DE102016114397A1 - Verfahren und systeme zur ladedrucksteuerung - Google Patents

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Stephen George Russ
Michael A. Mancini
Jonathan Cherry
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Abschwächen von übermäßigen Abgasgegendrücken in einer Brennkraftmaschine bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren das Anpassen einer Einlassdrosselklappe einschließen, die auf einen Abgasdruck stromaufwärts einer Auslassturbine reagiert, der höher als ein Schwellenwert ist, ohne den Ladedruckpegel zu reduzieren. Auf diese Weise können Ladedrücke beibehalten werden, während die Abgasdrücke reduziert werden.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Systeme zum Reduzieren von Abgas-Gegendruckproblemen in einem turbogeladenen Brennkraftmaschinensystem.
  • Hintergrund und Kurzdarstellung
  • Brennkraftmaschinensysteme können mit Aufladevorrichtungen, wie zum Beispiel Turboladern oder Aufladern, zum Bereitstellen einer aufgeladenen Luftladung und Verbessern von Spitzenleistungsausgaben ausgestattet werden. Der Ladedruck kann zu einem gewünschten Sollwert durch die Aktionen eines oder mehrerer Ladedruckaktuatoren, die zum Beispiel ein Ladedruckregelventil (wastegate, WG), das über eine Auslassturbine und ein Verdichterrückführventil (compressor recirculation valve, CRV) gekoppelt ist, das über einen Einlassverdichter gekoppelt ist, aufweisen, geregelt werden. Das Ladedruckregelventil regelt den Ladedruck durch Steuern der Abgasströmung über die Auslassturbine, während das Verdichterrückführventil für das Management der Verdichterüberspannung verwendet wird. Jeder Ladedruck-Aktuator kann basierend auf Vorwärtskopplungs- und Rückkopplungskomponenten angepasst werden.
  • In solchen aufgeladenen Brennkraftmaschinensystemen kann das Vorliegen eines hohen Abgasgegendrucks bewirken, dass eines oder mehrere Auslassventile der Brennkraftmaschine trotz Anweisung des Schließens offen gehalten werden oder aufgedrückt werden. Diese ungewollte Öffnung von Auslassventilen kann zu anormalen Verbrennungsereignissen wie Fehlzündungen, Klopfen und/oder Vorzündung führen. Dadurch kann die Brennkraftmaschinenleistung verschlechtert werden, sowie die Lebensdauer der verschiedenen Brennkraftmaschinenkomponenten reduziert werden. Außerdem können die Brennkraftmaschinen-Abgasemissionen beeinträchtigt werden.
  • Ein Ansatz zum Steuern der Abgasgegendrücke in aufgeladenen Brennkraftmaschinensystemen ist von Osborn et al. in der US 8,621,864 dargestellt. Darin wird die Abgasrückführungsströmung (AGR-Strömung) angepasst, um die Einlassluftströmung basierend auf einem vorhandenen Abgasdruck zu regeln. Spezifisch kann die Einlassluftströmung durch Verändern der AGR-Strömung zum Regeln des Abgasdrucks modifiziert werden. Die AGR-Strömung kann durch eines oder mehrere von einem AGR-Ventil und einem Turbolader mit variabler Geometrie (variable geometry turbocharger, VGT) angepasst werden. Der VGT kann zum Anpassen der AGR-Strömung basierend auf einem vorhandenen Abgasdruck und einem gewünschten Abgasdruck gesteuert werden.
  • Die Erfinder hierin haben jedoch mögliche Probleme bei einem solchen Ansatz zum Steuern von Abgasdrücken erkannt. Als ein Beispiel kann das Anpassen der AGR-Strömungen Veränderungen der Einlassluftströmung bei einer langsameren als der gewünschten Rate verursachen. Genauer gesagt kann die Einlassluftströmung mit einer langsameren Rate auf Variationen der AGR-Strömung reagieren. Daher müssen solche höheren Abgasgegendrücke schnell verringert werden, um die anormalen Verbrennungsereignisse und ihre Auswirkungen auf die Komponentenverschlechterung zu reduzieren. Daher können die AGR-Strömungsanpassungen Probleme, die in übermäßigen Abgasgegendrücken resultieren, gegebenenfalls nicht zeitnah abwenden.
  • In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme zumindest teilweise durch ein Verfahren zum Steuern eines aufgeladenen Brennkraftmaschinensystems angegangen werden, das umfasst: Anpassen einer Einlassdrosselklappe, die auf einen Vorturbinen-Abgasdruck, der höher als ein Schwellenwert ist, reagiert, ohne den Ladedruckpegel zu reduzieren, und gleichzeitig die Ventilsteuerung beibehält. Auf diese Weise kann ein Abgasgegendruck in einem aufgeladenen Brennkraftmaschinensystem innerhalb eines Bereichs gehalten werden, der die Brennkraftmaschinenhardware und -leistung nicht verschlechtert.
  • Als ein Beispiel kann ein aufgeladenes Brennkraftmaschinensystem einen Turbolader und einen Partikelfilter einschließen, die stromabwärts einer Auslassturbine des Turboladers gekoppelt sind. Ein Nachturbinen-Auslasskrümmerdruck kann von einem Drucksensor gemessen werden, der stromabwärts der Turbine gekoppelt ist. Ein Vorturbinen-Abgasdruck kann basierend auf verschiedenen Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen geschätzt werden (d. h. vorhergesagt oder modelliert), einschließlich z. B. einer Last des Partikelfilters und/oder des Nachturbinen-Abgasdrucks. Als Reaktion darauf, dass der Vorturbinendruck höher als ein Schwellenwert wird, wie zum Beispiel ein Schwellenwert, über dem der Abgasdruck ein Zylinderabgasventil offen halten oder aufdrücken kann, kann die Einlassluftströmung zur Brennkraftmaschine eingeschränkt werden, ohne den Ladedruckausgang einzuschränken, und gleichzeitig die Abgasventilsteuerung beibehalten. Zum Beispiel kann eine Einlassdrosselklappenöffnung verringert werden, um die Brennkraftmaschineneinlassluft zu begrenzen. Ein Drehmoment-Regelkreis der Brennkraftmaschinensteuerung kann dann die reduzierte Einlassluftströmung als eine Eingabe verwenden, um einen oder mehrere Ladedruck-Aktuatoren zum Beibehalten des Ladedrucks trotz reduzierter Einlassluftströmung anzupassen.
  • Auf diese Weise können übermäßige Abgasgegendrücke reduziert werden. Durch Anpassen der Einlassdrosselklappe zum Regeln der Einlassluftströmung kann eine schnellere Reduktion der Einlassluftladung erhalten werden. Dadurch kann das Auftreten von anormalen Verbrennungsereignissen aufgrund übermäßiger Abgasgegendrücke vermindert werden, wodurch eine verbesserte Brennkraftmaschinenleistung und erhöhte Lebensdauer der Brennkraftmaschinenkomponenten ermöglicht wird. Des Weiteren wird durch Beibehalten der Ladedruckpegel während der Verringerung der Einlassluftladung die Erfahrung des Fahrzeugbedieners nicht verschlechtert. Insgesamt können die Fahrbahrkeit und Emissionsvorgaben verbessert werden.
  • Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der detaillierten Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Umsetzungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile beheben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Abbildung eines beispielhaften Brennkraftmaschinensystems in einem Fahrzeug.
  • 2 zeigt einen beispielhaften Regelkreis zum Bestimmen einer Einlassluftströmungsbegrenzung und zugehörigen Drehmomentreduzierung basierend auf den Abgasgegendrücken.
  • 3A und 3B stellen ein beispielhaftes Flussdiagramm zum Anpassen einer Einlassluftströmung als Reaktion auf einen übermäßigen Abgasdruck dar.
  • 4 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm zum Vorhersagen des Abgasdrucks stromaufwärts einer Auslassturbine, die mit dem Brennkraftmaschinensystem aus 1 gekoppelt ist.
  • 5 stellt beispielhafte Einstellungen einer Einlassdrosselklappe und eines Abgas-Ladedruckregelventils als Reaktion auf höhere Abgasdrücke stromaufwärts der Auslassturbine vor.
  • 6 stellt zusätzliche Anpassungen einer Luftströmung über das Regeln der positiven Ventilüberlappung und/oder -position der Einlassdrosselklappe in Reaktion auf übermäßige Abgasdrücke dar.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Steuern von Abgasgegendrücken bei einem Brennkraftmaschinensystem, wie zum Beispiel bei dem Brennkraftmaschinensystem der 1. Daher kann die beispielhafte Brennkraftmaschine eine turbogeladene Brennkraftmaschine sein, bei der ein Abgasdruck stromaufwärts einer Auslassturbine basierend auf einer Mehrzahl von Brennkraftmaschinenbetriebsparametern (4) modelliert werden kann. Ein übermäßiger Abgasdruck stromaufwärts der Auslassturbine kann die Abgasventile der Brennkraftmaschinenzylinder aufdrücken, was zu Verbrennungsinstabilitäten und einer Verschlechterung der Brennkraftmaschinenkomponenten führt. Entsprechend kann, wenn der Abgasdruck stromaufwärts der Auslassturbine höher ist als ein Schwellenwert, eine Steuerung zum Aktivieren einer Routine konfiguriert sein, wie die in 3A–3B dargestellte, um die Einlassluftströmung zu reduzieren. Die Einlassluftströmung kann basierend auf einem Regelkreis (2) begrenzt werden, was zu einer Reduzierung des verfügbaren Drehmoments führt. Die Begrenzung der Einlassluftströmung kann durch Reduzieren und Öffnen einer Einlassdrosselklappe erreicht werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Durchblasen von aufgeladener Einlassluft in einen Auslasskrümmer stromaufwärts der Auslassturbine (z. B. über eine positive Ventilüberlappung) reduziert werden. Gleichzeitig mit der Reduzierung der Einlassluftströmung und dem verfügbaren Drehmoment kann ein gewünschter Ladedruck durch Betätigen verschiedener Ladedruckaktuatoren wie ein Ladedruckregelventil, ein Verdichterrückführventil usw. beibehalten werden. Wenn die Reduzierung der Einlassluftströmung nicht zu einer Reduzierung des Abgasdrucks innerhalb einer vorbestimmten Dauer führt, können die Ladedruckpegel verringert werden (5). Auf diese Weise können übermäßige Abgasgegendrücke schnell abgeschwächt werden.
  • Mit Bezug auf 1 zeigt diese eine schematische Abbildung eines Fahrzeugsystems 6. Das Fahrzeugsystem 6 weist ein Brennkraftmaschinensystem 100 auf. Das Brennkraftmaschinensystem 100 weist eine Brennkraftmaschine 10 mit mehreren Zylindern 30 auf. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine 10 eine aufgeladene Brennkraftmaschine, die mit einem Turbolader 13 gekoppelt ist, der einen Verdichter 14 umfasst, der von einer Turbine 18 angetrieben wird. Frischluft wird entlang eines Einlasskanals 42 über ein Luftfilter 44 in die Brennkraftmaschine 10 eingeführt und strömt zum Verdichter 14. Eine Durchflussrate von Umgebungsluft, die in den Einlasskanal 42 eintritt, kann von dem Masseluftströmungssensor (MAF-Sensor) 122 erfasst werden.
  • Der Verdichter 14 kann jeder geeignete Einlassluftverdichter, wie beispielsweise ein elektromotorgetriebener oder antriebswellengetriebener Laderverdichter, sein. Im Brennkraftmaschinensystem 10 ist der Verdichter jedoch ein Turboladerverdichter, der mechanisch über eine Welle 19 mit der Turbine 18 gekoppelt ist, wobei die Turbine 18 durch expandierendes Motorabgas angetrieben wird. Die Turbine 18 kann daher als eine Auslassturbine 18 bezeichnet werden. In einer Ausführungsform können der Verdichter und die Turbine innerhalb eines Twin-Scroll-Turboladers gekoppelt sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) sein, wobei die Turbinengeometrie als eine Funktion der Motordrehzahl aktiv verändert wird.
  • Wie in 1 dargestellt, ist der Verdichter 14 durch den Ladeluftkühler 46 mit der Einlassdrosselklappe 20 gekoppelt. Der Ladeluftkühler 46 kann eine Temperatur von Druckluft, die aus dem Verdichter 14 austritt, kühlen. Der Ladeluftkühler kann zum Beispiel ein Luft-Luft- oder Luft-Wasser-Wärmetauscher sein. Die Einlassdrosselklappe 20, die stromabwärts des Verdichters 14 angeordnet ist, ist fluidisch mit dem Einlasskrümmer 22 gekoppelt. Die Einlassdrosselklappe 20 kann eine Drosselklappe einschließen und in einem Beispiel kann eine Position der Einlassdrosselklappe 20 (spezifisch eine Position der Drosselplatte) von einer Steuerung 12 mittels eines Signals variiert werden, das einem Elektromotor oder Aktuator bereitgestellt wird, die in der Drosselklappe 20 enthalten sind, wobei diese Konfiguration allgemein als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Einlassdrosselklappe 20 betätigt werden, um die dem Einlasskrümmer 22 der Brennkraftmaschine 10 und den mehreren Zylindern darin bereitgestellte Menge an Einlassluft zu variieren.
  • In der in 1 dargestellten Ausführungsform wird der Druck der Luftladung innerhalb des Einlasskrümmers 22 durch einen Sensor 124 für einen Krümmer-Luftdruck (MAP für engl. manifold air pressure) gemessen. Ferner kann eine Temperatur der Luftladung innerhalb des Einlasskrümmers 22 durch den Krümmerlufttemperatur-Sensor (MAT-Sensor, manifold air temperature = MAT) 127 gemessen werden. Ferner kann ein Druck von Druckluft stromaufwärts der Einlassdrosselklappe 20 und stromabwärts des Verdichters 14 durch den Drosselklappeneinlassdruck-Sensor (TIP-Sensor, throttle inlet pressure = TIP) 129 erfasst werden. Spezifisch können die Ladedruckpegel im Brennkraftmaschinensystem 100 durch den TIP-Sensor 129 durch Messen des TIP (auch Ladedruck) gemessen werden.
  • Ein Verdichterumgehungsventil 92 kann in einem Verdichterumgehungskanal 90 quer zum Verdichter 14 (z. B. zwischen dem Einlass und dem Auslass) gekoppelt sein. Das Verdichterumgehungsventil 92 kann ein normalerweise geschlossenes Ventil sein, das so ausgelegt ist, dass es unter ausgewählten Betriebsbedingungen öffnet, um übermäßigen Ladedruck abzulassen. Zum Beispiel kann das Verdichterumgehungsventil bei abnehmender Brennkraftmaschinendrehzahl geöffnet werden, um Verdichterüberspannungen zu verhindern. Zum Reduzieren der Verdichterüberspannung kann mindestens ein Anteil der Luftladung, die von dem Verdichter 14 verdichtet wird, über den Verdichterumgehungskanal 90 von dem Verdichterauslass zum Verdichtereinlass rückgeführt werden. Spezifisch kann in dem dargestellten Beispiel Druckluft von stromabwärts des Ladeluftkühlers 46 zum Verdichtereinlass rückgeführt werden. In alternativen Beispielen kann Druckluft stromabwärts des Verdichters 14 aber stromaufwärts des Ladeluftkühlers 46 über den Verdichterumgehungskanal 90 zum Verdichtereinlass umgeleitet werden. Das Verdichterumgehungsventil 92 (auch Verdichterrückführventil, compressor recirculation valve, CRV 92) kann eine Menge von Druckluft, die von dem Verdichterauslass zum Verdichtereinlass rückgeführt wird, steuern. Daher kann das Verdichterumgehungsventil (compressor bypass valve, CBV) 92 dann von der Steuerung 12 zu einer gewünschten Position angewiesen werden, die auf der gewünschten Menge der Verdichterrückführströmung basiert, woraufhin ein Aktuator (z. B. elektrisch, hydraulisch usw.) das Verdichterumgehungsventil 92 betätigen kann. Man wird zu schätzen wissen, dass das CRV 92 auch zum Regeln von Ladedrücken gesteuert werden kann. Zum Beispiel kann während eines Einrückereignisses das CRV 92 zum Ermöglichen eines schnellen Anstiegs des Ladedrucks auf eine geschlossenere (z. B. vollständig geschlossene) Position angepasst werden. Hierbei kann die Verdichterumgehungsströmung signifikant deaktiviert oder reduziert werden. Daher kann das CRV ein Ladedruckaktuator sein.
  • Der Einlasskrümmer 22 ist durch eine Reihe von Einlassventilen (die Reihe ist nicht dargestellt) mit einer Reihe von Brennräumen 30 (oder einer Mehrzahl von Zylindern 30) fluidisch gekoppelt. Die Brennräume sind ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nicht dargestellt) mit dem Auslasskrümmer 36 gekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform ist ein einzelner Auslasskrümmer 36 dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann der Auslasskrümmer jedoch eine Mehrzahl von Auslasskrümmerabschnitten aufweisen. Konfigurationen mit einer Mehrzahl von Auslasskrümmerabschnitten können ermöglichen, dass ausströmendes Medium aus verschiedenen Brennräumen an verschiedene Stellen im Brennkraftmaschinensystem geleitet wird.
  • Die Brennräume 30 können mit einem oder mehreren Kraftstoffen, wie beispielsweise Benzin, alkoholischen Kraftstoffmischungen, Diesel, Biodiesel, Druck-Erdgas usw., versorgt werden. Der Kraftstoff kann den Brennräumen über eine Kraftstoff-Einspritzdüse 66 zugeführt werden. Im dargestellten Beispiel ist die Kraftstoffeinspritzdüse 66 für Direkteinspritzung ausgelegt, wobei die Kraftstoffeinspritzdüse 66 in anderen Ausführungsformen auch für Einlasskanaleinspritzung oder Drosselventilgehäuseeinspritzung ausgelegt sein kann. Ferner kann jeder Brennraum eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen verschiedener Konfigurationen umfassen, um jeden Zylinder zu befähigen, Kraftstoff über Direkteinspritzung, Einlasskanaleinspritzung, Drosselventilgehäuseeinspritzung oder Kombinationen davon zu empfangen. In den Brennräumen kann die Verbrennung über Funkenzündung und/oder Verdichtungszündung ausgelöst werden.
  • Abgas vom Auslasskrümmer 36 wird zur Turbine 18 geleitet, um die Turbine anzutreiben. Der Abgassensor 128 ist stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 70 mit dem Auslasskrümmer 36 gekoppelt. Der Sensor 128 kann ein beliebiger, zur Bereitstellung einer Angabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas geeigneter Sensor sein, wie zum Beispiel ein linearer Sauerstoffsensor oder eine Breitband-Lambdasonde, ein Zweipunkt-Sauerstoffsensor oder eine Lambdasonde, eine beheizte Lambdasonde, ein NOx-, HC- oder CO-Sensor.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass das dargestellte beispielhafte Brennkraftmaschinensystem 100 keinen Drucksensor aufweist, der stromaufwärts der Turbine 18 angeordnet ist. Alternative beispielhafte Brennkraftmaschinensysteme können einen Sensor zum Messen des Vorturbinen-Abgasdrucks (oder Abgasgegendrucks) einschließen. Das Brennkraftmaschinensystem 100 weist jedoch keinen Drucksensor 54 auf, der unmittelbar stromabwärts der Auslassturbine 18 entlang des Auslasskanals 35 angeordnet ist. Der Drucksensor 54 kann den Abgasdruck stromabwärts der Auslassturbine 18 oder den Nachturbinen-Abgasdruck messen.
  • Abgase verlassen die Brennräume 30 und der Auslasskrümmer 36 dreht die Auslassturbine 18, die mit dem Verdichter 14 über Welle 19 gekoppelt ist. Die Kompressionsmenge, die einem oder mehreren Zylindern der Brennkraftmaschine über Turbolader 13 bereitgestellt wird, kann von der Steuerung 12 variiert werden. Wenn ein verringertes Turbinendrehmoment gewünscht wird, kann ein Teil der Abgasströmung stattdessen durch ein Ladedruckregelventil 82 geleitet werden, das die Turbine umgeht. Das Ladedruckregelventil 82 (auch Abgas-Wastegate genannt) kann über die Auslassturbine 18 im Turbolader 13 gekoppelt werden. Genauer kann das Ladedruckregelventil 82 in einem Umgehungskanal 80 enthalten sein, der zwischen einem Einlass und einem Auslass der Auslassturbine 18 gekoppelt ist. Durch Anpassen einer Position der Ladedruckregelklappe 82 über Steuerung 12 kann eine Ladedruckmenge, die vom Turbolader bereitgestellt wird, gesteuert werden. Daher kann das Ladedruckregelventil ein Ladedruckaktuator sein. Hierin kann die Steuerung 12 ein Signal basierend auf dem gewünschten Ladedruck zum Anpassen eines elektromechanischen Aktuators bereitstellen, das mit dem Ladedruckregelventil 82 gekoppelt ist. Der kombinierte Strom aus der Turbine 18 und dem Wastegate 82 strömt dann durch die Abgasreinigungsvorrichtung 70.
  • Im Allgemeinen können eine oder mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen 70 einen oder mehrere Abgasnachbehandlungskatalysatoren aufweisen, die so ausgelegt sind, dass sie Abgasstrom katalytisch behandeln und dadurch eine Menge einer oder mehrerer Substanzen im Abgasstrom reduzieren. Beispielsweise kann die Abgasreinigungsvorrichtung 70 einen regenerierbaren Rußfilter 72 (auch Partikelfilter 72) umfassen, der zum Einfangen und Oxidieren von Rußpartikeln im Abgasstrom ausgelegt ist. Der Partikelfilter 72 kann Abgase behandeln und Ruß sowie Aschepartikel innerhalb des Partikelfilters einfangen. In einigen Ausführungsformen kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator beispielsweise so ausgelegt sein, dass er NOX aus dem Abgasstrom abfängt, wenn der Abgasstrom mager ist, und das abgefangene NOX reduziert, wenn der Abgasstrom fett ist. In anderen Beispielen kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator so ausgelegt sein, dass er NOX mit Hilfe eines Reduktionsmittels selektiv reduziert. In anderen Beispielen kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator so ausgelegt sein, dass er Restkohlenwasserstoffe und/oder Restkohlenmonoxid im Abgasstrom oxidiert. Verschiedene Abgasnachbehandlungskatalysatoren mit einer beliebigen solchen Funktionalität können in Zwischenschichten oder anderswo in den Abgasnachbehandlungsstufen entweder separat oder zusammen angeordnet sein. Die Gesamtheit oder ein Teil des behandelten Abgases aus der Abgasreinigungsvorrichtung 70 und dem Partikelfilter 72 kann über die Auslassleitung 35 an die Umgebung abgegeben werden.
  • Die Auslassleitung 35 kann auch den Abgassensor 162 und einen Temperatursensor 126 enthalten. Stromabwärts des Abgassensors 162 kann jeder Sensor geeignet sein, der zur Anzeige der Konzentration der Bestandteile des Abgases geeignet ist, wie zum Beispiel NOx, NH3, EGO usw. In dem abgebildeten Beispiel kann der Sensor 162 ein Partikelmaterie-(PM)-Sensor sein. Wie in 1 dargestellt, kann der Sensor 162 stromabwärts von Partikelfilter 72 angeordnet sein, während in anderen Ausführungsformen der Sensor 162 stromaufwärts des Partikelfilters 72 positioniert sein kann. Ferner versteht sich, dass mehr als ein Sensor 162 in jeder geeigneten Position zur Verfügung gestellt werden kann. Spezifisch kann der Sensor 162 die Masse oder Konzentration der Partikelmaterie stromabwärts des Partikelfilters 72 und stromabwärts der Abgasreinigungsvorrichtung 70 messen. Daher kann der Sensor 162 ein Rußpartikelsensor sein. Der Sensor 162 kann betriebsbereit mit Steuerung 12 gekoppelt sein und mit Steuerung 12 kommunizieren, um eine Konzentration der Feinstaubpartikel in dem aus Partikelfilter 72 (und Abgasreinigungsvorrichtung 70) austretenden und durch den Abgaskanal 35 strömenden Abgas anzuzeigen. Hierbei kann Sensor 162 auch die Ladung von Partikelfilter 72 schätzen.
  • Je nach den Betriebsbedingungen kann ein Anteil der Abgase aus dem Abgaskanal 35 stromabwärts der Turbine 18 zum Einlasskanal 42 stromaufwärts des Verdichters 14 über den Abgasrückführkanal (AGR-Kanal) 50 rückgeführt werden. Der Teil der Abgase kann durch den AGR-Kanal 50 über AGR-Kühler 51 und LP-AGR-Ventil 52 strömen. Auf diese Weise kann eine Niederdruck-Abgasrückführung (LP-AGR) ermöglicht werden. In einigen Ausführungsformen kann zusätzlich zum LP-AGR auch die Hochdruck-Abgasrückführung (HP-AGR) ermöglicht werden, wobei ein Teil von Abgas aus dem Auslasskrümmer 36 von stromaufwärts der Turbine 18 zum Einlasskrümmer 22 stromabwärts des Verdichters 14 über einen anderen und separaten Hochdruck-AGR-Kanal 84 und den darin gekoppelten AGR-Kühler 83 und HP-AGR-Ventil 86 rückgeführt wird. Das LP-AGR-Ventil 52 und das HP-AGR-Ventil 86 können geöffnet werden (z. B. kann eine Öffnung der AGR-Ventile erhöht werden), um eine gesteuerte Menge gekühlten Abgases zum Einlasskanal zur gewünschten Verbrennungs- und Abgasreinigungsleistung einzulassen. Daher kann das AGR-Ventil 52 von einem Aktuator (z. B. elektrisch, mechanisch, hydraulisch, usw.) basierend auf den von der Steuerung 12 erhaltenen Befehlen betätigt werden.
  • Jeder Zylinder 30 kann von einem oder mehreren Ventilen versorgt werden. Im vorliegenden Beispiel umfasst jeder Zylinder 30 ein entsprechendes Einlassventil 62 und ein Auslassventil 64. Jedes Einlassventil 62 und Auslassventil 64 kann über eine zugehörige Feder an einer gewünschten Position gehalten werden. Das Brennkraftmaschinensystem 100 umfasst ferner eine oder mehrere Nockenwellen 57, 68 zum Betätigen des Einlassventils 62 und/oder zum Betreiben des Auslassventils 64. Im dargestellten Beispiel ist die Einlassnockenwelle 68 mit dem Einlassventil 62 gekoppelt und kann so betrieben werden, dass sie das Einlassventil 62 betätigt. Auf ähnliche Weise ist die Auslassnockenwelle 57 mit dem Auslassventil 64 gekoppelt und kann so betrieben werden, dass sie das Auslassventil 64 betätigt. In einigen Ausführungsformen, in welchen das Einlassventil einer Mehrzahl von Zylindern 30 mit einer gemeinsamen Kurbelwelle gekoppelt ist, kann die Einlassnockenwelle 68 so betrieben werden, dass sie die Einlassventile aller gekoppelten Zylinder betätigt.
  • Das Einlassventil 62 kann zwischen einer offenen Position, welche Einlassluft in den entsprechenden Zylinder einlässt, und einer geschlossenen Position, welche Einlassluft vom Zylinder im Wesentlichen aussperrt, betätigt werden. Die Einlassnockenwelle 68 kann in einem Einlassventilbetätigungssystem 69 umfasst sein. Die Einlassnockenwelle 68 umfasst einen Einlassnocken 67, der ein Nockenbuckelprofil zum Öffnen des Einlassventils 62 für eine definierte Einlassdauer aufweist. In einigen Ausführungsformen (nicht dargestellt) kann die Nockenwelle zusätzliche Einlassnocken mit einem alternativen Nockenbuckelprofil umfassen, das ein Öffnen des Einlassventils 62 für eine alternative Dauer ermöglicht (hierin auch als Nockenprofilumschaltsystem bezeichnet). Basierend auf dem Buckelprofil des zusätzlichen Nockens kann die alternative Dauer länger oder kürzer als die definierte Einlassdauer des Einlassnockens 67 sein. Das Buckelprofil kann Nockenhubhöhe, Nockendauer und/oder Nockensteuerzeit beeinflussen. Eine Steuerung kann zum Schalten der Einlassventildauer durch Längsbewegen der Einlassnockenwelle 68 und Schalten zwischen Nockenprofilen imstande sein.
  • Auf die gleiche Weise kann jedes Auslassventil 64 zwischen einer offenen Position, welche das Abgas aus dem entsprechenden Zylinder ausströmen lässt, und einer geschlossenen Position, welche Gas im Wesentlichen innerhalb des Zylinders zurückhält und den Austritt von Abgasen aus dem Zylinder versperrt, betätigt werden. Die Auslassnockenwelle 57 kann in einem Auslassventilbetätigungssystem 56 enthalten sein. Wie dargestellt, weist die Auslassnockenwelle 57 den Auslassnocken 53 auf, der ein Nockenbuckelprofil zum Öffnen des Auslassventils 64 für eine definierte Auslassdauer öffnet. In einigen Ausführungsformen, in welchen das Auslassventil einer Mehrzahl von Zylindern 30 mit einer gemeinsamen Kurbelwelle gekoppelt ist, kann die Auslassnockenwelle 57 so betrieben werden, dass sie die Auslassventile aller gekoppelten Zylinder betätigt. In einigen Ausführungsformen kann die Auslassnockenwelle ferner zusätzliche Auslassnocken mit einem alternativen Nockenbuckelprofil umfassen, das ein Öffnen des Auslassventils 64 für eine alternative Dauer ermöglicht. Das Buckelprofil kann Nockenhubhöhe, Nockendauer und/oder Nockensteuerzeit beeinflussen. Eine Steuerung kann zum Schalten der Auslassventildauer durch Längsbewegen der Auslassnockenwelle und Schalten zwischen Nockenprofilen imstande sein.
  • Es versteht sich, dass die Einlass- und/oder Auslassnockenwellen mit Zylinder-Teilsätzen gekoppelt sein können, und mehrere Einlass- und/oder Auslassnockenwellen vorhanden sein können. Zum Beispiel kann eine erste Einlassnockenwelle mit den Einlassventilen eines ersten Teilsatzes von Zylindern gekoppelt sein, während eine zweite Einlassnockenwelle mit den Einlassventilen eines zweiten Teilsatzes von Zylindern gekoppelt sein kann. Gleichermaßen kann eine erste Auslassnockenwelle mit den Auslassventilen eines ersten Teilsatzes von Zylindern gekoppelt sein, während eine zweite Auslassnockenwelle mit den Auslassventilen eines zweiten Teilsatzes von Zylindern gekoppelt sein kann. Darüber hinaus können ein oder mehrere Einlassventile und Auslassventile mit jeder Nockenwelle gekoppelt sein. Der Teilsatz von Zylindern, der mit der Nockenwelle gekoppelt ist, kann auf ihrer Position entlang einem Motorblock, ihrer Zündfolge, der Motorkonfiguration usw. basieren.
  • Das Einlassventilbetätigungssystem 69 und das Auslassventilbetätigungssystem 56 können ferner Stößelstangen, Kipphebel, Stößel usw. enthalten. Solche Vorrichtungen und Merkmale können die Betätigung des Einlassventils 62 und des Auslassventils 64 durch Umwandeln der Drehbewegung der Nocken in eine translatorische Bewegung der Ventile steuern. Wie bereits erwähnt, können die Ventile außerdem über zusätzliche Nockenbuckelprofile an den Nockenwellen betätigt werden, wobei die Nockenbuckelprofile zwischen den verschiedenen Ventilen unterschiedliche Nockenhubhöhe, Nockendauer und/oder Nockensteuerzeit bereitstellen können. Es können jedoch auch alternative Nockenwellenanordnungen (oben liegend und/oder Stößelstange) verwendet werden, falls gewünscht. In einigen Beispielen können die Zylinder 30 ferner jeweils mehr als ein Auslassventil und/oder Einlassventil aufweisen. In noch weiteren Beispielen kann jedes des Auslassventils 64 und Einlassventils 62 eines oder mehrerer Zylinder durch eine gemeinsame Nockenwelle betätigt werden. In einigen Beispielen können darüber hinaus einige der Einlassventile 62 und/oder Auslassventile 64 durch ihre eigene unabhängige Nockenwelle oder eine andere Vorrichtung betätigt werden.
  • Das Brennkraftmaschinensystem 100 kann Systeme für variable Ventilsteuerung, zum Beispiel ein System 60 für variable Auslassnockensteuerung (VCT für engl. variable cam timing), umfassen. Es sei darauf hingewiesen, dass das Auslassventilbetätigungssystem 56 auch mit dem VCT-System 60 betriebswirksam gekoppelt ist, das aus Gründen der Klarheit als separater Block in 1 dargestellt ist. Daher kann das VCT-System 60 betriebswirksam und kommunikativ mit dem Einlassventilbetätigungssystem 69 und dem Auslassventilbetätigungssystem 56 gekoppelt sein.
  • Ein System für variable Ventilsteuerung kann so ausgelegt sein, dass es ein erstes Ventil in einem ersten Betriebsmodus für eine erste Dauer öffnet. Der erste Betriebsmodus kann bei einer Motorlast unter Motor-Teillastschwelle eintreten. Ferner kann ein System für variable Ventilsteuerung so ausgelegt sein, dass es das erste Ventil in einem zweiten Betriebsmodus für eine zweite Dauer öffnet, die kürzer als die erste Dauer ist. Der zweite Betriebsmodus kann bei einer Motorlast über einer Motorlastschwelle und einer Motordrehzahl über einer Motordrehzahlschwelle (z. B. bei niedrigen bis mittleren Motordrehzahlen) eintreten.
  • Das VCT-System 60 kann ein unabhängiges variables Doppelnockenwellenverstellsystem zur voneinander unabhängigen Änderung der Einlassventilsteuerung und der Auslassventilsteuerung sein. Das VCT-System 60 kann einen Einlassnockenwellen-Phasenversteller 65, der mit der gemeinsamen Einlassnockenwelle 68 gekoppelt ist, zum Ändern der Einlassventilsteuerzeit umfassen.
  • Das VCT-System 80 kann gleichermaßen einen Auslassnockenwellen-Phasenversteller 55, der mit der Auslassnockenwelle 57 gekoppelt ist, zum Ändern der Auslassventilsteuerzeit umfassen. Das VCT-System 60 kann so ausgelegt sein, dass es die Ventilsteuerzeit durch Nachfrüh- oder Nachspätverstellen der Nockensteuerzeit nach früh oder nach spät verstellt, und es kann durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Das VCT-System 60 kann so ausgelegt sein, dass es die Steuerzeit von Ventilöffnungs- und -schließereignissen durch Ändern der Beziehung zwischen der Kurbelwellenstellung und der Nockenwellenstellung ändert. Zum Beispiel kann das VCT-System 60 zum Drehen der Einlassnockenwelle 68 unabhängig von der Kurbelwelle ausgelegt sein, um die Ventilsteuerzeit nach früh oder spät zu verstellen. In einigen Ausführungsformen kann das VCT-System 60 eine nockenmomentbetätigte Vorrichtung sein, die so ausgelegt ist, dass sie die Nockensteuerzeit schnell ändert. Bei einigen Ausführungsformen kann die Ventilsteuerung, wie zum Beispiel Einlassventilschließen (IVC – intake valve closing) und Auslassventilschließen (EVC – exhaust valve closing), durch eine CVVL-Vorrichtung (CVVL – continuously variable valve lift / stufenlos variabler Ventilhub) geändert werden.
  • Die oben beschriebenen Ventil-/Nockensteuervorrichtungen und -systeme können hydraulisch angetrieben oder elektrisch betätigt oder Kombinationen davon sein. In einem Beispiel kann eine Stellung der Nockenwelle über Nockenphasenanpassung eines elektrischen Stellantriebs (z. B. eines elektrisch betätigten Nockenphasenverstellers) mit einer Genauigkeit geändert werden, welche diejenige der meisten hydraulisch betätigten Nockenphasenversteller überschreitet. Signalleitungen können Steuersignale an das VCT-System 60 senden und eine Nockensteuerzeit- und/oder Nockenauswahlmessung davon empfangen.
  • Durch Anpassen des VCT-Systems 60 kann eine Position der Einlassnockenwelle 68 angepasst werden, um so eine Öffnungs- und/oder Schließsteuerung von Einlassventil 62 zu variieren. Auf ähnliche Weise kann eine Position der Auslassnockenwelle 57 vom VCT-System 60 angepasst werden, um so eine Öffnungs- und/oder Schließsteuerung des Auslassventils 64 zu variieren. Damit kann durch Variieren des Öffnens und Schließens von Einlassventil 62 eine Menge an positiver Überlappung zwischen dem Einlassventil 62 und dem Auslassventil 64 variiert werden. Zum Beispiel kann das VCT-System 60 angepasst werden, um eine Öffnung und/oder Schließung des Einlassventils 62 in Bezug auf eine Kolbenposition vorzuziehen oder zu verzögern.
  • Während des Brennkraftmaschinenbetriebs bewegt sich ein Kolben schrittweise vom oT nach unten und erreicht am uT seinen tiefsten Punkt am Ende des Arbeitshubs. Dann kehrt der Kolben am Ende des Auslasshubs wieder zum oberen Ende, an den oT, zurück. Danach bewegt sich der Kolben während des Einlasshubs erneut nach unten zum uT und kehrt schließlich am Ende des Verdichtungshubs wieder in seine obere Ausgangsstellung am oT zurück. Während der Zylinderverbrennung kann ein Auslassventil dann geöffnet werden, wenn der Kolben am Ende des Arbeitshubs anschlägt. Das Auslassventil kann dann schließen, während der Kolben den Auslasshub abschließt, und mindestens offen bleiben, bis ein nachfolgender Einlasshub beginnt. Gleichermaßen kann ein Einlassventil in jedem Modus bei oder vor dem Anfang eines Einlasshubs geöffnet werden und mindestens so lange geöffnet bleiben, bis ein anschließender Verdichtungshub begonnen hat.
  • Basierend auf den Zeitsteuerungsdifferenzen zwischen dem Schließen des Auslassventils und der Öffnung des Einlassventils können die Ventile mit negativer Ventilüberlappung betrieben werden, wobei für eine kurze Zeitdauer nach dem Ende des Auslasshubs und vor Beginn des Einlasshubs sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil geschlossen sind. Dieser Zeitraum, in dem beide Ventile geschlossen sind, wird als negative (Einlass-zu-Auslass)-Ventilüberlappung bezeichnet. In einem Beispiel kann das VCT-System derart angepasst werden, dass die negative Einlass-zu-Auslassventil-Überlappungssteuerung eine Standard-Nockenposition der Brennkraftmaschine während der Zylinderverbrennung sein kann.
  • Alternativ können die Ventile mit positiver Ventilüberlappung betrieben werden, wobei für eine kurze Zeitdauer vor dem Ende des Auslasshubs und nach Beginn des Einlasshubs sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil offen sind. Dieser Zeitraum, in dem beide Ventile (z. B. Einlassventile und Auslassventile eines vorgegebenen Zylinders) gleichzeitig offen sein können, wird als positive (Einlass-zu-Auslass)-Ventilüberlappung bezeichnet. Die positive Ventilüberlappung kann zum Beschleunigen des Warmlaufens des Katalysators während eines Kaltstarts eingesetzt werden. In einem anderen Beispiel kann die positive Ventilüberlappung in aufgeladenen Brennkraftmaschinen (z. B. Brennkraftmaschinen, die mit einem Turbolader gekoppelt sind) zum Reduzieren eines Turbolochs benutzt werden. Hierbei kann aufgeladene Luft aus dem Verdichter durch Erhöhen der positiven Ventilüberlappung durch einen oder mehrere Zylinder zur Auslassturbine strömen.
  • Wie hierin ausführlich beschrieben, kann das VCT-System 60 so angepasst werden, dass eine Menge der positiven Ventilüberlappung während ausgewählter aufgeladener Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen, z. B. wenn Abgasdrücke höher als gewünscht sind, verringert wird. Als ein Beispiel kann eine Position der Einlassnockenwelle derart angepasst werden, dass eine Öffnung der Einlassventilsteuerung verzögert wird. Entsprechend kann das Einlassventil zu einem späteren Zeitpunkt geöffnet werden (vorm Ende des Auslasshubs), sodass eine Zeitdauer, über die beide Ventile offen sind, verringert werden kann, was zu einer reduzierten positiven Ventilüberlappung führt. Als ein Beispiel kann die positive Ventilüberlappung durch Bewegen der Einlassnockenwelle aus einer Position mit positiverer Ventilüberlappung zu einer Position mit geringerer positiver Ventilüberlappung verringert werden. Als ein anderes Beispiel kann die positive Ventilüberlappung durch Bewegen der Einlassnockenwelle aus einer Position mit positiverer Ventilüberlappung zu einer Position mit negativer Ventilüberlappung verringert werden.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass, obschon das obige Beispiel das Verringern der positiven Ventilüberlappung durch Verzögern des Zeitpunkts der Einlassöffnung vorschlägt, in alternativen Beispielen die positive Ventilüberlappung durch Anpassen einer Auslassnockenwelle zum Vorziehen der Auslassventilschließung verringert werden kann. Weiterhin kann jede der Einlass- und Auslassnockenwellen angepasst werden, um die positive Ventilüberlappung durch Variieren sowohl der Einlass- als auch Auslassventilsteuerungen zu variieren. Ferner können Anpassungen der Ventilzeitsteuerungen zum Variieren der Einlassluftströmung in einen zugehörigen Zylinder benutzt werden.
  • Das Fahrzeugsystem 6 kann ferner ein Steuersystem 15 enthalten. Das Steuersystem 15 ist mit Steuerung 12 aufweisend dargestellt und empfängt Informationen und Signale von einer Mehrzahl an Sensoren 16 (verschiedene Beispiele davon sind hierin beschrieben) aus 1 und sendet Steuersignale an mehrere Aktuatoren 81 (verschiedene Beispiele davon sind hierin beschrieben). Die Steuerung 12 verwendet diverse Aktuatoren aus 1, um den Brennkraftmaschinenbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuervorrichtung gespeichert sind, anzupassen. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen Abgassensor 128 enthalten (wie einen linearen UEGO-Sensor), der stromaufwärts der Abgasreinigungsvorrichtung angeordnet ist, Nachturbinen-Drucksensor 54 und den stromabwärtigen Abgassensor 162 (wie einen Partikelmateriesensor). Als anderes Beispiel können die Aktuatoren den Kraftstoffeinspritzer 66, das Ladedruckregelventil 82, AGR-Ventil 52, CRV 92 und Einlassdrosselklappe 20 enthalten. Die Steuerung 12 kann Eingabedaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingabedaten verarbeiten und die verschiedenen Aktuatoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingabedaten basierend auf darin programmierten Anweisungen oder Code entsprechend einer oder mehrerer Routinen auslösen. Beispielhafte Steuerroutinen werden hier unter Bezugnahme auf 3A–3B und 4 beschrieben.
  • Wie zuvor beschrieben, kann ein übermäßiger Abgasdruck, insbesondere stromaufwärts der Auslassturbine 18 eines oder mehrere Auslassventile der Mehrzahl von Zylindern 30 aus einer vollständig geschlossenen Position aufdrücken. Zum Beispiel kann das Auslassventil während des Verdichtungshubs geschlossen werden. Hierbei kann eine unbeabsichtigte Öffnung des Auslassventils aufgrund eines Abgasgegendrucks den Druck innerhalb des zugehörigen Zylindergehäuses reduzieren, was einen Leistungs- und Effizienzverlust herbeiführt. Entsprechend kann, wenn der Abgasdruck stromaufwärts der Auslassturbine höher als ein Schwellendruck geschätzt wird, die Steuerung eine Reduzierung der Einlassluftströmung durch Anpassen einer Position der Einlassdrosselklappe 20 anweisen. Durch Reduzieren der Einlassluftströmung kann der Abgasdruck verringert werden. Gleichzeitig kann der Ladedruck in der Brennkraftmaschine beibehalten werden, indem ein oder mehrere Ladedruckaktuatoren wie CRV und Ladedruckregelventil angepasst werden.
  • 2 zeigt einen beispielhaften Steuerfluss 200 zum Bestimmen der Reduzierung der Einlassluftströmung (z. B. begrenzte Luftströmung), der bei der Abschwächung von höheren als gewünschten Abgasdrücken helfen soll. Ferner enthält der beispielhafte Steuerfluss auch einen Drehmomentsteuerkreis, der die reduzierte Einlassluftströmung als einen Eingang verwenden kann, um einen oder mehrere Ladedruckaktuatoren zum Beibehalten des Ladedrucks trotz reduzierter Einlassluftströmung anzupassen. Eine Steuerung, wie die Steuerung 12 aus 1, kann den Steuerfluss basierend auf den Signalen, die von verschiedenen Sensoren des Brennkraftmaschinensystems (z. B. Brennkraftmaschinensystem 100) empfangen wurden, ausführen. Ferner können verschiedene Aktuatoren, die in Bezug auf 1 beschrieben sind, zum Durchführen von Anpassungen des Brennkraftmaschinenbetriebs eingesetzt werden.
  • Der Steuerfluss 200 beginnt mit dem Schätzen eines gewünschten Raddrehmoments. Die Steuerung K1 berechnet bei 202 das gewünschte Raddrehmoment basierend auf Eingaben einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Pedalstellung (z. B. Gaspedalposition). Basierend auf dem berechneten gewünschten Raddrehmoment und anderen zusätzlichen Parametern, wie z. B. Umgebungsbedingungen, Abgasreinigungsvorrichtungsstatus usw., sowie einem maximal verfügbaren Drehmoment bestimmt die Steuerung K2 bei 204 ein gewünschtes Brennkraftmaschinendrehmoment, das der Steuerung K3 bereitgestellt wird. Die Steuerung K2 stellt bei 206 einem Getriebe ferner eine Eingabe bezüglich des gewünschten Raddrehmoments bereit. Entsprechend kann basierend auf der Eingabe, die dem Getriebe bereitgestellt wird, ein gewünschter Gang ausgewählt werden. Ferner verwendet die Steuerung K3 bei 208 die Eingabe des gewünschten Raddrehmoments zum Anpassen der AGR-Steuerung bei 210 und des Zündzeitpunkts bei 212. Spezifisch kann eine Menge an AGR-Strömung als Reaktion auf das gewünschte Brennkraftmaschinendrehmoment modifiziert werden. Daher kann die AGR-Strömung LP-AGR und/oder HP-AGR sein. Gleichermaßen kann der Zündzeitpunkt angepasst werden, z. B. vorgezogen oder verzögert werden, um das gewünschte Brennkraftmaschinendrehmoment bereitzustellen. Obschon nicht dargestellt, kann die Steuerung K3 auch eine Eingabe zu einem Kraftstoffeinspritzsystem für ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf dem gewünschten Brennkraftmaschinendrehmoment bereitstellen.
  • Außer der Einstellung der AGR-Strömung und des Zündzeitpunkts bestimmt die Steuerung K3 eine gewünschte Luftströmung in die Brennkraftmaschine. Diese gewünschte Einlassluftströmung in die Brennkraftmaschine kann an die Steuerung K5 bei 214 weitergegeben werden. Gleichermaßen bestimmt die Steuerung K4 bei 216 eine gewünschte begrenzte Luftströmung basierend auf den Eingaben im Hinblick auf den Abgasdruck. Wie zuvor erwähnt, können übermäßige Abgasdrücke in dem Auslasskrümmer stromaufwärts der Auslassturbine die Brennkraftmaschinenleistung beeinträchtigen. Zum Reduzieren der Abgasdrücke kann der Steuerfluss 200 Abschwächungsmaßnahmen, wie z. B. das Begrenzen der Einlassluftströmung, bewirken. Die Steuerung K4 empfängt die Eingaben bezüglich des Vorturbinen-Abgasdrucks und eines Nachturbinen-Abgasdrucks. Der Vorturbinen-Abgasdruck ist der Abgasdruck stromaufwärts der Auslassturbine, wie Turbine 18 aus 1. Wie später mit Bezug auf 4 beschrieben, kann der Vorturbinen-Abgasdruck basierend auf einer Mehrzahl von Brennkraftmaschinen- und Fahrzeugparametern modelliert werden. Daher kann der Vorturbinen-Abgasdruck nicht von einem Drucksensor geschätzt werden. Andererseits kann der Abgasdruck stromabwärts der Auslassturbine durch einen Drucksensor gemessen werden, wie z. B. Sensor 54 aus 1. Der Vorturbinen-Abgasdruck und der Nachturbinen-Abgasdruck werden von Steuerung K4 bei 216 zum Bestimmen der gewünschten begrenzten Luftströmung benutzt.
  • Bei 214 bestimmt die Steuerung K5 die Begrenzung der Einlassluftströmung basierend auf der gewünschten Luftströmung und der gewünschten begrenzten Luftströmung. Die begrenzte Luftströmung wird mit einer bestehenden tatsächlichen Luftströmung bei 220 verglichen, um die Einlassdrosselklappenposition 222 und die gewünschte Ventilsteuerung 221 zu bestimmen. Daher kann die Einlassluftströmung durch Variieren einer Position der Eingangsdrosselklappe und/oder durch Anpassen der Ventilsteuerungen begrenzt werden. Die tatsächliche Luftströmung bei 218 kann auf Auslesungen vom MAF-Sensor und MAP-Sensor basieren. Bei 224 wird das tatsächliche Brennkraftmaschinendrehmoment basierend auf der Einlassdrosselklappenposition, der Ventilsteuerung, AGR-Fluss, Zündzeitpunkt und anderen Parametern bestimmt. Das tatsächliche Brennkraftmaschinendrehmoment wird mit dem gewünschten Brennkraftmaschinendrehmoment bei 226 zum Bestimmen des maximal verfügbaren Drehmoments bei 230 verglichen. Ferner bestimmt das maximale verfügbare Drehmoment auch Anpassungen eines oder mehrerer der Ladedruckaktuatoren bei 228. Zum Beispiel können die Ladedruckaktuatoren angepasst werden, um die gewünschten Ladedrücke beizubehalten. Noch weiter dient das maximale verfügbare Drehmoment als ein Eingang für Steuerung K2, um das gewünschte Brennkraftmaschinendrehmoment zu bestimmen. Basierend darauf, ob das begrenzte Drehmoment verfügbar ist, können zusätzliche Strategien von der Brennkraftmaschinensteuerung aufgenommen werden. Zum Beispiel können die Getriebeschaltstrategien basierend auf dem maximal verfügbaren Drehmoment modifiziert werden.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass die verschiedenen Steuerungen, die oben in den Steuerungsfluss eingeführt wurden, z. B. Steuerungen K1, K2 usw., Teil der Steuerung 12 sein können. Ferner kann die begrenzte Einlassluftströmung auch durch Anpassen der Einlassventilsteuerungen und/oder Einlassnockensteuerungen erhalten werden.
  • Die 3A und 3B zeigen eine beispielhafte Routine 300, die Anpassungen der Einlassluftströmung als Reaktion auf einen übermäßigen Abgasdruck stromaufwärts der Auslassturbine in einer Brennkraftmaschine veranschaulicht. Spezifisch kann die Einlassluftströmung durch Anpassen einer Position einer Eingangsdrosselklappe reduziert werden. Gleichzeitig können die Ladedruckpegel in der Brennkraftmaschine durch Modifizieren der Positionen von einem oder mehreren Ladedruckaktuatoren beibehalten werden. Daher wird die Routine 300 (und Routine 400 aus 4) in Bezug auf das Brennkraftmaschinensystem aus 1 beschrieben, es versteht sich jedoch, dass ähnliche Routinen mit anderen Systemen verwendet werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Anweisungen zum Ausführen der Routine 300 und der Routine 400, die hier enthalten sind, können von der Steuerung, wie zum Beispiel von einer Steuerung 12 der 1, basierend auf Anweisungen ausgeführt werden, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Brennkraftmaschinensystems empfangen werden, wie zum Beispiel von den Sensoren, die oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben sind. Die Steuerung kann Brennkraftmaschinenaktuatoren des Brennkraftmaschinensystems, wie zum Beispiel die Aktuatoren der 1, verwenden, um den Brennkraftmaschinenbetrieb gemäß den unten beschriebenen Routinen anzupassen.
  • Bei 302 schätzt und/oder misst die Routine 300 die bestehenden Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen. Die Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen können Brennkraftmaschinendrehzahl, Drehmomentanforderung, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, absoluten Krümmerdruck (MAP), Massenluftstrom, Brennkraftmaschinentemperatur usw. einschließen. Zum Beispiel kann die Brennkraftmaschinendrehzahl basierend auf einem Ausgang eines Kurbelwellensensors geschätzt werden. Bei 304 bestimmt Routine 300 einen gewünschten Ladedruck basierend auf den bestehenden Brennkraftmaschinenbedingungen. Wenn z. B. die Drehmomentanforderung höher als ein Drehmomentschwellenwert ist, wie z. B. bei einem Einrückereignis, kann ein höherer Ladedruck angefordert werden. In einem anderen Beispiel können während Abbremsereignissen geringere (oder keine) Ladedruckpegel gewünscht sein.
  • Als Reaktion auf den gewünschten Ladedruck können ein oder mehrere Ladedruckaktuatoren wie das Ladedruckregelventil und/oder CRV bei 308 angepasst werden. Zum Beispiel kann, wenn ein höherer Ladedruck gewünscht wird, eine Öffnung des Ladedruckregelventils verringert werden, sodass ein größerer Teil der Abgase zur Auslassturbine geleitet werden kann. Als ein Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal zu einem elektromechanischen Aktuator senden, der mit dem Ladedruckregelventil zum Drehen des Ladedruckregelventils zu einer geschlosseneren Position aus einer offeneren Position gekoppelt ist. Ähnlich kann das CRV von einer offeneren Position zu einer geschlosseneren Position angepasst werden, um eine Öffnung des CRV zu verringern. Hierbei kann die Steuerung ein Steuersignal zu einem elektromechanischen Aktuator senden, der mit dem CRV zum Schalten des CRV zu einer geschlosseneren Position gekoppelt ist. Durch Schließen des CRV kann die Strömung von Druckluft durch den Verdichterumgehungskanal signifikant versperrt werden, wodurch ein Anstieg des Ladedrucks ermöglicht wird. Andererseits kann, wenn ein geringerer Ladedruck gewünscht wird, die Öffnung des Ladedruckventils erhöht werden, damit eine größere Menge an Abgasen die Auslassturbine umgehen kann. Zusätzlich oder alternativ kann das CRV zu einer offeneren Position aus einer geschlosseneren Position angepasst werden, um einen höheren Fluss von Druckluft durch den Verdichterumgehungskanal zu ermöglichen. Hierbei kann eine größere Menge an aufgeladener Luft weg von der Einlassdrosselklappe und den Brennkraftmaschinenzylindern geleitet werden, um eine Reduzierung des Ladedrucks zu bewirken.
  • Zusätzlich zum Anpassen der Ladedruckaktuatoren 310 kann die Ventilsteuerung zum Aktivieren oder Deaktivieren des Durchblasens von aufgeladener Luft verändert werden. Als ein Beispiel kann, wenn höhere Ladedruckpegel angefordert werden, die positive Ventilüberlappung zwischen einem Einlassventil und einem Auslassventil eines gegebenen Zylinders (oder mehrerer Zylinder) erhöht werden. Zum Beispiel kann ein Zylindereinlassnocken und/oder eine Einlassventilsteuerung von einer derzeitigen Zeitsteuerung (z. B. einer Zeitsteuerung, die einer negativen Ventilüberlappung entspricht) zu einer Zeitsteuerung angepasst werden, die eine positive Ventilüberlappung aktiviert. In einem anderen Beispiel kann eine höhere Menge an positiver Ventilüberlappung bereitgestellt werden. Die Steuerung kann mit einem Ventilsteuerungssystem der Brennkraftmaschine zum Benutzen von Nocken, Nockenwellen und anderen Aktuatoren kommunizieren, die mit einem oder mehreren Einlassventilen (und/oder Auslassventilen) zum Aktivieren der positiven Ventilüberlappung gekoppelt sind. Durch das Erhöhen der positiven Ventilüberlappung kann aufgeladene Luft von stromabwärts des Verdichters durch den vorgegebenen Zylinder dem Auslasskrümmer und der Auslassturbine zugeführt werden, ohne verbrannt zu werden. Hierbei kann das Hochfahren der Turbine zum Ermöglichen von höheren Ladedrücken beschleunigt werden. In einem anderen Beispiel kann, wenn ein geringerer Ladedruck gewünscht wird, die negative Ventilüberlappung durch Anpassen der Ventilsteuerungen bereitgestellt werden. Hierbei kann die Überlappung zwischen dem/n Einlassventil(en) und dem/n Auslassventil(en) reduziert, z. B. minimiert, werden, sodass die aufgeladene Luft über den vorgegebenen Zylinder nicht durch Durchblasen zur Auslassturbine bereitgestellt wird.
  • Danach schätzt die Routine 300 bei Schritt 312 den Vorturbinen-Abgasdruck. Daher kann die Routine 400 aus 4 aktiviert werden, um den Abgasdruck stromaufwärts der Auslassturbine zu modellieren. Man wird zu schätzen wissen, dass der Vorturbinen-Abgasdruck ein vorhergesagter Druck ist. Spezifisch kann der Vorturbinen-Abgasdruck nicht von einem Drucksensor geschätzt oder gemessen werden. Stattdessen kann der Vorturbinen-Abgasdruck basierend auf einer Mehrzahl von Brennkraftmaschinen- und Fahrzeugparametern wie Luftströmung, Zündzeitpunkt, Fahrzeuggeschwindigkeit, Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw. modelliert werden, wie unten mit Bezug auf 4 ausführlich beschrieben.
  • Routine 300 geht dann zu 314, um zu bestimmen, ob der vorhergesagte Vorturbinen-Abgasdruck höher als ein Schwellenwert Thr_P ist. Der Schwellenwert Thr_P kann in einem Beispiel auf einem Druck basieren, der ein oder mehrere Auslassventile der Mehrzahl von Zylindern in der Brennkraftmaschine aufdrückt (und offen hält), wenn das eine oder die mehreren Auslassventile anderenfalls geschlossen wären. Daher können die Auslassventile, wenn geschlossen, einen Auslassnocken auf dem Grundkreis enthalten, während (eine) zugehörige Feder(n) des/r Auslassventils/Auslassventile das/die Auslassventil(e) geschlossen hält/halten. Genauer gesagt, kann der Schwellenwert auf einem Abgasdruck stromaufwärts der Auslassturbine basieren, die das bzw. die Auslassventil(e) aus seiner bzw. ihrer geschlossenen Position aufdrücken würde. Als ein Beispiel können während eines Arbeitshubs in einem Zylinder der Brennkraftmaschine das bzw. die Einlassventil(e) und das bzw. die Auslassventil(e) vollständig geschlossen sein. Eine Schätzung des Abgasdrucks, der das bzw. die Auslassventil(e) während des Arbeitshubs aufdrücken kann, kann zum Bestimmen von Thr_P verwendet werden.
  • In einem anderen Beispiel kann Thr_P zusätzlich oder alternativ auf einem Verschleiß einer Feder des einen oder der mehreren Auslassventile der Mehrzahl von Zylindern über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine basieren. Als ein Beispiel können sich Federn, die mit dem einen oder den mehreren Auslassventilen gekoppelt sind, über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine verschlechtern, was einen Verschlussgrad der Auslassventile beeinträchtigt. Zum Beispiel können die Auslassventilfedern in einer älteren Brennkraftmaschine einen stärkeren Verschleiß und eine geringere Federkonstante aufweisen als die Auslassventilfedern in einer relativ neueren Brennkraftmaschine. Hierin kann ein Niederabgasdruck die Auslassventile, die mit den Federn gekoppelt sind, die einen größeren Verschleiß zeigen, aufdrücken. Entsprechend steht der Schwellenwert Thr_P für die Verschlechterung der Federn, die mit den Auslassventilen gekoppelt sind, in Zusammenhang.
  • Weiterhin kann der Schwellenwert Thr_P auf einer Brennkraftmaschinendrehzahl basieren. In einem anderen Beispiel kann der Schwellenwert Thr_P auf dem Einlasskrümmerdruck (MAP) basieren. Zusätzlich kann der Schwellenwert Thr_P auf einer Position der Nocken, die mit den Einlass- und/oder Auslassventilen assoziiert sind, basieren. Veränderungen der Nockensteuerung können zu Variationen des internen Zylinderdrucks führen. Spezifisch kann die Nockensteuerung die minimalen und maximalen Zylinderdrücke beeinflussen. Folglich kann ein unbeabsichtigtes Öffnen der Auslassventile durch Variieren der Nockensteuerung beeinflusst werden.
  • Wenn bei 314 bestimmt wird, dass der Abgasdruck stromaufwärts der Auslassturbine geringer als der Schwellenwert Thr_P ist, geht die Routine 300 zu 316, um den bestehenden Brennkraftmaschinenbetrieb beizubehalten. Zum Beispiel können ein oder mehrere Aktuatoren in ihren Positionen gehalten werden. Alternativ können ein oder mehrere Aktuatoren zum Beibehalten des Brennkraftmaschinenbetriebes angepasst werden. Danach endet die Routine 300.
  • Wenn jedoch der modellierte Vorturbinen-Abgasdruck als gleich oder höher als ein Schwellenwert bestimmt wird, geht Routine 300 zu 318, um die Luftströmung in die Brennkraftmaschine zu reduzieren. Durch Reduzieren der Einlassluftströmung in die Brennkraftmaschine kann der Vorturbinen-Abgasdruck verringert werden. Die Einlassluftströmung in die Brennkraftmaschine kann durch Anpassen der Einlassdrosselklappe und gleichzeitigem Beibehalten der Ventilzeitsteuerung (z. B. ohne Anpassen der Ventilzeitsteuerung) reduziert werden. Zum Beispiel kann die Einlassluftströmung durch Reduzieren einer Öffnung der Einlassdrosselklappe bei 320 verringert werden. In einem Beispiel kann die Einlassdrosselklappe zu einer weitgehend geschlossenen Position (z. B. einer weniger offenen Position) aus einer weitgehend offenen Position angepasst werden. Hierbei kann die Steuerung ein Steuersignal zu einem elektromechanischen Aktuator senden, der mit der Einlassdrosselklappe in dem Einlasssystem zum Drehen der Einlassdrosselklappe zur weitgehend geschlossenen Position aus der weitgehend offenen Position gekoppelt ist. In einem anderen Beispiel kann die Öffnung der Einlassdrosselklappe durch Schalten der Einlassdrosselklappe aus einer vollständig offenen Position zu einer Position in der Mitte zwischen vollständig geschlossen und vollständig offen verringert werden. Daher kann die Öffnung der Einlassdrosselklappe ohne Betätigen des VCT-Systems zum Verändern der Ventilzeitsteuerungen reduziert werden. Hierbei kann die Position der Einlassdrosselklappe ohne Anpassen der vorhandenen Ventilüberlappung verändert werden.
  • Wahlweise kann bei 322 das VCT-System zum Reduzieren der Einlassluftströmung in die Brennkraftmaschine angepasst werden. Hierin kann das VCT-System zum Reduzieren der positiven Ventilüberlappung modifiziert werden, wodurch eine Menge von aufgeladener Durchblasluft, die durch einen oder mehrere Zylinder in die Auslassturbine strömt, verringert wird. Daher kann das VCT-System angepasst werden, wenn die Brennkraftmaschinenbedingungen keine Änderung der Drosselklappenposition zu einer geschlosseneren Position zulassen, wenn die Einlassluftströmung zur Brennkraftmaschine reduziert wird. Zum Beispiel kann die Brennkraftmaschine bei geringeren Drehzahlen (z. B. geringer als ein Drehzahlschwellenwert) und bei höheren Motorlasten (z. B. höher als ein Lastschwellenwert) betrieben werden. Hierin kann die Drosselklappenposition begrenzt oder eingeschränkt werden. Als nicht einschränkendes Beispiel kann, wenn das Fahrzeug bei geringeren Brennkraftmaschinendrehzahlen betrieben wird und sich die Einlassdrosselklappe in einer weitgehend geschlossenen Position befindet, die Drosselklappe gegebenenfalls nicht zu einer noch geschlosseneren Position bewegt werden. Stattdessen kann die Ventilsteuerung zum Erreichen der reduzierten Einlassluftströmung verändert werden. Spezifisch können Einlassventil- und/oder Einlassnockensteuerungen eines oder mehrerer Zylinder von dem VCT-System angepasst werden, um die Einlassluftströmung in den zugehörigen Zylindern zu reduzieren. Ferner kann auch das Durchblasen der aufgeladenen Luft durch den bzw. die Zylinder reduziert werden. Hierbei können die positive (Einlass- und Auslass-)Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil eines oder mehrerer Zylinder modifiziert werden (z. B. reduziert), um die Einlassluftströmung in die Zylinder zu reduzieren und das Durchblasen von aufgeladener Luft zu reduzieren.
  • Obschon in Routine 300 nicht dargestellt, kann HG-AGR auch als Reaktion auf die Erkennung von übermäßigen Abgasdrücken im Vorturbinenbereich reduziert werden. Hierbei kann die HP-AGR-Strömung reduziert werden (z. B. durch Reduzieren einer Öffnung des HP-AGR-Ventils 86 aus 1) und/oder zusätzlich zum Anpassen der Position der Einlassdrosselklappe unterbrochen werden. Man wird zu schätzen wissen, dass das Reduzieren der HP-AGR-Strömung eine langsamere Auswirkung auf den Vorturbinen-Abgasdruck in Bezug auf das Reduzieren der Einlassluftströmung über das Schließen der Eingangsdrosselklappe haben kann.
  • Weiter beinhaltet die Routine 300 bei 324 das Beibehalten der Ladedruckpegel. Daher können die Ladedruckpegel beibehalten werden, während die Einlassluftströmung verringert wird. Bei 326 kann die Öffnung des Ladedruckregelventils zum Beibehalten des Ladedrucks reduziert werden. Als ein Beispiel kann das Ladedruckregelventil zu einer vollständig geschlossenen Position von einer weitgehend offenen Position angepasst werden, die eine höhere Menge von Abgas zum Drehen der Auslassturbine ermöglicht. Alternativ kann das Ladedruckregelventil zur vollständig geschlossenen Position aus einer weitgehend geschlossenen Position bewegt werden. In einem anderen Beispiel kann das Ladedruckregelventil zur weitgehend geschlossenen Position aus einer weniger geschlossenen Position umgeschaltet werden. Zusätzlich oder alternativ kann das CRV zu einer Position angepasst werden, welche die Öffnung des CRV bei 328 verringert. Zum Beispiel kann das CRV zur vollständig geschlossenen Position aus einer weitgehend geschlossenen Position angepasst werden. In einem anderen Beispiel kann das CRV zur vollständig geschlossenen Position aus einer weitgehend geschlossenen Position übergehen, sodass eine geringere Menge an Druckluft aus der Einlassdrosselklappe über den Verdichterumgehungskanal abgelenkt wird. In einem noch anderen Beispiel kann das CRV aus einer weniger geschlossenen Position zur weitgehend geschlossenen Position umgeschaltet werden.
  • Danach wird bei 330 eine Zeitsteuerung gestartet, um eine Zeitdauer zu überwachen, ab der die Luftströmung reduziert wird. Spezifisch kann die Zeitdauer seit der Reduzierung der Öffnung der Einlassdrosselklappe überwacht werden. Wahlweise kann eine Dauer seit Reduzieren der Einlassluftströmung durch Anpassen der Ventilsteuerung nachverfolgt werden. Die Zeitsteuerung kann einen Anzahl von Verbrennungsereignissen seit Reduzieren der Öffnung der Einlassdrosselklappe überwachen. In einem anderen Beispiel kann die Zeitsteuerung eine Dauer der Fahrzeugfahrt seit Reduzieren der Einlassluftströmung überwachen. In noch einem anderen Beispiel kann die Zeitsteuerung eine Fahrzeugfahrstrecke überwachen. Bei 332 kann die Routine 300 bestimmen, ob eine Schwellendauer Thr_D vergangen ist. In einem Beispiel kann die Schwellendauer eine Schwellenzahl der Verbrennungsereignisse seit dem Anpassen der Öffnung der Einlassdrosselklappe als Reaktion darauf sein, dass der Vorturbinen-Abgasdruck den Schwellenwert Thr_P überschreitet. In einem anderen Beispiel kann die Schwellendauer Thr_D eine Schwellendauer der Fahrzeugfahrt nach Reduzieren der Einlassluftströmung sein. Zum Beispiel kann eine Schwellendauer der Fahrzeugfahrt 60 Sekunden betragen. In einem anderen Beispiel kann eine Schwellendauer der Fahrzeugfahrt 30 Sekunden betragen.
  • In noch einem anderen Beispiel kann die Schwellendauer Thr_D eine Schwellenstrecke der Fahrzeugfahrt sein. Zum Beispiel kann Thr_D 500 ft betragen. In einem anderen Beispiel kann die Schwellendauer der Fahrzeugfahrt nach Reduzieren der Öffnung der Einlassdrosselklappe als Reaktion darauf, dass der Vorturbinen-Abgasdruck den Schwellenwert Thr_P überschreitet, 200 ft betragen.
  • Wenn bei 332 bestimmt wird, dass die Schwellendauer seit Reduzieren der Öffnung der Einlassdrosselklappe als Reaktion darauf, dass der Vorturbinen-Abgasdruck den Schwellenwert Thr_P überschreitet, nicht vergangen ist, kann die Routine 300 zu 334 gehen, um die reduzierte Öffnung der Einlassdrosselklappe beizubehalten. Daher kann die Steuerung ein Signal an den elektromechanischen Aktuator senden, der mit der Einlassdrosselklappe gekoppelt ist, um die Einlassdrosselklappe an ihrer bei 320 eingenommenen Position zu halten. Dann kehrt die Routine 300 zu 332 zurück.
  • Andererseits geht, wenn bei 332 bestimmt wird, dass die Schwellendauer Thr_D vergangen ist, Routine 300 zu 336, um zu bestätigen, ob der Vorturbinen-Abgasdruck unter den Schwellenwert Thr_P reduziert wurde. Wenn ja, geht Routine 300 zu 338, um die Position der Einlassdrosselklappe basierend auf bestehenden Betriebsbedingungen einzustellen, und endet dann. Mit anderen Worten wird die Einlassdrosselklappe an einer Position gehalten, die eine Einlassluftströmung reduziert, bis der Vorturbinen-Abgasdruck unter den Schwellenwert Thr_P reduziert wird. Sobald der Vorturbinen-Abgasdruck geringer als der Schwellenwert ist, wird die Einlassdrosselklappe zu einer Position wiederhergestellt, die für die bestehenden Brennkraftmaschinenbetriebsbedingungen gewünscht wird. In einem Beispiel kann, wenn die Brennkraftmaschine mit höheren Ladedruckpegeln betrieben wird, die Öffnung der Einlassdrosselklappe bei 338 erhöht werden. In einem anderen Beispiel kann, wenn die Brennkraftmaschine mit einer geringeren Drehmomentanforderung betrieben wird, die Einlassdrosselklappe zu einer geschlosseneren Position angepasst werden. Daher kann es Situationen geben, bei denen die Position der Einlassdrosselklappe bei 338 nicht verändert wird, wenn die Einlassluftströmung, die in den Einlasskrümmer eintritt, die von den bestehenden Brennkraftmaschinenbedingungen gewünschte ist.
  • Wenn jedoch bei 336 bestimmt wird, dass der Vorturbinen-Abgasdruck höher als der Schwellenwert (Thr_P) bleibt, geht Routine 300 zu 340, um die Ladedruckpegel zu reduzieren. Daher können die Ladedruckpegel nur verringert werden, nachdem die Schwellendauer der reduzierten Einlassluftströmung überschritten wurde. Entsprechend wird bei 342 eine Öffnung des Ladedruckregelventils erhöht, damit ein größerer Anteil der Abgase die Auslassturbine umgehen kann. In einem Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal zum elektromechanischen Aktuator übermitteln, der mit dem Ladedruckregelventil zum Anpassen der Position des Ladedruckregelventils aus einer weitgehend geschlossenen Position zu einer weitgehend offenen Position gekoppelt ist. In einem anderen Beispiel kann das Ladedruckregelventil aus einer vollständig geschlossenen Position zu einer weitgehend offenen Position angepasst werden. In einem noch anderen Beispiel kann das Ladedruckregelventil zu einer vollständig offenen Position aus einer vollständig geschlossenen Position umgeschaltet werden. Ferner wird bei 344 eine Öffnung des CRV ebenfalls erhöht, um einen größeren Anteil von Druckluft von stromabwärts des Verdichters zu stromaufwärts des Verdichters abzulenken. Daher kann das CRV zusätzlich zum Öffnen des Ladedruckregelventils als Reaktion darauf, dass der Vorturbinen-Abgasdruck höher als der Schwellenwert bleibt, geöffnet werden, auch nach Vergehen der Schwellendauer. Die Steuerung kann ein Steuersignal zum elektromechanischen Aktuator übermitteln, der mit dem CRV zum Anpassen der Position des CRV aus einer weitgehend geschlossenen Position zu einer weitgehend offenen Position gekoppelt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass in anderen Beispielen das CRV als eine Alternative zum Öffnen des Ladedruckregelventils zum Reduzieren des Vorturbinen-Abgasdrucks und der Ladedruckpegel geöffnet werden kann. Durch Öffnen (z. B. Erhöhen der Öffnung) eines oder mehrerer von Ladedruckregelventil und CRV können die Ladedruckpegel verringert werden.
  • Danach hält Routine 300 bei 346 die reduzierten Ladedruckpegel bei, bis der Vorturbinen-Abgasdruck geringer als der Schwellenwert Thr_P ist. Das Beibehalten der reduzierten Ladedruckwerte kann das Beibehalten der erhöhten Öffnung von Ladedruckregelventil und CRV einschließen. Speziell können die Positionen des Ladedruckregelventils und des CRV, die bei 342 und 344 eingenommen wurden, beibehalten werden, bis der Abgasstrom stromaufwärts der Auslassturbine geringer als der Schwellenwert ist. Daher können, sobald der Vorturbinen-Abgasdruck unter dem Schwellenwert ist, die Ladedruckpegel basierend auf bestehenden Brennkraftmaschinenbedingungen angepasst werden (z. B. wiederhergestellt). Weiterhin kann die Einlassdrosselklappe (und die Ventilsteuerungen) basierend auf bestehenden Brennkraftmaschinenbedingungen angepasst werden, sobald der Vorturbinen-Abgasdruck geringer als der Schwellenwert ist. Danach endet die Routine 300.
  • Auf diese Weise können übermäßige Vorturbinen-Abgasdrücke verringert werden und gleichzeitig eine Wahrscheinlichkeit von Fehlzündungen, Klopfen usw. in der Brennkraftmaschine reduziert werden. Die Einlassluftströmung kann als Reaktion auf das Erkennen von höheren als gewünschten Vorturbinen-Abgasdrücken reduziert werden. Die Einlassdrosselklappe zuerst kann zu einer geschlosseneren Position angepasst werden, um die Einlassluftströmung in die Brennkraftmaschine zu reduzieren. Wenn eine Öffnung der Einlassdrosselklappe nicht verringert werden kann, kann die Ventilsteuerung wahlweise zum Reduzieren der Einlassluftströmung angepasst werden. Gleichzeitig können die Ladedruckpegel beibehalten werden, indem Ladedruckregelventil und/oder CRV geschlossen werden. Wenn sich der Vorturbinen-Abgasdruck nicht innerhalb einer Schwellendauer nach Reduzieren der Einlassluftströmung verringert (z. B. durch Anpassen der Einlassdrosselklappe), können die Ladedruckpegel zusätzlich zum Reduzieren der Einlassluftströmung verringert werden.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass die Einlassluftströmungssteuerung über die Einlassdrosselklappe einen Ziel-Einlasskrümmer-Druck erzeugen kann. Ferner können Anpassungen der Einlassdrosselklappe als Hauptabhilfemaßnahme für übermäßige Abgasdrücke dienen, weil die Einlassdrosselklappe die Einlassluftströmung schnell steuern kann. Währenddessen können Veränderungen der Ventilsteuerung und Ladedruckpegel als zweite Abhilfemaßnahmen dienen, weil diese Veränderungen langsamere Veränderungen der Einlassluftströmung bewirken. Mit anderen Worten bewirken Anpassungen der Ventilsteuerung über das VCT-System und/oder Modifizieren der Ladedruckpegel über die Ladedruckaktuatoren keine schnellen Veränderungen der Einlassluftströmung.
  • 4 zeigt die beispielhafte Routine 400 zum Modellieren des Vorturbinen-Abgasdrucks basierend auf einer Mehrzahl von Brennkraftmaschinen- und Fahrzeugparametern. Spezifisch kann eine Steuerung, z. B. Steuerung 12, einen Vorturbinen-Abgasdruck basierend auf einem Modell anstelle einer Messung des Vorturbinen-Abgasdrucks über einen Sensor vorhersagen. Daher können Kosten durch Reduzieren der Komponenten gesenkt werden. Routine 400 wird in Bezug auf das Brennkraftmaschinensystem aus 1 beschrieben, es versteht sich jedoch, dass ähnliche Routinen mit anderen Systemen verwendet werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Anweisungen zum Ausführen der Routine 400 können von der Steuerung, wie zum Beispiel einer Steuerung 12 der 1, basierend auf Anweisungen ausgeführt werden, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Brennkraftmaschinensystems empfangen werden, wie zum Beispiel von den Sensoren, die oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben sind.
  • Bei 404 schließt Routine 400 das Erhalten von Daten bezüglich der Brennkraftmaschinenluftströmung (z. B. Einlassluftströmung), Abgasstrom, z. B. Durchflussrate der Abgase, Zündzeitpunkt, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Nockensteuerung, Einlasskrümmerdruck (z. B. MAP), Einlasskrümmertemperatur und Fahrzeuggeschwindigkeit ein. Spezifisch kann der Ausgang aus verschiedenen Sensoren von der Steuerung empfangen werden. Zum Beispiel kann eine Messung der Einlassluftströmung von dem MAF-Sensor empfangen werden. Als anderes Beispiel können Messungen der Einlasskrümmertemperatur von einem Sensor wie einem MAT-Sensor 127 aus 1 empfangen werden.
  • Danach wird bei 406 eine zusätzliche Ausgabe bezüglich des Nachturbinen-Abgasdrucks empfangen. Hierbei kann ein Drucksensor wie Drucksensor 54 aus 1 den Abgasdruck messen, der stromabwärts der Auslassturbine vorherrscht. Ferner enthält Routine 400 bei 408 das Empfangen von Daten bezüglich der Rußladung des Partikelfilters in der Abgasleitung. Zum Beispiel kann ein Partikelmateriensensor wie Sensor 162 aus 1 eine Schätzung der Ladung des Partikelfilters übermitteln, z. B. von Partikelfilter 72 aus 1. Daher kann ein höherer Abgasgegendruck stromaufwärts der Auslassturbine durch eine höhere Ladung des Partikelfilters erzeugt werden. Wie früher beschrieben, kann der Partikelfilter Rußpartikel und/oder Aschepartikel einfangen, was die Ladung des Partikelfilters erhöhen kann.
  • Bei 410 umfasst Routine 400 das Empfangen von Schätzungen oder Messungen der Ladedruckpegel. Zum Beispiel kann die Steuerung den Ausgang aus einem Drosselklappen-Einlassdrucksensor (TIP-Sensor, TIP = throttle inlet pressure) empfangen, wie TIP-Sensor 129 aus 1, als Messung von bestehenden Ladedruckpegeln. Bei 412 umfasst Routine 400 das Modellieren des Vorturbinen-Abgasdrucks basierend auf Daten, die bei 404, 406, 408 und 410 erhalten wurden. Daher wird der Vorturbinen-Abgasdruck basierend auf der Rußladung des Partikelfilters, den Ladedruckpegeln, dem Nachturbinen-Abgasdruck, Brennkraftmaschinenluftströmung, Einlasskrümmerdruck, Einlasskrümmertemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Abgasströmung, Nockensteuerung und Zündzeitpunkt vorhergesagt.
  • Entsprechend kann ein beispielhaftes Verfahren für eine Brennkraftmaschine das Anpassen einer Einlassdrosselklappe als Reaktion darauf, dass der Vorturbinen-Abgasdruck größer als ein Schwellenwert ist, umfassen, wie z. B. Thr_P aus Routine 300, ohne den Ladedruckpegel zu reduzieren und bei gleichzeitiger Beibehaltung der Ventilsteuerung. Daher kann der Vorturbinen-Abgasdruck ein vorhergesagter Druck sein und der Vorturbinen-Abgasdruck kann basierend auf einem Nachturbinen-Auslasskrümmerdruck modelliert werden. Des Weiteren kann der Nachturbinen-Auslasskrümmerdruck von einem Abgasdrucksensor geschätzt werden. Die Brennkraftmaschine kann einen Rußfilter, der stromabwärts einer Turboladerturbine gekoppelt ist, aufweisen und der Vorturbinen-Abgasdruck kann weiterhin basierend auf der Rußlast des Rußfilters und dem Ladedruckpegel modelliert werden. Weiterhin kann der Vorturbinen-Abgasdruck ferner basierend auf einer oder mehreren von Brennkraftmaschinenluftströmung, Abgasströmung, Zündzeitpunkt, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Nockensteuerung, Krümmertemperatur, Krümmerdruck und Fahrzeuggeschwindigkeit modelliert werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das Anpassen das Reduzieren einer Öffnung der Einlassdrosselklappe einschließen kann, bis der Vorturbinen-Abgasdruck unter dem Schwellenwert ist, wobei der Schwellenwert auf einem Druck basiert, der zum Aufdrücken eines geschlossenen Abgasventils benötigt wird. Das Anpassen kann das Reduzieren einer Öffnung der Einlassdrosselklappe für eine Schwellendauer einschließen und als Reaktion darauf erfolgen, dass der Vorturbinen-Abgasdruck größer als der Schwellenwert nach der Schwellendauer bleibt, wodurch der Ladedruckpegel durch Anpassen eines Abgas-Ladedruckregelventils reduziert wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein Verdichterrückführventil (CRV) ebenfalls angepasst werden. Das Anpassen kann ferner das Reduzieren der Öffnung der Einlassdrosselklappe während des Schließens des Abgas-Ladedruckregelventils einschließen. Das Anpassen kann auch das Reduzieren der Öffnung der Einlassdrosselklappe während des Schließens des CRV zum Beibehalten von Ladedruckpegeln einschließen. Die Brennkraftmaschine kann in einem Fahrzeug gekoppelt sein, wie einem Fahrzeugsystem 6 aus 1, und die Schwellendauer kann eine Schwellenzahl von Brennkraftmaschinenverbrennungsereignissen, eine Schwellendauer der Fahrzeugfahrt und eine Zeit einschließen, die für einen Schwellenstrecke der Fahrzeugfahrt genommen wird. Das Reduzieren des Ladedruckpegels durch Anpassen des Abgas-Ladedruckregelventils kann das Erhöhen einer Öffnung des Abgas-Ladedruckregelventils zum Reduzieren des Ladedruckpegels einschließen, bis der Vorturbinen-Abgasdruck geringer als der Schwellenwert ist. Wie in Routine 300 gezeigt, können die Ladedruckpegel auch durch Erhöhen der Öffnung des CRV zusätzlich oder als eine Alternative zum Erhöhen der Öffnung des Ladedruckregelventils reduziert werden.
  • In 5 ist eine beispielhafte Abbildung 500 dargestellt, die als Reaktion auf übermäßige Abgasdrücke Anpassungen an einer Einlassdrosselklappe einer Brennkraftmaschine zeigt, wie einem Brennkraftmaschinensystem 100 aus 1, das in einem Fahrzeug enthalten ist. Daher wird die Abbildung 500 bezüglich des Systems aus 1 beschrieben. Die Abbildung 500 zeigt den Vorturbinen-Abgasdruck an Auftragung 502, Ladung eines Rußfilters, wie z. B. Rußfilter 72 aus 1 an Auftragung 504, Einlassluftströmung an Auftragung 506, Position der Einlassdrosselklappe an Auftragung 508, Ladedruck an Auftragung 510, Status eines Ladedruckregelventils (z. B. offen, geschlossen oder dazwischen) an Auftragung 512 und Pedalposition (PP) an Auftragung 514. Die Linie 501 stellt den Schwellenwert Thr_P für Vorturbinen-Abgasdruck dar, während Linie 503 einen Ladungsschwellenwert des Rußfilters darstellt. Daher ist Linie 503 aus Gründen der Verdeutlichung eines Anstiegs des Vorturbinen-Abgasdrucks gezeigt und der Ladungsschwellenwert kann verwendet werden oder nicht, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Alle Auftragungen werden als Funktion der Zeit entlang der X-Achse gezeigt. Ferner nimmt die Zeit von links der X-Achse nach rechts hin zu. Es sei darauf hingewiesen, dass Elemente, die mit einer gemeinsamen Zeit auf der Kurve ausgerichtet sind, z. B. Zeit t1, gleichzeitig stattfinden, einschließlich z. B., dass ein Parameter zunimmt, während ein anderer Parameter abnimmt.
  • Vor t1 (z. B. zwischen t0 und t1) kann der Motor unaufgeladen bei gelöstem Gaspedal betrieben werden (Auftragung 514). Zum Beispiel kann die Brennkraftmaschine im Leerlauf sein. Das Ladedruckregelventil kann weitgehend offen (z. B. vollständig offene Position) sein, wodurch eine wesentliche Menge an Abgasen die Auslassturbine umgehen kann. Die Einlassdrosselklappe kann im Wesentlichen geschlossen sein (z. B. innerhalb 1 % von vollständig geschlossen) und es kann eine Nenneinlassluftströmung vorliegen. Daher kann bei Brennkraftmaschinen-Leerlauf eine bedeutend niedrigere Einlassluftströmungsrate vorliegen (Auftragung 506). Der Abgasdruck stromaufwärts der Auslassturbine (Auftragung 502) kann geringer sein, während die Ladung des Rußfilters moderat hoch sein kann.
  • Bei t1 ist das Pedal vollständig gedrückt, während ein Einrückereignis vom Fahrzeugbediener eingeleitet wird. Die Drehmoment-Anforderung (nicht dargestellt) kann aufgrund des Einrückens und als Reaktion auf das Einrücken abrupt ansteigen; die Einlassdrosselklappe wird aus der weitgehend geschlossenen Position vor t1 zu einer offeneren Position angepasst. Als Beispiel kann die Einlassdrosselklappe zur vollständig offenen Position bei t1 angepasst werden, was eine signifikante Erhöhung der Einlassluftströmung in die Brennkraftmaschine ermöglicht. Zusätzlich wird das Ladedruckregelventil von der offeneren Position bei t0 zu einer weitgehend geschlossenen Position bei t1 als Reaktion auf ein Einrückereignis angepasst. Entsprechend nimmt der Ladedruck nach t1 stetig zu und erzeugt eine stufenweise Zunahme des Vorturbinen-Abgasdrucks. Wie zuvor in Bezug auf 4 beschrieben, kann ein Vorturbinen-Abgasdruck auf Ladedruckpegeln sowie Ladung des Rußfilters und auf anderen Parametern basieren. Die zusätzliche Abgasströmung in den Rußfilter zwischen t1 und t2 bewirkt eine Zunahme der Ladung des Rußfilters. Da die Ladung des Rußfilters zunimmt, nimmt der Vorturbinen-Abgasdruck gleichzeitig zu und kreuzt den Schwellenwert (Linie 501) bei t2. Daher überschreitet die Rußfilterladung auch den Ladeschwellenwert (Linie 503) bei t2.
  • Daher kann bei t2 als Reaktion auf die Zunahme des Vorturbinen-Abgasdrucks über den Schwellenwert (Linie 501) die Einlassluftströmung reduziert werden. Zum Reduzieren der Einlassluftströmung bei t2 wird eine Öffnung der Einlassdrosselklappe durch Umschalten der Einlassdrosselklappe von einer offeneren Position bei t1 zu einer weniger offenen Position bei t2 verringert. Das Reduzieren der Öffnung des Einlassdrosselklappe kann die Einlassluftströmung relativ schnell senken, wie bei t2 an Auftragung 506 dargestellt. Daher reduziert sich die Einlassluftströmung mit Verringerung der Öffnung der Einlassdrosselklappe sofort. Gleichzeitig werden die gewünschten Ladedrücke durch Verringern der Öffnung des Ladedruckregelventils bei t2 beibehalten. Zum Beispiel kann das Ladedruckregelventil aus einer weitgehend geschlossenen Position bei t1 zu einer vollständig offenen Position bei t2 angepasst werden. In einem anderen Beispiel kann das Ladedruckregelventil aus einer Position halb zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen zu einer Position übergehen, die relativ geschlossener ist. Daher kann Abgas aus der Brennkraftmaschine zur Auslassturbine geleitet werden. Obschon nicht gezeigt, kann ein Verdichterumgehungsventil (oder Verdichterrückführventil) zum Beibehalten der Ladedrücke auch an eine geschlossenere Position angepasst werden. Entsprechend kann der Ladedruck zwischen t2 und t3 nicht variieren.
  • Die Einlassdrosselklappe kann für eine Schwellendauer T_D an ihrer geschlosseneren Position von t2 gehalten werden, die in der Abbildung 500 dargestellt ist. T_D kann Thr_D der Routine 300 entsprechen. Die Schwellendauer kann die Dauer zwischen t2 und t3 sein. Weiterhin kann die Schwellendauer eine Schwellenzahl von Brennkraftmaschinenverbrennungsereignissen, eine Schwellendauer der Fahrzeugfahrt und eine Zeit sein, die für einen Schwellenstrecke der Fahrzeugfahrt genommen wird.
  • Die Reduzierung der Einlassluftströmung kann den Vorturbinen-Abgasdruck, wie zwischen t2 und t3 dargestellt, verringern. Ferner reduziert sich der Vorturbinen-Abgasdruck zu unterhalb des Schwellenwerts bei t3. Da der Vorturbinen-Abgasdruck innerhalb der Schwellendauer T_D unter den Schwellenwert sinkt, können die Ladedruckpegel auf den gewünschten Pegeln gehalten werden. Ferner wird als Reaktion darauf, dass sich der Vorturbinen-Abgasdruck unter den Schwellenwert bei t3 verringert, die Einlassdrosselklappe von ihrer geschlosseneren Position bei t2 zu einer Position basierend auf den bestehenden Betriebsbedingungen bei t3 angepasst. Wie dargestellt, bleibt das Pedal bei t3 vollständig gedrückt. Entsprechend kann die Einlassdrosselklappe auf die vollständig offene Position bei t3 angepasst werden, wodurch eine Zunahme der Öffnung der Einlassdrosselklappe ermöglicht wird und eine entsprechende Zunahme der Einlassluftströmung erzielt wird. Ferner kann die Öffnung des Ladedruckregelventils durch Umschalten des Ladedruckregelventils aus der vollständig geschlossenen Position, die bei t2 eingenommen wurde, zur weitgehend geschlossenen Position erhöht werden. Mit anderen Worten kann das Ladedruckregelventil aus einer weniger offenen Position zur offeneren Position angepasst werden. Daher kann die Position des Ladedruckregelventils bei t1 wiederhergestellt werden, weil die vorliegenden Brennkraftmaschinenbedingungen weiterhin einen hohen Ladedruck einschließen.
  • Bei t4 endet der derzeitige Brennkraftmaschinenzyklus (z. B. von t0 bis t4). Zwischen t4 und t5 kann eine Mehrzahl von unterschiedlichen Brennkraftmaschinenzyklen erfolgen. Daher kann der Brennkraftmaschinenzyklus zwischen t5 und t8 nach einer bedeutenden Dauer seit t4 stattfinden. Der Rußfilter kann zwischen t4 und t5 regeneriert werden, sodass die Last bei t5 etwa derjenigen bei t0 entspricht. Ferner kann die Brennkraftmaschine mit moderat hohen Ladedruckpegeln arbeiten, wobei das Pedal weitgehend gedrückt ist. Genauer gesagt, kann der gewünschte Ladedruck bei t5 leicht geringer als der gewünschte Ladedruck zwischen t1 und t4 sein. Auf ähnliche Weise kann die Pedalposition bei t1 mehr gedrückt sein als bei t5. Das Ladedruckregelventil kann an einer geschlosseneren Position sein, um die moderat höheren Ladedruckpegel zu ermöglichen. Des Weiteren kann die Einlassdrosselklappe weitgehend offen sein, um eine höhere Einlassluftströmung zu ermöglichen. Da der gewünschte Ladedruckpegel geringer als zwischen t1 und t4 ist, kann die Einlassluftströmung leicht geringer als die von t1 bis t2 bereitgestellte sein.
  • Zwischen t5 und t6 erhöht sich die Ladung des Rußsensors zum Ladungsschwellenwert hin und erreicht den Ladungsschwellenwert bei t6. Die moderat höheren Ladedrücke und die höhere Ladung des Rußfilters können dazu führen, dass sich der Vorturbinen-Abgasdruck über den Schwellenwert (Linie 501) bei t6 erhöht. Andere Brennkraftmaschinenparameter können den Anstieg des Vorturbinen-Abgasdrucks ebenfalls beeinträchtigen. Als Reaktion darauf, dass der Vorturbinen-Abgasdruck höher als der Schwellenwert ist, wird die Einlassdrosselklappe zu einer geschlosseneren Position bei t6 in Bezug zur Einlassdrosselklappenposition bei t5 angepasst. Die Verringerung der Öffnung der Einlassdrosselklappe erzeugt eine Reduzierung in der Einlassluftströmung bei t6. Ferner kann der Ladedruck auf gewünschten Pegeln durch Anpassen des Ladedruckregelventils zu einer geschlosseneren Position bei t6 bezüglich t5 gehalten werden.
  • Zwischen t6 und t7 kann die Schwellendauer vergehen. Der Vorturbinen-Abgasdruck bleibt jedoch höher als der Schwellenwert, auch nach Ablauf der Schwellendauer T_D bei t7. Entsprechend werden die Ladedruckpegel bei t7 durch Anpassen des Ladedruckregelventils reduziert. Spezifisch können die Ladedruckpegel durch Erhöhen der Öffnung des Ladedruckregelventils verringert werden. Wie dargestellt, wird das Ladedruckregelventil aus der geschlosseneren Position zu einer offeneren Position (oder einer weniger geschlossenen Position) angepasst. In einem anderen Beispiel kann das Ladedruckregelventil aus einer vollständig geschlossenen Position zu einer weiter offenen Position übergehen. Zusätzlich (oder als Alternative) zum Anpassen des Ladedruckregelventils kann die Öffnung vom CRV ebenfalls erhöht werden, um die Ladedruckpegel zu reduzieren. Die folgende Reduzierung der Ladedruckpegel hilft bei der Verringerung des Vorturbinen-Abgasdrucks und bei t8 sinkt der Vorturbinen-Abgasdruck unter den Schwellenwert (Linie 501). Folglich können die Einlassdrosselklappe, das Ladedruckregelventil und das CRV jeweils an andere Positionen basierend auf den bestehenden Brennkraftmaschinenbedingungen angepasst werden. Wie dargestellt, wird, weil die Pedalposition größtenteils gedrückt ist, die Einlassdrosselklappe bei t8 zu ihrer weitgehend offenen Position aus t5 wiederhergestellt. Ferner wird das Ladedruckregelventil bei t8 zu einer geschlosseneren Position durch Verringern der Öffnung des Ladedruckregelventils angepasst. Obschon nicht dargestellt, kann die CRV-Öffnung auch als Reaktion darauf verringert werden, dass sich der Vorturbinen-Abgasdruck unter den Schwellenwert und die Pedalposition bei t8 reduziert. Daher können verringerte Ladedruckpegel gehalten werden, bis der Vorturbinen-Abgasdruck geringer als der Schwellenwert ist. Danach werden die Ladedruckaktuatoren gemäß bestehenden Brennkraftmaschinenbedingungen angepasst.
  • 6 zeigt Abbildung 600, die Anpassungen der Einlassluftströmung über eine oder mehrere Veränderungen der Einlassdrosselklappenposition und der positiven Ventilüberlappung zwischen einem Einlassventil und einem Auslassventil darstellt. Daher wird die Abbildung 600 bezüglich des Systems aus 1 beschrieben. Die Abbildung 600 zeigt den Vorturbinen-Abgasdruck an Auftragung 602, die Ladung eines Rußfilters, wie z. B. Rußfilter 72 aus 1 an Auftragung 604, die Einlassluftströmung an Auftragung 606, die Position der Einlassdrosselklappe an Auftragung 610, die positive Ventilüberlappung an Auftragung 614, die Brennkraftmaschinenlast an Auftragung 616, die Motorgeschwindigkeit (Ne) an Auftragung 618 und die Pedalposition (PP) an Auftragung 620. Die Linie 601 stellt den Schwellenwert Thr_P für den Vorturbinen-Abgasdruck dar, während Linie 603 einen Ladungsschwellenwert des Rußfilters darstellt. Daher ist Linie 603 aus Gründen der Verdeutlichung eines Anstiegs des Vorturbinen-Abgasdrucks gezeigt und der Ladungsschwellenwert kann verwendet werden oder nicht, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Linie 613 stellt eine Schwellenlast dar, Linie 615 stellt einen ersten Drehzahlschwellenwert und Linie 617 einen zweiten Drehzahlschwellenwert dar. Entsprechend kann der zweite Drehzahlschwellenwert höher als der erste Drehzahlschwellenwert sein. Alle Auftragungen werden als Funktion der Zeit entlang der X-Achse gezeigt. Ferner nimmt die Zeit von links der X-Achse nach rechts hin zu. Es sei darauf hingewiesen, dass Elemente, die mit einer gemeinsamen Zeit auf der Kurve ausgerichtet sind, z. B. Zeit t1, gleichzeitig stattfinden, einschließlich z. B., dass ein Parameter zunimmt, während ein anderer Parameter abnimmt.
  • Es sei auch anzumerken, dass die positive Ventilüberlappung an Auftragung 614 den positiven Einlass zur Auslassventilüberlappung darstellt, wie früher in Bezug auf 1 beschrieben. Daher kann eine positive Ventilüberlappung zwischen einem Einlassventil und einem Auslassventil eines vorgegebenen Zylinders höher sein, wenn das Einlassventil und das Auslassventil gleichzeitig und für eine längere Zeitdauer offen sind. Die positive Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil kann geringer sein, wenn das Einlassventil und das Auslassventil gleichzeitig und für eine kürzere Zeitdauer offen sind. In einigen Beispielen kann eine geringere positive Ventilüberlappung auch eine negative Ventilüberlappung anzeigen.
  • Bei t0 kann die Pedalposition (z. B. Gaspedal) vollständig gelöst sein und die Brennkraftmaschine kann im Leerlauf sein (wie an Auftragung 618 bei Leerlauf angezeigt). Es hat zum Beispiel ein Brennkraftmaschinenkaltstart stattgefunden. Während des Brennkraftmaschinenleerlaufs zwischen t0 und t1 kann die Einlassluftströmung geringer sein, wenn die Einlassdrosselklappe an einer geschlosseneren Position ist, und die Brennkraftmaschinenlast kann geringer sein. Die positive Ventilüberlappung kann höher sein, um ein Erreichen der Katalysatorabschalttemperatur zu beschleunigen. Daher kann die Brennkraftmaschine derart betrieben werden, dass das bzw. die Einlassventil(e) und das bzw. die Auslassventil(e) in einem oder mehreren Zylindern gleichzeitig offen sind (z. B. zwischen dem Auslasshub und folgendem Einlasshub), wodurch Einlassluft durch den einen oder die mehreren Zylinder zum Abgaskanal geblasen werden kann. Die Ladung des Rußfilters kann bei t0 relativ hoch sein und der Vorturbinen-Abgasdruck kann geringer als während des Brennkraftmaschinenleerlaufs sein.
  • Bei t1 ist das Pedal vollständig gedrückt, während das Einrückereignis stattfindet. Als Reaktion auf das Einrückereignis nimmt die Brennkraftmaschinendrehzahl scharf zu und es liegt eine Erhöhung der Brennkraftmaschinenlast vor. Daher kann die Brennkraftmaschinendrehzahl jetzt höher als der erste Drehzahlschwellenwert (Linie 615) sein. Die Brennkraftmaschinenlast verbleibt jedoch unter der Schwellenlast (Linie 613). Zum Bereitstellen einer gewünschten Drehmomentanforderung wird die Einlassdrosselklappe zu einer offeneren Position bezüglich der des Leerlaufs umgeschaltet. Zum Beispiel kann die Einlassdrosselklappe jetzt vollständig offen (aus einer weitgehend geschlossenen Position) sein, um eine höhere Einlassluftströmungsrate zu ermöglichen. Entsprechend erhöht sich, wie Auftragung 606 zeigt, die Einlassluftströmung in die Brennkraftmaschine als Reaktion auf die erhöhte Öffnung der Einlassdrosselklappe schnell. Die positive Ventilüberlappung wird auf ihrer höheren Einstellung (über Steuersignale aus einer Steuerung an das VCT-System) gehalten, um das Hochfahren der Turbine für das Einrückereignis sowie zur Abschaltung des Katalysators zu beschleunigen. Die höhere positive Ventilüberlappung kann druckbeaufschlagter Einlassluft ermöglichen, von stromabwärts des Verdichters zu stromaufwärts der Auslassturbine über die Zylinder geleitet zu werden, um einen zusätzlichen Massenstrom zum Hochfahren der Auslassturbine bei t1 bereitzustellen. Sobald das Hochfahren des Turboladers erreicht wurde, kann die positive Ventilüberlappung reduziert werden, wie bei 609 gezeigt. Eine höhere Drehmomentanforderung kann durch die Pedalposition und die höhere Brennkraftmaschinendrehzahl jedoch weiter bestehen. Die höhere Drehmomentanforderung kann eine schrittweise Zunahme des Vorturbinen-Abgasdrucks zwischen t1 und t2 erzeugen. Während der Brennkraftmaschinenbetrieb zwischen t1 und t2 fortgesetzt wird, nimmt die Rußladung des Rußfilters stetig bis t2 zu, wo der Ladungsschwellenwert erreicht wird. Weiter noch nimmt, während sich die Ladung des Rußfilters erhöht, der Vorturbinen-Abgasdruck gleichzeitig zu und kreuzt den Schwellenwert Thr_P, der von der Linie 601 dargestellt wird, bei t2.
  • Als Reaktion darauf, dass der Vorturbinen-Abgasdruck höher als der Schwellenwert ist, kann die Einlassluftströmung reduziert werden. Zum Reduzieren der Einlassluftströmung mit einer schnelleren Rate kann die Einlassdrosselklappe zum Bereitstellen einer reduzierten Öffnung für die Einlassluft angepasst werden. Spezifisch wird die Einlassdrosselklappe aus einer offenen Position bei t1 zu einer geschlosseneren Position bei t2 umgeschaltet. Als ein Beispiel kann die Einlassdrosselklappe aus einer weniger geschlossenen Position zur geschlosseneren Position angepasst werden. Als anderes Beispiel kann die Einlassdrosselklappe von einer vollständig offenen Position zu einer Position halb zwischen der vollständig offenen und vollständig geschlossenen bei t2 bewegt werden. Hierbei kann, weil die Brennkraftmaschinendrehzahl höher als der erste Drehzahlschwellenwert ist, nur die Einlassdrosselklappe angepasst werden, um einem übermäßigen Abgasdruck zu widerstehen. Ferner kann die positive Ventilüberlappung nach Beenden des Hochfahrens des Turboladers geringer sein. Entsprechend wird die positive Ventilüberlappung (an der Überlappung bei 609) beibehalten und daher können weder die Einlassventilsteuerung noch die Einlassnockensteuerung bei t2 verändert werden. Wie zuvor angegeben, können die Ventilsteuerungsänderungen eine langsamere Reaktion auf die Einlassluftströmung haben und können entsprechend als eine zweite Abhilfemaßnahme (z. B. nur, wenn die Brennkraftmaschinenbedingungen keine Veränderung der Einlassdrosselklappenposition zulassen) verwendet werden.
  • Der Vorturbinen-Abgasdruck verringert sich schrittweise als Reaktion auf die Reduzierung der Einlassluftströmung zwischen t2 und t3, sodass der Vorturbinen-Abgasdruck unter den Schwellenwert bei t3 sinkt. Entsprechend kann bei t3 die Einlassdrosselklappe zu ihrer vorherigen Position zurückgesetzt werden, z. B. der von t1, während die positive Ventilüberlappung abgesenkt werden kann, wenn der Katalysator Temperaturen zu seiner Abschaltung erreicht haben kann. Die Einlassdrosselklappe kann auf eine andere Position angepasst werden, basierend auf bestehenden Brennkraftmaschinenbedingungen, nachdem der Vorturbinen-Abgasdruck sich unter den Schwellenwert reduziert hat. Bei t4 endet der Brennkraftmaschinenantriebszyklus, der bei t0 begann.
  • Zwischen t4 und t5 kann eine lange Dauer folgen, während der mehrere unterschiedliche Brennkraftmaschinenantriebszyklen stattfinden können. Bei t5 kann ein anderer Brennkraftmaschinenzyklus stattfinden, bei dem die Pedalposition gedrückt ist, aber nicht vollständig gedrückt ist, wie zwischen t1 und t4. Hierbei kann die Brennkraftmaschinendrehzahl geringer als ein zweiter Drehzahlschwellenwert (Linie 617) sein, aber die Brennkraftmaschinenlast kann höher als der Lastschwellenwert (Linie 613) sein. Es kann zum Beispiel eine Klimaanlage aktiviert werden. Ferner kann die Ventilüberlappung moderat sein. Noch weiter kann die Einlassluftströmung bei einem mittleren Pegel (Auftragung 610) sein, während die Einlassdrosselklappe etwa halb offen ist (oder halb geschlossen), z. B. halb zwischen der vollständig offenen und vollständig geschlossenen Position zum Ermöglichen der gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahl und -last. Die Rußladung des Rußfilters ist höher und der Abgasdruck stromaufwärts der Auslassturbine ist niedriger. Zwischen t5 und t6 werden die Positionen des Pedals und der Einlassdrosselklappe beibehalten (z. B. keine Veränderung), aber die Rußladung nimmt während des Brennkraftmaschinenbetriebs weiter zu. Entsprechend steigt der Vorturbinen-Abgasdruck an und überschreitet den Schwellenwert bei t6.
  • Die Einlassdrosselklappe, die bei halb offen angeordnet ist, kann eine gewünschte Einlassluftströmung in die Brennkraftmaschine basierend auf jeweils Pedalposition, Brennkraftmaschinenlast höher als der Lastschwellenwert (Linie 613) und Brennkraftmaschinendrehzahl unter dem zweitem Drehzahlschwellenwert (Linie 617) bei t6 bereitstellen. Hierbei können Brennkraftmaschinenbedingungen (z. B. Pedalposition) keine Reduzierung der Öffnung der Einlassdrosselklappe zulassen. Daher kann die Einlassdrosselklappe nicht auf eine geschlossenere Position zum Reduzieren der Einlassluftströmung als Reaktion darauf, dass der Vorturbinen-Abgasdruck den Schwellenwert überschreitet, angepasst werden. Entsprechend kann eine zweite Abhilfemaßnahme zum Reduzieren der positiven Ventilüberlappung bei t6 eingeleitet werden, um die Einlassluftströmung zu reduzieren. Wie an Auftragung 614 gezeigt, wird die positive Ventilüberlappung bei t6 durch Anpassen eines oder mehrerer von Einlassventilsteuerung, Einlassnockensteuerung, Auslassventilsteuerung und Auslassnockensteuerung verringert. Folglich kann die Durchblasmenge von druckbeaufschlagter (oder aufgeladener) Luft von stromabwärts des Verdichters zum Abgaskanal verringert werden und eine Reduzierung der Einlassluftströmung in die Brennkraftmaschine ermöglicht werden. Es versteht sich, dass Anpassungen der positiven Ventilüberlappung nebensächlich zu Anpassungen der Einlassdrosselklappe in Reaktion darauf, dass die Vorturbinen-Abgasdrücke den Schwellenwert überschreiten, sind.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass, wenn die Brennkraftmaschinenbedingungen eine Veränderung in der Einlassdrosselklappenposition bei t6 zulassen, die Einlassluftströmung durch eine Kombination von Anpassungen an der Einlassdrosselklappe und der positiven Ventilüberlappung reduziert werden kann. Zum Beispiel kann die positive Ventilüberlappung um eine geringere Menge reduziert werden, wie durch die gestrichelte Linie 615 (in Bezug auf die durchgezogene Linie 614) zwischen t6 und t7 dargestellt. Gleichzeitig kann die Öffnung der Einlassdrosselklappe in geringerem Maße reduziert werden (bezüglich der Verringerung der Öffnung bei t2), wie durch die gestrichelte Linie 613 zwischen t6 und t7 dargestellt. Hierbei kann die Einlassdrosselklappe aus einer offeneren Position, z. B. einer vollständig offenen Position, zu einer geschlosseneren Position angepasst werden. Die Kombination der Modifikationen kann die Einlassluftströmung stärker als durch die gestrichelte Linie 607 zwischen t6 und t7 dargestellt reduzieren.
  • In einem anderen Beispiel kann, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl höher als der zweite Drehzahlschwellenwert ist, aber kleiner als der erste Drehzahlschwellenwert vor t6, wie an Auftragung 619 dargestellt (klein gestrichelt), und wenn die Brennkraftmaschinenlast höher als der Lastschwellenwert ist, die Einlassdrosselklappe eine leicht offenere Position zwischen t5 und t6 aufweisen, wie an Auftragung 611 (klein gestrichelt) gezeigt. Daher zeigt Auftragung 611 die Positionsvariation der Einlassdrosselklappe, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl zwischen dem ersten Drehzahlschwellenwert und dem zweiten Drehzahlschwellenwert liegt, wie durch Auftragung 619 dargestellt. Auftragung 605 (kleine Striche) zeigt die Variation in der Einlassluftströmung, wenn die Einlassdrosselklappenposition die an Auftragung 611 gezeigte ist. Da die Brennkraftmaschinendrehzahl zwischen dem ersten Drehzahlschwellenwert und dem zweiten Drehzahlschwellenwert liegt, kann die Einlassluftströmung in die Brennkraftmaschine höher sein als die (Auftragung 610 zwischen t5 und t7), wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl geringer als der zweite Schwellenwert (Auftragung 618 zwischen t5 und t7) ist. In diesem Fall können die Einlassdrosselklappe und die positive Ventilüberlappung jeweils parallel zueinander angepasst werden, um den bei t6 beobachteten übermäßigen Abgasdruck abzuschwächen. Entsprechend kann bei t6 die Einlassluftströmung durch Anpassen der Einlassdrosselklappe bei t6 zu einer geschlosseneren Position bezüglich der bei t5 (Auftragung 611) reduziert werden. Gleichzeitig kann die positive Ventilüberlappung zum Verringern der Einlassluftströmung (wie an Auftragung 614 gezeigt) reduziert werden.
  • Entsprechend kann während einer ersten Bedingung (z. B. wenn die Brennkraftmaschine höher als der erste Schwellenwert ist) nur die Einlassdrosselklappe angepasst werden, um die Einlassluftströmung als Reaktion darauf, dass der Vorturbinen-Abgasdruck höher als Thr_P ist, zu reduzieren. Während einer zweiten Bedingung kann, wie z. B., wenn eine Brennkraftmaschinendrehzahl geringer als der zweite Schwellenwert ist und die Brennkraftmaschinenlast höher als der Lastschwellenwert ist, nur die positive Ventilüberlappung zum Verringern der Einlassluftströmung benutzt werden. Während einer dritten Bedingung können, wie z. B., wenn eine Brennkraftmaschinendrehzahl zwischen dem ersten Drehzahlschwellenwert und dem zweiten Drehzahlschwellenwert liegt, während die Brennkraftmaschinenlast höher als der Lastschwellenwert ist, sowohl die Einlassdrosselklappe als auch die positive Ventilüberlappung in Kombination zum Verringern der Einlassluftströmung benutzt werden. Unter erneuter Bezugnahme auf Abbildung 600 kann sich als Reaktion auf die Reduzierung der positiven Ventilüberlappung bei t6 die Einlassluftströmung schrittweise reduzieren (z. B. entgegen einer schnelleren Reaktion bei Anpassungen der Einlassdrosselklappenöffnung bei t2), wie an Auftragung 606 zwischen t6 und t7 dargestellt. Ferner kann sich der Vorturbinen-Abgasdruck auch unter den Schwellenwert bei t7 verringern oder abfallen. Daher können bei t7 verschiedene Aktuatoren basierend auf bestehenden Brennkraftmaschinenbedingungen angepasst werden. Als ein Beispiel kann eine positive Ventilüberlappung leicht von derjenigen zwischen t6 und t7 (durchgehende Linie) erhöht werden. Als Reaktion auf die Zunahme der positiven Ventilüberlappung kann die Einlassluftströmung bei t7 zunehmen (allerdings schrittweise).
  • Daher kann ein beispielhaftes Brennkraftmaschinensystem eine Brennkraftmaschine umfassen, die einen Einlass und einen Auslass, einen Brennkraftmaschinenzylinder, der ein Einlassventil und ein Auslassventil aufweist, einen Turbolader zum Bereitstellen einer aufgeladenen Einlassluftströmung aufweisen, wobei der Turbolader eine Auslassturbine, eine Einlassdrosselklappe, ein Auslass-Ladedruckregelventil, einen Einlassnocken zum Anpassen einer Einlassventilsteuerung, einen Partikelfilter, der stromabwärts der Turbine gekoppelt ist, und einen Drucksensor aufweist, der stromabwärts der Turbine gekoppelt ist. Im vorherigen Beispiel kann das beispielhafte System zusätzlich oder wahlweise auch eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen aufweisen, die in einem nicht transitorischen Speicher zum Betreiben der Brennkraftmaschine mit aktiviertem Ladedruck und mit einer positiven Ventilüberlappung zum Durchblasen einer Menge von aufgeladener Luft vom Brennkraftmaschineneinlass zum Brennkraftmaschinenauslass über einen Brennkraftmaschinenzylinder gespeichert sind, wobei der Abgasdruck stromaufwärts der Turboladerturbine basierend auf der Rußladung des Partikelfilters geschätzt wird, und wobei, wenn der geschätzte Abgasdruck größer als ein Schwellenwert ist, eine oder mehrere der Einlassluftströmungen mithilfe der Einlassdrosselklappe und der Menge an durchgeblasener aufgeladener Luft reduziert wird. In jedem der vorstehenden Beispiele kann das Reduzieren zusätzlich oder wahlweise nur das Reduzieren der Einlassluftströmung über die Einlassdrosselklappe, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl höher als ein erster Drehzahlschwellenwert ist, nur das Reduzieren der Menge von durchgeblasener aufgeladener Luft, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl geringer als ein zweiter Drehzahlschwellenwert und die Brennkraftmaschinenlast höher als ein Lastschwellenwert ist, und Reduzieren jeder Einlassluftströmung über die Einlassdrosselklappe und der Menge an durchgeblasener aufgeladener Luft einschließen, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl zwischen dem ersten Drehzahlschwellenwert und dem zweiten Drehzahlschwellenwert ist und die Brennkraftmaschinenlast höher als der Lastschwellenwert ist. Ferner kann in jedem der vorstehenden Beispiele das Reduzieren der Menge von durchgeblasener aufgeladener Luft zusätzlich oder wahlweise das Anpassen einer Steuerung des Einlassnockens zum Reduzieren der positiven Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil umfassen.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Verfahren für eine Brennkraftmaschine das Behandeln von Brennkraftmaschinenabgas mit einem Partikelfilter, wobei der Partikelfilter stromabwärts einer Turboladerturbine angeordnet ist, ein Schätzen des Abgasdrucks stromabwärts der Turboladerturbine basierend auf der Rußladung auf dem Partikelfilter und ein Reduzieren der Einlassluftströmung umfassen, wenn der geschätzte Abgasdruck größer als ein Schwellenwert ist. Im vorherigen Beispiel kann der Schwellenwert zusätzlich oder wahlweise auf einem Druck basieren, der ein Abgasventil aufdrückt, wenn das Abgasventil anderenfalls geschlossen würde. Ferner kann in jedem der vorstehenden Beispiele der Schwellenwert zusätzlich oder wahlweise auch auf einem Federverschleiß des Auslassventils über eine Lebensdauer der Brennkraftmaschine basieren. Außerdem kann in jedem oder allen vorstehenden Beispiele der Schwellenwert zusätzlich oder wahlweise auch auf einem oder mehreren von Brennkraftmaschinendrehzahl und Einlasskrümmerdruck basieren. Noch weiter kann in einem oder allen der vorstehenden Beispiele der Schwellenwert zusätzlich oder wahlweise auf einer Nockensteuerung basieren. Daher kann in einem oder allen der vorstehenden Beispiele das Reduzieren der Einlassluftströmung während einer ersten Bedingung das Reduzieren der Einlassluftströmung über Anpassungen einer Einlassdrosselklappenöffnung zusätzlich oder wahlweise einschließen und, während einer zweiten Bedingung, das Reduzieren der Einlassluftströmung über Anpassungen an einem Einlassventil und/oder einer Einlassnockensteuerung.
  • Ein beispielhaftes Verfahren für eine Brennkraftmaschine kann das Anpassen einer Einlassdrosselklappe als Reaktion darauf, dass der Vorturbinen-Abgasdruck größer als ein Schwellenwert ist, umfassen, ohne den Ladedruckpegel zu reduzieren und bei gleichzeitiger Beibehaltung der Ventilsteuerung. Im vorstehenden Beispiel kann der Vorturbinen-Abgasdruck zusätzlich oder wahlweise ein vorhergesagter Druck sein. In einem oder allen vorstehenden Beispielen kann der Vorturbinen-Abgasdruck zusätzlich oder wahlweise basierend auf einem Nachturbinen-Auslasskrümmerdruck modelliert werden. In einem oder allen vorstehenden Beispielen kann die Brennkraftmaschine zusätzlich oder wahlweise einen Rußfilter, der stromabwärts einer Turboladerturbine gekoppelt ist, aufweisen, wobei der Vorturbinen-Abgasdruck weiterhin basierend auf der Rußlast des Rußfilters und dem Ladedruckpegel zusätzlich oder wahlweise modelliert werden kann. In einem oder allen vorstehenden Beispielen kann der Vorturbinen-Abgasdruck zusätzlich oder wahlweise basierend auf einer oder mehreren von Brennkraftmaschinenluftströmung, Abgasströmung, Zündzeitpunkt, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Nockensteuerung, Krümmertemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit und Krümmerdruck modelliert werden. In einem oder allen vorstehenden Beispielen kann der Nachturbinen-Auslasskrümmerdruck zusätzlich oder wahlweise von einem Abgasdrucksensor geschätzt werden. In einem oder allen vorstehenden Beispielen kann das Anpassen zusätzlich oder wahlweise das Reduzieren einer Öffnung der Einlassdrosselklappe einschließen, bis der Vorturbinen-Abgasdruck unter dem Schwellenwert ist, wobei der Schwellenwert auf einem Druck basiert, der zum Aufdrücken eines geschlossenen Abgasventils benötigt wird. In einem oder allen vorstehenden Beispielen kann das Anpassen zusätzlich oder wahlweise das Reduzieren einer Öffnung der Einlassdrosselklappe für eine Schwellendauer einschließen und als Reaktion darauf erfolgen, dass der Vorturbinen-Abgasdruck größer als der Schwellenwert nach der Schwellendauer bleibt, wodurch der Ladedruckpegel durch Anpassen eines Abgas-Ladedruckregelventils zusätzlich oder wahlweise reduziert wird. In einem oder allen vorstehenden Beispielen kann das Anpassen zusätzlich oder wahlweise ferner das Reduzieren der Öffnung der Einlassdrosselklappe während des Schließens des Abgas-Ladedruckregelventils einschließen. In einem oder allen vorstehenden Beispielen kann die Brennkraftmaschine zusätzlich oder wahlweise in einem Fahrzeug gekoppelt sein und die Schwellendauer kann zusätzlich oder wahlweise eines von Schwellenzahl von Brennkraftmaschinenverbrennungsereignissen, einer Schwellendauer der Fahrzeugfahrt und einer Zeit einschließen, die für eine Schwellenstrecke der Fahrzeugfahrt genommen wird. In einem oder allen vorstehenden Beispielen kann das Reduzieren des Ladedruckpegels durch Anpassen des Abgas-Ladedruckregelventils zusätzlich oder wahlweise das Erhöhen einer Öffnung des Abgas-Ladedruckregelventils zum Reduzieren des Ladedruckpegels einschließen, bis der Vorturbinen-Abgasdruck geringer als der Schwellenwert ist.
  • Auf diese Weise können Abgasdrücke, die höher als gewünscht sind, verringert werden. Der technische Effekt der Verringerung von übermäßigen Abgasdrücken ist, dass Auslassventile der Zylinder nicht aufgedrückt werden, wenn die Auslassventile vollständig geschlossen sind. Entsprechend können Probleme wie Fehlzündungen, Vorzündung usw. reduziert werden. Durch Anpassen der Einlassdrosselklappe zum Reduzieren der Einlassluftströmung als Reaktion auf übermäßige Abgasdrücke kann eine schnellere Abschwächungsaktion eingeleitet werden. Noch weiter können Ladedruckpegel durch Betätigen eines der Ladedruck-Aktuatoren beim Reduzieren der Einlassluftströmung beibehalten werden. Durch Beibehalten von Ladedrücken auf gewünschten Pegeln kann die Fahrbarkeit verbessert werden und die Fahrzeugbediener-Erfahrung wird nicht verschlechtert.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen, mit verschiedenen KraftBrennkraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und können durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer KraftBrennkraftmaschinenhardware umfasst, ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen bestimmten Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird für eine leichte Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Darüber hinaus können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen grafisch einen im nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im KraftBrennkraftmaschinensteuerungssystem zu programmierenden Code darstellen, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, einschließlich der verschiedenen KraftBrennkraftmaschinenhardwarekomponenten zusammen mit der elektronischen Steuerung, umgesetzt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie ist zum Beispiel auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere KraftBrennkraftmaschinentypen anwendbar. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein, die hier offenbart werden.
  • Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden, besonders hervor. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als den Einschluss eines oder mehrerer solcher Elemente umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Geltungsbereich weiter, enger, gleich oder anders als der der ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
  • 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 8621864 [0004]

Claims (20)

  1. Verfahren für eine Brennkraftmaschine, das Folgendes umfasst: Anpassen einer Einlassdrosselklappe, die auf einen Vorturbinen-Abgasdruck von mehr als einem Schwellenwert reagiert, ohne den Ladedruckpegel zu reduzieren, und gleichzeitig die Ventilsteuerung beibehält.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorturbinen-Abgasdruck ein vorhergesagter Druck ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Vorturbinen-Abgasdruck basierend auf einem Nachturbinen-Auslasskrümmerdruck modelliert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Brennkraftmaschine einen Rußfilter, der stromabwärts einer Turboladerturbine gekoppelt ist, aufweist und wobei der Vorturbinen-Abgasdruck weiterhin basierend auf der Rußlast des Rußfilters und dem Ladedruckpegel modelliert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Vorturbinen-Abgasdruck ferner basierend auf einer oder mehreren von Brennkraftmaschinenluftströmung, Abgasströmung, Zündzeitpunkt, Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Nockensteuerung, Krümmertemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit und Krümmerdruck modelliert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3–5, wobei der Nachturbinen-Auslasskrümmerdruck von einem Abgasdrucksensor geschätzt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Anpassen ein Reduzieren einer Öffnung der Einlassdrosselklappe einschließt, bis der Vorturbinen-Abgasdruck unter dem Schwellenwert liegt, wobei der Schwellenwert auf einem Druck basiert, der zum Aufdrücken eines geschlossenen Abgasventils benötigt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Anpassen das Reduzieren einer Öffnung der Einlassdrosselklappe für eine Schwellendauer einschließt und als Reaktion darauf erfolgt, dass der Vorturbinen-Abgasdruck nach der Schwellendauer größer als der Schwellenwert bleibt, wodurch der Ladedruckpegel durch Anpassen eines Abgas-Ladedruckregelventils reduziert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Anpassen ferner das Reduzieren der Öffnung der Einlassdrosselklappe während des Schließens des Abgas-Ladedruckregelventils umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug gekoppelt ist und wobei die Schwellendauer eine Schwellenzahl von Brennkraftmaschinenverbrennungsereignissen, eine Schwellendauer der Fahrzeugfahrt und eine Zeit einschließt, die für eine Schwellenstrecke der Fahrzeugfahrt genommen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Reduzieren des Ladedruckpegels durch Anpassen des Abgas-Ladedruckregelventils das Erhöhen einer Öffnung des Abgas-Ladedruckregelventils zum Reduzieren des Ladedruckpegels einschließt, bis der Vorturbinen-Abgasdruck geringer als der Schwellenwert ist.
  12. Verfahren für eine Brennkraftmaschine, das Folgendes umfasst: Behandeln von Brennkraftmaschinenabgas mit einem Partikelfilter, wobei der Partikelfilter stromabwärts einer Turboladerturbine angeordnet ist; Schätzen des Abgasdrucks stromaufwärts der Turboladerturbine basierend auf einer Rußlast des Partikelfilters; und Reduzieren der Einlassluftströmung, wenn der geschätzte Abgasdruck größer als ein Schwellenwert ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schwellenwert auf einem Druck basiert, der ein Abgasventil aufdrückt, wenn das Abgasventil anderenfalls geschlossen wäre.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schwellenwert ferner auf einem Federverschleiß des Abgasventils über eine Lebensdauer der Brennkraftmaschine basiert.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12–14, wobei der Schwellenwert ferner auf einem oder mehreren von Brennkraftmaschinendrehzahl und Einlasskrümmerdruck basiert.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12–15, wobei der Schwellenwert ferner auf einer Nockensteuerung basiert.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Reduzieren der Einlassluftströmung während einer ersten Bedingung ein Reduzieren der Einlassluftströmung über Anpassungen einer Einlassdrosselklappenöffnung und, während einer zweiten Bedingung, ein Reduzieren der Einlassluftströmung über Anpassungen an einem Einlassventil und/oder einer Einlassnockensteuerung einschließt.
  18. Brennkraftmaschinensystem, das Folgendes umfasst: eine Brennkraftmaschine, die einen Einlass und einen Auslass aufweist, einen Brennkraftmaschinenzylinder, der ein Einlassventil und ein Auslassventil aufweist; einen Turbolader zum Bereitstellen einer aufgeladenen Einlassluftströmung, wobei der Turbolader eine Auslassturbine aufweist; eine Einlassdrosselklappe; ein Abgas-Ladedruckregelventil; einen Einlassnocken zum Anpassen einer Einlassventilsteuerung; einen Partikelfilter, der stromabwärts der Auslassturbine gekoppelt ist; einen Drucksensor, der stromabwärts der Auslassturbine gekoppelt ist; und eine Steuervorrichtung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: Betreiben der Brennkraftmaschine mit aktiviertem Ladedruck und mit einer positiven Ventilüberlappung zum Durchblasen einer Menge von aufgeladener Luft aus dem Einlass zum Auslass über den Brennkraftmaschinenzylinder; Schätzen des Abgasdrucks stromaufwärts der Auslassturbine basierend auf einer Rußlast des Partikelfilters; und wenn der geschätzte Abgasdruck größer als ein Schwellenwert ist, Reduzieren einer oder mehrerer von Einlassluftströmung über die Einlassdrosselklappe und Menge von durchgeblasener aufgeladener Luft.
  19. Brennkraftmaschinensystem nach Anspruch 18, wobei das Reduzieren umfasst: nur Reduzieren der Einlassluftströmung über die Einlassdrosselklappe, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl höher als ein erster Drehzahlschwellenwert ist; nur Reduzieren der Menge von durchgeblasener aufgeladener Luft, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl geringer als ein zweiter Drehzahlschwellenwert ist und die Brennkraftmaschinenlast höher als ein Lastschwellenwert ist, und Reduzieren der Einlassluftströmung über die Einlassdrosselklappe und der Menge von durchgeblasener aufgeladener Luft, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl zwischen dem ersten Drehzahlschwellenwert und dem zweiten Drehzahlschwellenwert liegt, und die Brennkraftmaschinenlast höher als der Lastschwellenwert ist.
  20. Brennkraftmaschinensystem nach Anspruch 18 oder 19, wobei das Reduzieren der Menge von durchgeblasener aufgeladener Luft das Anpassen einer Steuerung des Einlassnockens zum Reduzieren einer positiven Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil einschließt.
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