperaturgesteuerte Rückführungsströmung am Verdichtereinlass bereitgestellt werden. Weil außerdem auch Niedrigdruck-EGR am Verdichtereinlass empfangen und mit der Rückführungsströmung vermischt werden kann, bevor sie in den Verdichter geleitet wird, können die Menge und die Temperatur der Verdichterrückführungsströmung mit der EGR vermischt und auf der Grundlage der EGR justiert werden, um ein temperaturgesteuertes Gemisch am Verdichtereinlass bereitzustellen. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation im Verdichter.
Wie im vorliegenden Dokument mit Bezug auf die 3–4 ausführlich dargestellt, kann eine Steuereinheit die Anteile von verdichteter Luft vor dem Kühler und nach dem Kühler, die zum Verdichtereinlass zurückgeführt werden, in Reaktion auf Betriebszustände justieren, wie zum Beispiel ein Hinweis auf eine Überlastspitze und/oder eine Wahrscheinlichkeit einer Kondensation im Verdichter. Zum Beispiel braucht die Steuereinheit während eines ersten Zustands nur das Ventil 72 zu öffnen und wärmere verdichtete Luft von einem Punkt vor dem Kühler zum Verdichtereinlass zurückzuführen, um Überlastspitzen zu reduzieren. In einem weiteren Beispiel braucht die Steuereinheit während eines zweiten Zustands nur das Ventil 62 zu öffnen und kältere verdichtete Luft von einem Punkt nach dem Kühler zum Verdichtereinlass zurückzuführen, um Überlastspitzen zu reduzieren. Des Weiteren kann die Steuereinheit ein Öffnen eines jeden der Ventile 62 und 72 justieren, um eine relative Menge an verdichteter Luft zu justieren, die von dem ersten und dem zweiten Durchgang zum Verdichtereinlass zurückgeführt wird, um dem Verdichtereinlass ein stärker temperaturgesteuertes verdichtetes Ladeluftgemisch zuzuführen. In einem Beispiel, wie unten ausführlich dargestellt, kann die Steuereinheit auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeit einer Kondensation am Verdichtereinlass wählen, ob sie Überlastspitzen durch Öffnen des ersten Ventils, des zweiten Ventils oder beider Ventile entlastet.
Ein oder mehrere Sensoren können mit dem Einlassdurchgang 42 stromaufwärts des Verdichters 114 gekoppelt sein, um eine Zusammensetzung und einen Zustand von in den Verdichter strömender Ladeluft zu bestimmen. Diese Sensoren können zum Beispiel einen Verdichtereinlasstemperatursensor 55, einen Verdichtereinlassdruck(CIP)-Sensor 56 sowie einen Verdichtereinlassluftfeuchtesensor 57 enthalten. Die Sensoren können einen Zustand der Ansaugluft, die am Verdichtereinlass von dem Einlassdurchgang empfangen wurde, sowie der Ladeluft, die von einem Punkt stromaufwärts oder stromabwärts des CAC zurückgeführt wird, schätzen. Außerdem können die Sensoren, wenn EGR aktiviert wird, eine Temperatur, einen Druck, die relative Luftfeuchte und das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Ladeluftgemisches, das Frischluft, zurückgeführte verdichtete Luft und Abgasreste enthält und am Verdichtereinlass empfangen wird, schätzen.
Während einer Leistungsabsenkung kann der Ladedruckbegrenzer-Aktuator 92 geöffnet werden, um wenigstens einen Teil des Abgasdrucks von einem Punkt stromaufwärts der Turbine an einen Punkt stromabwärts der Turbine über den Ladedruckbegrenzer 90 abzulassen. Durch Reduzieren des Abgasdrucks stromaufwärts der Turbine kann die Turbinendrehzahl reduziert werden.
Der Ansaugkrümmer 22 ist mit einer Reihe von Brennräumen 30 durch eine Reihe von (nicht gezeigten) Einlassventilen gekoppelt. Die Brennräume sind des Weiteren mit dem Abgaskrümmer 36 über eine Reihe von (nicht gezeigten) Auslassventilen gekoppelt. In der gezeigten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 36 gezeigt. Jedoch kann der Abgaskrümmer in anderen Ausführungsformen mehrere Abgaskrümmersektionen enthalten. Konfigurationen mit mehreren Abgaskrümmersektionen können es ermöglichen, dass ausströmende Gase aus verschiedenen Brennräumen zu verschiedenen Stellen im Motorsystem geleitet werden.
In einer Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile elektronisch betätigt oder gesteuert werden. In einer weiteren Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile über Nocken betätigt oder gesteuert werden. Ob elektronisch betätigt oder über Nocken betätigt – die Zeitsteuerung des Öffnens und Schließens von Auslass- und Einlassventilen kann nach Bedarf für ein gewünschtes Verbrennungs- und Emissionssteuerungsverhalten justiert werden.
Die Brennräume 30 können mit einem oder mehreren Kraftstoffen beschickt werden, wie zum Beispiel Benzin, Alkohol-Kraftstoff-Verschnitten, Diesel, Biodiesel, verdichtetem Erdgas usw. beschickt werden. Kraftstoff kann in die Brennräume über Direkteinspritzung, Einlasskanaleinspritzung, Drosselklappenkorpuseinspritzung oder beliebige Kombinationen davon eingeleitet werden. In den Brennräumen kann die Verbrennung über Funkenzündung und/oder Verdichtungszündung initiiert werden.
Wie in 1 gezeigt, wird Abgas aus der einen oder den mehreren Abgaskrümmersektionen zur Turbine 116 geleitet, um die Turbine anzutreiben. Wenn ein reduziertes Turbinendrehmoment gewünscht wird, kann stattdessen ein Teil des Abgases durch den Ladedruckbegrenzer 90 geleitet werden, so dass die Turbine umgangen wird. Die kombinierte Strömung von der Turbine und dem Ladedruckbegrenzer strömt dann durch die Emissionssteuerung 170. Im Allgemeinen können eine oder mehrere Emissionssteuerungsvorrichtungen 170 einen oder mehrere Abgasnachbehandlungskatalysatoren enthalten, die dafür konfiguriert sind, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch die Menge eines oder mehrerer Stoffe im Abgasstrom zu reduzieren. Zum Beispiel kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator dafür konfiguriert sein, Stickoxide aus dem Abgasstrom herauszufiltern, wenn der Abgasstrom mager ist, und die herausgefilterten Stickoxide zu reduzieren, wenn der Abgasstrom fett ist. In anderen Beispielen kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator dafür konfiguriert sein, Stickoxide zu disproportionieren oder Stickoxide mit Hilfe eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. In weiteren Beispielen kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator dafür konfiguriert sein, restliche Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenmonoxid im Abgasstrom zu oxidieren. Verschiedene Abgasnachbehandlungskatalysatoren mit einer dieser Funktionen können in Washcoats oder an anderen Stellen in den Abgasnachbehandlungsstufen, entweder separat oder zusammen, angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen können die Abgasnachbehandlungsstufen einen regenerierbaren Rußfilter enthalten, der dafür konfiguriert ist, Rußpartikel im Abgasstrom herauszufiltern und zu oxidieren.
Das behandelte Abgas aus der Emissionssteuerung 170 kann ganz oder teilweise über die Abgasleitung 35 ins Freie abgelassen werden. Je nach den Betriebszuständen kann jedoch stattdessen ein Teil des Abgases zum EGR-Durchgang 50, durch den EGR-Kühler 51 und das EGR-Ventil 52, zum Einlass des Verdichters 114 umgeleitet werden. Das EGR-Ventil kann geöffnet werden, um eine kontrollierte Menge an gekühltem Abgas zum Verdichtereinlass zu leiten, um ein erwünschtes Verbrennungs- und Emissionssteuerungsverhalten zu erreichen. Auf diese Weise ist das Motorsystem 10 dafür ausgelegt, eine externe Niedrigdruck(LP)-EGR bereitzustellen, indem Abgas von einem Punkt stromabwärts der Turbine 116 angezapft wird. Die Rotation des Verdichters bewirkt zusätzlich zu dem relativ langen LP-EGR-Strömungspfad im Motorsystem 10 eine ausgezeichnete Homogenisierung des Abgases zur Einlassladeluft. Des Weiteren bewirkt die Anordnung von EGR-Anzapf- und -Mischpunkten eine sehr effektive Kühlung des Abgases für eine höhere verfügbare EGR-Masse und ein verbessertes Leistungsverhalten. In weiteren Ausführungsformen kann das Motorsystem des Weiteren einen Hochdruck-EGR-Strömungspfad enthalten, wobei Abgas von einem Punkt stromaufwärts der Turbine 116 abgezogen wird und zum Motoransaugkrümmer stromabwärts des Verdichters 114 zurückgeführt wird.
Der EGR-Kühler 51 kann mit dem EGR-Durchgang 50 gekoppelt sein, um EGR zu kühlen, die in den Verdichter geleitet wird. Außerdem können ein oder mehrere Sensoren mit dem EGR-Durchgang 50 gekoppelt sein, um Details bezüglich der Zusammensetzung und des Zustandes der EGR zu übermitteln. Zum Beispiel kann ein Temperatursensor vorhanden sein, um eine Temperatur der EGR zu bestimmen; ein Drucksensor kann vorhanden sein, um einen Druck der EGR zu bestimmen; ein Luftfeuchte-Sensor kann vorhanden sein, um eine relative Luftfeuchte oder einen Wassergehalt der EGR zu bestimmen; und ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Sensor 54 kann vorhanden sein, um ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis der EGR zu schätzen. Ein Öffnen des EGR-Ventils kann auf der Grundlage der Motorbetriebszustände und der EGR-Bedingungen justiert werden, um einen gewünschten Betrag an Motorverdünnung bereitzustellen.
In der gezeigten Ausführungsform läuft der EGR-Durchgang 50 mit einem ersten und einem zweiten Verdichterrückführungsströmungsdurchgang 60 und 70 an einem Kreuzungspunkt des ersten und des zweiten Durchgangs stromaufwärts des Verdichtereinlasses zusammen. Da die EGR einen relativ großen Wassergehalt hat, kann die LP-EGR, die am Einlass an diesem Punkt vor dem Verdichter bereitgestellt wird, kondensationsanfällig sein. Insbesondere kann je nach den EGR-Bedingungen, den Motorbetriebszuständen und einer Verdichtereinlasstemperatur zu einem Zeitpunkt, wo die EGR empfangen wird, Kondensation sowohl am Verdichtereinlass als auch am Ladeluftkühlerauslass eintreten. Zum Beispiel können sich unter kalten Umgebungsbedingungen, wenn die feuchte EGR mit kalter Ansaugluft von draußen vermischt wird, Wassertröpfchen bilden. Wassertröpfchen, die auf die Verdichterschaufeln auftreffen, die sich mit hohen Drehzahlen (beispielsweise 200.000 U/min oder mehr) drehen, können Schäden an den Schaufeln verursachen. Weil außerdem das aufgenommene Wasser die Verbrennungsrate verlangsamt, kann die Einleitung von Wasser in den Motor die Wahrscheinlichkeit von Fehlzündungen erhöhen. Wie im vorliegenden Dokument mit Bezug auf die 3–4 ausführlich dargestellt, kann eine Steuereinheit eine Verdichtereinlasstemperatur justieren, um die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation zu reduzieren. Zum Beispiel kann die Verdichtereinlasstemperatur oberhalb einer Schwellentemperatur gehalten werden, die auf EGR- und Kondensationserwägungen basiert. Die Steuereinheit kann eine Menge an verdichteter Luft vor dem Kühler und nach dem Kühler, die zum Verdichtereinlass zurückgeführt wird, auf der Grundlage der Verdichtereinlasstemperatur und des Weiteren auf der Grundlage der von dem EGR-Durchgang empfangenen EGR proportionieren. Wenn zum Beispiel die relative Feuchte der Außenluft und/oder der EGR-Wassergehalt höher sind, oder wenn die Außentemperaturen kühler sind, so kann die Steuereinheit die Ventile justieren, um einen größeren Teil von wärmerer verdichteter Luft vor dem Kühler zum Verdichter zurückzuführen, um Kondensation zu reduzieren. In einem weiteren Beispiel, wenn die relative Feuchte der Außenluft und/oder der EGR-Wassergehalt niedriger sind, oder wenn die Außentemperaturen wärmer sind, so kann die Steuereinheit die Ventile justieren, um einen größeren Teil kälterer verdichteter Luft nach dem Kühler zum Verdichtereinlass zurückzuführen. Die Verdichterrückführungsströmung wird dann mit der EGR vermischt, bevor das Gemisch zum Verdichtereinlass geleitet wird. Dies erlaubt es, eine gewünschte Motorverdünnung mit reduzierter Neigung zu Kondensation und den damit einhergehenden Problemen zu erreichen.
Das Motorsystem 100 kann des Weiteren ein Steuerungssystem 14 enthalten. Das Steuerungssystem 14 ist so gezeigt, dass es Informationen von mehreren Sensoren 16 empfängt (von denen verschiedene Beispiele im vorliegenden Dokument beschrieben sind) und Steuersignale an mehrere Aktuatoren 81 sendet (von denen verschiedene Beispiele im vorliegenden Dokument beschrieben sind). Bei den Sensoren 16 kann es sich beispielsweise um einen Abgassensor 126 handeln, der sich stromaufwärts der Emissionssteuerungsvorrichtung befindet, oder um einen MAP-Sensor 124, einen Abgastemperatursensor 128, einen Abgasdrucksensor 129, einen Verdichtereinlasstemperatursensor 55, einen Verdichtereinlassdrucksensor 56, einen Verdichtereinlassluftfeuchtesensor 57 und einen EGR-Sensor 54. Andere Sensoren, wie zum Beispiel zusätzliche Druck-, Temperatur-, Kraftstoff-Luft-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können mit verschiedenen Stellen im Motorsystem 100 gekoppelt sein. Zu den Aktuatoren 81 können zum Beispiel Drosselklappe 20, EGR-Ventil 52, Verdichterrückführungsventile 62, 72, 82, Ladedruckbegrenzer-Aktuator 92 und Kraftstoffinjektor 66 gehören. Das Steuerungssystem 14 kann eine Steuereinheit 12 enthalten. Die Steuereinheit kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und verschiedene Aktuatoren in Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf der Grundlage von Instruktionen oder Code auslösen, die darin programmiert sind und einer oder mehreren Routinen entsprechen. Beispielhafte Steuerungsroutinen sind im vorliegenden Dokument mit Bezug auf die 3–4 beschrieben.
Es versteht sich, dass die Ausführungsformen der 1–2 zwar zwei eigenständige Verdichterrückführungsströmungsdurchgänge zeigen, dass aber in anderen Ausführungsformen nur ein einziger Strömungsdurchgang vorhanden zu sein braucht. Zum Beispiel kann, wie in der Ausführungsform 800 von 8 gezeigt, das Motorsystem mit einem einzelnen Verdichterrückführungsdurchgang 60 konfiguriert sein, der das Verdichterrückführungsventil 62 enthält, um gekühlte verdichtete Luft von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers 18 zum Einlass des Verdichters 114 zurückzuführen. Dabei kann die Steuereinheit in Reaktion auf einen Hinweis auf eine Überlastspitze das Ventil 62 öffnen (beispielsweise vollständig öffnen), um verdichtete Luft von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers und stromaufwärts der Einlassdrosselklappe zum Verdichtereinlass zurückzuführen. Durch das Beseitigen von Überlastspitzen nur mit gekühlter verdichteter Luft, das heißt verdichteter Ladeluft, die beim Durchströmen des Ladeluftkühlers gekühlt wurde, wird ein Temperaturverstärkungseffekt der Rückführungsströmung reduziert. Außerdem kann durch Positionieren des Verdichterumgehungssystems hinter dem Ladeluftkühler und näher an der Motoreinlassdrosselklappe das natürliche Moment der Luftströmung vorteilhaft dafür verwendet werden, während eines Drosselklappenschließereignisses (beispielsweise einer Leistungsabsenkung) eine Strömung durch den Rückführungsdurchgang zu erzwingen, wodurch der Massefluss durch den Verdichter und die Marge für Überlastspitzen weiter verbessert werden. Da des Weiteren die Marge für Überlastspitzen zunächst einem Pfad eines verstärkten Masseflusses durch den Verdichter und nicht einem schnellen Abklingen des Drucks folgt, kann, wenn eine Leistungsanhebung angefordert wird, kurz nachdem (beispielsweise unmittelbar nachdem) das Rückführungsventil geöffnet wurde, der höhere Ladedruck, der bereits verfügbar ist, dafür verwendet werden, Drehmoment aufzubauen, um die durch den Fahrer gestellte Anforderung zu erfüllen. Darum verbessert dieser Lösungsansatz das Drehmomentansprechverhalten und die Fahrbarkeit insgesamt.
Wenden wir uns nun 3 zu, wo eine beispielhafte Routine 300 zum Justieren einer relativen Menge an verdichteter Luft, die einem Verdichtereinlass von einem ersten Durchgang stromabwärts des Verdichters und stromabwärts eines Zwischenkühlers und von einem zweiten Durchgang stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts des Zwischenkühlers zurückgeführt wird, auf der Grundlage der Verdichtereinlasstemperatur gezeigt ist. Durch Justieren der relativen Mengen auf der Grundlage der Betriebszustände kann ein temperaturgesteuertes Gemisch am Verdichtereinlass bereitgestellt werden.
Bei 302 enthält die Routine das Schätzen und/oder Messen der Motorbetriebszustände. Die geschätzten Zustände können zum Beispiel Folgendes enthalten: Motordrehzahl, durch den Fahrer abgerufenes Drehmoment, Umgebungsbedingungen (beispielsweise Außentemperatur und relative Luftfeuchte und barometrischer Druck), MAP, MAF, MAT, Motortemperatur, Aufladungsniveau usw. Bei 304 kann, auf der Grundlage der geschätzten Betriebszustände, eine Position des oder der Verdichterrückführungsventile bestimmt werden. Dies kann das Bestimmen der Position eines ersten kontinuierlich variablen Ventils in dem ersten Durchgang, um gekühlte verdichtete Ladeluft nach dem Kühler zum Verdichtereinlass zurückzuführen, sowie das Bestimmen der Position eines zweiten kontinuierlich variablen Ventils in dem zweiten Durchgang, um warme verdichtete Ladeluft von einem Punkt vor dem Kühler zum Verdichtereinlass zurückzuführen, enthalten. Alternativ kann in Konfigurationen, wo ein einzelnes Ventil die Strömung durch beide Durchgänge steuert, eine Position des einzelnen Verdichterrückführungsventils bestimmt werden. In einem Beispiel können die Ventile in einer (standardmäßig) teilweise offenen (beispielsweise halboffenen) Position gehalten werden, während der Motor aufgeladen arbeitet, um etwas Marge für eine Überlastspitzengrenze bereitzustellen. Bei 305 kann eine Menge an erforderlicher EGR auf der Grundlage der geschätzten Betriebszustände bestimmt werden. Zum Beispiel kann ein Betrag an erforderlicher Motorverdünnung bestimmt werden, und die Menge an EGR, die zu der geforderten Motorverdünnung führt, wird bestimmt. Ein entsprechendes Öffnen des EGR-Ventils kann ebenfalls bestimmt werden.
Bei 306 kann bestimmt werden, ob sich der Verdichter an oder nahe einer Überlastspitzengrenze befindet. In einem Beispiel kann sich der Verdichter an oder nahe der Überlastspitzengrenze befindet, weil der Fahrer weil der Fahrer eine Leistungsabsenkung veranlasst. Wenn es keinen Hinweis auf eine Überlastspitze gibt, kann bei 316 eine Verdichtereinlasstemperatur gemessen oder geschätzt werden, und es kann bestimmt werden, ob sich die Temperatur unterhalb einer Schwellentemperatur befindet. Wie unten besprochen werden wird, kann die Steuereinheit eine oder mehrere Einstellungen des oder der Verdichterrückführungsventile justieren, um die Verdichtereinlasstemperatur über der Schwellentemperatur zu halten. Die Schwellentemperatur kann einer Temperatur entsprechen, unterhalb der eine Kondensation im Verdichter wahrscheinlich eintreten wird. Die Schwellentemperatur, über der die Verdichtereinlasstemperatur gehalten werden soll, kann auf Umgebungsbedingungen basieren, wie zum Beispiel der relativen Feuchte der Außenluft und der Außentemperatur sowie der EGR-Rate. Zum Beispiel kann die Schwellentemperatur in dem Maße erhöht werden, wie sich die relative Feuchte der Außenluft erhöht. Als ein weiteres Beispiel kann die Schwellentemperatur in dem Maße verringert werden, wie die relative Feuchte der Außenluft steigt.
Die Schwellentemperatur kann des Weiteren auf der Menge an EGR basieren, die dem Motoreinlass zugeführt werden soll. Im vorliegenden Dokument kann die EGR eine Niedrigdruck-EGR sein, die Abgasreste enthält, die von einem Punkt stromabwärts der Abgasturbine zum Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Beispielsweise kann die Schwellentemperatur in dem Maße erhöht werden, wie ein Wassergehalt der EGR zunimmt. Als ein weiteres Beispiel kann die Schwellentemperatur in dem Maße verringert werden, wie eine Menge der EGR abnimmt.
Wenn die Verdichtereinlasstemperatur bei oder über der Schwellentemperatur liegt (das heißt, der Verdichtereinlass ist hinreichend warm), so kann bestimmt werden, dass die Wahrscheinlichkeit, dass während der Zufuhr von EGR Kondensat am Verdichtereinlass entsteht, gering ist. Dementsprechend kann bei 318 ein Öffnen des EGR-Ventils justiert werden, um die gewünschte Menge an EGR zum Verdichtereinlass zu leiten, um sie anschließend zum Motoreinlass zu leiten. Jede Verdichterrückführungsströmung, die zu dem Zeitpunkt bereitgestellt wird (wie zum Beispiel, weil eines oder mehrere der Verdichterrückführungsventile teilweise offen sind), kann mit der EGR stromaufwärts des Verdichtereinlasses vermischt werden, bevor sie in den Verdichter geleitet wird.
Wenn die Verdichtereinlasstemperatur unter der Schwellentemperatur liegt (das heißt, der Verdichtereinlass ist kalt), so kann bestimmt werden, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kondensatbildung am Verdichtereinlass während der Zufuhr der EGR ist hoch.
Dementsprechend enthält die Routine bei 320 das Justieren einer relativen Menge an verdichteter Luft, die zu einem Verdichtereinlass von einem ersten Durchgang stromabwärts des Verdichters und stromabwärts eines Zwischenkühlers und von einem zweiten Durchgang stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts des Zwischenkühlers zurückgeführt wird, auf der Grundlage der Verdichtereinlasstemperatur. Insbesondere enthält das Justieren das Erhöhen der Menge an wärmerer verdichteter Luft (von einem Punkt vor dem Kühler), die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, während entsprechend die Menge an kälterer verdichteter Luft (von einem Punkt nach dem Kühler) verringert wird, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, wenn die Verdichtereinlasstemperatur unter die Schwellentemperatur sinkt. Das Justieren kann auch auf der Grundlage der EGR erfolgen, so dass die Verdichtereinlasstemperatur über die Schwellentemperatur angehoben wird, wodurch das Wasser reduziert wird, das aus der zugeführten EGR herauskondensiert. Insbesondere kann das Justieren enthalten, die Menge an wärmerer verdichteter Luft (von einem Punkt vor dem Kühler), die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, zu erhöhen, während die Menge an kälterer verdichteter Luft (von einem Punkt nach dem Kühler), die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, verringert wird, wenn der Wassergehalt der EGR steigt. Des Weiteren kann die Steuereinheit die Menge an verdichteter Luft, die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, verringern, während die Menge an verdichteter Luft, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, erhöht wird, wenn die EGR-Temperatur steigt und/oder die EGR-Menge abnimmt.
Die Steuereinheit kann das Öffnen des ersten bzw. des zweiten Ventils, das mit dem ersten bzw. dem zweiten Durchgang gekoppelt ist, justieren, um die Verdichterrückführungsströmung zu justieren. Zum Beispiel kann bei 322 das Verringern der Menge an verdichteter Luft, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, das Verringern einer Öffnung des ersten Ventils in dem ersten Durchgang enthalten, während das Erhöhen der Menge an verdichteter Luft, die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, das Vergrößern einer Öffnung eines zweiten Ventils in dem zweiten Durchgang enthalten kann. In einem Beispiel, wo sich die Ventile während des aufgeladenen Motorbetriebes in einer standardmäßig halboffenen Position befinden, kann das Justieren bei 322 das Verkleinern einer Öffnung des ersten Ventils von der halboffenen Position in Richtung der (oder in die) geschlossene(n) Position und das Vergrößern einer Öffnung des zweiten Ventils von der halboffenen Position in Richtung der (oder in die) vollständig offene(n) Position enthalten. In alternativen Ausführungsformen, wo die Strömung durch beide Durchgänge über ein einzelnes Proportionierungsventil gesteuert wird, enthält das Justieren der relativen Menge an Strömung durch die Durchgänge das Justieren der Öffnung des Proportionierungsventils, das an einer Kreuzung des ersten und des zweiten Durchgangs stromaufwärts des Verdichtereinlasses gekoppelt ist, zum Erhöhen des Anteils an wärmerer Verdichterrückführungsströmung und zum Verringern des Anteils an kühlerer Verdichterrückführungsströmung. Das Öffnen der Ventile kann auf der Grundlage einer Differenz zwischen der geschätzten Verdichtereinlasstemperatur und der Schwellentemperatur justiert werden, wobei das Öffnen des zweiten Ventils vergrößert wird (und/oder das Öffnen des ersten Ventils verringert wird), wenn die geschätzte Verdichtereinlasstemperatur unter die Schwellentemperatur sinkt.
Es versteht sich, dass die Routine zwar das Justieren des relativen Anteils an verdichteter Luft zeigt, die über den ersten und den zweiten Durchgang zurückgeführt wird, dass aber in einem weiteren Beispiel, wenn gekühlte EGR am Verdichtereinlass empfangen wird, das erste Ventil in dem ersten Durchgang vollständig geschlossen sein kann und das zweite Ventil in dem zweiten Durchgang vollständig geöffnet sein kann, um ausschließlich erwärmte Verdichterrückführungsströmung neben der gekühlten EGR zuzuführen.
Es versteht sich des Weiteren, dass die Routine zwar das Justieren des Anteils zeigt, um eine gewünschte Verdichtereinlasstemperatur bereitzustellen, dass aber in weiteren Ausführungsformen der Anteil an Rückführungsströmung von einem Punkt vor dem Kühler und einem Punkt nach dem Kühler auf der Grundlage von Differenzen zwischen einem geschätzten und einem tatsächlichen Verdichterverlangsamungsprofil oder auf der Grundlage eines gewünschten Verdichtermasseflusses justiert wird.
Bei 324 enthält die Routine das Vermischen der Rückführungsströmung mit der EGR, die am Verdichtereinlass (von einem Punkt stromabwärts der Abgasturbine) empfangen wurde, bevor das Gemisch zum Verdichter geleitet wird. Auf diese Weise kann ein temperaturgesteuertes Gemisch von zurückgeführter verdichteter Luft und Abgasresten in den Motor eingeleitet werden, damit die Verbrennung den gewünschten Verdünnungsbedarf erfüllen kann, ohne dass sich Kondensat im Verdichter bildet. Durch Reduzieren von Kondensation am Verdichtereinlass wird der Verdichterverschleiß, der durch die Aufnahme von Wasser verursacht wird, reduziert und die Leistung des aufgeladenen Motors wird gesteigert.
Wenn bei 306 ein Hinweis auf eine Überlastspitze festgestellt wird, so enthält die Routine bei 308 das Justieren einer relativen Menge an verdichteter Luft, die zu einem Verdichtereinlass von dem ersten Durchgang stromabwärts des Verdichters und stromabwärts des Zwischenkühlers und von dem zweiten Durchgang stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts des Zwischenkühlers zurückgeführt wird, um die Rückführung von gekühlter verdichteter Ladeluft zum Verdichtereinlass zu erhöhen.
In einem Beispiel enthält dies bei 310, in Reaktion auf den Hinweis auf eine Verdichterüberlastspitze, die Rückführung verdichteter Luft von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers und stromaufwärts einer Einlassdrosselklappe zu einem Verdichtereinlass durch Vergrößern der Öffnung des ersten Ventils, das sich in dem ersten Durchgang befindet und den Verdichtereinlass mit dem Zwischenkühlerauslass koppelt. Durch die Rückführung gekühlter verdichteter Ladeluft zum Verdichtereinlass wird ein thermischer Verstärkungseffekt der Rückführung reduziert. Die Position des Ventils kann von einer vollständig offenen Position bis zu einer vollständig geschlossen Position kontinuierlich variabel sein. Wie zuvor besprochen, kann das erste Ventil in dem ersten Durchgang teilweise offen sein, wenn der Motor mit Aufladung betrieben wird, und das Vergrößern der Öffnung der Ventile kann das Bewegen des ersten Ventils aus der teilweise offenen Position in Richtung der (oder in die) vollständig offene(n) Position enthalten. Jedoch kann in einem alternativen Beispiel das Ventil in dem ersten Durchgang während Höchstleistungszuständen (wenn der Motor mit Aufladung betrieben wird) geschlossen gehalten werden, und das Vergrößern der Öffnung des Ventils kann das Bewegen des ersten Ventils aus der vollständig geschlossenen Position in eine teilweise offene oder vollständig offene Position enthalten. Das Vergrößern kann auf der Grundlage einer Verdichterströmungsrate und/oder einer Verdichtereinlasstemperatur und/oder der Verdichterüberlastspitzengrenze erfolgen. Zum Beispiel kann die Öffnung in dem Maße vergrößert werden, wie die Verdichtereinlasstemperatur über eine Schwellentemperatur ansteigt. Des Weiteren kann die Steuereinheit während des Vergrößerns der Öffnung des ersten Ventils zum Erhöhen der gekühlten Verdichterrückführungsströmung die Öffnung des zweiten Ventils auf der Grundlage der Öffnung des ersten Ventils justieren, um die Verdichtereinlasstemperatur über einer Schwellentemperatur zu halten (beispielsweise über einer unteren Schwellentemperatur, unterhalb der eine Kondensation stattfinden kann, aber unterhalb einer oberen Schwellentemperatur, oberhalb der sich der thermische Verstärkungseffekt ausgeprägt zeigt).
Es versteht sich, dass die Steuereinheit in Reaktion auf den Hinweis auf eine Überlastspitze auch einen Ladedruckbegrenzer justieren kann, der mit der Abgasturbine gekoppelt ist, die den Verdichter antreibt.
Optional kann bei 312 ein EGR-Ventil auf der Grundlage der Justierung des Verdichterrückführungsventils und der Überlastspitzengrenze justiert werden. Zum Beispiel kann die EGR in Reaktion auf den Hinweis auf eine Überlastspitze verringert werden. Wenn EGR eingeleitet wird, so kann die Rückführungsströmung mit der EGR stromaufwärts des Verdichters vermischt werden, bevor das Gemisch zum Verdichtereinlass geleitet wird.
Auf diese Weise wird durch Rückführung kühlerer Ladeluft von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers zum Verdichtereinlass bei oder nahe einer Überlastspitzengrenze ein Temperaturverstärkungseffekt reduziert. Außerdem kann durch Positionieren des Verdichterumgehungssystems hinter dem Ladeluftkühler und näher an der Motoreinlassdrosselklappe das natürliche Moment der Luftströmung vorteilhaft dafür verwendet werden, während eines Drosselklappenschließereignisses (beispielsweise einer Leistungsabsenkung) eine Strömung durch den Rückführungsdurchgang zu erzwingen, wodurch der Massefluss durch den Verdichter und die Marge für Überlastspitzen weiter verbessert werden. Da des Weiteren die Marge für Überlastspitzen zunächst einem Pfad eines verstärkten Masseflusses durch den Verdichter und nicht einem schnellen Abklingen des Drucks folgt, kann, wenn eine Leistungsanhebung angefordert wird, kurz nachdem (beispielsweise unmittelbar nachdem) das Rückführungsventil geöffnet wurde, der höhere Ladedruck, der bereits verfügbar ist, dafür verwendet werden, Drehmoment aufzubauen, um die durch den Fahrer gestellte Anforderung zu erfüllen, wodurch das Drehmomentansprechverhalten und die Fahrbarkeit insgesamt verbessert werden.
Obgleich die Routine von 3 die Verstärkung der Rückführung von gekühlter verdichteter Luft von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers zum Verdichtereinlass in Reaktion auf den Hinweis auf eine Überlastspitze zeigt, versteht es sich, dass in anderen Ausführungsformen, wie zum Beispiel in 4 näher dargestellt, die Steuereinheit zwischen einer Erhöhung der Verdichterrückführungsströmung zum Verdichtereinlass von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers oder stromaufwärts des Ladeluftkühlers auf der Grundlage von Kondensationserwägungen auswählen kann (wie zum Beispiel auf der Grundlage, ob Kondensation möglich ist, wenn gleichzeitig EGR zugeführt wird, und/oder der relativen Feuchte der Außenluft). Dabei kann die Steuereinheit während eines ersten Überlastspitzenzustands die Überlastspitze durch Vergrößern der Öffnung des zweiten Ventils beseitigen (wobei die Öffnung des ersten Ventils beibehalten oder verringert wird), um eine verstärkte Rückführung von warmer verdichteter Luft zum Verdichtereinlass bereitzustellen. Im Vergleich dazu kann die Steuereinheit während eines zweiten Überlastspitzenzustandes die Überlastspitze durch Vergrößern der Öffnung des ersten Ventils beseitigen (wobei die Öffnung des ersten Ventils beibehalten oder verringert wird), um eine verstärkte Rückführung von gekühlter verdichteter Luft zum Verdichtereinlass bereitzustellen.
Diese Differenz ist mit Bezug auf die Verdichterkarte 700 von 7 veranschaulicht. Die Karte 700 zeigt eine Änderung des Verdichterdruckverhältnisses (entlang der y-Achse) bei verschiedenen Verdichterströmungsraten (entlang der x-Achse). Die Linie 702 zeigt eine Überlastspitzengrenze (im vorliegenden Dokument eine harte Überlastspitzengrenze) für die gegebenen Betriebszustände. Der Verdichterbetrieb links von der harten Überlastspitzengrenze 702 führt zu einem Betrieb in einer harten Überlastspitzenregion 704 (als schattierte Region 704 gezeigten). Ein Verdichterbetrieb in der harten Überlastspitzenregion 704 führt zu einem inakzeptablen NVH und einer möglichen Verschlechterung der Motorleistung. Durch Öffnen eines Verdichterrückführungsventils kann der Verdichterbetrieb nach rechts von der harten Überlastspitzengrenze bewegt werden. Das Diagramm 706 zeigt eine Änderung des Verdichterverhältnisses, das durch Öffnen des ersten Ventils in dem ersten Durchgang erreicht wird, um die Rückführung von gekühlter verdichteter Luft (von einem Punkt nach dem Kühler) zu erhöhen, während das Diagramm 708 eine Änderung des Verdichterverhältnisses zeigt, das durch Öffnen des zweiten Ventils in dem zweiten Durchgang erreicht wird, um die Rückführung von warmer verdichteter Luft (von einem Punkt vor dem Kühler) zu erhöhen. Wie bei einem Vergleich der Diagramme 706 und 708 festzustellen ist, wird durch Öffnen des ersten Ventils zum Erhöhen der Rückführungsströmung über den ersten Durchgang mehr Massefluss durch den Verdichter gedrückt, während der Verdichterbetrieb weiter von der Überlastspitzengrenze fort (nach rechts von der Überlastspitzengrenze) bewegt wird. Wenn jedoch, wie mit Bezug auf 4 ausführlich dargestellt, die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation im Verdichter hoch ist, so ist eine verstärkte Rückführung von gekühlter verdichteter Luft möglicherweise nicht erwünscht, da die Nachteile aus einer stärkeren Kondensationsaufnahme im Verdichter den Nutzen einer verbesserten Überlastspitzenmarge zunichte machen kann. Während solcher Bedingungen kann eine verstärkte Rückführung von warmer Verdichterrückführungsströmung von einem Punkt vor dem Kühler vorteilhaft sowohl zum Beseitigen von Überlastspitzen als auch von Kondensation am Verdichtereinlass verwendet werden. In weiteren Bedingungen können die Rückführung von warmer Verdichterrückführungsströmung von einem Punkt vor dem Kühler und kalte Verdichterrückführungsströmung von einem Punkt nach dem Kühler kombiniert werden, um eine temperaturgesteuerte Rückführungsströmung bereitzustellen, die Überlastspitzen beseitigt.
In einem Beispiel kann eine Motorsteuereinheit in Reaktion auf einen Hinweis auf eine Verdichterüberlastspitze eine relative Menge an verdichteter Luft justieren, die zu einem Verdichtereinlass von einem ersten Durchgang stromabwärts des Verdichters und stromabwärts eines Zwischenkühlers und einem zweiten Durchgang stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts des Zwischenkühlers zurückgeführt wird. Im vorliegenden Dokument basiert der Hinweis auf eine Verdichterüberlastspitze darauf, dass der Fahrer eine Leistungsabsenkung veranlasst. Darum kann es zu einer Überlastspitzen kommen, sobald der primäre Drosselklappenwinkel reduziert wird. Während dieses Beispiel bespricht, dass der Fahrer eine Leistungsabsenkung veranlasst, kann in anderen Beispielen der Hinweis auf eine Überlastspitze aufgrund eines (oder während eines) Gangwechsels, Traktionseingriffs usw. erfolgen. Das Justieren kann enthalten, wenn eine Einlassdrosselklappe geschlossen wird, die relative Menge auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer geschätzten Verdichtereinlasstemperatur und einer gewünschten Verdichtereinlasstemperatur zu justieren. Dies kann erreicht werden, indem man die Öffnung eines kontinuierlich variablen Ventils vergrößert, das mit dem ersten und dem zweiten Durchgang gekoppelt ist, um die Verdichterluftrückführung entlang dem ersten Durchgang zu erhöhen und die Verdichterluftrückführung entlang dem zweiten Durchgang zu verringern.
Alternativ kann die Steuereinheit in Ausführungsformen mit dedizierten Ventilen in jedem Durchgang während eines ersten Zustands das Öffnen eines ersten Ventils in dem ersten Durchgang vergrößern, um eine Menge an verdichteter Luft zu erhöhen, die von dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, während die Öffnung eines zweiten Ventils in dem zweiten Durchgang verkleinert wird, um die Menge an verdichteter Luft zu verringern, die von dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird. Dann kann die Steuereinheit, während eines zweiten Zustands, die Öffnung des ersten Ventils in dem ersten Durchgang verringern, um die Menge an verdichteter Luft zu verringern, die von dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, während die Öffnung des zweiten Ventils in dem zweiten Durchgang vergrößert wird, um die Menge an verdichteter Luft zu erhöhen, die von dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird. Im vorliegenden Dokument ist eine Wahrscheinlichkeit von Kondensation am Verdichtereinlass während des ersten Zustands niedriger, und während des zweiten Zustands ist eine Wahrscheinlichkeit von Kondensation am Verdichtereinlass höher. Während beider Bedingungen kann die Steuereinheit auch eine Menge an Abgas, die von einem Punkt stromabwärts der Abgasturbine zum Verdichtereinlass zurückgeführt wird, auf der Grundlage der justierten relativen Menge an verdichteter Luftrückführung justieren, um den Überlastspitzenzustand zu mindern.
Wenden wir uns nun 4 zu, wo eine beispielhafte Routine 400 zum Beseitigen einer Verdichterüberlastspitze gezeigt ist, indem die Rückführung von verdichteter Luft von einem Punkt stromabwärts des Verdichters zum Verdichtereinlass verstärkt wird und zwischen einer Verstärkung der Rückführung zum Verdichtereinlass von einem Punkt stromaufwärts eines Ladeluftkühlers oder stromabwärts des Ladeluftkühlers auf der Grundlage von Kondensationserwägungen ausgewählt wird. Auf diese Weise ermöglicht das Verfahren das Beseitigen von Überlastspitzen ohne Erhöhung des Risikos von Kondensation am Verdichtereinlass.
Bei 402 kann bestätigt werden, dass der Fahrer eine Leistungsabsenkung veranlasst. Zum Beispiel kann bestätigt werden, dass der Fahrer vom Gaspedal gegangen ist. Im Fall einer Bestätigung kann bei 403 in Reaktion auf die Leistungsabsenkung eine Einlassdrosselklappenöffnung verringert werden. Zum Beispiel kann die Drosselklappe geschlossen werden. Bei 404 kann bestimmt werden, ob es einen Hinweis auf eine Überlastspitze gibt. Genauer gesagt, kann, wenn die Drosselklappe geschlossen ist, die Strömung durch den Verdichter verringert werden, was zu einer Verdichterüberlastspitze führt. Verdichterüberlastspitzen können zu NVH-Problemen führen, wie zum Beispiel unerwünschten Geräuschen vom Motoreinlasssystem. Somit kann der Hinweis auf eine Überlastspitze auf der Leistungsabsenkung basieren und kann auf der Grundlage einer Verdichterströmungsrate am Zeitpunkt der Leistungsabsenkung relativ zu einer Überlastspitzengrenze des Verdichters bestimmt werden.
Wenn sich die Verdichterströmung bei 404 nicht bei oder nahe der Überlastspitzengrenze befindet, so wird bei 406 kein Hinweis auf eine Überlastspitze bestätigt, und die Routine geht dazu über, den Ladedruck zum Beispiel durch Öffnen eines Ladedruckbegrenzers zu reduzieren, um die Turbinendrehzahl zu senken. Außerdem können eine Position eines ersten kontinuierlich variablen Verdichterrückführungsventils, das mit einem ersten Verdichterrückführungsdurchgang (vom Ladeluftkühlerauslass zum Verdichtereinlass) gekoppelt ist, und die Position eines zweiten kontinuierlich variablen Verdichterrückführungsventils, das mit einem zweiten Verdichterrückführungsdurchgang (vom Verdichterauslass stromaufwärts des Ladeluftkühlerauslasses zum Verdichtereinlass) gekoppelt ist, auf der Grundlage des reduzierten Ladedrucks justiert werden. Zum Beispiel können eines oder beide der Ventile in einer teilweise offenen (beispielsweise halboffenen) Position gehalten werden, wenn der Motor mit Aufladung betrieben wird (um etwas Marge für Überlastspitzen bereitzustellen), und in Reaktion auf ein Absenken des Ladedrucks und ein Schließen der Einlassdrosselklappe kann die Öffnung der Ventile verringert werden (beispielsweise können die Ventile geschlossen werden). Wenn sich das Verdichterverhältnis bei 404 bei oder nahe der Überlastspitzengrenze befindet, dann enthält die Routine bei 408 das Bestimmen einer Menge an Verdichterrückführungsströmung, die erforderlich ist, um die Überlastspitzen zu beseitigen. Darum kann die Menge an verdichteter Luft, die von einem Punkt stromabwärts des Verdichters zum Verdichtereinlass zurückgeführt wird, auf einer Verdichterströmung zum Zeitpunkt der Leistungsabsenkung relativ zu einer Überlastspitzengrenze basieren, wobei die Menge in dem Maße erhöht wird, je weiter sich die Verdichterströmung auf einer Verdichterkarte in die Überlastspitzengrenze hinein (beispielsweise links von der Überlastspitzengrenze) bewegt. Dies kann enthalten, eine Menge an Rückführungsströmung, die von jedem des ersten und des zweiten Durchgangs gewünscht wird, um die Überlastspitzen zu beseitigen, und eines entsprechenden Ventilöffnungsbetrages zu bestimmen. In einem Beispiel können Überlastspitzen beseitigt werden, indem nur eine kalte Rückführungsströmung (oder gekühlte verdichtete Ladeluft) entlang dem ersten Durchgang durch Öffnen des ersten Ventils verstärkt wird. In einem weiteren Beispiel können Überlastspitzen beseitigt werden, indem nur eine heiße Rückführungsströmung (oder erwärmte verdichtete Ladeluft) durch Öffnen des zweiten Ventils verstärkt wird. In einem weiteren Beispiel können Überlastspitzen durch Justieren einer relativen Menge an heißer und kalter Rückführungsströmung von jedem des ersten und des zweiten Durchgangs beseitigt werden. Bei 410 schätzt die Routine eine Änderung der Verdichtereinlasstemperatur im Zusammenhang mit jeder der bei 408 bestimmten Optionen. Zum Beispiel wird ein Anstieg der Verdichtereinlasstemperatur, der eintreten kann, wenn das erste Ventil geöffnet wird, geschätzt und mit einem Absinken der Verdichtereinlasstemperatur verglichen werden, die eintreten kann, wenn das zweite Ventil geöffnet wird.
Bei 412 wird eine Wahrscheinlichkeit einer Kondensation bestimmt. Die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation kann auf einer Verdichtereinlasstemperatur, einer relativen Feuchte der Außenluft und einer Außentemperatur basieren, und kann des Weiteren auf der EGR basieren, die zum Verdichtereinlass (von einem Punkt stromabwärts der Turbine) über einen EGR-Durchgang zurückgeführt wird. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob Niedrigdruck-EGR am Verdichtereinlass empfangen wird, und wenn ja, so werden eine Temperatur und eine relative Luftfeuchte der EGR bestimmt. Des Weiteren werden auch eine Temperatur und eine relative Feuchte von Außenluft bestimmt, die am Verdichtereinlass empfangen wird. Auf der Grundlage der Temperatur und der relativen Feuchte der Ansaugluft und der EGR wird eine Wahrscheinlichkeit einer Kondensation bestimmt, und des Weiteren wird bestimmt, ob die Änderung der Verdichtereinlasstemperatur wahrscheinlich einen Kondensatniederschlag verursachen oder die Kondensation reduzieren wird. Wenn zum Beispiel die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation hoch ist, so kann die Zugabe von kalter Rückführungsströmung Kondensatniederschlag verursachen und kann somit unerwünscht sein. Unter solchen Bedingungen kann warme Rückführungsströmung verwendet werden, um Überlastspitzen zu reduzieren und die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation zu reduzieren. Somit kann die Steuereinheit bei 412, während des Schließens der Einlassdrosselklappe in Reaktion auf die Leistungsabsenkung, die Rückführung von verdichteter Luft von einem Punkt stromabwärts des Verdichters zum Verdichtereinlass verstärken und kann zwischen einer Verstärkung der Rückführung über den ersten Durchgang oder den zweiten Durchgang auf der Grundlage der Kondensation auswählen.
Genauer gesagt, enthält die Routine bei 414, wenn die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation geringer ist (beispielsweise keine Wahrscheinlichkeit einer Kondensation), das Verstärken einer Rückführungsströmung über den ersten Durchgang. Darum führt dies zu einer verstärkten Rückführung von gekühlter verdichteter Luft zum Verdichtereinlass. Durch Erhöhen der Menge an gekühlter Rückführungsströmung, die dem Verdichtereinlass in Reaktion auf den Hinweis auf eine Überlastspitze zugeführt wird, wird ein Temperaturverstärkungseffekt der Rückführungsströmung reduziert. Außerdem kann durch Rückführung von verdichteter Luft von einem Punkt nach dem Ladeluftkühler und näher an der Motoreinlassdrosselklappe das natürliche Moment der Luftströmung vorteilhaft dafür verwendet werden, während eines Drosselklappenschließereignisses (beispielsweise einer Leistungsabsenkung) eine Strömung durch den Rückführungsdurchgang zu erzwingen, wodurch der Massefluss durch den Verdichter und die Marge für Überlastspitzen weiter verbessert werden. Da des Weiteren die Marge für Überlastspitzen zunächst einem Pfad eines verstärkten Masseflusses durch den Verdichter und nicht einem schnellen Abklingen des Drucks folgt, kann, wenn eine Leistungsanhebung angefordert wird, kurz nachdem (beispielsweise unmittelbar nachdem) das Rückführungsventil geöffnet wurde, der höhere Ladedruck, der bereits verfügbar ist, dafür verwendet werden, Drehmoment aufzubauen, um die durch den Fahrer gestellte Anforderung zu erfüllen. Dadurch kann rasch Ladedruck bereitgestellt werden, wenn eine Leistungsanhebung kurz nach der Leistungsabsenkung stattfindet.
Im Vergleich dazu enthält die Routine bei 416, wenn die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation höher ist, das Verstärken einer Rückführungsströmung über den zweiten Durchgang. Darum führt dies zu einer verstärkten Rückführung von warmer verdichteter Luft zum Verdichtereinlass. Durch Erhöhen der Menge an erwärmter Rückführungsströmung, die dem Verdichtereinlass in Reaktion auf den Hinweis auf eine Überlastspitze zugeführt wird, kann der Ladedruck rasch reduziert werden, um die Strömung durch den Verdichter zu erhöhen, während die höhere Temperatur der Rückführungsströmung die Möglichkeit reduzieren kann, dass sich Kondensat am Verdichtereinlass bildet.
Darum kann die Routine – zusätzlich zum Verstärken der Rückführung von verdichteter Luft von einem Punkt stromabwärts des Verdichters (vor und/oder nach dem Kühler) zum Verdichtereinlass bei 414 und 416 – eine Öffnung eines Ladedruckbegrenzers, der an die Abgasturbine gekoppelt ist, in Reaktion auf die Leistungsabsenkung vergrößern. Die Öffnung des Ladedruckbegrenzers kann auf der Rückführung von verdichteter Luft von einem Punkt stromabwärts des Kühlers zum Verdichtereinlass basieren. Zum Beispiel kann der Öffnungsbetrag des Ladedruckbegrenzers, der erforderlich ist, wenn gekühlte verdichtete Luft entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird (bei 414), ein anderer sein als der Öffnungsbetrag des Ladedruckbegrenzers, der erforderlich ist, wenn warme verdichtete Luft entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird (bei 416). In einem Beispiel kann aufgrund des Temperaturverstärkungseffekts, der bei einer wärmeren Verdichterrückführungsströmung auftritt, eine kleinere Öffnung des Ladedruckbegrenzers neben der Öffnung des zweiten Ventils in dem zweiten Durchgang verwendet werden, während eine größere Öffnung des Ladedruckbegrenzers neben der Öffnung des ersten Ventils in dem ersten Durchgang verwendet werden kann, um die Aufladung zu steuern.
Wenden wir uns nun 9 zu, wo eine beispielhafte Routine 900 zum Beseitigen von Verdichterüberlastspitzen durch Verstärkung der Rückführung von verdichteter Luft von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers und stromaufwärts einer Einlassdrosselklappe zum Verdichtereinlass gezeigt ist. In einem Beispiel kann die Routine von 9 mit der in 8 gezeigten Ausführungsform des Motorsystems verwendet werden. Im vorliegenden Dokument können Überlastspitzen unter Verwendung von gekühlter Verdichterrückführungsströmung zum Verbessern der Überlastspitzenmarge beseitigt werden.
Bei 902, wie bei 302, können Motorbetriebszustände gemessen und/oder geschätzt werden. Bei 904, wie bei 304, kann auf der Grundlage der geschätzten Betriebszustände die Position eines Verdichterrückführungsventils, das in einem Durchgang von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers zu einem Punkt stromaufwärts eines Verdichterdurchgangs gekoppelt ist, bestimmt werden. In einem Beispiel, wo das Verdichterrückführungsventil ein Auf/Zu-Ventil oder ein kontinuierlich variables Ventil ist, kann das Ventil geschlossen gehalten werden. In einem weiteren Beispiel, wo das Ventil ein kontinuierlich variables Ventil ist, kann das Ventil teilweise offen gehalten werden, um wenigstens etwas Marge für Überlastspitzen bereitzustellen. Alternativ kann das kontinuierlich variable Ventil während Höchstleistungszuständen geschlossen gehalten werden, wenn der Motor mit Aufladung arbeitet, um Aufladungsfähigkeit und Höchstleistung zu verbessern.
Bei 906, wie bei 306, kann bestimmt werden, ob ein Hinweis auf eine Überlastspitze empfangen wurde. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob sich der Verdichterbetrieb (beispielsweise Verdichterverhältnis oder -strömung) bei oder jenseits einer Überlastspitzengrenze befindet. In einem Beispiel kann die Steuereinheit eine Verdichterkarte verwenden, wie zum Beispiel die Karte von 7, um Überlastspitzenzustände zu identifizieren.
Wenn eine Überlastspitze bestätigt wird, so kann die Steuereinheit bei 908, in Reaktion auf den Hinweis auf eine Überlastspitze, das Verdichterrückführungsventil (CRV) öffnen (beispielsweise vollständig öffnen), um gekühlte verdichtete Ladeluft von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers zum Verdichtereinlass zurückzuführen (oder ihre Rückführung zu verstärken). Durch das Beseitigen von Überlastspitzen allein mit gekühlter verdichteter Luft wird ein Temperaturverstärkungseffekt einer Rückführungsströmung reduziert, und der Massefluss durch den Verdichter bleibt hinreichend hoch, um Verdichterüberlastspitzen zu vermeiden. Außerdem kann durch die Verwendung eines Verdichterumgehungssystems nach dem Ladeluftkühler und näher an der Motoreinlassdrosselklappe das natürliche Moment der Luftströmung vorteilhaft dafür verwendet werden, während eines Drosselklappenschließereignisses (beispielsweise einer Leistungsabsenkung) eine Strömung durch den Rückführungsdurchgang zu erzwingen, wodurch der Massefluss durch den Verdichter und die Marge für Überlastspitzen weiter verbessert werden.
Bei 910 kann optional auf der Grundlage des Hinweis auf eine Überlastspitze und der Justierung des CRV ein EGR-Ventil justiert werden. Zum Beispiel kann die Öffnung des EGR-Ventils vergrößert oder verringert werden. Wenn EGR zugeführt wird, so kann die Rückführungsströmung aus dem Rückführungsdurchgang mit der EGR stromaufwärts des Verdichtereinlasses vermischt werden, bevor die vermischte Ladeluft dem Verdichter zugeführt wird.
Wir kehren zu 906 zurück. Wenn kein Hinweis auf eine Überlastspitze bestätigt wird, so beinhaltet die Routine bei 912 das Beibehalten der Position des CRV, die bei 904 bestimmt wurde. Bei 914 kann eine Position des EGR-Ventils auf der Grundlage der Motorbetriebszustände justiert werden, um einen gewünschten Betrag an Motorverdünnung bereitzustellen. Wenn EGR angefordert wird, so kann jede Rückführungsströmung von dem Rückführungsdurchgang mit der EGR stromaufwärts des Verdichtereinlasses vermischt werden, bevor die vermischte Ladeluft dem Verdichter zugeführt wird.
Auf diese Weise kann ein kontinuierlich variables Verdichterrückführungsventil in einem Rückführungspfad, der Luft an einem Punkt stromabwärts eines Ladeluftkühlers zieht, verwendet werden, um Überlastspitzen zu beseitigen. Das Abziehen an diesem Punkt erlaubt es, dass das Ventil Luft kontinuierlich strömen lassen kann, ohne die Verdichterauslasstemperaturen über den Grenzwert für Ölverkokung und Bauteilschutz (in der Regel 160–180°C) anzuheben.
Wenden wir uns nun 5 zu. Die Karte 500 zeigt eine beispielhafte Justierung eines Verdichterrückführungsventils, das dafür verwendet werden kann, ein temperaturgesteuertes Gemisch an einem Verdichtereinlass bereitzustellen. Die Justierung reduziert auch die Kondensation von EGR, die am Verdichtereinlass empfangen wird.
Die Karte 500 zeigt Niedrigdruck-EGR, die an einem Verdichtereinlass im Diagramm 502 empfangen wurde, Änderungen an der Position des zweiten Verdichterrückführungsventils, das dafür konfiguriert ist, warme verdichtete Ladeluft von einem Punkt vor dem Kühler zum Verdichtereinlass über den zweiten Durchgang (im vorliegenden Dokument auch als das heiße CRV bezeichnet) im Diagramm 504 zurückzuführen, Änderungen an der Position des ersten Verdichterrückführungsventils, das dafür konfiguriert ist, kalte verdichtete Ladeluft nach dem Kühler zum Verdichtereinlass über den ersten Durchgang (im vorliegenden Dokument auch als das kalte CRV bezeichnet) im Diagramm 506 zurückzuführen, eine Verdichtereinlasstemperatur im Diagramm 508 und die relative Feuchte der Außenluft im Diagramm 510. Alle Diagramme sind im zeitlichen Verlauf des Motorbetriebes entlang der x-Achse gezeigt.
Vor t1 kann der Motor im aufgeladenen Betrieb arbeiten, während jedes der heißen und kalten Ventile auf eine Position justiert ist, die es erlaubt, dass eine Verdichtereinlasstemperatur auf der, oder um die, gewünschte Temperatur 509 (Strichlinie) liegt. Zum Beispiel kann jedes der heißen und kalten Rückführungsventile teilweise offen sein (Diagramme 504–506). Außerdem kann eine kleinere Menge an EGR vor t1 zum Motoreinlass geleitet werden. Die relative Feuchte der Außenluft (Diagramm 510) kann relativ hoch sein. Bei t1 kann – aufgrund einer Änderung der Motorbetriebszustände und der Notwendigkeit von mehr Motorverdünnung – das EGR-Ventil geöffnet werden, um mehr EGR bereitzustellen (Diagramm 502). Darum kann bei t1, wenn EGR (die selbst einen Wassergehalt aufweist) bei der relativ hohen relativen Feuchte der Außenluft empfangen wird, die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation höher sein. Somit wird bei t1 die gewünschte Temperatur 509 erhöht. Des Weiteren wird bei t1 eine relative Menge an Verdichterrückführungsströmung, die über die heißen und kalten Ventile zugeführt wird, justiert, um die Verdichtereinlasstemperatur auf der justierten gewünschten Temperatur (oder innerhalb eines Bereichs, wo man sich keine Sorgen wegen Bauteilverschleiß machen muss) zu halten, während die angeforderte EGR zugeführt wird. Wie gezeigt, wird zwischen t1 und t2, während mehr EGR zugeführt wird, die Öffnung des heißen CRV vergrößert, während die Öffnung des kaltes CRV verkleinert wird, um den Anteil an erwärmter Rückführungsströmung von einem Punkt vor dem Kühler, die dem Verdichtereinlass zugeführt wird, zu erhöhen. Die wärmere Rückführungsströmung wird dann mit der EGR stromaufwärts des Verdichters vermischt, bevor das Gemisch dem Verdichtereinlass zugeführt wird. Dabei wird der Verdichtereinlass erwärmt, und die Wahrscheinlichkeit, dass Kondensat aus dem EGR in dem Verdichter aufgenommen wird, wird reduziert.
Bei t2 verringert sich die erforderliche Menge an EGR, und dementsprechend wird die EGR-Ventilöffnung verkleinert. Des Weiteren wird die gewünschte Temperatur für den Verdichtereinlass auf den ursprünglichen, niedrigeren Wert zurückgeführt. Des Weiteren werden bei t2 die heißen und kalten Verdichterrückführungsströmungsventile in ihre anfänglichen Positionen (beispielsweise Standard, halboffen) oder in eine alternative Nennposition zurückgeführt, die es ermöglicht, dass die Verdichtereinlasstemperatur auf der wieder aufgenommenen Schwellentemperatur gehalten wird.
Zwischen t2 und t3 kann aufgrund einer Änderung der Umgebungsbedingungen die relative Feuchte der Außenluft sinken. Bei t3 kann aufgrund einer Änderung der Motorbetriebszustände und der Notwendigkeit von mehr Motorverdünnung eine EGR-Anforderung empfangen werden, und das EGR-Ventil kann erneut geöffnet werden, um mehr EGR bereitzustellen. In diesem Beispiel kann die bei t3 angeforderte Menge an EGR kleiner sein als die bei t1 angeforderte Menge. In alternativen Beispielen kann die bei t3 angeforderte Menge an EGR größer sein, wenn die relative Feuchte der Außenluft niedriger ist. Bei t3 kann, wenn die EGR-Anforderung empfangen wird, die relative Feuchte der Außenluft (Diagramm 510) niedriger sein. Aufgrund der geringeren relativen Feuchte der Außenluft und der niedrigeren EGR-Anforderung kann die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation geringer sein. Somit braucht bei t3 die Schwellentemperatur 509 möglicherweise nicht angehoben zu werden. Somit wird bei t3 eine relative Menge an Verdichterrückführungsströmung, die über die heißen und kalten Ventile zugeführt wird, beibehalten, um die Verdichtereinlasstemperatur auf der unjustierten gewünschten Temperatur zu halten, während die angeforderte EGR zugeführt wird. Wie gezeigt, werden zwischen t3 und t4, während die verstärkte EGR zugeführt wird, die Öffnung des heißen CRV und die Öffnung des kalten CRV beibehalten. Die Rückführungsströmung wird dann mit der EGR stromaufwärts des Verdichters vermischt, bevor das Gemisch dem Verdichtereinlass zugeführt wird, und die Wahrscheinlichkeit, dass Kondensat aus der EGR in den Verdichter aufgenommen wird, wird reduziert.
Auf diese Weise kann eine Motorsteuereinheit einen Anteil an Verdichterrückführungsströmung justieren, die an einem Verdichtereinlass von einem ersten Punkt stromabwärts eines Zwischenkühlers und einem zweiten Punkt stromaufwärts des Zwischenkühlers empfangen wird. EGR, die am Verdichtereinlass von einem Punkt stromabwärts der Abgasturbine empfangen wird, wird mit der Rückführungsströmung vermischt, bevor das Gemisch dem Verdichter zugeführt wird. Im vorliegenden Dokument hat die Verdichterrückführungsströmung von dem zweiten Punkt eine höhere Temperatur als die Verdichterrückführungsströmung von dem ersten Punkt, und das Justieren basiert auf einer Temperaturdifferenz zwischen der Verdichterrückführungsströmung von dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt. Das Justieren basiert des Weiteren auf einer Verdichtereinlasstemperatur und/oder einer EGR-Temperatur und/oder einer EGR-Menge und/oder einer relativen EGR-Feuchte und/oder einer relativen Feuchte der Außenluft und/oder einer Ansauglufttemperatur, wobei der Anteil an Verdichterströmung von dem ersten Punkt relativ zum zweiten Punkt justiert wird, um eine Verdichtereinlasstemperatur über eine gewünschte Temperatur anzuheben. Die gewünschte Temperatur basiert außerdem auf der relativen EGR-Feuchte und/oder der relativen Feuchte der Außenluft und/oder der Ansauglufttemperatur, wobei die Schwellentemperatur in dem Maße erhöht wird, wie die relative EGR-Feuchte oder die relative Feuchte der Außenluft steigt oder die Ansauglufttemperatur abnimmt. In einem Beispiel enthält das Justieren des Anteils an heißer und kalter Verdichterrückführungsströmung das Vergrößern des Anteils an Rückführungsströmung von dem zweiten Punkt, während entsprechend der Anteil an Rückführungsströmung von dem ersten Punkt in dem Maße verringert wird, wie die Verdichtereinlasstemperatur oder die EGR-Temperatur abnimmt. Als ein weiteres Beispiel enthält das Justieren das Vergrößern des Anteils an Rückführungsströmung von dem zweiten Punkt, während der Anteil an Rückführungsströmung von dem ersten Punkt in dem Maße verringert wird, wie die relative EGR-Feuchte oder die relative Feuchte der Außenluft steigt, die EGR-Menge steigt und/oder die Ansauglufttemperatur abnimmt. Auf diese Weise kann durch Justieren des Anteils an heißer und kalter Verdichterrückführungsströmung, die einem Verdichtereinlass zugeführt wird, ein temperaturgesteuertes Gemisch zu dem Verdichtereinlass geleitet werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Kondensation an diesem Punkt zu reduzieren und um zusätzlich die Aufnahme von Wasser in dem Verdichter zu reduzieren. Dies wiederum kann das Auftreten von Fehlzündungen und anderen kondensationsbedingten Problemen reduzieren.
Wenden wir uns nun 6 zu, wo eine Karte 600 eine beispielhafte Justierung eines Verdichterrückführungsventils zeigt, die zum Beseitigen von Verdichterüberlastspitzen verwendet werden kann. Die Karte 600 zeigt die Verdichterströmung im Diagramm 602, Änderungen an der Position eines einzelnen Verdichterrückführungsventils, das dafür konfiguriert ist, den Anteil an verdichteter Ladeluft zu justieren, die zum Verdichtereinlass von einem Punkt vor dem Kühler und nach dem Kühler im Diagramm 606 zurückgeführt wird, eine entsprechende Änderung der Menge an kalter Verdichterrückführungsströmung im Diagramm 604 und die Verdichtereinlasstemperatur im Diagramm 608. Alle Diagramme sind im zeitlichen Verlauf des Motorbetriebes entlang der x-Achse gezeigt.
Vor t1 kann der Motor im aufgeladenen Betrieb arbeiten, während sich das CRV in einer standardmäßigen, halboffenen Position befindet (Diagramm 606). In dieser Position wird die Verdichtereinlasstemperatur auf einer, oder um eine, gewünschte(n) Temperatur 610 (Strichlinie) gehalten. Außerdem kann der Verdichter mit einer Verdichterströmung 602 arbeiten, das heißt von einer Überlastspitzengrenze 601 fort. Bei t1 kann eine Leistungsabsenkung stattfinden. In Reaktion auf die Leistungsabsenkung kann eine Drosselklappenöffnung verringert werden (beispielsweise kann die Drosselklappe geschlossen werden), und ein Ladedruckbegrenzer kann geöffnet werden. Jedoch kann aufgrund der Drosselklappenschließung die Strömung durch den Verdichter abnehmen, was den Verdichter veranlasst, sich zu der Überlastspitzengrenze 601 oder darüber hinaus zu bewegen.
In Reaktion auf den Hinweis auf eine Überlastspitze (oder in Erwartung einer Überlastspitze) wird die CRV-Öffnung vergrößert, zum Beispiel von der teilweise offenen Position vor t1 zu einer vollständig offenen Position nach t1. Das Ventil kann geöffnet werden, damit sich eine Menge an (gekühlter) verdichteter Ladeluft vergrößert, die zum Verdichtereinlass von einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers zurückgeführt wird. Optional kann das Ventil so justiert werden, dass auch entsprechend eine Menge an (erwärmter) verdichteter Ladeluft verringert wird, die zum Verdichtereinlass von einem Punkt stromaufwärts des Ladeluftkühlers zurückgeführt wird. Durch Öffnen des Ventils zum Erhöhen des Anteils an gekühlter Luft, die zum Verdichtereinlass zurückgeführt wird, kann eine Verdichtereinlasstemperatur auf den gewünschten Wert 610 reduziert werden, wodurch das Risiko einer thermischen Verstärkung während der Rückführung verringert wird. Das heißt, selbst wenn etwas Wiederaufladung der Rückführungsströmung stattfindet (wenn die Strömung erneut den Verdichter durchquert), fände ein kleiner Anstieg der Verdichtertemperatur statt. Infolge der verstärkten Rückführung von gekühlter verdichteter Ladeluft zum Verdichtereinlass zwischen t1 und t2 wird der Verdichter weiter von der Überlastspitzengrenze 601 fort bewegt. Wenn also der Anteil an zurückgeführter gekühlter verdichteter Luft während der anfänglichen Phase einer Leistungsabsenkung nicht erhöht werden würde, so könnte etwas Wiederaufladung der Rückführungsströmung stattfinden, was die Verdichtertemperatur erhöhen würde (siehe Segment 609, Strichlinie).
Bei t2 wird, sobald der Hinweis auf eine Verdichterüberlastspitze reduziert wurde, die Öffnung des Verdichterrückführungsventils neu justiert, und das Ventil wird zu der standardmäßigen halboffenen Position zurückgeführt. Bei t3 kann, aufgrund einer Änderung der Motorbetriebszustände, der aufgeladene Motorbetrieb beendet werden, und die Ventilposition kann weiter justiert werden. Genauer gesagt, kann die Ventilöffnung verkleinert werden, und das Ventil kann aus der halboffenen Position in eine vollständig geschlossene Position umgeschaltet werden.
In einem Beispiel umfasst ein Motorsystem einen Motor, der Folgendes enthält: einen Einlass und einen Auspuff, einen Verdichter zum Verdichten von Ansaugluft, wobei der Verdichter durch eine Abgasturbine angetrieben wird, einen Zwischenkühler, der sich stromabwärts des Verdichters befindet, zum Kühlen der verdichteten Ansaugluft, einen ersten Durchgang zum Zurückführen verdichteter Ansaugluft von einem Punkt stromabwärts des Zwischenkühler zu einem Verdichtereinlass, einen zweiten Durchgang zum Zurückführen verdichteter Ansaugluft von einem Punkt stromaufwärts des Zwischenkühlers zum Verdichtereinlass, und einen EGR-Durchgang zum Zurückführen von Abgas von einem Punkt stromabwärts der Turbine zu einem Punkt stromaufwärts des Verdichters. Eine Steuereinheit mit computerlesbaren Instruktionen kann dafür konfiguriert sein, während eines ersten Zustands ein Verhältnis von verdichteter Luft, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, relativ zum zweiten Durchgang in einer ersten Richtung in Reaktion auf EGR-Kondensation zu justieren; und während eines zweiten Zustands das Verhältnis in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung in Reaktion auf eine Verdichterüberlastspitze zu justieren. Im vorliegenden Dokument enthält das Justieren während des ersten Zustands das Vergrößern des Verhältnisses von verdichteter Luft, die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, während das Verhältnis von verdichteter Luft, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, verkleinert wird, wobei das Vergrößern und das Verkleinern während des ersten Zustands auf einer Menge und/oder eine Temperatur und/oder einem Wassergehalt der EGR basiert. Im Vergleich dazu enthält das Justieren während des zweiten Zustands das Vergrößern des Verhältnisses von verdichteter Luft, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, während das Verhältnis von verdichteter Luft, die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, verkleinert wird, wobei das Vergrößern und das Verkleinern während des zweiten Zustands auf einer Verdichterströmung relativ zu einer Überlastspitzengrenze basiert. Das System kann ein erstes kontinuierlich variables Ventil, das mit dem ersten Durchgang gekoppelt ist, und ein zweites kontinuierlich variables Ventil, das mit dem zweiten Durchgang gekoppelt ist, enthalten, wobei das Justieren während des ersten Zustands das Vergrößern einer Öffnung des zweiten Ventils enthält, und wobei das Justieren während des zweiten Zustands das Vergrößern einer Öffnung des ersten Ventils enthält.
Auf diese Weise kann die Verdichterrückführungsströmung zum Beseitigen von Überlastspitzen und Kondensation im Verdichter verwendet werden. Durch Variieren des Anteils an verdichteter Luft, die zu einem Verdichtereinlass von einem Punkt stromabwärts des Verdichters von einem Punkt stromaufwärts eines Ladeluftkühlers und einem Punkt stromabwärts des Ladeluftkühlers zurückgeführt wird, kann eine temperaturgesteuerte Verdichterrückführungsströmung am Verdichtereinlass bereitgestellt werden. Durch Ermöglichen einer Verdichtereinlasstemperatursteuerung lassen sich verschiedene Vorteile erreichen. Durch Vergrößern des Anteils an warmer Rückführungsströmung (und Verringern des Anteils an kalter Rückführungsströmung) während Bedingungen, wo Kondensation am Einlass stattfinden kann, wie zum Beispiel, wenn Niedrigdruck-EGR empfangen wird, wird die Kondensationsneigung reduziert. Durch das Reduzieren von Kondensation können Verbrennungsprobleme im Zusammenhang mit der Aufnahme von Kondensat, wie zum Beispiel Fehlzündungen, reduziert werden. Außerdem werden mechanische Schäden am Verdichter reduziert. Durch Vergrößern des Anteils an kalter Rückführungsströmung (und Verringern des Anteils an warmer Rückführungsströmung) während Überlastspitzenzuständen im Verdichter wird die thermische Verstärkung der zurückgeführten Strömung reduziert. Durch Justieren des Anteils während Überlastspitzenzuständen auf der Grundlage der Kondensation können sowohl Überlastspitzen als auch Kondensation gleichzeitig beseitigt werden. Insgesamt wird die Leistung des aufgeladenen Motors verbessert, und die Grenznutzungsdauer des Verdichters wird erhöht.
Es versteht sich, dass die im vorliegenden Dokument offenbarten Konfigurationen und Verfahren von beispielhafter Art sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden dürfen, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die oben beschriebene Technologie auch auf V6-, I4-, I6- und V12-Motoren anstelle von 4-Zylinder- und anderen Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht-offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die im vorliegenden Text offenbart wurden.
Die folgenden Ansprüche stellen bestimmte Kombinationen und Teilkombinationen heraus, die als neuartig und nicht-offensichtlich angesehen werden. In diesen Ansprüchen kann von „einem“ Element oder „einem ersten“ Element oder vergleichbaren Formulierungen gesprochen werden. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Aufnahme eines oder mehrerer solcher Elemente enthalten, ohne dass zwei oder mehr solche Elemente erforderlich oder ausgeschlossen sind. Weitere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Präsentation neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob von breiterem, enger gefasstem, gleichem oder verschiedenem Schutzumfang als bzw. wie die Originalansprüche, gelten ebenfalls als in den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung aufgenommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2009/0071150 [0004]
US 8286616 [0004]

Claims

Verfahren für einen aufgeladenen Motor, das Folgendes umfasst: Justieren einer relativen Menge an verdichteter Luft, die zu einem Verdichtereinlass von einem ersten Durchgang stromabwärts eines Verdichters und stromabwärts eines Zwischenkühlers und von einem zweiten Durchgang stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts des Zwischenkühlers zurückgeführt wird, auf der Grundlage der Verdichtereinlasstemperatur.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Justieren des Weiteren auf EGR basiert.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Justieren das Justieren der relativen Menge enthält, um die Verdichtereinlasstemperatur oberhalb einer Schwellentemperatur zu halten.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Schwellentemperatur auf Umgebungsbedingungen basiert, einschließlich Außentemperatur und relativer Feuchte der Außenluft.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schwellentemperatur in dem Maße erhöht wird, wie die relative Feuchte der Außenluft steigt, und wobei die Schwellentemperatur in dem Maße verringert wird, wie die Außentemperatur steigt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schwellentemperatur des Weiteren auf EGR basiert, die Schwellentemperatur in dem Maße erhöht wird, wie ein Wassergehalt der EGR steigt, und die Schwellentemperatur in dem Maße verringert wird, wie eine Außentemperatur steigt oder eine Menge der EGR abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Justieren Folgendes enthält: Erhöhen einer Menge an verdichteter Luft, die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, während entsprechend die Menge an verdichteter Luft verringert wird, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, wenn die Verdichtereinlasstemperatur unter die Schwellentemperatur sinkt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die EGR eine Niedrigdruck-EGR ist, die Abgasreste enthält und die von einem Punkt stromabwärts einer Abgasturbine zu einem Punkt stromaufwärts des Verdichters zurückgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Justieren auf der Grundlage der EGR Folgendes enthält: Erhöhen einer Menge an verdichteter Luft, die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, während die Menge an verdichteter Luft verringert wird, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, wenn der Wassergehalt der EGR steigt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Justieren auf der Grundlage der EGR Folgendes enthält: Verringern einer Menge an verdichteter Luft, die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, während die Menge an verdichteter Luft erhöht wird, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, wenn die EGR-Temperatur steigt und/oder die EGR-Menge abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verringern der Menge an verdichteter Luft, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, das Verkleinern einer Öffnung eines ersten Ventils in dem ersten Durchgang enthält, und wobei das Erhöhen der Menge an verdichteter Luft, die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, das Vergrößern einer Öffnung eines zweiten Ventils in dem zweiten Durchgang enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Justieren der relativen Menge das Justieren der Öffnung eines Proportionierungsventils enthält, das an einer Kreuzung des ersten und des zweiten Durchgangs, stromaufwärts des Verdichtereinlasses, gekoppelt ist.
Verfahren für einen turbogeladenen Motor, das Folgendes umfasst: Justieren eines Anteils an Verdichterrückführungsströmung, die an einem Verdichtereinlass von einem ersten Punkt stromabwärts eines Zwischenkühlers und einem zweiten Punkt stromaufwärts des Zwischenkühlers empfangen wird; und Vermischen der Rückführungsströmung mit EGR, die am Verdichtereinlass von einem Punkt stromabwärts einer Abgasturbine empfangen wird, bevor das Gemisch zum Verdichtereinlass geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Verdichterrückführungsströmung von dem zweiten Punkt eine höhere Temperatur hat als die Verdichterrückführungsströmung von dem ersten Punkt, und wobei das Justieren auf einer Temperaturdifferenz zwischen der Verdichterrückführungsströmung von dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt basiert.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Justieren des Weiteren auf einer Verdichtereinlasstemperatur und einer EGR-Temperatur und einer EGR-Menge und einer relativen EGR-Feuchte und einer relativen Feuchte der Außenluft und einer Ansauglufttemperatur basiert.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Justieren das Justieren des Anteils an Verdichterströmung von dem ersten Punkt relativ zum zweiten Punkt enthält, um eine Verdichtereinlasstemperatur über eine Schwellentemperatur anzuheben, wobei die Schwellentemperatur auf der relativen EGR-Feuchte und der relativen Feuchte der Außenluft und der Ansauglufttemperatur basiert, wobei die Schwellentemperatur in dem Maße erhöht wird, wie die relative EGR-Feuchte oder die relative Feuchte der Außenluft steigt oder die Ansauglufttemperatur oder der Umgebungsdruck abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Justieren Folgendes enthält: Vergrößern des Anteils an Rückführungsströmung von dem zweiten Punkt, während entsprechend der Anteil an Rückführungsströmung von dem ersten Punkt verringert wird, wenn die Verdichtereinlasstemperatur oder die EGR-Temperatur abnimmt; und Vergrößern des Anteils an Rückführungsströmung von dem zweiten Punkt, während der Anteil an Rückführungsströmung von dem ersten Punkt verringert wird, wenn die relative EGR-Feuchte oder die relative Feuchte der Außenluft steigt, die EGR-Menge steigt und/oder die Ansauglufttemperatur abnimmt.
Motorsystem, das Folgendes umfasst: einen Motor, der einen Einlass und einen Auspuff enthält; einen Verdichter zum Verdichten von Ansaugluft, wobei der Verdichter durch eine Abgasturbine angetrieben wird; einen Zwischenkühler, der sich stromabwärts des Verdichters befindet, zum Kühlen der verdichteten Ansaugluft; einen ersten Durchgang zum Zurückführen verdichteter Ansaugluft von einem Punkt stromabwärts des Zwischenkühlers zu einem Verdichtereinlass; einen zweiten Durchgang zum Zurückführen verdichteter Ansaugluft von einem Punkt stromaufwärts des Zwischenkühlers zum Verdichtereinlass; einen EGR-Durchgang zum Zurückführen von Abgas von einem Punkt stromabwärts der Turbine zu einem Punkt stromaufwärts des Verdichters; und eine Steuereinheit mit computerlesbaren Instruktionen, um: während eines ersten Zustands ein Verhältnis von verdichteter Luft, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, relativ zum zweiten Durchgang in einer ersten Richtung in Reaktion auf EGR-Kondensation zu justieren; und während eines zweiten Zustands das Verhältnis in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung in Reaktion auf eine Verdichterüberlastspitze zu justieren.
System nach Anspruch 18, wobei das Justieren während des ersten Zustands das Vergrößern des Verhältnisses von verdichteter Luft, die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, enthält, während das Verhältnis von verdichteter Luft, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, verkleinert wird, wobei das Vergrößern und das Verkleinern während des ersten Zustands auf der Grundlage einer Menge und einer Temperatur und eines Wassergehalts der EGR ausgeführt werden, und wobei das Justieren während des zweiten Zustands das Vergrößern des Verhältnisses von verdichteter Luft, die entlang dem ersten Durchgang zurückgeführt wird, enthält, während das Verhältnis von verdichteter Luft, die entlang dem zweiten Durchgang zurückgeführt wird, verringert wird, wobei das Vergrößern und das Verkleinern während des zweiten Zustands auf der Grundlage eines Verdichterverhältnisses relativ zu einer Überlastspitzengrenze ausgeführt werden.
System nach Anspruch 18, das des Weiteren ein erstes kontinuierlich variables Ventil, das mit dem ersten Durchgang gekoppelt ist, und ein zweites kontinuierlich variables Ventil, das mit dem zweiten Durchgang gekoppelt ist, umfasst, wobei das Justieren während des ersten Zustands das Vergrößern einer Öffnung des zweiten Ventils enthält, und wobei das Justieren während des zweiten Zustands das Vergrößern einer Öffnung des ersten Ventils enthält.