DE102015011981A1

DE102015011981A1 - Verfahren zur Steuerung eines Motorsystems

Info

Publication number: DE102015011981A1
Application number: DE102015011981.8A
Authority: DE
Inventors: Paul Moore
Original assignee: Perkins Engines Co Ltd
Current assignee: Perkins Engines Co Ltd
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2016-03-17
Also published as: US20160076466A1; CN105422292A; GB201416270D0; GB2530101B; GB2530101A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Motorsystems (10) in Abhängigkeit von verschiedenen Lastzuständen zur Optimierung einer Abgasnachbehandlungsleistung durch Steuern einer Abgastemperatur. Das Motorsystem (10) umfasst eine Brennkraftmaschine (24), einen Lader (17), eine Laderbypassanordnung (26) und ein Abgasnachbehandlungsmodul (32). Der Lader (17) ist mit der Brennkraftmaschine (24) strömungstechnisch verbunden und zum Verdichten von Ansauggas betreibbar. Die Laderbypassanordnung (26) ist betreibbar, das Ansauggas wahlweise zum Lader (17) oder unter Umgehung des Laders (17) zum Motor (24) zu leiten. Das Abgasnachbehandlungsmodul (32) ist mit einem Auslass des Motors (24) zum Aufnehmen von Abgas aus dem Motor (24) strömungstechnisch verbunden. Das Verfahren umfasst das Ermitteln einer Motorlast und das wahlweise Steuern eines Betriebs des Laders (17) und der Laderbypassanordnung (26) abhängig von der Motorlast, um die Abgastemperatur derart zu steuern, dass sie innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs verbleibt. Der vorgegebene Temperaturbereich ist abhängig vom Abgasnachbehandlungsmodul (32).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Motorsystems in Abhängigkeit von verschiedenen Lastzuständen zur Optimierung einer Abgasnachbehandlungsleistung durch Steuern einer Abgastemperatur und zur Optimierung eines Motorwirkungsgrades.
Hintergrund
Turbolader und/oder Lader, die auch als Auflader bekannt sind, können in Motorsystemen integriert sein, um Ansaugluft zu verdichten bzw. zu komprimieren, bevor diese den Zylindern einer Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die in den Zylindern resultierende größere Dichte der (komprimierten) Luft ermöglicht, dass eine größere Kraftstoffmenge in die Zylinder eingespritzt und effektiv verbrannt werden kann, wodurch die vom Motor geleistete Arbeit erhöht wird.
Motorsysteme mit einem integrierten Turbolader und/oder einem Lader können derart gesteuert werden, dass die vom Motor geleistete Arbeit einer geforderten Motorlast entspricht. Ein Beispiel für eine derartige Steuerung ist in der US 4,730,457 B offenbart, bei der ein Motorsystem einen Turbolader zur anfänglichen Verdichtung der Ansaugluft und einen stromabwärts des Turboladerverdichters angeordneten Lader aufweist. Wenn die Motordrehzahl kleiner als ein vorgegebener Wert N₀ und der Drosselklappenöffnungsgrad kleiner als ein vorgegebener Wert θ₀ ist (d. h. bei einer geringen Drehzahl und einer geringen Motordrehmomentanforderung), wird die Ansaugluft nur durch den Turbolader verdichtet. Wenn die Motordrehzahl hingegen gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert N₁, der kleiner als N₀ ist, und der Drosselklappenöffnungsgrad größer als θ₀ ist (d. h. bei einer geringen Drehzahl und einer hohen Motordrehmomentanforderung), werden sowohl der Lader als auch der Turbolader zum Verdichten der Ansaugluft betrieben. Wenn sich die Motordrehzahl ausgehend vom Wert N₁ dem Wert N₀ annähert und der Drosselklappenöffnungsgrad größer als θ₀ ist (d. h. bei einem mittleren Drehzahlbereich und einer hohen Motordrehmomentanforderung), wird die Ansaugluft zunehmend am Lader vorbeigeführt, während die Drehzahl des Turboladers erhöht wird. Sobald die Motordrehzahl größer als der Wert N₀ ist, ist die Ansaugluft vollständig am Lader vorbeigeführt und wird nur noch ausschließlich vom Turbolader verdichtet. Ein derartiges Steuerverfahren kann jedoch nicht dazu führen, dass das Motorsystem über einen großen Motorlastbereich bei einem optimalen Wirkungsgrad betrieben wird.
Zusammenfassung der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Motorsystems. Das Motorsystem umfasst: eine Brennkraftmaschine; einen Lader, der mit der Brennkraftmaschine strömungstechnisch verbunden bzw. fluidverbunden ist und zum Verdichten von Ansauggas betreibbar ist; eine Laderbypassanordnung, die betreibbar ist, das Ansauggas wahlweise zum Lader oder unter Umgehung des Laders zum Motor zu leiten; ein Abgasnachbehandlungsmodul, das mit einem Auslass des Motors zum Aufnehmen von Abgas aus dem Motor strömungstechnisch verbunden ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Ermitteln einer Motorlast; und wahlweises Steuern eines Betriebs des Laders und der Laderbypassanordnung abhängig von der Motorlast, um die Abgastemperatur derart zu steuern, dass sie innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs verbleibt, wobei der vorgegebene Temperaturbereich von dem Abgasnachbehandlungsmodul abhängig ist.
Ausführungsformen eines Verfahrens zur Steuerung eines Motorsystems werden im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die vorhandenen Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
2 ist ein Graph, der die Motorlast während eines Übergangsansprechverhaltens des Motorsystems von 1 auf eine geforderte Motorlast bzw. eine Soll-Motorlast darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Verfahren zum Betreiben eines Motorsystems, das in einem breiten Bereich von verschiedenen Konfigurationen von Brennkraftmaschinen implementiert werden kann. Dabei können bei verschiedenen Motorlastbereichen viele verschiedene Betriebsmodi verwendet werden.
1 zeigt ein Beispiel eines Motorsystems 10, das geeignet ist, das Verfahren der vorliegenden Offenbarung auszuführen. Das Motorsystem 10 kann eine erste Leitung 11 zum Führen von Ansauggas wie beispielsweise atmosphärischer Luft zu einem Turbolader 12 aufweisen. Der Turbolader 12 kann einen Turboladerverdichter 13 aufweisen, der mit der ersten Leitung 11 verbunden ist und dazu ausgebildet ist, über eine Welle 15 von einer Turbine 14 angetrieben zu werden. Der Turboladerverdichter 13 kann zum Verdichten des Ansauggases auf einen höheren Druck ausgebildet sein. Wenn der Turboladerverdichter 13 nicht betrieben (d. h. nicht angetrieben) wird, können die Schaufeln des Turboladerverdichters 13 stationär sein, so dass das Ansauggas durch die Spalte zwischen den Schaufeln hindurchströmt, oder die Schaufeln rotieren aufgrund der durch die Ansauggasströmung hervorgerufenen Reaktionskräfte. Alternativ kann ein Turboladerverdichterbypass (nicht gezeigt) im Gehäuse des Turboladers 12 vorgesehen sein und das Ansauggas kann im Wesentlichen durch den Turboladerverdichterbypass geleitet werden, wenn der Turboladerverdichter 13 nicht in Betrieb ist.
Das Motorsystem 10 kann ferner einen Lader 17 zum Aufnehmen von Ansauggas aus dem Turboladerverdichter 13 über eine zweite Leitung 16 aufweisen. Der Lader 17 kann einen Laderverdichter zum Verdichten des Ansauggases aufweisen. Wenn der Laderverdichter nicht in Betrieb ist, können die Schaufeln des Laderverdichters stationär sein, so dass das Ansauggas durch die Spalte zwischen den Schaufeln hindurchströmt oder die Schaufeln können aufgrund der durch die Ansauggasströmung hervorgerufenen Reaktionskräfte rotieren. Alternativ kann der Laderverdichter bei einer Drehzahl betrieben werden, die zu einem minimalen Differenzdruck des Laderverdichters führt. Als eine weitere Alternative kann im Gehäuse des Laders 17 ein Laderverdichterbypass (nicht gezeigt) vorgesehen sein und das Ansauggas kann durch den Laderverdichterbypass geleitet werden, wenn der Laderverdichter nicht in Betrieb ist.
Zum wahlweisen Antreiben des Laders 17 kann eine Laderantriebsanordnung 18 vorgesehen sein. Ein Motor 24 kann dazu ausgebildet sein, über die Laderantriebsanordnung 18 den mechanischen Antrieb bzw. die mechanische Leistung für den Lader 17 zur Verfügung zu stellen. Wie gezeigt, kann die Laderantriebsanordnung 18 ein Ladergetriebe bzw. eine Ladertransmission 19 aufweisen, die einen mit dem Lader 17 verbundenen Ausgang und eine Kupplung 20 aufweist, die an ihrem Ausgang mit dem Eingang des Ladergetriebes 19 verbunden ist. Der Eingang der Kupplung 20 kann dazu ausgebildet sein, über einen mit dem Motor 24 verbundenen Riemen 21 angetrieben zu werden. Der Motor 24 kann eine mit dem Riemen 21 verbundene Motorabtriebswelle 30 aufweisen, so dass, wenn die Motorabtriebswelle 30 rotiert, der Eingang der Kupplung 20 rotiert. Wenn demnach die Kupplung 20 in Eingriff ist bzw. eingekuppelt ist, kann das Ladergetriebe 19 vom Motor 24 Leistung empfangen bzw. angetrieben werden und rotiert, wodurch der Lader 17 angetrieben wird.
Das Ladergetriebe 19 kann dazu ausgebildet sein, die vom Motor 24 empfangene Leistung stufenlos bzw. über einen kontinuierlichen Bereich von Abgabeleistungen an den Lader 17 weiterzuleiten. Das Ladergetriebe 19 kann ein stufenloses Getriebe bzw. Continuously Variable Transmission (CVT) jeden bekannten Typs sein und kann einen großen Bereich von Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen bzw. Übersetzungen abdecken, um den vom Lader 17 benötigten Drehzahlbereich abzudecken. Beispielsweise kann das CVT ein maximales Eingangs- zu Ausgangsdrehzahlverhältnis bzw. eine Spreizung von bis zu 8:1 oder 6:1 aufweisen. Die Laderantriebsanordnung 18 kann auch keine wie oben beschriebene Kupplung 20 aufweisen, sondern stattdessen kann der Lader 17 durch Steuern des CVTs „abgeschaltet” werden, um dem Lader 17 eine minimale bzw. gar keine Leistung zur Verfügung zu stellen.
Das Motorsystem 10 kann ferner eine dritte Leitung 22 zum Leiten des Ansauggases vom Lader 17 zu einem Kühler 23 aufweisen. Der Kühler 23 kann zum Kühlen des Ansauggases ausgebildet sein bevor das Ansauggas über eine vierte Leitung 25 in den Motor 24 geleitet wird. Der Kühler 23 kann jeder bekannte Kühlertyp sein wie beispielsweise ein luftgekühlter Ladeluftkühler.
Das Motorsystem 10 kann ferner eine Laderbypassanordnung 26 aufweisen, die es ermöglicht, dass das Ansauggas am Lader 17 vorbeigeführt wird, so dass das Ansauggas aus dem Turboladerverdichter 13 heraus direkt in den Kühler 23 strömen kann. Die Laderbypassanordnung 26 kann eine Laderbypassleitung 27 aufweisen, die die zweite Leitung 16 mit der dritten Leitung 22 verbindet. In der Laderbypassleitung 27 kann ein Laderbypasssteuerventil 28 zum wahlweisen Steuern des Ansauggasstroms vorgesehen sein. Das Laderbypasssteuerventil 28 kann ein Rückschlagventil, ein Flatterventil, ein Druckausgleichventil, eine Klappe bzw. eine Absperrklappe und/oder ein manuell gesteuertes Ventil sein. Die Laderbypassanordnung 26 ermöglicht, dass das Ansauggas vollständig um den Lader 17 herum geleitet wird, so dass, wenn das Laderbypasssteuerventil 28 geöffnet ist, aufgrund des Druckwiderstands des Laders 17, im Wesentlichen das gesamte Ansauggas durch die Laderbypassanordnung 26 und nicht durch den Lader 17 strömt.
Der Motor 24 kann eine Brennkraftmaschine wie beispielsweise ein Diesel- bzw. Compression-Ignition (CI)- oder ein Otto- bzw. Spark-Ignition(SI)-Motor sein. Der Motor 24 kann allgemein eine Fluidansauganordnung wie beispielsweise einen Ansaugkrümmer aufweisen, um Ansauggas zu einer Vielzahl an Motorzylindern zu leiten und um das Ansauggas zu einer Vielzahl von in den Motorzylindern befindlichen Kolben zu leiten, um über Kurbeln Leistung für eine Kurbelwelle zur Verfügung zu stellen. In der Fluidansauganordnung kann eine Drosselklappe zum Steuern des Ansauggasvolumenstroms in die Zylinder vorgesehen sein. Ein Kraftstoff wie beispielsweise Diesel, Benzin oder Erdgas kann den Motorzylindern wahlweise zugeführt werden, um zusammen mit dem Ansauggas verbrannt zu werden und die Kolben anzutreiben, wodurch die Kurbelwelle rotiert und Drehmoment und Leistung erzeugt werden. Das Nebenprodukt des Verbrennungsprozesses ist Abgas, das aus den Motorzylindern über eine fünfte Leitung 29 des Motorsystems 10, beispielsweise einem Abgaskrümmer, abgeleitet wird.
Das Abgas kann unerwünschte Abgasemissionen oder Schadstoffe wie beispielsweise Stickoxide (NOx), Partikel (Ruß), Schwefeloxide, Kohlenmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und/oder andere organische Verbindungen aufweisen. Aufgrund des Verbrennungsprozesses kann das Abgas eine relativ hohe Abgastemperatur aufweisen. Bekannterweise kann die Abgastemperatur von der Motorlast abhängen und kann für einen Dieselmotor im Bereich von 200°C bis 500°C sein.
Die fünfte Leitung 29 kann das Abgas vom Motor 24 zur Turbine 14 des Turboladers 12 leiten. Die Turbine 14 kann eine Vielzahl von fest bzw. starr mit einem Turbinenschaft (nicht gezeigt) verbundenen Schaufeln aufweisen. Die Schaufeln können derart angeordnet und ausgebildet sein, dass die Turbine 14 bei einem maximalen Wirkungsgrad betrieben wird, wenn der Turbolader 12 bei einem maximalen erforderlichen Verdichtungsverhältnis betrieben wird.
Das Motorsystem 10 kann ferner eine sechste Leistung 31 aufweisen, um das Abgas von der Turbine 14 zu einem Abgasnachbehandlungsmodul 32 zu leiten. Es kann eine Turbinenbypassanordnung 33 zum wahlweisen Ermöglichen eines Herumführens von Abgas um die Turbine 14 (d. h. einer „vollständigen” Umgehung) vorgesehen sein, so dass Fluid aus dem Motor 24 heraus und direkt in das Abgasnachbehandlungsmodul 32 strömen kann. Die Turbinenbypassanordnung 33 kann eine Turbinenbypassleitung 34 aufweisen, die die fünfte Leitung 29 mit der sechsten Leitung 31 verbindet. In der Turbinenbypassleitung 34 kann ein Turbinenbypasssteuerventil 35 zum wahlweisen Steuern des Abgasstroms vorgesehen sein.
Viele bekannte Turbolader umfassen Wastegates bzw. Überdruckventile. Ein Wastegate ist ein Durchlass, der in das Gehäuse eines Turboladers zur Umgehung einer Turbine ausgebildet ist. Der Durchlass enthält für gewöhnlich ein Abblasventil, das sehr klein sein kann und extern betätigt wird. Der Durchlass kann einen vergleichsweise kleinen Strömungsquerschnitt aufweisen, so dass das Abgas an der Turbine vorbei abbläst. Jedoch können Wastegates aufgrund des kleinen Strömungsquerschnittes nicht dazu ausgebildet sein, das Abgas vollständig um die Turbine herum zu leiten. Eine wie durch die Turbinenbypassanordnung 33 vorgesehene vollständige Umgehung der Turbine 14 kann dieselbe Funktion aufweisen wie ein Wastegate. Jedoch kann das Verfahren der vorliegenden Offenbarung ebenso auf Motorsysteme mit einem Wastegate angewandt werden.
Das Abgasnachbehandlungsmodul 32 kann das Abgas empfangen und behandeln bzw. nachbehandeln, um Schadstoffe zu entfernen, bevor das Abgas über eine siebte Leitung 36 in die Umgebung bzw. Atmosphäre geleitet wird. Das Abgasnachbehandlungsmodul 32 arbeitet für gewöhnlich nur bei bestimmten Temperaturen effizient, wobei der Wirkungsgrad der Abgasnachbehandlung optimiert werden kann, wenn sich die Abgastemperatur innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs mit einem unteren und einem oberen Temperaturgrenzwert befindet. Dieser vorgegebene Temperaturbereich kann hier auch als der „Betriebstemperaturbereich” bezeichnet werden. Der Betriebstemperaturbereich ist abhängig vom Typ des Abgasnachbehandlungsmoduls 32. Der Betriebstemperaturbereich kann vom Hersteller des Abgasnachbehandlungsmoduls 32 vorgegeben sein oder kann vom Fachmann aus den im Abgasnachbehandlungsmodul 32 verwendeten Komponenten ermittelt werden.
Das Abgasnachbehandlungsmodul 32 kann mindestens einen Katalysator zum Oxidieren von Schadstoffen wie beispielsweise Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen und/oder zum Reduzieren von Schadstoffen wie beispielsweise Stickoxiden (NOx) aufweisen. Der Katalysator kann ein Edelmetall oder ein unedles Metall sein und in einem Fahrzeugkatalysator bzw. in einer Katalysatoranordnung in Form einer beschichteten Wabenstruktur oder durch Anordnung auf der Oberfläche von keramischen Pellets bzw. Kügelchen untergebracht sein. Der untere Grenzwert kann die Temperatur sein, bei der ein effizienter Betrieb des Katalysators beginnt, und der obere Grenzwert kann die Temperatur sein, bei der der Katalysator aufgrund der Hitzebelastung beschädigt wird oder seine effiziente Katalyse beendet. Für einen mit Diesel betriebenen CI-Motor kann ein sinnvoller unterer Grenzwert 180°C und ein sinnvoller oberer Grenzwert 550°C sein. Sobald das Abgas die Turbine 14 passiert, kann die Temperatur des Abgases sinken. Aus diesem Grund kann das Abgas vor Eintritt in die Turbine 14 einen oberen Grenzwert von 660°C aufweisen.
Das Abgasnachbehandlungsmodul 32 kann ein selektives katalytisches Reduktions-System bzw. Selective Catalytic Reduction System (SCR-System) aufweisen, das einen Reduktionsmittelinjektor aufweist, der stromaufwärts des Katalysators angeordnet ist. Der Reduktionsmittelinjektor kann ein flüssiges Reduktionsmittel in den in das Abgasnachbehandlungsmodul 32 eintretenden Abgasstrom einspritzen. Die hohe Abgastemperatur kann dazu führen, dass das Reduktionsmittel verdampft, und die entstehende Kombination der Gase bzw. die entstehende Kombination aus dem Abgas und dem verdampften Reduktionsmittel kann den Katalysator erreichen. Das Reduktionsmittel kann dann mit den Stickoxiden (NOx) im Abgas reagieren, um Stickstoff, Wasser und Kohlendioxid zu bilden, welche anschließend über die siebte Leitung 36 das Motorsystem 10 verlassen. In einer speziellen Ausführungsform kann das SCR-System ein Harnstoff-SCR-System sein, bei dem das Reduktionsmittel eine wässrige Ammoniaklösung ist. Der Katalysator kann Zeolithe, Vanadium oder ähnliches aufweisen.
Das SCR-System kann effizienter arbeiten, wenn sich die Abgastemperatur innerhalb des Betriebstemperaturbereichs von beispielsweise 180°C bis 550°C befindet. Das SCR-System kann eine bevorzugte Konvertierungsrate bzw. einen bevorzugten Konvertierungswirkungsgrad von mindestens 95% aufweisen, wenn sich die Abgastemperatur innerhalb des Betriebstemperaturbereichs befindet. Wenn sich die Abgastemperatur unterhalb des unteren Grenzwertes befindet, können unerwünschte Verbindungen wie beispielsweise Ammoniakhydrogensulfat gebildet werden, die die Leistung bzw. die Leistungsfähigkeit des Abgasnachbehandlungsmoduls 32 verschlechtern. Wenn sich die Abgastemperatur oberhalb des oberen Grenzwertes befindet, kann das Reduktionsmittel verbrennen, anstatt wie erwünscht mit den Stickoxiden (NOx) zu reagieren.
Das Abgasnachbehandlungsmodul 32 kann einen Partikelfilter bzw. eine Partikelfalle wie beispielsweise einen Dieselpartikelfilter (DPF) aufweisen. Wenn das Abgasnachbehandlungsmodul 32 ein SCR-System aufweist, kann der Partikelfilter stromaufwärts des Reduktionsmittelinjektors angeordnet sein. Der Partikelfilter kann jede bekannte Partikelfilterart sein, beispielsweise eine keramische Wabenstruktur, ein aluminiumbeschichtetes Drahtgeflecht oder ein Keramikschaum. Der Partikelfilter kann auch ein passiv regenerierender Partikelfilter sein, bei dem die gefilterten Partikel vom Filter (ab)oxidiert werden, wenn sich die Abgastemperatur innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs befindet. Eine derartige Regeneration benötigt eine relativ hohe Temperatur und eine ausreichende Konzentration an Stickstoffdioxid im Abgas, um effizient zu sein; so oxidieren Dieselpartikel mit Stickstoffdioxid bei Temperaturen von ungefähr 250°C bis 400°C. Ein sich regenerierender Filter kann auch einen Katalysator aufweisen, der ermöglicht, dass eine derartige Zündung bzw. Oxidation bei einer geringeren Temperatur erfolgt. Alternativ kann der Filter ein aktiv regenerierender Filter sein, bei dem die Temperatur des Abgases benachbart zum Filter aktiv bis zu der zum Erreichen der Sauerstoff-Partikeloxidation notwendigen Zündtemperatur angehoben wird (so zum Beispiel über 550°C). Der untere Grenzwert kann die Temperatur sein, bei der sich der Partikelfilter aktiv regeneriert, und der obere Grenzwert kann die Temperatur sein, bei der der Partikelfilter aufgrund der Hitzeeinwirkung bzw. Hitzebelastung beschädigt wird.
Das Motorsystem 10 kann ferner mindestens einen Sensor aufweisen, der dazu ausgebildet ist, ein oder mehrere Parameter, die sich auf eine oder mehrere der Komponenten des Motorsystems 10 beziehen, zu erfassen und entsprechende Signale an eine Steuereinheit zu senden. Beispielsweise können ein oder mehrere Sensoranordnungen zum Ermitteln oder direkten Detektieren von beliebigen im Stand der Technik bekannten Parametern vorgesehen sein, wie beispielsweise:

– das zu jedem Zylinder des Motors 24 beförderte Kraftstoffvolumen;
– die Motordrehzahl, wobei diese beispielsweise über die Änderungsrate des Kurbelwinkels der Kurbelwelle detektiert wird;
– das vor der Verbrennung in jeden Zylinder einströmende Fluidvolumen;
– die in jedem Zylinder herrschende Temperatur und/oder der in jedem Zylinder herrschende Druck;
– die Temperatur oder der Druck des in das Motorsystem 10 strömenden Fluids (d. h. die Umgebungsbedingungen);
– der Fluiddruck am Einlass oder Auslass des Turboladerkompressors 13, der Turbine 14 und/oder des Laders 17;
– der Öffnungsgrad des Laderbypasssteuerventils 28 und/oder des Turbinenbypasssteuerventils 35;
– der Öffnungsgrad der Drosselklappe;
– die Abgastemperatur am Auslass des Motors 24 und/oder im Abgasnachbehandlungsmodul 32;
– die Temperatur eines sich innerhalb einer Kühlanordnung befindlichen Kühlfluids zur Kühlung des Motorsystems 10;
– das vorhandene Übersetzungsverhältnis des Ladergetriebes 19; und
– der Zustand der Kupplung 20, d. h. der eingekuppelte oder ausgekuppelte Zustand.

Die Steuereinheit kann zum Ermitteln anderer Motorzustände wie beispielsweise dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis betreibbar sein basierend auf einem oder mehreren auf diese Weise ermittelten Parametern unter Verwendung von Motorkennfeldern (beispielsweise Zuordnungstabellen) und/oder empirischen Modellen (beispielsweise Berechnungen auf Basis von Gleichungen). Insbesondere kann die Steuereinheit zum Ermitteln der Ist-Motorlast, die das vorhandene Motordrehmoment angibt, und zum Ermitteln einer Soll-Motorlast, die ein zukünftiges vom Motor 24 benötigtes Drehmoment angibt, betreibbar sein.
Die Steuereinheit kann die Ist-Motorlast in bekannter Weise unter Verwendung eines Drehmomentschätzers abschätzen. Der Drehmomentschätzer kann gemappt oder ein empirisches Modell sein und kann die Ist-Motorlast ausgehend von beispielsweise dem eingespritzten Kraftstoffvolumen, der Motordrehzahl, der Umgebungstemperatur, dem Umgebungsdruck und/oder dem Druck bzw. der Temperatur des Fluids im Fluideinlass des Motors 24 abschätzen. In einem anderen Beispiel kann die Ist-Motorlast über einen am Antriebssystem angebrachten Kraftaufnehmer direkt ermittelt werden.
Die Steuereinheit kann die Soll-Motorlast über eine Karte bzw. ein Kennfeld oder über ein Modell in Abhängigkeit von der Drosselklappenposition und/oder dem in die Zylinder einzuspritzenden Kraftstoffvolumen ermitteln. Alternativ kann in einer Maschine, in der das Motorsystem 10 Leistung für ein hydraulisches System bereitstellt, die Soll-Motorlast vom Druck des Hydraulikfluids im Hydrauliksystem ermittelt werden. Beispielsweise kann ein schneller Anstieg des Hydraulikfluiddrucks eine vom Hydrauliksystem angeforderte hohe Last angeben. Das Motorsystem 10 muss ein höheres Drehmoment vorsehen, um das Hydrauliksystem mit ausreichender Leistung zu versorgen, so dass das Hydrauliksystem die hohe Last bereitstellen kann.
Das Steuersystem kann zum Steuern bzw. zur Steuerung der verschiedenen Komponenten und Module des Motorsystems 10 betreibbar sein. Beispielsweise kann das Steuersystem den Öffnungsgrad des Laderbypasssteuerventils 28 und des Turbinenbypasssteuerventils 35, den Öffnungsgrad der Drosselklappe im Fluideinlass, den eingekuppelten Zustand der Kupplung 20, das Übersetzungsverhältnis des Ladergetriebes 19 und/oder die Kraftstoffeinspritzrate bzw. Kraftstoffeinspritzfrequenz steuern.
Die Steuereinheit kann ferner einen Drehzahlregler aufweisen, der die Menge des eingespritzten Kraftstoffs in Abhängigkeit von der Drehzahl steuert. Folglich kann die Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit von der Ist-Motorlast anstelle der Soll-Motorlast gesteuert werden.
Die Steuereinheit kann zum Betreiben des Motorsystems 10 in einem ersten, zweiten, dritten oder vierten Betriebszustand ausgebildet sein.
Im ersten Betriebszustand können der Lader 17 und der Turbolader 12 eine minimale oder gar keine Verdichtung des Ansauggases ermöglichen, so dass der Motor 24 selbstansaugend ist. Die Kupplung 20 kann in einem ausgekuppelten Zustand sein, so dass der Lader 17 nicht angetrieben wird, oder das Ladergetriebe 19 wird bei einem derart geringen Übersetzungsverhältnis betrieben wird, dass der Laderverdichter bei einer sehr geringen Drehzahl läuft und das Ansauggas nicht verdichtet. Jedoch kann das Laderbypasssteuerventil 28 geschlossen sein, so dass das Ansauggas in den Lader 17 geleitet wird. Das Turbinenbypasssteuerventil 35 kann in einer vollständig geöffneten Stellung sein, so dass das Abgas durch die Turbinenbypassleitung 34 und nicht durch die Turbine 14 geleitet wird.
Im zweiten Betriebszustand kann der Lader 17 zum Verdichten des Ansauggases betrieben werden und der Turbolader 12 kann eine minimale oder keine Verdichtung des Ansauggases ermöglichen. Die Laderantriebsanordnung 18 kann im eingekuppelten Zustand sein, um den Lader 17 bei eingekuppelter Kupplung 20 und/oder durch Betreiben des Ladergetriebes 19 bei einem ausreichend hohen Übersetzungsverhältnis anzutreiben. Das Laderbypasssteuerventil 28 kann geschlossen sein, so dass das Ansauggas zum Lader 17 geleitet wird. Das Ansauggas kann den Turbolader 12 vollständig umgehen, indem das Turbinenbypasssteuerventil 35 vollständig geöffnet ist.
Im dritten Betriebszustand werden sowohl der Lader 17 als auch der Turbolader 12 zum Verdichten des Ansauggases betrieben. Der Lader 17 kann durch die Laderantriebsanordnung 18 angetrieben werden. Das Turbinenbypasssteuerventil 35 kann vollständig geschlossen sein, so dass das Abgas zur Turbine 14 geleitet wird und diese antreibt. Die Turbine 14 treibt den Turboladerverdichter 13 an, der wiederum das Ansauggas verdichtet. Die Drehzahl, bei der der Lader 17 betrieben wird, kann im dritten Betriebszustand variiert werden.
Im vierten Betriebszustand kann lediglich der Turbolader 12 zum Verdichten des Ansauggases betrieben werden und das Ansauggas kann den Lader 17 umgehen. Das Laderbypasssteuerventil 28 kann sich in einer vollständig geöffneten Stellung befinden und die Laderantriebsanordnung 18 kann in einem ausgekuppelten Zustand sein, so dass dem Lader 17 keine Leistung zur Verfügung gestellt wird. Dies erfolgt beispielsweise durch ein Auskuppeln der Kupplung 20 und/oder durch Betreiben des Ladergetriebes 19 bei einem sehr geringen Übersetzungsverhältnis. Der Turbolader 12 kann dadurch angetrieben werden, indem das Turbinenbypasssteuerventil 35 vollständig geschlossen ist und das gesamte Abgas in die Turbine 14 geleitet wird.
In dem Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung können diese verschiedenen Betriebszustände in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Motorsystems 10 implementiert bzw. aus- oder durchgeführt werden. Die Betriebszustände können derart implementiert werden, dass sichergestellt ist, dass sich die Abgastemperatur innerhalb des Betriebstemperaturbereichs für das Abgasnachbehandlungsmodul 32 befindet. Der Betriebstemperaturbereich kann dazu führen, dass das SCR-System oberhalb des bevorzugten Konvertierungswirkungsgrades von ungefähr 95% betrieben wird, wenn die Ist-Motorlast gering ist. Über einen gesamten Betriebszyklus des Fahrzeugs gesehen (d. h. bei hohen und geringen Ist-Lasten) kann daher ein Konvertierungswirkungsgrad von durchschnittlich über ungefähr 98% aufrechterhalten werden. Das Verfahren kann dazu verwendet werden, ein zu hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das die Abgastemperatur unterhalb des unteren Grenzwertes absenkt, zu vermeiden, während ein effektives Übergangsansprechverhalten des Motors 24 auf einen Wechsel der Soll-Motorlast aufrecht erhalten wird. Es wird verstanden werden, dass der Lader 17 derart gesteuert wird, dass sichergestellt ist, dass sich die Abgastemperatur oberhalb des unteren Grenzwertes befindet.
Die in der folgenden Beschreibung verwendeten verschiedenen Begriffe können wie folgt definiert werden:

– der mittlere Pumpenarbeitsdruck bzw. Pumping Mean Effective Pressure (PMEP) entspricht den Motorleistungsverlusten, die benötigt werden, um den Lader 17 und den Turbolader 12 anzutreiben;
– der mittlere Reibungsarbeitsdruck bzw. Frictional Mean Effective Pressure (FMEP) entspricht den Motorleistungsverlusten, die durch Reibung im Motor 24 entstehen;
– der mittlere indizierte Druck bzw. Brake Mean Effective Pressure (BMEP) entspricht der Arbeitsleistung des Motors 24, wenn die Leistungsverluste wie beispielsweise durch den PMEP und FMEP berücksichtigt werden, und entspricht der Motorlast bzw. charakterisiert diese;
– der indizierte spezifische Kraftstoffverbrauch bzw. Indicative Specific Fuel Consumption (iSFC) entspricht dem Kraftstoffverbrauch pro Zeiteinheit und pro abgegebener Leistung, ohne Wirkungsgradverluste zu berücksichtigen;
– der spezifische Kraftstoffverbrauch bzw. Brake Specific Fuel Consumption (bSFC) entspricht dem Kraftstoffverbrauch pro Zeiteinheit und abgegebener Leistung unter Berücksichtigung von Wirkungsgradverlusten; und
– der Kurbelwinkel 50 (CA50) entspricht der Bewegung der Kolben innerhalb der Motorzylinder, bei der 50% des Kraftstoffs verbrannt ist. Ein geringerer CA50-Wert kann zu einem geringeren bzw. verbesserten iSFC-Wert führen, kann aber auch ein größeres Volumen an Stickoxiden (NOx) produzieren.

Der erste Betriebszustand oder der vierte Betriebszustand können implementiert sein, wenn sich der Motor 24 in einem stationären Zustand befindet und die Soll-Last bzw. Soll-Motorlast der Ist-Motorlast entspricht. Der erste Betriebszustand kann implementiert sein, wenn die Soll-Motorlast gering ist und sich unterhalb eines Motorlastschwellenwertes befindet wie beispielsweise bei ungefähr 30% bis 35% des maximalen Drehmomentes des Motors 24. Ein derartiger Betriebszustand kann als Teillastzustand bezeichnet werden. Folglich ist der Motor 24 im Wesentlichen selbstansaugend und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann relativ gering sein. Daher können der Turbolader 12 und der Lader 17 keine überschüssige Luft für die Motorzylinder bereitstellen, was zu einer Verringerung der Abgastemperatur führen würde, und folglich kann sich die Abgastemperatur innerhalb des Betriebstemperaturbereichs befinden. Da darüber hinaus keine oder nur eine geringe Leistung zum Antreiben des Laders 17 oder des Turboladers 12 benötigt wird, kann der PMEP minimiert werden, so dass der bSFC und BMEP verbessert werden. Das Motorsystem 10 kann ferner dazu ausgebildet sein, dass der CA50 durch Steuern des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes verringert wird, um den iSFC zu verbessern. Der erhöhte NOx-Ausstoß aufgrund der Reduktion des CA50 kann durch das Abgasnachbehandlungsmodul effizient verringert werden, da sich die Abgastemperatur innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs befindet. Die Wärmeabfuhr des Kühlers 23 kann ebenso minimiert werden, da der Kühler 23 aufgrund des minimierten zu hohen bzw. überschüssigen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses weniger Arbeit verrichten muss, um das Ansauggas zu kühlen.
Der vierte Betriebszustand kann implementiert sein, wenn die Ist-Motorlast hoch ist und sich in einem stationären Zustand oberhalb des Motorlastschwellenwertes befindet. Folglich ist der Turbolader 12 eingekuppelt bzw. durchströmt das Ansauggas den Turbolader 12, wohingegen das Ansauggas den Lader 17 umgeht. Die Turbine 14 kann derart ausgebildet und optimiert sein, dass sie lediglich bei einem stationären Zustand im oberen Lastbereich 43 betrieben wird. Beispielsweise kann die Turbine 14 eine unveränderliche Schaufelanordnung mit einem hohen Schluckvermögen aufweisen, wenn sie innerhalb des Motorlastbereichs in der oberen Lastregion 43 betrieben wird. Die Optimierung der Turbine 14 und der ausgekuppelte Zustand des Laders 17 kann den PMEP verringern und dadurch den bSFC verbessern bzw. reduzieren.
Daher wird der Lader 17 nicht zum Verdichten des Ansauggases verwendet, wenn sich der Motor 24 in einem stationären Zustand befindet.
2 zeigt einen Graph, der ein beispielhaftes Übergangsansprechverhalten des Motors 24 auf eine hohe Soll-Motorlast darstellt. Die vertikale Achse 37 repräsentiert die Motorlast in Prozent vom maximalen Drehmoment des Motors 24 und die horizontale Achse 38 repräsentiert die Zeit in Sekunden. Eine Linie 39 repräsentiert ein beispielhaftes Übergangsansprechverhalten der Ist-Motorlast aufgrund einer Soll-Motorlast von 90% des maximalen Drehmoments. Mit anderen Worten: Die Linie 39 repräsentiert ein beispielhaftes Übergangsansprechverhalten des Motors 24, bei der die Ist-Motorlast auf eine Soll-Motorlast von 90% des maximalen Drehmoments ansteigt.
In einem unteren Lastbereich 40 kann die Motorlast relativ gering sein, beispielsweise 10% des maximalen Drehmoments, und kann sich in einem im Wesentlichen stationären Zustand befinden. Wie bereits beschrieben, kann daher der erste Betriebszustand implementiert sein bzw. der Motor 24 im ersten Betriebszustand betrieben werden.
In einem oberen Lastbereich 43 kann die Motorlast relativ hoch sein, beispielsweise 90% des maximalen Drehmoments, und sich in einem im Wesentlichen stationären Zustand befinden. Wie bereits beschrieben, kann daher der vierte Betriebszustand implementiert sein bzw. der Motor 24 im vierten Betriebszustand betrieben werden.
In einem Anfangsumschaltansprechbereich 41 und einem Übergangsumschaltansprechbereich 42 kann von der Steuereinheit eine Soll-Motorlast detektiert werden, die größer als die Ist-Motorlast ist. Daher kann die Ist-Motorlast ausgehend vom unteren Lastbereich 40 zur Soll-Motorlast im oberen Lastbereich 43 über einen kurzen Zeitbereich in einem Übergangsansprechverhalten, das auch als Umschaltdrehmomentansprechverhalten bezeichnet werden kann, angehoben werden.
Der Anfangsumschaltansprechbereich 41 kann das anfängliche Umschaltdrehmomentansprechverhalten sein, in der die Motorlast ausgehend vom unteren Lastbereich 40 ansteigt. Wie gezeigt, kann die Motorlast um bis zu 60% des maximalen Drehmomentes in unter 0,5 Sekunden ansteigen, beispielsweise von 10% auf 70%. Der zweite Betriebszustand kann derart implementiert sein, dass der Lader 17 betrieben wird bzw. das Ansauggas durch den Lader 17 geleitet wird, während das Ansauggas den Turbolader 12 umgeht. Daher kann die Geschwindigkeit des anfänglichen Umschaltdrehmomentansprechverhaltens verbessert werden, da das unmittelbare Einkuppeln des Laders 17 durch die Kupplung 20 und/oder durch das Ladergetriebe 19 deutlich schneller erfolgt, als wenn, wie aus dem Stand der Technik bekannt, der Turbolader 12 (aufgrund des Turbolochs) verwendet bzw. eingekuppelt werden würde. Indem für das anfängliche Umschaltdrehmomentansprechverhalten lediglich der Lader 17 mit dessen kurzer Ansprechzeit verwendet wird, muss das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindern im unteren Lastbereich 40 nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, hoch bleiben. Daher kann die Abgastemperatur hoch genug gehalten werden, um innerhalb des Betriebstemperaturbereiches zu sein. Ferner wird der PMEP verringert, indem nicht sowohl der Turbolader 12 als auch der Lader 17 eingekuppelt werden, wodurch auch der bSFC und BMEP verbessert werden.
Im Übergangsumschaltansprechbereich 42 kann die Motorlast von der maximalen Motorlast im Anfangsumschaltansprechbereich 41 zu der stationären Motorlast des oberen Lastbereichs 43 übergehen. Die Motorlast kann im Übergangsumschaltansprechbereich 42 schnell ansteigen, jedoch kann sie im Vergleich zum Motorlastanstieg im Anfangsumschaltansprechbereich 41 langsamer ansteigen. Mit anderen Worten kann eine Anstiegsrate bzw. eine Zunahme an Motorlast pro Zeiteinheit im Übergangsumschaltansprechbereich 42 geringer als im Anfangsumschaltansprechbereich 41 sein. Wie gezeigt, kann die Motorlast in einer Zeit von 0,5 Sekunden um bis zu 20% ansteigen. Der dritte Betriebszustand kann derart implementiert sein, dass der Lader 17 eingekuppelt bleibt, während der Turbolader 12 eingekuppelt wird. Daher kann der Übergangsumschaltansprechbereich 42 starten, wenn eine ausreichende Abgasströmung zum Antreiben der Turbine 14 vorhanden ist, was bei einem vorgegebenen BMEP-Sollwert sein kein. Das Ladergetriebe 19 kann zur Reduzierung des Übersetzungsverhältnisses derart betrieben werden, dass die Verdichtung (des Ansauggases) durch den Lader 17 allmählich bzw. schrittweise verringert wird, während die Motorlast den oberen Lastbereich 43 erreicht, bis der Lader 17 im vierten Betriebszustand ausgekuppelt wird. Daher kann der Lader 17 dazu verwendet werden, ein beim Einkuppeln des Turboladers 12 entstehendes Turboloch bis zum Betrieb des Turboladers 12 bei voller Kapazität kompensiert werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
In aus dem Stand der Technik bekannten Systemen wird ein Turbolader für gewöhnlich dann eingekuppelt, wenn ein dazugehöriger Motor eine geringe Drehzahl aufweist und eine geringe Drehmomentanforderung besteht. Dies kann dazu führen, dass ein zu hohes Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den Motorzylindern vorliegt. Das zu hohe Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann nötig sein, um sicherzustellen, dass ausreichend Luft in den Zylindern vorhanden ist, so dass der Motor ein ausreichend schnelles Übergangsansprechverhalten auf eine hohe Soll-Motorlast bereitstellen kann. Die Turboladerturbine kann ferner zum Betreiben über einem gesamten Motorlastbereich ausgebildet sein, beispielsweise durch Aufweisen einer variablen Schaufelgeometrie. Das zu hohe Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann dazu führen, dass die Abgastemperatur relativ gering ist. Die Leistungsfähigkeit von manchen Abgasnachbehandlungsmodulen zur Reinigung von Schadstoffen aus dem Abgas, insbesondere SCR-Systeme und DPFs, kann daher durch die geringen Abgastemperaturen beeinträchtigt werden. Die Nachbehandlungsstrategie von bekannten Systemen berücksichtigt dies beispielsweise, durch die Verwendung von Katalysatoren, die bei geringen Temperaturen reaktiv sind bzw. reagieren, spezielle Filter oder dergleichen. Alternativ kann die Abgastemperatur im Abgasstrom durch die Verwendung von Drosseln oder Druckhalteventilen erhöht werden. Während der Motor zur Verringerung der Schadstoffproduktion betrieben wird, kann er jedoch nicht bei einem maximalen Drehmomentwirkungsgrad betrieben werden.
Es wird verstanden werden, dass das Verfahren der vorliegenden Offenbarung sicherstellen kann, dass sich die Abgastemperatur innerhalb des mit dem Abgasnachbehandlungsmodul 32 zusammenhängenden Betriebstemperaturbereichs befindet und dass der Motor 24 über den gesamten Motorlastbereich bei einem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden kann. Darüber hinaus kann das Verfahren der vorliegenden Offenbarung mehrere andere Verbesserungen gegenüber den bekannten Verfahren bereitstellen.
Indem ein hohes Überschuss-Luft-Kraftstoff-Verhältnis im unteren Lastbereich 40 verhindert wird, kann die Abgastemperatur höher sein als in vergleichbaren bekannten Systemen und daher oberhalb des unteren Grenzwertes. Aus diesem Grund müssen die verschiedenen in den bekannten Systemen verwendeten Wärmemanagementstrategien, wie beispielsweise zusätzliche Katalysatoren im Abgasnachbehandlungsmodul 32, nicht verwendet werden.
Im unteren Lastbereich 40 kann der CA50 zur Verbesserung des iSFC optimiert werden. Eine derartige Optimierung kann in bekannten Systemen nicht möglich sein, da die Nachbehandlungsanordnung bzw. die Abgasnachbehandlungsanordnung den erhöhten NOx-Ausstoß nicht bewältigen kann. Jedoch kann im vorliegenden Verfahren der erhöhte NOx-Ausstoß durch das Abgasnachbehandlungsmodul 32 aufgrund der höheren Abgastemperatur effizient behandelt werden.
Nachdem im Umschaltdrehmomentansprechverhalten der Lader 17 vor dem Turbolader 12 eingekuppelt wird, kann der Motor 24 aufgrund des verringerten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei einer geringeren Drehzahl im unteren Lastbereich 40 betrieben werden. Daher kann der FMEP reduziert und der bSFC verbessert werden.
Ferner kann das Verfahren der vorliegenden Offenbarung verhindern, dass variable Turbinengeometrien im Turbolader 12 verwendet werden müssen. Derartige Turbinen können zum Betrieb über den gesamten Motorlastbereich ausgelegt werden, jedoch nicht für einen maximalen Wirkungsgrad bei einer beliebigen Motorlast. Dem gegenüber kann die Turbine 14 in der vorliegenden Offenbarung unverändert bleiben bzw. eine feste Schaufelgeometrie aufweisen und die Geometrie der Turbine 14 kann optimiert werden, um lediglich bei hohen Motorlastzuständen effizienter betrieben zu werden.
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 4730457 B [0003]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Motorsystems (10), wobei das Motorsystem (10) aufweist: eine Brennkraftmaschine (24); einen Lader (17), der mit der Brennkraftmaschine (24) strömungstechnisch verbunden ist und zum Verdichten von Ansauggas betreibbar ist; eine Laderbypassanordnung (26), die betreibbar ist, das Ansauggas wahlweise zum Lader (17) oder unter Umgehung des Laders (17) zum Motor (24) zu leiten; und ein Abgasnachbehandlungsmodul (32), das mit einem Auslass des Motors (24) zum Aufnehmen von Abgas aus dem Motor (24) strömungstechnisch verbunden ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ermitteln einer Motorlast; und wahlweises Steuern eines Betriebs des Laders (17) und der Laderbypassanordnung (26) abhängig von der Motorlast, um die Abgastemperatur derart zu steuern, dass sie innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs verbleibt, wobei der vorgegebene Temperaturbereich von dem Abgasnachbehandlungsmodul (32) abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Motorsystem (10) ferner umfasst: einen Turbolader (12), der mit der Laderbypassanordnung (26), einem Abgasauslass des Motors (24) und dem Abgasnachbehandlungsmodul (32) strömungstechnisch verbunden ist und zum Verdichten des Ansauggases betreibbar ist; und eine Turboladerbypassanordnung (33), die betreibbar ist, das Abgas wahlweise vom Motor (24) zum Turbolader (12) oder unter Umgehung des Turboladers (12) zum Abgasnachbehandlungsmodul (32) zu leiten; wobei das Verfahren ferner das wahlweise Steuern des Betriebs der Turboladerbypassanordnung (33) abhängig von der Motorlast zum Ermöglichen der Steuerung der Abgastemperatur vorsieht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Abgasnachbehandlungsmodul (32) ein selektives katalytisches Reduktionssystem (SCR-System) ist und der vorgegebene Temperaturbereich die Abgastemperatur ist, bei der das SCR-System bei einem Konvertierungswirkungsgrad von mindestens 95% betrieben wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Lader (17) basierend auf einer Ermittlung, dass eine Ist-Motorlast kleiner als eine vorgegebene Soll-Motorlast ist und sich nicht in einem stationären Zustand befindet, zum Verdichten des Ansauggases betreibbar ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei in einem ersten Betriebszustand die Laderbypassanordnung (26) derart gesteuert wird, dass das Ansauggas zum Lader (17) geleitet wird, und der Lader (17) nicht betrieben wird, damit der Lader (17) das Ansauggas nicht verdichtet.
Verfahren nach Anspruch 5 rückbezogen auf Anspruch 2, wobei im ersten Betriebszustand die Turboladerbypassanordnung (33) derart gesteuert wird, dass das Abgas unter Umgehung des Turboladers (12) zum Abgasnachbehandlungsmodul (32) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der erste Betriebszustand ausgeführt wird, wenn sich die Ist-Motorlast unterhalb eines Motorlastschwellenwertes und in einem stationären Zustand befindet.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei in einem zweiten Betriebszustand die Laderbypassanordnung (26) derart betreibbar ist, dass das Ansauggas zum Lader (17) geleitet wird, und der Lader (17) zum Verdichten des Ansauggases betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 8 rückbezogen auf einen der Ansprüche 3 bis 7, wobei im zweiten Betriebszustand die Turboladerbypassanordnung (33) derart gesteuert wird, dass das Abgas unter Umgehung des Turboladers (12) zum Abgasnachbehandlungsmodul (32) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der zweite Betriebszustand ausgeführt wird, wenn eine Ist-Motorlast kleiner als eine Soll-Motorlast ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei in einem dritten Betriebszustand die Laderbypassanordnung (26) derart gesteuert wird, dass das Ansauggas zum Lader (17) geleitet wird, und der Lader (17) zum Verdichten des Ansauggases betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 11 rückbezogen auf einen der Ansprüche 2 bis 10, wobei im dritten Betriebszustand die Turboladerbypassanordnung (33) derart gesteuert wird, dass das Abgas zum Turbolader (12) geleitet wird, und der Turbolader (12) zum Verdichten des Ansauggases betrieben wird, welches für eine weitere Verdichtung zum Lader (17) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der dritte Betriebszustand ausgeführt wird, wenn eine Ist-Motorlast ansteigt und eine Soll-Motorlast größer als die Ist-Motorlast ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei in einem vierten Betriebszustand der Turbolader (12) zum Verdichten des Ansauggases betrieben wird und die Laderbypassanordnung (26) derart gesteuert wird, dass das vom Turbolader (12) empfangene Ansauggas unter Umgehung des Laders (17) zum Motor (24) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei im vierten Betriebszustand die Turboladerbypassanordnung (33) derart gesteuert wird, dass das Abgas zum Turbolader (12) geleitet wird, und der Turbolader (12) zum Verdichten des Ansauggases betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der vierte Betriebszustand ausgeführt wird, wenn sich eine Soll-Motorlast oberhalb eines Motorlastschwellenwertes befindet.