DE102015203130A1 - Bestimmung der Position des Ventilsitzes eines Ladedrucksteuerventils - Google Patents

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Vladimir V. Kokotovic
Amey Y Karnik
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Abstract

Es werden verschiedene Verfahren zum Kompensieren der Variation der Geometrie und der Position der Koppelgetriebe und der Ventilsitze in Ladedrucksteuerventilanordnungen bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Ladedrucksteuerventils in einer Brennkraftmaschine beim Starten der Kraftmaschine das Anordnen einer Ladedrucksteuerventil-Klappe auf einem Sitz, das Aufzeichnen einer Position des Sitzes und das Zuordnen der Sitzposition zu einem oder mehreren Betriebsparametern und das Modifizieren einer Position eines Ladedrucksteuerventil-Aktuators basierend auf der Sitzposition während des Kraftmaschinenbetriebs.

Description

  • Die Offenbarung bezieht sich auf die Steuerung eines Ladedrucksteuerventils in einem Turbolader.
  • Einige Brennkraftmaschinen verwenden eine Kompressionsvorrichtung, wie z. B. einen Turbolader, um die Drehmoment-/Leistungsausgabedichte der Kraftmaschine zu erhöhen. In einem Beispiel kann ein Turbolader einen Kompressor und eine Turbine enthalten, die durch eine Antriebswelle verbunden sind, wobei die Turbine an eine Auslasskrümmerseite einer Kraftmaschine gekoppelt ist und der Kompressor an eine Einlasskrümmerseite der Kraftmaschine gekoppelt ist. In dieser Weise führt die abgasangetriebene Turbine dem Kompressor Energie zu, um den Druck (z. B. die Aufladung oder den Ladedruck) im Einlasskrümmer zu erhöhen und die Strömung von Luft in die Kraftmaschine zu vergrößern. Die Aufladung kann durch das Einstellen der Gasmenge, die die Turbine erreicht, z. B. mit einem Ladedrucksteuerventil, gesteuert werden. Ein Aktuator kann betriebstechnisch über ein Koppelgetriebe an eine Ladedrucksteuerventil-Klappe gekoppelt und angetrieben sein, um die Ladedrucksteuerventil-Klappe irgendwo zwischen einer völlig offenen Position und einer völlig geschlossenen Position (z. B. auf einem Ventilsitz) zu positionieren, um die auf den Betriebsbedingungen basierende Sollaufladung zu erreichen. Der Aktuator kann ein elektrischer Aktuator sein, wie z. B. ein Motor. Ein Positionssensor kann eine Rückkopplung bereitstellen, die den Ort des Aktuators bezüglich eines Bezugspunkts angibt. In Abhängigkeit von den umgebenden Bedingungen kann das Koppelgetriebe signifikant großen Kräften, Schwingungen und Temperaturen unterworfen sein.
  • In einigen Herangehensweisen ist eine Ladedrucksteuerventil-Klappe über eine Kurbelschwinge an den Ladedrucksteuerventil-Aktuator gekoppelt, die den Aktuator von der Klappe um einen Abstand trennt, um den Aktuator vor den hohen Temperaturen unmittelbar an der Klappe zu schützen. In dieser Weise kann eine Aktuatorverschlechterung, die sich andernfalls aus derartigen hohen Temperaturen ergeben könnte, verhindert werden. Ferner kann ein Spiel in den Koppelgetrieben und/oder dem Koppelgetriebe Messfehler aufgrund der Trennung der Messung von der Klappe selbst verursachen. Andere Typen der Koppelgetriebe können jedoch eine Ladedrucksteuerventil-Klappe an einen zugeordneten Aktuator koppeln, wie z. B. eine lineare Stange.
  • Die Erfinder haben hier ein Problem bei derartigen Herangehensweisen erkannt. Wenn sich die Komponententemperatur ändert und insbesondere zunimmt, kann eine Wärmeverformung einschließlich einer Ausdehnung und einer Kontraktion in dem Turbolader und dem Koppelgetriebe stattfinden. Ferner kann eine thermisch veranlasste Bewegung des Ventilsitzes stattfinden und dadurch den Sitz bezüglich des Aktuators, des Koppelgetriebes und der Messung der Ladedrucksteuerventil-Klappe bewegen. Folglich kann in einigen Szenarios eine thermische und eine mechanische Verformung in einer Ladedrucksteuerventilanordnung in Bereichen außer dem Koppelgetriebe selbst auftreten, die die Position eines Ventilsitzes ändern kann, gegen den eine Ladedrucksteuerventil-Klappe in ihrer völlig geschlossenen Position anstößt, wenn die Zufuhr von Aufladung nicht erwünscht ist. Eine derartige Variation der geometrischen Eigenschaften der Koppelgetriebe und der Ventilsitze verringert die Genauigkeit, mit der eine Ladedrucksteuerventil-Klappe positioniert werden kann, was wiederum die Genauigkeit der Zufuhr von Aufladung verringert. Ferner kann ein Koppelgetriebe abgelenkt (z. B. gebogen) werden, wenn es relativ hohen Kräften unterworfen ist, einschließlich jener, die durch einen Aktuator und/oder die Abgaskräfte aufgrund der umgebenden Umwelt auf das Koppelgetriebe angewendet werden.
  • Folglich werden Verfahren zum Kompensieren der Variation der Geometrie und der Position der Koppelgetriebe und der Ventilsitze in Ladedrucksteuerventilanordnungen bereitgestellt.
  • In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Ladedrucksteuerventils in einer Brennkraftmaschine beim Starten der Kraftmaschine das Anordnen einer Ladedrucksteuerventil-Klappe auf einem Sitz, das Aufzeichnen einer Position des Sitzes und das Zuordnen der Sitzposition zu einem oder mehreren Betriebsparametern und das Modifizieren einer Position eines Ladedrucksteuerventil-Aktuators basierend auf der Sitzposition während des Kraftmaschinenbetriebs.
  • In einem spezifischeren Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Aufzeichnen mehrerer Sitzpositionen und das Zuordnen jeder der mehreren Sitzpositionen zu einem oder mehreren Betriebsparametern, wenn die Ladedrucksteuerventil-Klappe während des Kraftmaschinenbetriebs auf dem Sitz angeordnet wird.
  • In einem weiteren Aspekt des Beispiels umfasst das Verfahren ferner das Inkrementieren der Position des Ladedrucksteuerventils-Aktuators durch das Hinzufügen eines Stromspielraums zu einem gegenwärtig dem Ladedrucksteuerventil-Aktuator zugeführten Strom, wenn die Ladedrucksteuerventil-Klappe während des Kraftmaschinenbetriebs auf dem Sitz angeordnet ist, und das Schätzen der Ablenkung in einem Koppelgetriebe, das die Ladedrucksteuerventil-Klappe an den Ladedrucksteuerventil-Aktuator gekoppelt, basierend auf einer Änderung der Ausgabe aus dem Positionssensor des Ladedrucksteuerventil-Aktuators, wobei sich die Änderung der Ausgabe aus dem Inkrementieren der Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators ergibt.
  • In einem noch weiteren Aspekt des Beispiels enthält das Anordnen der Ladedrucksteuerventil-Klappe auf dem Sitz das Abrufen einer vorher aufgezeichneten Sitzposition von der Datenstruktur, das Anordnen der Ladedrucksteuerventil-Klappe in der vorher aufgezeichneten Sitzposition, das Inkrementieren der Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators durch das Hinzufügen eines Stromspielraums zu einem gegenwärtig dem Ladedrucksteuerventil-Aktuator zugeführten Strom und das Aufzeichnen einer aktuellen Sitzpositionen, sobald die Ausgabe von einem Positionssensor des Ladedrucksteuerventil-Aktuators unter einen Schwellenwert fällt.
  • In den obigen Beispielen wird eine Variation der Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils, der Koppelgetriebegeometrie (z. B. der Ablenkung, der Wärmeausdehnung/-kontraktion) und der Gesamtgeometrie der Ladedrucksteuerventilanordnung, die andernfalls zu einer ungenauen Positionierung der Ladedrucksteuerventil-Klappe führen würde, kompensiert. Die Positionen des Ladedrucksteuerventil-Aktuators können basierend auf den bestimmten Ventilsitzpositionen modifiziert werden. Folglich wird das technische Ergebnis durch diese Maßnahmen erreicht.
  • Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leicht offensichtlich, wenn sie allein oder im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht gemeint, um die Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen begrenzt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
  • 1 zeigt einen Blockschaltplan einer Turbolader-Kraftmaschine, die ein Ladedrucksteuerventil enthält.
  • 2 zeigt eine beispielhafte Anordnung des Ladedrucksteuerventils nach 1.
  • 3A u. 3B zeigen einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern eines Turboladers veranschaulicht, der der Ladedrucksteuerventilanordnung nach 2 zugeordnet ist.
  • 4 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils der Ladedrucksteuerventilanordnung nach 2 veranschaulicht.
  • 5 zeigt eine Abbildung, die die Bestimmung der Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils der Ladedrucksteuerventilanordnung nach 2 in einem beispielhaften Fahrzyklus veranschaulicht.
  • 6 veranschaulicht das dynamische Aktualisieren einer Abbildung mehrerer Positionen des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils, von denen jede einer Betriebstemperatur zugeordnet ist.
  • Kompressionsvorrichtungen, wie z. B. ein Turbolader, können verwendet werden, um die Ausgabe einer Brennkraftmaschine zu erhöhen. Ein Ladedrucksteuerventil kann dem der Kraftmaschine zugeführten Ladedruck durch das Positionieren einer Ladedrucksteuerventil-Klappe teilweise regeln, um dadurch die Menge des Abgases zu steuern, die eine Turbine des Turboladers erreicht. Die Ladedrucksteuerventil-Klappe kann über einen Aktuator mit einem dazwischen angeordneten Koppelgetriebe positioniert werden. Eine genaue Positionierung der Ladedrucksteuerventil-Klappe und folglich eine genaue Steuerung der Aufladung können jedoch durch verschiedene Betriebsfaktoren, einschließlich sowohl der Wärmedeformation in dem Koppelgetriebe, dem Ventilsitz und der gesamten Turboladeranordnung aufgrund der hohen umgebenden Temperaturen als auch aufgrund der mechanischen Spannung, die Abschnitte der Ladedrucksteuerventilanordnung einschließlich des Koppelgetriebes ablenken oder anderweitig deformieren (z. B. biegen) können, verschlechtert sein. Folglich können die Strategien, die dafür ausgelegt sind, diese Probleme abzuschwächen, versuchen, zwei oder mehr konstituierende Faktoren zu kompensieren.
  • Es werden folglich verschiedene Verfahren zum Kompensieren der Variation der Geometrie und der Position der Koppelgetriebe und der Ventilsitze in Ladedrucksteuerventilanordnungen bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Ladedrucksteuerventils in einer Brennkraftmaschine beim Starten der Kraftmaschine das Anordnen einer Ladedrucksteuerventil-Klappe auf einem Sitz, das Aufzeichnen einer Position des Sitzes und das Zuordnen der Sitzposition zu einem oder mehreren Betriebsparametern und das Modifizieren einer Position eines Ladedrucksteuerventil-Aktuators basierend auf der Sitzposition während des Kraftmaschinenbetriebs. 1 zeigt einen Blockschaltplan einer Turbolader-Kraftmaschine, die ein Ladedrucksteuerventil enthält, 2 zeigt eine beispielhafte Anordnung des Ladedrucksteuerventils nach 1, 3A u. 3B zeigen einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern eines Turboladers veranschaulicht, der der Ladedrucksteuerventilanordnung nach 2 zugeordnet ist, 4 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils der Ladedrucksteuerventilanordnung nach 2 veranschaulicht, 5 zeigt eine Abbildung, die die Bestimmung der Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils der Ladedrucksteuerventilanordnung nach 2 in einem beispielhaften Fahrzyklus veranschaulicht, und 6 veranschaulicht das dynamische Aktualisieren einer Abbildung mehrerer Positionen des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils, von denen jede einer Betriebstemperatur zugeordnet ist. Die Kraftmaschine nach 1 enthält außerdem einen Controller, der dafür ausgelegt ist, die in den 3 und 4 dargestellten Verfahren auszuführen.
  • 1 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine beispielhafte Kraftmaschine 10 zeigt, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Die Kraftmaschine 10 ist mit vier Zylindern 30 gezeigt. Es können jedoch gemäß der aktuellen Offenbarung andere Anzahlen von Zylindern verwendet werden. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 132 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Jede Verbrennungskammer (d. h. jeder Zylinder) 30 der Kraftmaschine 10 kann die Verbrennungskammerwände enthalten, wobei ein (nicht gezeigter) Kolben darin positioniert ist. Die Kolben können an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein (nicht gezeigtes) Zwischengetriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
  • Die Verbrennungskammern 30 können Einlassluft von einem Einlasskrümmer 44 über einen Einlasskanal 42 empfangen und können die Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 48 entleeren. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskrümmer 46 können über jeweilige (nicht gezeigte) Einlassventile und Auslassventile selektiv mit der Verbrennungskammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
  • Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüsen 50 direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt sind, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines von dem Controller 12 empfangenen Signals FPW direkt darin einzuspritzen. In dieser Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 50 das bereit, was als die Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. an der Seite der Verbrennungskammer oder im Oberteil der Verbrennungskammer angebracht sein. Der Kraftstoff kann durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält, der Kraftstoffeinspritzdüse 50 zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen können die Verbrennungskammern 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzdüse enthalten, die im Einlasskrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die das bereitstellt, was als die Kanaleinspritzung des Kraftstoffs in die Einlassöffnung stromaufwärts jeder Verbrennungskammer 30 bereitstellt.
  • Der Einlasskanal 42 kann die Drosselklappen 21 und 23 enthalten, die die Drosselklappen-Platten 22 bzw. 24 aufweisen. In diesem speziellen Beispiel können die Positionen der Drosselklappen-Platten 22 und 24 durch den Controller 12 über Signale, die einem in den Drosselklappen 21 und 23 enthaltenen Aktuator bereitgestellt werden, verändert werden. In einem Beispiel können die Aktuatoren elektrische Aktuatoren (z. B. Elektromotoren) sein, eine Konfiguration, die üblicherweise als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise können die Drosselklappen 21 und 23 betrieben werden, um die der Verbrennungskammer 30 unter anderen Kraftmaschinenzylindern bereitgestellte Einlassluft zu variieren. Die Positionen der Drosselklappen-Platten 22 und 24 können dem Controller 12 durch ein Drosselklappen-Positionssignal TP bereitgestellt werden. Der Einlasskanal 42 kann ferner einen Luftmassendurchflusssensor 120, einen Krümmerluftdrucksensor 122 und einen Drosselklappen-Einlassdrucksensor 123 enthalten, um dem Controller 12 die jeweiligen Signale MAF (Luftmassendurchfluss) und MAP (Krümmerluftdruck) bereitzustellen.
  • Der Auslasskanal 48 kann die Abgase von den Zylindern 30 empfangen. Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 128 stromaufwärts der Turbine 62 und einer Abgasreinigungsvorrichtung 78 an den Auslasskanal 48 gekoppelt ist. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt sein, um eine Angabe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO-(ein universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoff-), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO-, ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Abgasreinigungsvorrichtung 78 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein.
  • Es ist gezeigt, dass ein auslassseitiger Temperatursensor 79 stromaufwärts einer Einlassseite der Turbine 62 und stromabwärts einer Auslassseite des Auslasskrümmers 46 positioniert ist. Der auslassseitige Temperatursensor 79 kann speziell dafür ausgelegt sein, die Turbineneinlasstemperatur abzutasten und diese abgetastete Temperatur als ein Signal TT zu dem Controller 12 weiterzuleiten. Der Sensor 79 kann z. B. ein Thermoelement sein. Allgemeiner kann die Abgastemperatur durch die Sensoren 79 und/oder andere nicht gezeigte Sensoren, die sich im Auslasskanal 48 befinden, gemessen werden. Alternativ kann die Abgastemperatur basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. der Drehzahl, der Last, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR), der Funkenspätverstellung usw., abgeleitet werden.
  • Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabeports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 106 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von dem Luftmassendurchflusssensor 120; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der an einem Ort innerhalb der Kraftmaschine 10 schematisch gezeigt ist; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; der Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappen-Positionssensor, wie erörtert worden ist; und eines Absolut-Krümmerdrucksignals, MAP, von einem Sensor 122, wie erörtert worden ist. Ein Kraftmaschinen-Drehzahlsignal, RPM, kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks im Einlasskrümmer 44 bereitzustellen. Es sei angegeben, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie z. B. ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Kraftmaschinen-Drehmoments liefern. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Kraftmaschinendrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Ladung (einschließlich der Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der außerdem als ein Kraftmaschinen-Drehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 40 eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse erzeugen. In einigen Beispielen kann der Festwertspeicher 106 des Speichermediums mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die durch den Prozessor 102 ausführbare Anweisungen zum Ausführen sowohl der im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch anderer Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, repräsentieren.
  • Die Kraftmaschine 10 kann ferner eine Kompressionsvorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader enthalten, der wenigstens einen Kompressor 60 enthält, der entlang dem Einlasskrümmer 44 angeordnet ist. Für einen Turbolader kann der Kompressor 60 wenigstens teilweise durch eine Turbine 62, z. B. über eine Welle oder eine andere Kopplungsanordnung, angetrieben sein. Die Turbine 62 kann entlang dem Auslasskanal 48 angeordnet sein und mit den hindurchströmenden Abgasen in Verbindung stehen. Es können verschiedene Anordnungen bereitgestellt sein, um den Kompressor anzutreiben. Für einen Lader kann der Kompressor 60 wenigstens teilweise durch die Kraftmaschine und/oder eine elektrische Arbeitsmaschine angetrieben sein und kann keine Turbine enthalten. Folglich kann der Betrag der Kompression, der einem oder mehreren Zylindern der Kraftmaschine über einen Turbolader oder einen Lader bereitgestellt wird, durch den Controller 12 verändert werden. In einigen Fällen kann die Turbine 62 z. B. einen elektrischen Generator 64 antreiben, um über einen Turbotreiber 68 einer Batterie 66 Leistung bereitzustellen. Die Leistung von der Batterie 66 kann dann verwendet werden, um den Kompressor 60 über einen Motor 70 anzutreiben. Ferner kann ein Sensor 123 im Einlasskrümmer 44 angeordnet sein, um dem Controller 12 ein BOOST-Signal bereitzustellen.
  • Ferner kann der Auslasskanal 48 ein Ladedrucksteuerventil 26 enthalten, um das Abgas weg von der Turbine 62 abzuleiten. In einigen Ausführungsformen kann das Ladedrucksteuerventil 26 ein mehrstufiges Ladedrucksteuerventil, wie z. B. ein zweistufiges Ladedrucksteuerventil, sein, wobei eine erste Stufe dafür ausgelegt ist, den Ladedruck zu steuern, während eine zweite Stufe dafür ausgelegt ist, den Wärmefluss zur Abgasreinigungsvorrichtung 78 zu vergrößern. Das Ladedrucksteuerventil 26 kann mit einem Aktuator 150 betätigt werden, der z. B. ein elektrischer oder ein pneumatischer Aktuator sein kann. Der Einlasskanal 42 kann ein Kompressorumgehungsventil 27 enthalten, das dafür ausgelegt ist, die Einlassluft um den Kompressor 60 abzuleiten. Das Ladedrucksteuerventil 26 und/oder das Kompressorumgehungsventil 27 können durch den Controller 12 über Aktuatoren (z. B. den Aktuator 150) gesteuert sein, um geöffnet zu sein, wenn z. B. ein geringerer Ladedruck erwünscht ist.
  • Der Einlasskanal 42 kann ferner einen Ladeluftkühler (CAC) 80 (z. B. einen Zwischenkühler) enthalten, um die Temperatur der durch einen Turbolader oder einen Lader aufgeladenen Einlassgase zu verringern. In einigen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Luft-Wärmetauscher sein. In anderen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Flüssigkeit-Wärmetauscher sein.
  • Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) einen Sollanteil des Abgases von dem Auslasskanal 48 über einen AGR-Kanal 140 zum Einlasskanal 42 leiten. Die Menge der dem Einlasskanal 42 bereitgestellten AGR kann durch den Controller 12 über ein AGR-Ventil 142 variiert werden. Ferner kann ein (nicht gezeigter) AGR-Sensor innerhalb des AGR-Kanals angeordnet sein und kann eine Angabe des Drucks und/oder der Temperatur und/oder der Konzentration des Abgases bereitstellen. Alternativ kann die AGR durch einen berechneten Wert gesteuert werden, der auf den Signalen von dem MAF-Sensor (stromaufwärts), dem MAP (des Einlasskrümmers), der MAT (der Krümmergastemperatur) und dem Kurbeldrehzahlsensor basiert. Ferner kann die AGR basierend auf einem Abgas-O2-Sensor und/oder einem Einlasssauerstoffsensor (des Einlasskrümmers) gesteuert werden. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemischs innerhalb der Verbrennungskammer zu regeln. 1 zeigt ein Hochdruck-AGR-System, wobei die AGR von einem Ort stromaufwärts einer Turbine eines Turboladers zu einem Ort stromabwärts eines Kompressors eines Turboladers geleitet wird. In anderen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine zusätzlich oder alternativ ein Niederdruck-AGR-System enthalten, wobei die AGR von einem Ort stromabwärts einer Turbine eines Turboladers zu einem Ort stromaufwärts eines Kompressors des Turboladers geleitet wird.
  • In 2 ist eine beispielhafte Ladedrucksteuerventilanordnung 200 gezeigt. Das Ladedrucksteuerventil 200 kann z. B. das Ladedrucksteuerventil 26 in 1 sein. Das Ladedrucksteuerventil 200 wird durch einen Aktuator 202 betätigt, der der Aktuator 150 in 1 sein kann. In diesem Beispiel ist der Aktuator 202 ein elektrischer Aktuator, der einen Elektromotor enthält, obwohl andere geeignete Aktuatoren möglich sind (z. B. ein Solenoid). Eine Ausgangswelle 201 des Aktuators 202 ist an ein Koppelgetriebe 204 und insbesondere ein erstes Verbindungsstück 206 des Koppelgetriebes gekoppelt. Wie gezeigt ist, ist das Koppelgetriebe 204 in der veranschaulichten Ausführungsform eine Kurbelschwinge, obwohl andere Koppelgetriebe möglich sind, wie z. B. ein linearer Stab. Das Koppelgetriebe 204 bewegt sich um zwei Drehpunkte, einschließlich eines ersten Drehpunkts 208, um den sich das erste Verbindungsstück 206 und ein zweites Verbindungsstück 210 drehen, und eines zweiten Drehpunkts 212, um den sich ein drittes Verbindungsstück 214 und ein viertes Verbindungsstück 216 drehen. Das erste, das zweite, das dritte und das vierte Verbindungsstück 206, 210, 214 und 216 sind gemeinsam aneinander gekoppelt, um das Koppelgetriebe 204 als ein zusammenhängendes Element zu bilden. An einem dem Aktuator 202 gegenüberliegenden Ende ist das Koppelgetriebe 204 an ein viertes Verbindungsstück 216 an eine Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 gekoppelt, die bezüglich eines Ventilsitzes 220 in einer völlig offenen Position, einer völlig geschlossenen Position oder irgendwo dazwischen positioniert werden kann. Es ist gezeigt, dass der Ventilsitz 220 in einem Abschnitt des Auslasskanals 22 angeordnet ist, der z. B. der Auslasskrümmer 46 der Kraftmaschine 10 in 1 sein kann. Durch das Positionieren der Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 in dieser kontinuierlich variablen Weise kann die Menge des Abgases, die eine Turbine (z. B. Turbine 62 nach 1) eines Turboladers erreicht, gesteuert werden. In dieser Weise kann der einer Kraftmaschine, wie z. B. der Kraftmaschine 10 nach 1, zugeführte Ladedruck in Übereinstimmung mit der Sollaufladung und anderen Betriebsbedingungen gesteuert werden. Die Position der Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 des Ladedrucksteuerventils 200 kann über die Betätigung des Aktuators 202 und die Anordnung seiner Ausgangswelle 201 gesteuert werden, deren Bewegungen über das Koppelgetriebe 204 zum Auslassventil übertragen werden können.
  • Wie gezeigt ist, enthält das Ladedrucksteuerventil 200 ferner einen Positionssensor 224, der dafür ausgelegt sein kann, den Ort der Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 basierend auf den Änderungen des Winkels der Ausgangswelle 201 zu messen. In einigen Beispielen kann ein Drehgeber, der dafür ausgelegt ist, die Drehung einer sich drehenden Komponente in dem Aktuator 202 abzutasten, verwendet werden, wobei die von ihm erzeugten Impulse an den Controller 12 in 1 gesendet werden. Der Positionssensor 224 kann jedoch für Ausführungsformen angepasst sein, in denen anstelle der in 2 gezeigten Kurbelschwingen-Konfiguration ein lineares Stabkoppelgetriebe verwendet wird. In jedem Fall kann eine Messung durch den Positionssensor 224 verwendet werden, um die Position der Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 zu bestimmen, insbesondere den Abstand von der Oberseite des Ventilsitzes 220 zur Unterseite der Ladedrucksteuerventil-Klappe 218. In anderen Ausführungsformen kann die Position der Ladedrucksteuerventil-Klappe jedoch basierend auf einem weichen Modell unter Verwendung eines oder mehrerer der Signale (z. B. BOOST), die oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben worden sind, bestimmt und an den Controller 12 gesendet werden.
  • 2 veranschaulicht außerdem, wie eine Variation der Geometrie (z. B. der Länge) des Koppelgetriebes 204 und ihrer konstituierenden Verbindungsstücke auftreten kann. In einigen Szenarios tritt die Variation der Geometrie des Koppelgetriebes 204 aufgrund der hohen umgebenden Temperaturen auf, die teilweise durch die heißen Abgase erzeugt werden, die sich durch den Auslasskanal 222 bewegen. Wenn sich die Temperatur des Koppelgetriebes 204 ändert, können sich das Koppelgetriebe und seine konstituierenden Verbindungsstücke ausdehnen und in anderen Szenarios zusammenziehen. Dies kann eine Variation des Abstands zwischen den Drehpunkten 208 und 212 enthalten. Als solches kann die Genauigkeit der Positionsabtastung der Ladedrucksteuerventil-Klappe abnehmen, was zu einer ungenauen Zufuhr von Aufladung zu einer Kraftmaschine führt.
  • Eine physische Deformation oder Ablenkung kann in dem Koppelgetriebe 204 aus anderen Gründen auftreten. Bei hohen Lasten (z. B. einer mechanischen Last auf die Ladedrucksteuerventil-Klappe 218), wirken z. B. hohe Abgasdrücke aufgrund des Abgases, das sich durch den Auslasskanal 222 bewegt, gegen die Unterseite der Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 in einer Richtung, die im Wesentlichen auf eine Richtung E ausgerichtet ist. Um derartige Abgaskräfte kompensieren und um die Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 in Reaktion auf die Soll-Aufladungspegel zu positionieren, wird eine etwa gleiche und entgegengesetzte Aktuatorkraft durch das Koppelgetriebe 204 vom Aktuator 202 zum Oberteil der Ladedrucksteuerventil-Klappe an dem Punkt übertragen, an dem das vierte Verbindungsstück 216 mit ihr verbunden ist, wobei in der Figur gezeigt ist, dass die Kraft auf eine Richtung A ausgerichtet ist. Die Aktuatorkraft, die auf die hohen Abgasdrücke und die resultierenden signifikanten Abgaskräfte reagiert, kann eine Variation (z. B. eine Ausdehnung, eine Kontraktion in der Länge, ein Biegen usw.) in der Geometrie des Koppelgetriebes 204 verursachen, die hier als "Ablenkung" oder "Deformation" bezeichnet werden kann. Eine derartige Ablenkung ist durch ein abgelenktes Koppelgetriebe 226 dargestellt, das in gestrichelten Linien veranschaulicht ist. Während die Position des abgelenkten Koppelgetriebes 226 von dem Koppelgetriebe 204 versetzt ist, entsprechen beide Koppelgetriebe derselben Klappenposition. Es kann dementsprechend gesehen werden, wie der Positionssensor 224 zwei verschiedene Koppelgetriebepositionen detektieren und folglich die Positionen der Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 bezüglich des Koppelgetriebes 204 und des abgelenkten Koppelgetriebes 226 detektieren kann. Die Detektion von zwei verschiedenen Positionen der Ladedrucksteuerventil-Klappe, wenn die Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 bei einer einzelnen Hubhöhe (z. B. der Trennung zwischen der Unterseite der Klappe und der Oberseite des Ventilsitzes 220) orientiert ist, kann für mehrere abgelenkte Koppelgetriebe im Vergleich zu ihren nicht abgelenkten Gegenstücken auftreten.
  • Die Koppelgetriebedeformation kann zu anderen Fehlern bei der Positionsverfolgung der Ladedrucksteuerventil-Klappe führen. In einigen Szenarios kann das abgelenkte Koppelgetriebe z. B. verursachen, dass der Positionssensor 224 eine detektierte Position der Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 in einer ersten physischen Hubhöhe bereitstellt. Wenn die Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 physisch in einer zweiten physischen Hubhöhe positioniert ist, die von der ersten physischen Hubhöhe verschieden ist, obwohl in einigen Beispielen relativ nah ist, kann der Positionssensor 224 die gleiche detektierte Position bereitstellen. Mit anderen Worten, der Positionssensor 224 in diesem Beispiel stellt die gleiche detektierte Hubhöhe für zwei verschiedene tatsächliche physische Hubhöhen bereit.
  • In einigen Ladedrucksteuerventilanordnungen, wie z. B. der des Ladedrucksteuerventils 200, kann eine Koppelgetriebeablenkung, die in einem Ausmaß auftritt, das die Zufuhr der Aufladung bis zu einem unannehmbaren Grad beeinflusst, beginnen, sich über einer Schwellenlast zu offenbaren, bei der Kräfte (z. B. Aktuator- und Abgaskräfte) über einem Kraftschwellenwert auf die Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 ausgeübt werden. Es sei angegeben, dass sich in diesem Kontext die Last auf die physische Last auf die Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 aufgrund der durch den Aktuator 202 übertragenen Kraft und/oder der durch die Abgasströmung durch den Auslasskanal 222 übertragenen Kraft bezieht. Die Routinen können als solche die Koppelgetriebeablenkung über einem Lastschwellenwert der Ladedrucksteuerventil-Klappe kompensieren.
  • Es wird erkannt, dass das Ladedrucksteuerventil 200 und verschiedene Komponenten darin modifiziert werden können, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Anstelle oder zusätzlich zu dem Positionssensor 224 können z. B. ein Stromsensor und/oder ein Kraftsensor in dem Aktuator 202 enthalten sein. Die Stromabtastung kann über einen Sensor oder eine Sonde gefördert werden oder sie kann in anderen Beispielen basierend auf dem ohmschen Gesetz (oder einer anderen Beziehung) als das Verhältnis der Aktuatorspannung (z. B. der Anschlussspannung) und dem Aktuatorwiderstand berechnet werden, falls diese beiden Größen bekannt sind oder gemessen werden können. Ferner können, wie oben beschrieben worden ist, andere Typen von Koppelgetrieben bereitgestellt sein, um den Aktuator 202 an die Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 zu koppeln, einschließlich einer linearen Stange, aber nicht eingeschränkt darauf.
  • Die Wärmedeformation (z. B. die Ausdehnung, die Kontraktion usw.) und die mechanische Deformation, die oben beschrieben worden sind, können an anderen Orten in einer Ladedrucksteuerventilanordnung als an einem Koppelgetriebe auftreten. Die Wärme- und/oder die mechanische Deformation kann z. B. am Ventilsitz 220 im Ladedrucksteuerventil 200 auftreten und die Position des Sitzes bezüglich dessen ändern, was nominell als die Sitzposition betrachtet wird (z. B. während der Betriebsbedingungen, unter denen sich die Wärme- und/oder die mechanische Deformation nicht signifikant über einem Schwellenwert befinden). Die Varianz der Sitzposition kann eine verringerte Zufuhr von Aufladung bezüglich einem Sollniveau der Aufladung verursachen oder in anderen Szenarios eine übermäßige Anstrengung durch den Aktuator 202 verursachen, wenn der Ventilsitz 220 früher als erwartet erreicht worden ist.
  • 2 veranschaulicht ein nicht einschränkendes Beispiel der Varianz der Position des Ventilsitzes 220, die sowohl einen verschobenen Auslasskanal als auch einen sich daraus ergebenden deformierten Ventilsitz 228 in gestrichelten Linien zeigt. Als ein spezielles nicht einschränkendes Beispiel kann die Variation der Position des Ventilsitzes in der Größenordnung von mehreren zehn Millimetern liegen, wenn sich die umgebenden Abgastemperaturen über einen Bereich von mehreren hundert Grad (z. B. von 300 bis 950 °C) ändern. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, kann die Varianz der Position des Ventilsitzes 220 durch das Messen des Ortes des Ventilsitzes während der Fälle kompensiert werden, in denen die Ladedrucksteuerventil-Klappe 218 auf dem Sitz angeordnet ist – z. B. beim Start der Kraftmaschine als Teil einer Eichroutine, während des Kraftmaschinenbetriebs, wenn befohlen ist, dass die Klappe in der vollständig geschlossenen Position anzuordnen ist, um die maximale Aufladung zuzuführen, oder wenn die Vermeidung von Klappern erwünscht ist. Es kann eine geeignete Datenstruktur (z. B. eine Nachschlagtabelle), die mehrere Sitzpositionen speichert, von denen jede jeweiligen Betriebsparametern (z. B. einer oder mehreren Betriebstemperaturen) zugeordnet ist, gebildet werden, so dass die Sitzpositionen während des Kraftmaschinenbetriebs von der Datenstruktur abgerufen werden können, um die Genauigkeit der Ventilpositionierung zu vergrößern, indem in die Datenstruktur gemessene und/oder geschätzte Temperaturen (z. B. durch den auslassseitigen Temperatursensor 79 gemessene Turbineneinlasstemperaturen) eingegeben werden. Die Hubhöhenbefehle (z. B. die durch einen Kraftmaschinen-Controller erzeugten Anweisungen, die einen Ort vorschreiben, an dem die Klappe 218 anzuordnen ist) können in dieser Weise modifiziert werden. Die Datenstruktur kann anfangs offline basierend auf den bekannten geometrischen Eigenschaften der Ladedrucksteuerventilanordnung (z. B. der nominellen Koppelgetriebelänge und der Sitzposition, den thermischen Eigenschaften dieser und anderer Komponenten usw.) und/oder Testdaten gebildet werden, bevor sie in ein zugängliches Speichermedium (z. B. den ROM 106 des Controllers 12 in 1) programmiert wird. Außerdem kann die Kompensation der Varianz der Sitzposition ferner die Kompensation der Ablenkung des Koppelgetriebes 204 aufgrund mechanischer Kräfte enthalten. Es wird erkannt, dass der beispielhafte verschobene Auslasskanal und der deformierte Ventilsitz 228 als ein Beispiel bereitgestellt sind und nicht vorgesehen sind, in irgendeiner Weise einschränkend zu sein; sowohl der Ventilsitz und/oder der Auslasskanal als auch andere nächste Komponenten in der Ladedrucksteuerventilanordnung können anderen Typen der Deformation unterzogen werden und können diesen in einer anisotropen Weise unterzogen werden.
  • Die 3A u. 3B zeigen einen Ablaufplan, der ein Verfahren 300 zum Steuern eines Turboladers veranschaulicht, dem die Ladedrucksteuerventilanordnung nach 2 zugeordnet ist. Das Verfahren 300 kann durch einen Kraftmaschinen-Controller (z. B. den Controller 12 nach 1) ausgeführt werden und verwendet werden, um einen Turbolader über ein Ladedrucksteuerventil (z. B. das Ladedrucksteuerventil 200 nach 2) zu steuern. Der Ladedrucksteuerventil-Aktuator 202 nach 2 kann insbesondere verwendet werden, um das Ladedrucksteuerventil zu betätigen. In einem Beispiel kann ein Verfahren zum Steuern des Turboladers über das Ladedrucksteuerventil das Bestimmen eines Soll-Ladedrucks und eines tatsächlichen Ladedrucks umfassen. Das Ladedrucksteuerventil kann in Übereinstimmung mit einem Unterschied zwischen dem Soll-Ladedruck und dem tatsächlichen Ladedruck eingestellt werden.
  • Bei 302 enthält das Verfahren das Bestimmen einer Sollaufladung in Übereinstimmung mit einer Anforderung des Fahrers und den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die bewerteten Bedingungen können direkt mit Sensoren gemessen werden, wie z. B. den Sensoren 112, 118, 120, 122, 123 und 134, und/oder die Bedingungen können aus anderen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine geschätzt werden. Die bewerteten Bedingungen können die Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels, die Temperatur des Kraftmaschinenöls, den Luftmassendurchfluss (MAF), den Krümmerdruck (MAP), die Aufladung (z. B. den BOOST-Druck vom Sensor 123), die Kraftmaschinendrehzahl, die Leerlaufdrehzahl, den Atmosphärendruck, das vom Fahrer angeforderte Drehmoment (z. B. von einem Pedalpositionssensor 134), die Lufttemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit usw. enthalten.
  • Als Nächstes wird bei 304 ein tatsächlicher Ladedruck bestimmt. Der tatsächliche Ladedruck kann von einem Sensor, wie z. B. dem Sensor 123, direkt gemessen werden. Die Messung kann über das BOOST-Druck-Signal an den Controller 12 gesendet und in einem computerlesbaren Speichermedium (z. B. dem ROM 106, dem RAM 108 und/oder dem KAM 110 des Controllers 12 in 1) gespeichert werden. In einer alternativen Ausführungsform kann der tatsächliche Ladedruck basierend auf anderen Betriebsparametern geschätzt werden, wie z. B. basierend auf dem MAP und der RPM.
  • Als Nächstes wird bei 306 der Atmosphärendruck bestimmt. Der Atmosphärendruck kann z. B. von einem MAP-Sensor beim Start der Kraftmaschine gemessen und/oder basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, einschließlich des MAF, des MAP, der Drosselklappenposition usw., geschätzt werden. Die Messung kann an den Kraftmaschinen-Controller gesendet und in dem computerlesbaren Speichermedium gespeichert werden. In einer alternativen Ausführungsform kann der Atmosphärendruck basierend auf anderen Betriebsparametern geschätzt werden.
  • Als Nächstes wird bei 308 ein Unterschied zwischen der tatsächlichen und der Sollaufladung bestimmt. Den Unterschied kann z. B. der Kraftmaschinen-Controller bestimmen. In einigen Beispielen kann der Unterschied bestimmt werden, indem die Sollaufladung von der tatsächlichen Aufladung abgezogen wird.
  • Als Nächstes wird bei 310 eine Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe bestimmt, um den bei 308 bestimmten Unterschied zwischen der tatsächlichen und der Sollaufladung zu verringern. In einigen Beispielen wird der Unterschied zwischen der tatsächlichen und der Sollaufladung zusätzlich zu der aktuellen Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe in einen geeigneten Steuermechanismus eingespeist, der dafür ausgelegt ist, eine Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe zu bestimmen, um diesen Unterschied zu verringern. Die Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe kann z. B. als eine Eingabe in die Ladedrucksteuerventil-Dynamik verwendet werden. In einigen Ladedrucksteuerventil-Aktuatoren kann die Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe auf einen Arbeitszyklus des Ladedrucksteuerventils abgebildet werden, wobei das Arbeitszyklussignal durch den Controller erzeugt und an den Ladedrucksteuerventil-Aktuator gesendet wird. Das Abbilden auf einen Arbeitszyklus des Ladedrucksteuerventils kann die Verwendung von Nachschlagtabellen oder das Berechnen des Arbeitszyklus des Ladedrucksteuerventils enthalten. In einigen anderen Aktuatoren bestimmt der Ladedrucksteuerventil-Controller den Arbeitszyklus basierend auf dem Unterschied zwischen der Sollposition und der tatsächlichen Position des Ladedrucksteuerventils. Ein Ladedrucksteuerventil-Steuersignal (WGC-Signal) kann die Pulsbreitenmodulation über den Arbeitszyklus des Ladedrucksteuerventils enthalten, um das Ladedrucksteuerventil einzustellen. Die Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe kann z. B. durch Vorwärtsregelungs-, Regel- und/oder andere Steueralgorithmen erreicht werden.
  • Ein Kompensationsterm kann den Verzögerungen des Ladedrucksteuerventil-Aktuators Rechnung tragen. Außerdem kann der Kompensationsterm ferner Einstellungen basierend auf der Bewegung von doppelt unabhängigen Nocken enthalten, die den Ladedruck beeinflussen können. Wenn der Einlassnocken z. B. einer Weise bewegt wird, die den Ladedruck bezüglich des Atmosphärendrucks erhöhen würde, kann die Größe des Kombinationsterms verringert werden. Wenn gleichermaßen der Einlassnocken in einer Weise bewegt wird, die den Ladedruck bezüglich des Atmosphärendrucks verringern würde, kann die Größe des Kompensationsterms vergrößert werden.
  • Als Nächstes wird bei 312 eine Aktuator-Sollposition bestimmt, um die bei 310 bestimmte Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe zu erreichen. Die Aktuator-Sollposition kann als eine Eingabe in verschiedene geeignete Steuermechanismen einschließlich jener, die oben beschrieben worden sind, eingespeist werden. In einigen Ausführungsformen kann eine Aktuator-Sollorientierung alternativ bestimmt werden, wie z. B. die Drehorientierung einer sich drehenden Komponente in dem Aktuator.
  • In 3B geht das Verfahren 300 zu 314 weiter, wo bestimmt wird, ob eine Korrektur für die Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils des Turboladers verfügbar ist. Die Positionskorrektur kann bei einem Versuch gesucht werden, die Fehler der Positionierung der Ladedrucksteuerventil-Klappe aufgrund physischer Änderungen in der Ladedrucksteuerventilanordnung und ihrer konstituierenden Komponenten zu kompensieren – z. B. eine Wärmedeformation, die eine Ausdehnung und/oder eine Kontraktion eines Koppelgetriebes (einer Kurbelschwinge, eines linearen Stabs oder eines anderen Mechanismus, der die Ladedrucksteuerventil-Klappe an den Ladedrucksteuerventil-Aktuator koppelt), des Gehäuses und/oder des Ventilsitzes verursacht. Die mechanische Deformation und Ablenkung derartiger Komponenten aufgrund hoher Aktuator- und/oder Abgaskräfte kann außerdem kompensiert werden. Das Bestimmen, ob eine Ventilsitz-Positionskorrektur verfügbar ist, kann durch das Zugreifen auf eine geeignete Datenstruktur (z. B. eine Nachschlagtabelle, eine Abbildung usw.), die mehrere Ventilsitzpositionen speichert, von denen jede einem oder mehreren Betriebsparametern zugeordnet ist, unter Verwendung eines oder mehrerer derartiger Betriebsparameter als ein Index in die Datenstruktur ausgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann eine Sitzposition, die einen zugeordneten Betriebsparameter innerhalb eines Schwellenbereichs des zugeführten Betriebsparameters besitzt, verwendet werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das dem Controller 12 nach 1 zugeführte Turbineneinlasstemperatursignal TT der Betriebsparameter sein, der verwendet wird, um auf die Datenstruktur zuzugreifen, wobei die Turbineneinlasstemperatur eine Angabe der augenblicklichen Betriebstemperatur ist und verwendet wird, um sie mit den Temperaturen zu vergleichen, von denen jede den mehreren Sitzpositionen in der Datenstruktur zugeordnet ist, um die Verfügbarkeit der Sitzposition zu bestimmen. Die augenblickliche Betriebstemperatur kann eine momentane oder in einigen Ausführungsformen eine gefilterte Temperatur sein. Die Turbineneinlasstemperatur kann z. B. gefiltert werden, um eine Schätzung der Metalltemperatur in dem Ladedrucksteuerventil zu erhalten, da die Übereinstimmung (z. B. die Kausalbeziehung) zwischen der Temperatur der Metalle in dem Ladedrucksteuerventil und der Sitzposition stärker als die zwischen der Turbineneinlasstemperatur und der Sitzposition sein kann. Andere gemessene Temperaturen können alternativ oder zusätzlich verwendet werden, wie z. B. das über den Sensor 112 nach 1 gemessene ECT-Signal. Ferner können Betriebstemperaturen verwendet werden, die basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern (z. B. der Drehzahl, der Last, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR), der Funkenspätverstellung, der BOOST usw.) geschätzt werden.
  • In dieser Weise kann die Messung und/oder die Schätzung eines oder mehrerer Betriebsparameter einen Zugriff auf die Datenstruktur bereitstellen und eine Sitzposition liefern, mit der die Anordnung der Ladedrucksteuerventil-Klappe und die Hubhöhenbefehlserzeugung modifiziert werden können. Folglich kann für verschiedene Szenarios die adaptive Sitzpositionierung bereitgestellt werden – der Ort des Ventilsitzes kann sich z. B. für einen Kaltstart bezüglich eines heißen Neustarts unterscheiden. In einigen Fällen, in denen auf sie zugegriffen wird, wie z. B. der anfänglichen Zündung der Kraftmaschine und dem anfänglichen Betrieb des Ladedrucksteuerventils, kann die Datenstruktur Sitzpositionen (und zugeordnete Parameter) umfassen, die basierend auf den bekannten Eigenschaften der Ladedrucksteuerventilanordnung offline erzeugt worden sind, einschließlich einer nominellen Länge des Koppelgetriebes, einer nominellen Ventilsitzposition, der thermischen Ausdehnungs-/Kontraktionseigenschaften dieser und anderer Komponenten usw., aber nicht eingeschränkt darauf. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, kann das Verfahren 300 nicht gezeigte zusätzliche Schritte enthalten, die ausgeführt werden können, um zu bestimmen, ob eine Ablenkungskorrektur für die Ablenkung in dem Koppelgetriebe verfügbar ist, und, wenn ja, die Ablenkungskorrektur abzurufen und die Aktuatorposition basierend auf der abgerufenen Ablenkungskorrektur zu modifizieren.
  • Falls bestimmt wird, dass eine Ventilsitz-Positionskorrektur verfügbar ist (ja), geht das Verfahren zu 316 weiter. Falls bestimmt wird, dass keine Ventilsitz-Positionskorrektur verfügbar ist (nein), geht das Verfahren zu 320 weiter.
  • Bei 316 des Verfahrens wird eine Ventilsitzposition mit dem einen oder den mehreren Betriebsparametern abgerufen. Hier kann die abgerufene Sitzposition der Sitzposition entsprechen, die gemessen werden würde, falls die Klappe unter den aktuellen Betriebsbedingungen in der völlig geschlossenen Position gegen den Sitz positioniert wäre. Wie oben beschrieben worden ist, können der eine oder die mehreren Betriebsparameter die augenblickliche Betriebstemperatur, wie z. B. das über den Sensor 79 nach 1 gemessene TT-Signal, und/oder eine gefilterte Temperatur (z. B. die Metalltemperatur) enthalten.
  • Als Nächstes wird bei 318 des Verfahrens die Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators basierend auf der bei 316 abgerufenen Sitzposition modifiziert. Hier kann die aktuelle Aktuatorposition basierend auf einer Sitzposition modifiziert werden, die gemessen werden würde, falls die Klappe unter den aktuellen Betriebsbedingungen gegen den Sitz positioniert wäre, wie oben beschrieben worden ist. Die Modifikation kann folglich die Bezugnahme auf die Sitzpositionen unter bekannten Bedingungen enthalten. Die Aktuatorposition kann dann basierend auf der Modifikation und einer Aktuator-Sollposition (z. B. der bei 312 bestimmten Aktuator-Sollposition) gesteuert werden, so dass die Aktuator-Sollposition erreicht werden kann, während über die abgerufene Sitzposition die thermischen und mechanischen Wirkungen kompensiert werden. Die Modifikation der Aktuatorposition kann in verschiedenen geeigneten Weisen ausgeführt werden und kann an den Typ des verwendeten Aktuators angepasst werden – die Modifikation kann in einigen Ausführungsformen z. B. das Einstellen der Position der Ausgangswelle des Aktuators enthalten. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Modifikation der Aktuatorposition basierend auf der abgerufenen Sitzposition das Vergrößern der Aktuatorposition für die Szenarios, in denen die abgerufene Sitzposition einem Ort entspricht, der sich weiter weg als eine nominell erwartete (oder vorher abgerufene) Sitzposition befindet (z. B. in dem Fall hoher Abgastemperaturen, die eine Wärmeausdehnung verursachen), oder umgekehrt das Verringern der Aktuatorposition für die Szenarios, in denen die abgerufene Sitzposition einem Ort entspricht, der sich näher als eine nominell erwartete (oder vorher abgerufene) Sitzposition befindet, enthalten. Allgemeiner können in einigen Ausführungsformen die durch den Kraftmaschinen-Controller erzeugten Hubhöhenbefehle, die eine Hubhöhe der Klappe spezifizieren, basierend auf den abgerufenen Sitzpositionen modifiziert werden.
  • Als Nächstes wird bei 320 des Verfahrens ein Strom in den Aktuator eingespeist, um die Aktuator-Sollposition zu erreichen, die eine korrigierte Aktuatorposition, falls eine Ventilsitzposition bei 316 erfolgreich abgerufen worden ist, oder eine nicht korrigierte Aktuatorposition, falls keine Sitzpositionen verfügbar gewesen ist, sein kann. Ein geeigneter Spannung-zu-Strom-Umsetzungsmechanismus kann eine durch den Kraftmaschinen-Controller erzeugte Spannung umsetzen, um den Strom zu erzeugen. Die Aktuatorposition wird folglich basierend auf der Aktuator-Sollposition und einer oben beschriebenen Modifikation gesteuert.
  • Als Nächstes wird bei 322 des Verfahrens bestimmt, ob sich die Aktuatorposition an der Aktuator-Sollposition befindet. Hier kann die abgetastete Aktuatorposition mit der Aktuator-Sollposition verglichen werden. In einigen Ausführungsformen können die Unterschiede zwischen der korrigierten Aktuatorposition und der Aktuator-Sollposition unter einem Schwellenwert ignoriert werden. Falls sich die Aktuatorposition nicht in der Aktuator-Sollposition befindet (nein), kehrt das Verfahren zu 320 zurück. Falls sich die Aktuatorposition in der Aktuator-Sollposition befindet (ja), geht das Verfahren zu 324 weiter.
  • Bei 324 des Verfahrens 300 wird der in den Aktuator eingespeiste Strom eingestellt, um die Sollhubhöhe der Klappe aufrechtzuerhalten und die Aktuatorposition zu steuern. Die Sollhubhöhe der Klappe kann über Regel- und/oder Vorwärtsregelungs-Algorithmen aufrechterhalten werden. Die Hubhöhe der Klappe kann z. B. über einen inneren Regelkreis gesteuert sein. Folglich wird der eingespeiste Strom eingestellt, wenn die korrigierte Aktuatorposition eine Position erreicht, die einer Sollposition der Ladedrucksteuerventil-Klappe entspricht.
  • In 4 ist ein Ablaufplan gezeigt, der ein Verfahren 400 zum Bestimmen der Position des Ventilsitzes 220 des Ladedrucksteuerventils der Ladedrucksteuerventilanordnung nach 2 veranschaulicht. Insbesondere kann das Verfahren verwendet werden, um die oben beschriebene Datenstruktur anzusammeln – z. B. eine Datenstruktur, die mehrere Positionen des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils umfasst, von denen jede einem oder mehreren Betriebsparametern (z. B. der Turbineneinlasstemperatur) zugeordnet ist.
  • Bei 402 des Verfahrens wird eine Ladedrucksteuerventil-Klappe, wie z. B. die Klappe 218 nach 2, auf dem Ventilsitz des Ladedrucksteuerventils angeordnet, z. B. durch das Betätigen des Ladedrucksteuerventil-Aktuators 202. Die Sitzposition kann von einer Datenstruktur abgerufen werden, die mehrere Sitzpositionen umfasst, die anfangs offline gebildet werden, bevor sie in ein computerlesbares Speichermedium (z. B. den ROM 106 nach 1) programmiert werden. Das Anordnen der Ladedrucksteuerventil-Klappe auf dem Ventilsitz bei 402 kann Teil einer gesamten Diagnose- und/oder Eichroutine sein, die beim Start der Kraftmaschine (z. B. bei jedem einzelnen Start) ausgeführt werden kann.
  • Als Nächstes wird bei 404 des Verfahrens die Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils aufgezeichnet und einem oder mehreren Betriebsparametern zugeordnet. Die Position des Ventilsitzes kann in verschiedenen geeigneten Weisen gemessen werden, z. B. durch das Detektieren, dass die Änderung der Ausgabe aus einem Positionssensor des Ladedrucksteuerventil-Aktuators (z. B. des Sensors 224 nach 2) unter einen Schwellenwert gefallen ist, was angibt, dass die Position der Ladedrucksteuerventil-Klappe der des Sitzes entspricht und nicht länger einer Bewegung über einen Schwellenwert hinaus unterzogen wird. Die Ventilsitzposition kann zusammen mit anderen Betriebsparametern, wie z. B. der augenblicklichen (z. B. der aktuellen) Turbineneinlasstemperatur, in der Datenstruktur aufgezeichnet werden. In dieser Weise kann die anfängliche Eintragung der Ventilsitzposition bei 404 am Anfang eines Fahrzyklus die Erzeugung anschließender Hubhöhenbefehle und die anschließende Positionierung der Ladedrucksteuerventil-Klappe durch das Zuordnen der gemessenen Sitzposition zu der wahren völlig geschlossenen Position informieren. In einigen Ausführungsformen kann die anfängliche Bestimmung der Sitzposition das Inkrementieren der Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators (durch das Hinzufügen eines Stromspielraums zu dem Strom, der dem Aktuator gegenwärtig zugeführt wird) enthalten, um sicherzustellen, dass der Ventilsitz erreicht worden ist. Der Kontakt mit dem Ventilsitz kann als erfolgreich betrachtet werden, wenn die Änderung der Ausgabe aus dem Positionssensor des Ladedrucksteuerventil-Aktuators während der Anwendung des Stromspielraums unter einen Schwellenwert fällt, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
  • Als Nächstes wird bei 406 des Verfahrens bestimmt, ob die völlig geschlossene Position befohlen worden ist – mit anderen Worten, ob ein Hubhöhenbefehl, der festsetzt, dass die Ladedrucksteuerventil-Klappe auf ihrem Ventilsitz positioniert wird, empfangen worden ist. Derartige Hubhöhenbefehle können zusätzlich zu den oben beschriebenen Diagnose- und/oder Eichzeiträumen z. B. während der Fälle, in denen eine maximale Aufladung angefordert ist, durch den Kraftmaschinen-Controller erzeugt werden. Falls bestimmt wird, dass die völlig geschlossene Position befohlen worden ist (ja), geht das Verfahren zu 408 weiter. Falls bestimmt wird, dass die völlig geschlossene Position nicht befohlen worden ist (nein), kehrt das Verfahren zu 406 zurück.
  • Bei 408 des Verfahrens wird eine vorher in der Datenstruktur aufgezeichnete und einem oder mehreren augenblicklichen Betriebsparametern zugeordnete Ventilsitzposition abgerufen. Die augenblickliche (und/oder die gefilterte) Turbineneinlasstemperatur kann z. B. verwendet werden, um eine aufgezeichnete und einer vorhergehenden Turbineneinlasstemperatur zugeordnete Sitzposition abzurufen. Ein Unterschied zwischen der augenblicklichen (und/oder der gefilterten) Turbineneinlasstemperatur und der vorhergehenden Turbineneinlasstemperatur kann kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert sein (z. B. 50°), um eine ausreichende Kompensation der Sitzposition zu fördern.
  • Als Nächstes wird bei 410 des Verfahrens die Ladedrucksteuerventil-Klappe in der bei 408 abgerufenen Sitzposition angeordnet. In einigen Beispielen wird die Ladedrucksteuerventil-Klappe durch das Inkrementieren der Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators kontinuierlich näher an den Ventilsitz bewegt, bis die Ausgabe aus dem Positionssensor des Ladedrucksteuerventil-Aktuators unter einen Schwellenwert fällt, was angeben kann, dass die wahre Sitzposition erreicht worden ist und dass die Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators nicht signifikant erhöht werden kann, ohne den gegenwärtig dem Aktuator zugeführten Strom über einen Stromspielraum zu erhöhen. Eine derartige Herangehensweise kann verwendet werden, da sich in einigen Szenarios die wahre Sitzposition bezüglich der bei 408 abgerufenen vorher aufgezeichneten Sitzposition geändert haben kann. Durch das Inkrementieren der Aktuatorposition wird die Klappe entweder näher zu der oder in zunehmenden Kontakt mit der wahren Sitzposition gebracht. In dieser Weise kann festgestellt werden, ob die wahre Sitzposition erreicht worden ist und sich die Klappe mit ihr in Kontakt befindet oder ob die Klappe tatsächlich einen Abstand entfernt von der wahren Sitzposition getrennt ist und sich nicht mit ihr in Kontakt befindet. Das Verfahren als solches enthält bei 411 das Vergrößern einer durch den Ladedrucksteuerventil-Aktuator auf die Ladedrucksteuerventil-Klappe ausgeübten Kraft, um den Kontakt mit dem Ventilsitz des Ladedrucksteuerventils zu verifizieren.
  • Als Nächstes wird bei 412 des Verfahrens bestimmt, ob die Ladedrucksteuerventil-Klappe wenigstens während eines Schwellenzeitraums auf dem Ventilsitz angeordnet gewesen ist. Falls die Klappe wenigstens während des Schwellenzeitraums auf dem Sitz angeordnet gewesen ist (ja), geht das Verfahren 414 weiter. Falls die Klappe nicht wenigstens während des Schwellenzeitraums auf dem Sitz angeordnet gewesen ist (nein), kehrt das Verfahren zu 412 zurück. In dieser Weise kann eine robuste Bestimmung der Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils bereitgestellt werden, indem die Klappe wenigstens während eines minimalen Zeitraums auf dem Sitz gehalten wird.
  • Als Nächstes wird bei 414 des Verfahrens die aktuelle Sitzposition aufgezeichnet, sobald die Änderung der Ausgabe von dem Positionssensor des Aktuators unter einen Schwellenwert fällt. Wie oben beschrieben worden ist, kann das Fallen der Ausgabe des Positionssensors des Ladedrucksteuerventil-Aktuators unter einen Schwellenwert als eine Angabe interpretiert werden, dass der Kontakt mit der wahren Sitzposition erreicht worden ist, was ihre Eintragung veranlasst.
  • Als Nächstes kann bei 416 des Verfahrens die Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators durch das Hinzufügen eines Stromspielraums zu dem Strom, der gegenwärtig dem Aktuator zugeführt wird, optional weiter inkrementiert werden. Dieser Stromspielraum kann selbst beim Vorhandensein maximaler Abgaskräfte größer als der dem Aktuator bei 410 und 414 zugeführte maximale Strom sein. Obwohl der wahre Kontakt zwischen der Ladedrucksteuerventil-Klappe und dem Ventilsitz erreicht worden sein kann, wird das Vergrößern des Kontakts dazwischen durch das Vergrößern der Aktuatorkraft und folglich der Kraft, mit der die Klappe gegen den Sitz anstößt, verursacht. Dementsprechend kann sich die Ausgabe aus dem Positionssensor des Ladedrucksteuerventils ändern, was eine Angabe der Ablenkung (z. B. des Biegens) des oben beschriebenen Koppelgetriebes vom Ladedrucksteuerventil-Aktuator zur Klappe ergibt. Mit anderen Worten, die Änderung der Ausgabe aus dem Positionssensor des Ladedrucksteuerventil-Aktuators kann sich aus dem Inkrementieren der Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators ergeben. Das Verfahren 400 als solches enthält optional das Schätzen der Ablenkung des Koppelgetriebes basierend auf der Änderung der Ausgabe des Positionssensors des Ladedrucksteuerventil-Aktuators bei 418.
  • In dieser Weise kann die Datenstruktur, die mehrere Sitzpositionen speichert, wobei jede einem oder mehreren Betriebsparametern (z. B. der Turbineneinlasstemperatur) zugeordnet ist, mit mehreren Ablenkungskorrekturen vergrößert werden, die wiederum einer oder mehreren von denselben oder anderen Betriebstemperaturen zugeordnet sein können. Folglich kann in einigen Beispielen die Datenstruktur mehrere Positionen des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils umfassen, wobei jede einer jeweiligen Betriebstemperatur und einer jeweiligen Ablenkungskorrektur zugeordnet ist. Die mehreren Ablenkungskorrekturen können jedoch über eine separate Datenstruktur oder ein anderes geeignetes Verfahren gespeichert und abgerufen werden. Dementsprechend kann das Verfahren 300 nach 3 modifiziert werden, um zu bestimmen, ob eine Ablenkungskorrektur verfügbar ist, und wenn ja, um die Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators basierend auf der abgerufenen Ablenkungskorrektur zu modifizieren. Für Ausführungsformen, in denen ein Sensor verfügbar ist, der dafür ausgelegt ist, die durch den Ladedrucksteuerventil-Aktuator (z. B. auf das Koppelgetriebe) übertragene Kraft zu messen, kann die Ablenkung des Koppelgetriebes geschätzt und basierend auf der folgenden beispielhaften Beziehung: D = (m·F) + b kompensiert werden, wobei D die Ablenkung des Koppelgetriebes ist, F die auf das Koppelgetriebe ausgeübte Kraft ist und m und b Konstanten sind. Für die Ausführungsformen, in denen der Aktuator ein Elektromotor ist, kann die Aktuatorkraft F (z. B. die Motorkraft) basierend auf bekannten Beziehungen, die den Motorstrom mit der Motorkraft/dem Motordrehmoment in Beziehung setzen, in einen Stromwert umgesetzt werden.
  • Als Nächstes wird bei 420 des Verfahrens optional bestimmt, ob der Absolutwert des Unterschieds zwischen der aktuellen Sitzposition, die nach dem Inkrementieren der Aktuatorposition bei 416 ermittelt worden ist, und der bei 408 abgerufenen vorher aufgezeichneten Sitzposition einen Schwellenwert übersteigt. Falls der Absolutwert dieses Unterschieds den Schwellenwert übersteigt (ja), geht das Verfahren zu 422 weiter. Falls der Absolutwert dieses Unterschieds den Schwellenwert nicht übersteigt (nein), kehrt das Verfahren zu 406 zurück. Es wird erkannt, dass die Schritte 406 bis 414 (und optional zusätzlich die Schritte 420 und 422) während eines Fahrzyklus für jeden Befehl für eine völlig geschlossene Position, der empfangen wird, iterativ ausgeführt werden können, so dass eine aktuelle Sitzposition jedes Mal, wenn die Ladedrucksteuerventil-Klappe auf dem Ventilsitz angeordnet wird, aufgezeichnet werden kann. In dieser Weise kann eine umfassende Datenstruktur gebildet werden, die mehrere Positionen der Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils umfasst, von denen jede einem oder mehreren Betriebsparametern zugeordnet ist, was eine erhöhte Klappenpositionierungsgenauigkeit während der und zwischen den Fahrzyklen fördert. Die Datenstruktur kann außerdem längerfristige Änderungen der Ladedrucksteuerventilanordnung umfassen, die die Positionierung des Ladedrucksteuerventils beeinflussen, die sich aus nicht kurzlebigen Ursachen ergeben – z. B. sowohl langfristiger mechanischer Verschleiß als auch die oben beschriebene Ablenkung des Koppelgetriebes.
  • Schließlich wird bei 422 des Verfahrens die bei 408 abgerufene vorher aufgezeichnete Sitzposition mit der gegenwärtig bestimmten Sitzposition überschrieben. In dieser Weise wird die Datenstruktur genau aktualisiert, um unter anderem die Änderungen der Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils widerzuspiegeln.
  • Wie gezeigt und beschrieben worden ist, können die Verfahren 300 und 400, die in den 3 bzw. 4 dargestellt sind, implementiert sein, um die Genauigkeit der Positionierung der Ladedrucksteuerventil-Klappe und folglich der Steuerung der Aufladung in einer Turbolader-Brennkraftmaschine zu erhöhen. Spezifisch können die Änderungen des Ortes des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils, die Ausdehnung und/oder die Kontraktion des Koppelgetriebes von der Ladedrucksteuerventil-Klappe zum Aktuator, die physische Variation der Ladedrucksteuerventilanordnung, der langfristige Verschleiß und andere thermisch und mechanisch getriebene Wirkungen über die Implementierung dieser Verfahren kompensiert werden. Außerdem kompensieren die Verfahren derartige Änderungen unter Verwendung vorhandener, sich natürlich ergebener Gelegenheiten, bei denen die Ladedrucksteuerventil-Klappe auf dem Ventilsitz angeordnet wird – z. B. sowohl als Teil einer Diagnose- und/oder Eichprozedur beim Start der Kraftmaschine als auch bei Bedingungen, unter denen eine maximale Aufladung erwünscht ist. Es wird erkannt, dass verschiedene geeignete Modifikationen an den Verfahren 300 und 400 ausgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Der eine oder die mehreren Betriebsparameter, denen sowohl Sitzpositionen als auch Korrekturen der Ablenkung des Koppelgetriebes zugeordnet sein können, können z. B. aus praktisch jedem hier beschriebenen messbaren oder schätzbaren Parameter ausgewählt werden, einschließlich jener, die durch die am Controller 12 nach 1 empfangenen Signale dargestellt sind, aber nicht darauf eingeschränkt.
  • In 5 ist eine Abbildung 500 gezeigt, die die Bestimmung der Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils der Ladedrucksteuerventilanordnung nach 2 in einem beispielhaften Fahrzyklus veranschaulicht. Spezifisch zeigt die Abbildung 500 eine Sollaufladung für den beispielhaften Fahrzyklus, die wenigstens teilweise durch die durch eine Bedienungsperson des Fahrzeugs angeforderte Aufladung erzeugt wird, die sich beginnend aus einem Bereich, in dem keine Aufladung erwünscht ist, überall signifikant ändert und für zwei etwa zusammenhängende Zeiträume eine maximale erreichbare Aufladung erreicht. Die Abbildung 500 zeigt außerdem die Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe 218, wie sie in Reaktion auf die Sollaufladung (z. B. durch den Aktuator 202) gesteuert wird. Es wird erkannt, dass die Übereinstimmung der Form der Sollaufladung und der Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe überall in der Abbildung 500 als ein Beispiel bereitgestellt ist und nicht vorgesehen ist, in irgendeiner Weise einschränkend zu sein. Außerdem ist gezeigt, dass die Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe hinter der Sollaufladung zurückbleibt; der Betrag einer derartigen Verzögerung kann um der Klarheit willen übertrieben sein.
  • Wie in 5 ersichtlich ist, ist die Ladedrucksteuerventil-Klappe anfangs in einer völlig offenen Position (z. B. so weit vom Ventilsitz des Ladedrucksteuerventils entfernt wie möglich) angeordnet, aber als Teil der oben beschriebenen Diagnose- und/oder Eichprozedur während eines Zeitraums 502 schnell in die völlig geschlossene Position bewegt wird, um einen Kontakt mit dem Sitz zu erreichen. Die Ladedrucksteuerventil-Klappe kann jedoch anfangs an anderen Positionen als der völlig offenen Position angeordnet sein. Hier kann während des Zeitraums 502 in Abhängigkeit von der abgerufenen Sitzposition und den Betriebsbedingungen während dieses Zeitraums (z. B. abhängig davon, ob die Einleitung des Fahrzyklus ein Kaltstart oder ein heißer Neustart oder irgendwo dazwischen ist) der vollständige oder der annähernde Kontakt mit dem Ventilsitz erreicht werden. Die Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators 202 als solche kann inkrementiert werden, um den wahren Kontakt mit dem Ventilsitz sicherzustellen. Wenn der Sitzkontakt erreicht ist, wird die Sitzposition aufgezeichnet (z. B. in der Form einer Aktuatorspannung oder einer relativen oder absoluten Klappenposition), was in der Figur mit Schraffierung dargestellt ist. Es sei jedoch angegeben, dass die Länge des Zeitraums 502 übertrieben sein kann und dass die Änderung der Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe – insbesondere ihre etwa quadratische Art – vor und nach dem Zeitraum lediglich beispielhaft ist und andere Formen annehmen kann.
  • In anderen Zeiträumen 504 und 506 wird das In-Erfahrung-Bringen der Sitzposition unter Verwendung von Gelegenheiten ausgeführt, die sich im Verlauf des Fahrzyklus natürlich ergeben, bei denen die Ladedrucksteuerventil-Klappe auf dem Ventilsitz angeordnet wird. Diese Gelegenheiten können sich z. B. im Ergebnis dessen ergeben, dass die Sollaufladung eine maximale erreichbare Aufladung erreicht. Wie oben beschrieben worden ist, können die während dieser Zeiträume in Erfahrung gebrachten Sitzpositionen einem oder mehreren Betriebsparameter (z. B. der Turbineneinlasstemperatur) zugeordnet werden und potentiell verwendet werden, um die vorhandenen Sitzpositionen zu überschreiben, deren zugeordnete(r) Betriebsparameter innerhalb des Bereichs jener (liegt) liegen, die den neu aufgezeichneten Sitzpositionen zugeordnet sind. In dieser Weise kann eine Datenstruktur, die mehrere Sitzpositionen umfasst, dynamisch aktualisiert werden, um eine adaptive Ladedrucksteuerventil-Steuerung bereitzustellen.
  • 6 veranschaulicht das dynamische Aktualisieren einer Abbildung 600 mehrerer Positionen des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils, wobei jede einer Betriebstemperatur (z. B. der Turbineneinlasstemperatur) zugeordnet ist. Die mehreren Ventilsitzpositionen können z. B. jenen entsprechen, die durch den Ventilsitz 220 nach 2 angenommen werden, und können in Übereinstimmung mit dem Verfahren 400 nach 4 und während der Gelegenheiten, die in der Abbildung 500 nach 5 veranschaulicht sind, in Erfahrung gebracht werden.
  • Insbesondere enthält die Abbildung 600 eine erste Funktion 602, die mehrere Positionen des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils umfasst, wobei jede einer Betriebstemperatur zugeordnet ist, die vor dem Kraftmaschinen- und/oder Ladedrucksteuerventil-Betrieb basierend auf den bekannten Eigenschaften der Ladedrucksteuerventilanordnung offline in Erfahrung gebracht und in die Abbildung 600 programmiert werden kann. Während des Kraftmaschinenbetriebs können die Sitzpositionen von der ersten Funktion 602 durch das Zuführen einer Betriebstemperatur abgerufen werden und verwendet werden, um die Positionen des Ladedrucksteuerventil-Aktuators und/oder die Ladedrucksteuerventil-Hubhöhenbefehle in den oben beschriebenen Weisen zu modifizieren. Die Abbildung 600 zeigt außerdem zwei Datenpunkte – einen ersten Datenpunkt 604 und einen zweiten Datenpunkt 606 – die während des Kraftmaschinenbetriebs und über die oben beschriebenen Verfahren online in Erfahrung gebracht werden. Die Datenpunkte 604 und 606 sind spezielle Ventilsitzpositionen, wobei sie, wie gezeigt ist, von der ersten Funktion 602 abweichen, da sie unter Bedingungen gesammelt worden sind, unter denen die Ladedrucksteuerventilanordnung andere thermische und/oder mechanische Eigenschaften angenommen hatte – z. B. hohe Abgastemperaturen, die die Wärmeausdehnung in der Ladedrucksteuerventilanordnung verursacht haben. Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen eine neue, zweite Funktion 608 basierend auf den Datenpunkten 604 und 606 (und anderen anschließend gesammelten) gebildet werden, um die Änderungen der Ladedrucksteuerventilanordnung widerzuspiegeln und eine adaptive Ladedrucksteuerventil-Positionierung bereitzustellen. Um die zweite Funktion 608 abzuleiten, können z. B. verschiedene geeignete Kurvenanpassungstechniken eingesetzt werden. 6 veranschaulicht folglich, wie eine Abbildung oder eine andere Datenstruktur, die die Korrektur der Ventilsitzposition fördert, für einen beträchtlichen Bereich der Betriebsbedingungen gebildet werden kann, indem ein diskreter Abtastwert der Ventilsitzpositionen gesammelt wird und eine Interpolation eingesetzt wird, um die Korrekturen für die Betriebsbedingungen bereitzustellen, die sich von jenen unterscheiden, bei denen der Abtastwert gesammelt worden ist. In dieser Weise kann die adaptive Klappenpositionierung für die Umstände bereitgestellt werden, die nicht viele Gelegenheiten bieten, um die Sitzposition in Erfahrung zu bringen.
  • Es wird erkannt, dass die Abbildung 600 und die erste und die zweite Funktion 602 und 608 als Beispiele bereitgestellt sind und nicht vorgesehen sind, in irgendeiner Weise einschränkend zu sein. Insbesondere ist gezeigt, dass die erste und zweite Funktion etwa linear sind, wobei sie in Abhängigkeit von der Ladedrucksteuerventilanordnung und den Betriebseigenschaften andere Formen annehmen können. Ferner ist die Abbildung 600 ein Beispiel verschiedener geeigneter Datenstrukturen, die über die hier beschriebenen Herangehensweisen gebildet werden können. Außerdem kann die Abbildung 600 (oder eine weitere Datenstruktur) modifiziert werden, um anstatt die Sitzpositionen selbst mehrere Korrekturen der Ventilsitzposition zu speichern. Außerdem kann die Abbildung 600 für die Ausführungsformen, in denen die Interpolation nicht verwendet wird, mehrere diskrete Datenpunkte umfassen.
  • Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solche können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
  • Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
  • Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Umfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Ladedrucksteuerventils in einer Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: beim Starten der Kraftmaschine Anordnen einer Ladedrucksteuerventil-Klappe auf einem Sitz; Aufzeichnen einer Position des Sitzes und Zuordnen der Sitzposition zu einem oder mehreren Betriebsparametern; und Modifizieren einer Position eines Ladedrucksteuerventil-Aktuators basierend auf der Sitzposition während des Kraftmaschinenbetriebs.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Aufzeichnen einer aktuellen Sitzposition jedes Mal, wenn die Ladedrucksteuerventil-Klappe auf dem Sitz angeordnet wird, umfasst, um mehrere Sitzpositionen zu bilden, wobei jede dem einen oder den mehreren Betriebsparametern zugeordnet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Überschreiben einer vorher aufgezeichneten Sitzposition mit der aktuellen Sitzposition umfasst, falls ein Unterschied zwischen einem Absolutwert der vorher aufgezeichneten Sitzposition und der aktuellen Sitzposition einen Schwellenwert übersteigt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, das, wenn die Ladedrucksteuerventil-Klappe während des Kraftmaschinenbetriebs auf dem Sitz angeordnet wird, ferner das Inkrementieren der Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators durch das Hinzufügen eines Stromspielraums zu dem gegenwärtig dem Ladedrucksteuerventil-Aktuator zugeführten Strom und das Schätzen der Ablenkung eines Koppelgetriebes, das die Ladedrucksteuerventil-Klappe an den Ladedrucksteuerventil-Aktuator koppelt, basierend auf einer Änderung der Ausgabe von dem Positionssensor des Ladedrucksteuerventil-Aktuators umfasst, wobei sich die Änderung der Ausgabe aus dem Inkrementieren der Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators ergibt.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mehreren Sitzpositionen in einer Datenstruktur in einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Anordnen der Ladedrucksteuerventil-Klappe auf dem Sitz Folgendes umfasst: Abrufen einer vorher aufgezeichneten Sitzposition aus der Datenstruktur; Anordnen der Ladedrucksteuerventil-Klappe in der vorher aufgezeichneten Sitzposition; Inkrementieren der Position des Ladedrucksteuerventils-Aktuators durch das Hinzufügen eines Stromspielraums zu dem gegenwärtig dem Ladedrucksteuerventil-Aktuator zugeführten Strom; und Aufzeichnen einer aktuellen Sitzposition, sobald die Ausgabe aus einem Positionssensor des Ladedrucksteuerventil-Aktuators unter einen Schwellenwert fällt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Modifizieren der Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators das Abrufen einer vorher aufgezeichneten Sitzposition, die dem einen oder den mehreren Betriebsparametern zugeordnet ist, durch das Zugreifen auf die Datenstruktur mit dem einen oder den mehreren Betriebsparametern enthält.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Datenstruktur eine Nachschlagtabelle ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Datenstruktur mehrere Sitzpositionen umfasst, die offline erzeugt werden, bevor sie in die Datenstruktur programmiert werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Datenstruktur mehrere Ablenkungskorrekturen, wobei jede dem einen oder den mehreren Betriebsparametern zugeordnet ist, zum Kompensieren der Ablenkung eines Koppelgetriebes, das die Ladedrucksteuerventil-Klappe an den Ladedrucksteuerventil-Aktuator koppelt, umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ladedrucksteuerventil-Klappe auf dem Sitz angeordnet wird, wenn die maximale Aufladung angefordert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Betriebsparameter eine Turbineneinlasstemperatur enthalten.
  13. Verfahren zum Steuern einer Ladedrucksteuerventil-Klappe, die durch ein Koppelgetriebe an einen Aktuator gekoppelt ist, zum Ableiten von Gasen von einem Turbolader, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen einer Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe, um einen Unterschied zwischen einer Sollaufladung und einer tatsächlichen Aufladung zu verringern; Bestimmen einer Sollposition des Ladedrucksteuerventil-Aktuators, um die Hubhöhe der Ladedrucksteuerventil-Klappe zu erreichen; Abrufen einer Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils von einer Datenstruktur, wobei die Datenstruktur mehrere Positionen des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils enthält, wobei jede einem oder mehreren Betriebsparametern zugeordnet ist; und Modifizieren einer Aktuator-Sollposition basierend auf der abgerufenen Sitzposition.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner beim Start der Kraftmaschine das Anordnen der Ladedrucksteuerventil-Klappe in einer völlig geschlossenen Position und das Hinzufügen einer aktuellen Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils, die der völlig geschlossenen Position entspricht, zu der Datenstruktur umfasst, wobei die aktuelle Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils dem einen oder den mehreren Betriebsparametern zugeordnet ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Anordnen der Ladedrucksteuerventil-Klappe in der völlig geschlossenen Position Folgendes enthält: Abrufen einer vorher aufgezeichneten Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils von der Datenstruktur; Anordnen der Ladedrucksteuerventil-Klappe in der vorher aufgezeichneten Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils; Inkrementieren einer aktuellen Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators durch das Hinzufügen eines Stromspielraums zu einem Strom, der gegenwärtig dem Ladedrucksteuerventil-Aktuator zugeführt wird; und Hinzufügen der aktuellen Sitzposition zu der Datenstruktur, sobald die Ausgabe aus dem Positionssensor des Ladedrucksteuerventil-Aktuators unter einen Schwellenwert fällt.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der eine oder die mehreren Betriebsparameter eine Turbineneinlasstemperatur umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner Folgendes umfasst: beim Empfangen eines Völlig-geschlossen-Befehls Anordnen der Ladedrucksteuerventil-Klappe in einer völlig geschlossenen Position; Inkrementieren einer aktuellen Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators durch das Hinzufügen eines Stromspielraums zu einem Strom, der dem Ladedrucksteuerventil-Aktuator gegenwärtig zugeführt wird; und Bestimmen der Ablenkung des Koppelgetriebes basierend auf einer Änderung der Ausgabe aus einem Positionssensor des Ladedrucksteuerventil-Aktuators, wobei sich die Änderung der Ausgabe aus dem Inkrementieren der aktuellen Position des Ladedrucksteuerventil-Aktuators ergibt.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner das Hinzufügen einer Ablenkungskorrektur zu der Datenstruktur basierend auf der bestimmten Ablenkung umfasst, wobei die Ablenkungskorrektur dem Kompensieren der Ablenkung in dem Koppelgetriebe dient und dem einen oder den mehreren Betriebsparametern zugeordnet ist.
  19. Verfahren zum Betreiben einer Ladedrucksteuerventil-Klappe über einen Ladedrucksteuerventil-Aktuator, das Folgendes umfasst: Anordnen der Ladedrucksteuerventil-Klappe zwischen einer völlig offenen Position und einer völlig geschlossenen Position in Reaktion auf die Sollaufladung; Anordnen der Ladedrucksteuerventil-Klappe in einer völlig geschlossenen Position in Reaktion auf die Anforderung einer maximalen Aufladung; Vergrößern einer durch den Ladedrucksteuerventil-Aktuator auf die Ladedrucksteuerventil-Klappe ausgeübten Kraft, um den Kontakt mit einem Ventilsitz des Ladedrucksteuerventils zu verifizieren und eine aktuelle Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils zu bestimmen; und Aktualisieren einer vorher aufgezeichneten Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils mit der aktuellen Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils bei einer Betriebstemperatur.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die aktuelle Position des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils eine von mehreren Positionen des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils ist, die in einer Datenstruktur gespeichert sind, wobei jede der mehreren Positionen des Ventilsitzes des Ladedrucksteuerventils einer jeweiligen Betriebstemperatur und einer jeweiligen Ablenkungskorrektur zugeordnet ist.
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