DE102016115946A1

DE102016115946A1 - Verfahren und System zum Betreiben eines Kompressors für eine Kraftmaschine

Info

Publication number: DE102016115946A1
Application number: DE102016115946.8A
Authority: DE
Inventors: Baitao Xiao; Hamid-Reza Ossareh; Adam Nathan Banker
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2017-03-09
Also published as: RU2016134640A3; US20170067393A1; CN106499501B; US9790849B2; RU2016134640A; CN106499501A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Betreiben einer Kraftmaschine, die zwei Kompressoren enthält, offenbart. In einem Beispiel wird ein elektrisch angetriebener Kompressor in Reaktion auf die Bedingungen aktiviert, unter denen die Drehzahl eines Turbolader-Kompressors schwingt. Der elektrisch angetriebene Kompressor wird aktiviert, um die Schwingungen der Lufteinlassströmung der Kraftmaschine aufzuheben, die durch den Turbolader-Kompressor verursacht werden können.

Description

Hintergrund/Zusammenfassung
Ein Turbolader kann die einer Kraftmaschine zugeführte Luft komprimieren, um die Kraftmaschinenleistung zu verbessern. Die Drehzahl eines Turboladers kann über ein Ladedrucksteuerventil gesteuert werden. Das Ladedrucksteuerventil kann selektiv geöffnet und geschlossen werden, um die Kompressordrehzahl zu regeln. Dennoch kann ein Turbolader-Kompressor anfällig sein, zu schwingen, falls eine große Änderung der Strömung durch den Kompressor auftritt. Ein Kompressor kann z. B. beginnen zu schwingen, falls ein Fahrer ein Fahrpedal wenigstens teilweise von einer höheren Anforderung des Fahrers zu einer niedrigeren Anforderung des Fahrers freigibt. Das schnelle Schließen der Drosselklappe kann verursachen, dass die durch den Kompressor strömende Luft abnimmt, so dass der Kompressor beginnt zu schwingen. Eine Weise, die Möglichkeit der Kompressorschwingung zu verringern, ist, ein Kompressorumgehungsventil zu installieren, das es der Luft ermöglicht, vom Auslass des Kompressors zum Einlass des Kompressors zurückzukehren. Die angewendete Energie, um die Luft unter Druck zu setzen, ist jedoch verloren und nicht wieder erlangbar, wenn das Kompressorumgehungsventil geöffnet ist. Falls ferner der Fahrer das Fahrpedal anwendet, nachdem der Luftdruck stromabwärts des Kompressors verringert ist; kann der Turbolader nicht imstande sein, eine Soll-Luftströmung der Kraftmaschine bereitzustellen. Folglich kann der Fahrer ein "Turboloch" (z. B. eine Verzögerung der Drehmomenterzeugung der Kraftmaschine wenigstens teilweise aufgrund der Luftströmung durch den Turbolader, die niedriger als erwünscht ist) erfahren, bis die Luftströmung durch den Turbolader ausreichend ist, um die Soll-Luftströmung der Kraftmaschine bereitzustellen. Deshalb kann es erwünscht sein, eine Weise zum Verringern der Kompressorschwingung bereitzustellen, während der Ladedruck nicht freigesetzt wird oder nicht zu der Möglichkeit eines Turbolochs beigetragen wird.
Die Erfinder haben hier die obenerwähnten Nachteile erkannt und haben ein Verfahren zum Betreiben von Kraftmaschinenkompressoren entwickelt, das Folgendes umfasst: Empfangen von Sensordaten an einem Controller; und Aktivieren eines zweiten Kompressors in einem Kraftmaschineneinlass basierend auf den Sensordaten in Reaktion auf einen ersten Kompressor, der sich innerhalb einer Schwellen-Luftströmung einer Pumpbedingung befindet, über den Controller.
Durch das Aktivieren eines zweiten Kompressors in einem Lufteinlasskanal der Kraftmaschine kann es möglich sein, das technische Ergebnis des Einstellens des Luftdrucks im Lufteinlass der Kraftmaschine stromaufwärts des ersten Kompressors bereitzustellen, so dass die Möglichkeit von Drehzahlschwingungen des ersten Kompressors verringert werden kann. In einem Beispiel wird die Luftströmung durch den zweiten Kompressor in Reaktion auf eine Druckzunahme an einem Auslass des ersten Kompressors eingestellt, um den Druck an einem Auslass des zweiten Kompressors zu verringern. In dieser Weise kann der durch den ersten Kompressor erzeugte Ladedruck bewahrt werden, so dass, falls ein Fahrer ein angefordertes Drehmoment erhöht, die Luft verfügbar sein kann, um die Kraftmaschinenleistung mit einem kleinen oder keinem Turboloch zu erhöhen.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bereitstellen. Die Herangehensweise kann z. B. den durch einen Turbolader bereitgestellten Ladedruck bewahren. Ferner kann die Herangehensweise die Luft-Kraftstoff-Steuerung der Kraftmaschine über das Verringern der Druckschwingungen im Einlasskanal der Kraftmaschine verbessern. Noch weiter kann die Herangehensweise einen schnellen Zugriff auf den Ladedruck bereitstellen, nachdem ein Fahrer ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment verringert.
Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leicht offensichtlich, wenn sie allein oder im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftmaschine;
2 zeigt ein Schema, das eine Luftströmung der Kraftmaschine gemäß der vorliegenden Beschreibung veranschaulicht;
3 zeigt einen beispielhaften Betriebsablauf der Kraftmaschine zum Verringern der Möglichkeit des Kompressorpumpens; und
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Verringern der Möglichkeit des Kompressorpumpens.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf das Betreiben einer Kraftmaschine, die einen Turbolader-Kompressor enthält. Der Turbolader-Kompressor kann Schwingungen der Drehzahl erfahren, falls er speziellen Druckverhältnissen und Strömungsbedingungen ausgesetzt ist. 1 zeigt eine beispielhafte Kraftmaschine, die zwei Kompressoren enthält. Die Druckschwingungen im Lufteinlass der Kraftmaschine können durch das Betreiben eines elektrisch angetriebenen Kompressors in einer in 2 gezeigten Anordnung verringert werden. Ein beispielhafter Betriebsablauf der Kraftmaschine zum Steuern des Drucks und der Strömung innerhalb eines Lufteinlasses der Kraftmaschine ist in 3 gezeigt. Ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine und Verringern der Möglichkeit des Kompressorpumpens ist in 4 gezeigt.
In 1 ist eine Brennkraftmaschine 10, die mehrere Zylinder umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch einen elektronischen Kraftmaschinen-Controller 12 gesteuert. Die Kraftmaschine 10 enthält eine Verbrennungskammer 30 und die Zylinderwände 32, wobei ein Kolben 36 darin positioniert ist und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Es ist gezeigt, dass die Verbrennungskammer 30 über ein Einlassventil 52 und ein Auslassventil 54 mit einem Einlasskrümmer 44 bzw. einem Auslasskrümmer 48 in Verbindung steht. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betätigt sein. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
Es ist gezeigt, dass eine Kraftstoffeinspritzdüse 66 positioniert ist, um den Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einzuspritzen, was den Fachleuten auf dem Gebiet als Direkteinspritzung bekannt ist. Alternativ kann der Kraftstoff in eine Einlassöffnung eingespritzt werden, was den Fachleuten auf dem Gebiet als Kanaleinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 führt flüssigen Kraftstoff proportional zu einer vom Controller 12 bereitgestellten Impulsbreite zu. Der Kraftstoff wird der Kraftstoffeinspritzdüse 66 durch ein Kraftstoffsystem zugeführt, das einen (nicht gezeigten) Kraftstofftank, eine (nicht gezeigte) Kraftstoffpumpe und einen (nicht gezeigten) Kraftstoffverteiler enthält. Zusätzlich ist gezeigt, dass der Einlasskrümmer 44 mit einer optionalen elektronischen Drosselklappe 62 in Verbindung steht, die eine Position einer Drosselklappenplatte 64 einstellt, um die Luftströmung von einer Einlass-Ladedruckkammer 46 zu steuern.
Der Kompressor 162 saugt Luft vom Lufteinlass 42 der Kraftmaschine, um sie der Ladedruckkammer 46 zuzuführen. Die Abgase drehen die Turbine 164, die über eine Welle 161 an einen Kompressor 162 gekoppelt ist. Ein Umgehungsventil 175 des durch das Abgas angetriebenen Kompressors kann über ein Signal vom Controller 12 elektrisch bedient werden. Das Kompressorumgehungsventil 175 ermöglicht, dass unter Druck gesetzte Luft zurück zum Kompressoreinlass zirkuliert, um den Ladedruck zu begrenzen. Ähnlich ermöglicht ein Ladedrucksteuerventil-Aktuator 72, dass die Abgase die Turbine 164 umgehen, so dass der Ladedruck unter variierenden Betriebsbedingungen gesteuert werden kann.
Der elektrisch angetriebene Kompressor 150 kann über den Controller 12 selektiv aktiviert werden. Die Elektroenergie von Elektroenergie-Speichervorrichtungen und/oder einem (nicht gezeigten) Drehstromgenerator führt Energie zu, um den elektrisch angetriebenen Kompressor 150 zu drehen. Ein Umgehungskanal 37 des elektrisch angetriebenen Kompressors enthält ein Umgehungsventil 153 des elektrisch angetriebenen Kompressors, das selektiv geöffnet werden kann, um es zu ermöglichen, dass Luft vom Kompressor 162 durch einen Ladeluftkühler 151 und zu der Ladedruckkammer 46 strömt, ohne durch den elektrisch angetriebenen Kompressor 150 hindurchzugehen. Der Ladeluftkühler 151 kühlt die in einen Lufteinlass 171 der Kraftmaschine eintretende Luft. Der Ladeluftkühler 151 kann ein Luft-zu-Luft-Kühler oder ein Flüssigkeit-zu-Luft-Kühler sein.
Ein verteilerloses Zündsystem 88 stellt der Verbrennungskammer 30 in Reaktion auf den Controller 12 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken bereit. Es ist gezeigt, dass ein universeller Abgas-Sauerstoffsensor (UEGO-Sensor) 126 stromaufwärts eines Katalysators 70 an den Auslasskrümmer 48 gekoppelt ist. Alternativ kann der UEGO-Sensor 126 durch einen Zweizustands-Abgassauerstoffsensor ersetzt sein.
Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysator-Bausteine enthalten. In einem weiteren Beispiel können mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen, jede mit mehreren Bausteinen, verwendet werden. In einem Beispiel kann der Katalysator 70 ein Dreiwegekatalysator sein.
Der Controller 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes enthält: eine Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabeports 104, einen (nichtflüchtigen) Festwertspeicher 106, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Es ist gezeigt, dass der Controller 12 zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfängt, die Folgendes enthalten: eine Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an eine Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einen Positionssensor 134, der an ein Fahrpedal 130 gekoppelt ist, zum Abtasten einer durch einen Fuß 132 eingestellten Fahrpedalposition; eine Feuchtigkeit der Umgebungsluft von einem Feuchtigkeitssensor 19; eine Messung des Kraftmaschinen-Krümmerdrucks (MAP) von einem an den Einlasskrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 121; eine Messung des Ladedrucks oder des Drosselklappeneinlassdrucks von einem Drucksensor 122, der an die Ladedruckkammer 46 oder alternativ stromaufwärts des elektrisch angetriebenen Kompressors 150 gekoppelt ist; einen Kraftmaschinen-Positionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 abtastet; eine Messung einer in die Kraftmaschine eintretenden Luftmasse von einem Sensor 120 (z. B. einem Hitzdraht-Luftmengenmesser); und eine Messung der Drosselklappenposition von einem Sensor 58. Der Kraftmaschinen-Positionssensor 118 erzeugt bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse, aus denen die Kraftmaschinendrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
In einigen Beispielen kann die Kraftmaschine an ein Elektromotor-/Batteriesystem in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine Parallelkonfiguration, eine Reihenkonfiguration oder eine Variation oder Kombinationen daraus aufweisen. In einigen Beispielen können ferner andere Kraftmaschinenkonfigurationen verwendet werden, z. B. eine Diesel-Kraftmaschine.
Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder in der Kraftmaschine 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: der Zyklus enthält den Einlasstakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt. Im Allgemeinen ist während des Einlasstakts das Auslassventil 54 geschlossen und das Einlassventil 52 geöffnet. Über den Einlasskrümmer 44 wird Luft in die Verbrennungskammer 30 eingeleitet, wobei sich der Kolben 36 zum Boden des Zylinders bewegt, um das Volumen in der Verbrennungskammer 30 zu vergrößern. Die Position, an der sich der Kolben 36 in der Nähe des Bodens des Zylinders und am Ende seines Takts befindet (z. B. wenn sich die Verbrennungskammer 30 auf ihrem größten Volumen befindet), wird durch die Fachleute auf dem Gebiet typischerweise als unterer Totpunkt (UTP) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um die Luft in der Verbrennungskammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Takts und am nächsten beim Zylinderkopf befindet (z. B. wenn sich die Verbrennungskammer 30 auf ihrem kleinsten Volumen befindet), wird durch die Fachleute auf dem Gebiet typischerweise als oberer Totpunkt (OTP) bezeichnet. In einem Prozess, der im Folgenden als Einspritzung bezeichnet wird, wird der Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingeleitet. In einem Prozess, der im Folgenden als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel, wie z. B. eine Zündkerze 92, gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts schieben die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum UTP. Die Kurbelwelle 40 setzt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich ist das Auslassventil 54 während des Ausstoßtakts geöffnet, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auslasskrümmer 48 auszustoßen, wobei der Kolben zum OTP zurückkehrt. Es sei angemerkt, dass das Obige lediglich als ein Beispiel beschrieben worden ist und dass sich die Öffnungs- und/oder Schließzeiten der Einlass- und Auslassventile ändern können, wie z. B. um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
Die Luft strömt vom Lufteinlass 42 der Kraftmaschine an dem Kompressor 162, dem Ladeluftkühler 151, dem elektrisch angetriebenen Kompressor 150 und der Drosselklappe 62 vorbei durch die Kraftmaschine, bevor sie in den Einlasskrümmer 44 der Kraftmaschine eintritt. Die Luft tritt vom Einlasskrümmer 44 der Kraftmaschine in die Verbrennungskammer 30 ein, bevor sie als die Nebenprodukte der Verbrennung oder Luft zum Auslasskrümmer 48 weitergeht. Die Luft und/oder die Nebenprodukte der Verbrennung werden dann nach dem Vorbeigehen an der Turbine 164 und dem Hindurchgehen durch den Katalysator 70 zur Atmosphäre freigesetzt. Folglich befindet sich der Lufteinlass 42 der Kraftmaschine gemäß einer Richtung der Luftströmung durch die Kraftmaschine 10 stromaufwärts des Kompressors 162, des Ladeluftkühlers 151, des elektrisch angetriebenen Kompressors 150 und der Verbrennungskammer 30.
In 2 ist ein Schema gezeigt, das eine Luftströmung der Kraftmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Beschreibung veranschaulicht. 2 zeigt eine Luftströmung in den Kraftmaschinenkomponenten, die in 1 gezeigt sind. Die in 2 gezeigten Elemente, die mit den gleichen Bezugszeichen, die in 1 gezeigt sind, beschriftet sind, sind die gleichen Elemente, die in 1 gezeigt sind. Ferner arbeiten die Elemente in der gleichen Weise. Deshalb ist um der Kürze willen eine Beschreibung dieser Elemente weggelassen.
Während der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wenn ein Turboloch vorhanden sein kann, kann das Ventil 153 geschlossen sein, so dass die Luft vom Kompressor 162 zum elektrisch angetriebenen Kompressor 150 strömt, bevor sie durch die elektronische Drosselklappe 62 hindurchgeht. Die Luft strömt in der durch die Pfeile 201 gezeigten Richtung, wenn das Ventil 153 geschlossen ist, durch den Kraftmaschineneinlass 171. Das Ventil 153 kann geöffnet sein und der elektrisch angetriebene Kompressor 150 kann deaktiviert sein, wenn der Kompressor 162 eine Luftströmung auf einer oder größer als eine Soll-Luftströmung der Kraftmaschine bereitstellen kann. Die Luft strömt in der durch die Pfeile 205 gezeigten Richtung, wenn das Ventil 153 offen ist und der elektrisch angetriebene Kompressor deaktiviert ist, durch den Kraftmaschineneinlass 171. Die Luftströmung kann in einer Richtung, die zu der durch die Pfeile 205 gezeigten entgegengesetzt ist, geschehen, wenn der elektrisch angetriebene Kompressor 150 aktiv ist und das Ventil 153 offen ist. Die Luft strömt in die Kraftmaschine 10, wie durch den Pfeil 210 gezeigt ist. Die Luft kann in die Kraftmaschine 10 strömen, wenn das Ventil 153 offen oder geschlossen ist.
Die Drehzahl des elektrisch angetriebenen Kompressors 150 kann variiert werden, um den Druck in der Ladedruckkammer 46 zu erhöhen oder zu verringern und den Druck zwischen dem elektrisch angetriebenen Kompressor und dem Ladeluftkühler 151 zu erhöhen oder zu verringern. Insbesondere kann der Druck in der Ladedruckkammer 46 erhöht werden, wenn die Drehzahl des elektrisch angetriebenen Kompressors 150 erhöht wird. Der Druck zwischen dem elektrisch angetriebenen Kompressor 150 und dem Ladeluftkühler kann abnehmen, wenn die Drehzahl des elektrisch angetriebenen Kompressors 150 erhöht wird. Umgekehrt kann der Druck in der Ladedruckkammer 46 von einem höheren Druck abnehmen, wenn die Drehzahl des elektrisch angetriebenen Kompressors 150 aufgrund der Luft verbrauchenden Kraftmaschine verringert wird. Der Druck zwischen dem elektrisch angetriebenen Kompressor 150 und dem Ladeluftkühler kann zunehmen, wenn die Drehzahl des elektrisch angetriebenen Kompressors 150 verringert wird.
Die Luftströmung kann in einer durch den Pfeil 207 gezeigten Richtung geschehen, wenn das Kompressorumgehungsventil 175 geöffnet ist. Das Umgehungsventil 175 kann geöffnet werden, wenn sich der Kompressor 162 den Pumpbedingungen nähert (z. B. bei einer niedrigen Durchflussmenge und einem mittleren bis hohen Druckverhältnis über dem Kompressor 162 arbeitet).
Folglich stellt das System nach den 1 und 2 ein Kraftmaschinensystem bereit, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine, die einen Lufteinlass enthält; einen durch das Abgas angetriebenen Kompressor, der entlang dem Lufteinlass positioniert ist und ein Umgehungsventil enthält; einen elektrisch angetriebenen Kompressor, der entlang dem Lufteinlass stromabwärts des durch das Abgas angetriebenen Kompressors positioniert ist; und einen Controller, der nichtflüchtige Anweisungen enthält, um in Reaktion auf eine erste Angabe eines bevorstehenden Pumpens des durch das Abgas angetriebenen Kompressors das Umgehungsventil zu öffnen und in Reaktion auf eine zweite Angabe eines bevorstehenden Pumpens des durch das Abgas angetriebenen Kompressors den elektrisch angetriebenen Kompressor zu aktivieren, während das Umgehungsventil geschlossen wird. Die Angabe des bevorstehenden Pumpens kann ein zunehmendes Druckverhältnis über dem Turbolader-Kompressor und/oder eine Verringerung der Luftströmung durch die Kompressorturbine sein, die den Betrieb des Turbolader-Kompressors näher zu einer Pumplinie eines im Controller-Speicher gespeicherten Kompressor-Kennfeldes bewegen.
In einigen Beispielen enthält das Kraftmaschinensystem, dass die erste Angabe des bevorstehenden Pumpens bei einer ersten Strömung des Turbolader-Kompressors auftritt, die kleiner als eine zweite Strömung des Turbolader-Kompressors ist, wo die zweite Angabe des bevorstehenden Pumpens auftritt. Das Kraftmaschinensystem umfasst ferner zusätzliche nichtflüchtige Anweisungen, um die Luftströmung durch den elektrisch angetriebenen Kompressor in Reaktion auf die zweite Angabe des bevorstehenden Pumpens einzustellen. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass das Einstellen der Luftströmung durch den elektrisch angetriebenen Kompressor das Befehlen der Luftströmung durch den elektrisch angetriebenen Kompressor basierend auf den über einen Sensor bereitgestellten Druck- oder Luftströmungsdaten enthält. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass der zweite Kompressor aus einem deaktivierten Zustand aktiviert wird. Das Kraftmaschinensystem enthält, dass die erste und die zweite Angabe des bevorstehenden Pumpens auf einer erwarteten Drehzahlschwingung des durch das Abgas angetriebenen Kompressors basieren.
In 3 ist ein prophetischer Betriebsablauf der Kraftmaschine gezeigt. Der Betriebsablauf der Kraftmaschine kann durch das System nach 1 gemäß dem Verfahren nach 4 bereitgestellt werden. Die bei T0–T5 gezeigten vertikalen Linien repräsentieren Zeitpunkte von besonderem Interesse in dem Ablauf. Die graphischen Darstellungen sind auf die Zeit ausgerichtet und treten gleichzeitig auf.
Die erste graphische Darstellung von oben nach 3 ist eine graphische Darstellung der Luftströmung der Kraftmaschine gegen die Zeit. Die vertikale Achse repräsentiert die Luftströmung der Kraftmaschine, wobei die Luftströmung der Kraftmaschine in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zunimmt. Die horizontale Achse repräsentiert die Zeit, wobei die Zeit von der linken Seite der graphischen Darstellung zur rechten Seite der graphischen Darstellung zunimmt.
Die zweite graphische Darstellung von oben nach 3 ist eine graphische Darstellung der Drehzahl des elektrisch angetriebenen Kompressors gegen die Zeit. Die vertikale Achse repräsentiert die Drehzahl des elektrisch angetriebenen Kompressors, wobei die Drehzahl in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zunimmt. Die horizontale Achse repräsentiert die Zeit, wobei die Zeit von der linken Seite der graphischen Darstellung zur rechten Seite der graphischen Darstellung zunimmt.
Die dritte graphische Darstellung von oben nach 3 ist eine graphische Darstellung der Position des Umgehungsventils des Turbolader-Kompressors gegen die Zeit. Das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors ist offen, wenn sich der Linienzug auf einem höheren Niveau in der Nähe des Pfeils der vertikalen Achse befindet. Das Umgehungsventil des Turboladers ist geschlossen, wenn sich der Linienzug auf einem unteren Niveau in der Nähe der horizontalen Achse befindet. Die horizontale Achse repräsentiert die Zeit, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt.
Die vierte graphische Darstellung von oben nach 3 ist eine graphische Darstellung des Betriebszustands des Umgehungsventils des elektrisch angetriebenen Kompressors (EC) gegen die Zeit. Die vertikale Achse repräsentiert den Betriebszustand des Umgehungsventils des EC. Das Umgehungsventil des EC ist offen, wenn sich der Linienzug auf einem höheren Niveau in der Nähe des Pfeils der vertikalen Achse befindet. Das Umgehungsventil des EC ist geschlossen, wenn sich der Linienzug auf einem unteren Niveau in der Nähe der horizontalen Achse befindet. Die horizontale Achse repräsentiert die Zeit, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt.
Die fünfte graphische Darstellung von oben nach 3 ist eine graphische Darstellung des vom Fahrer angeforderten Drehmoments gegen die Zeit. Die vertikale Achse repräsentiert das vom Fahrer angeforderte Drehmoment, wobei das vom Fahrer angeforderte Drehmoment in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zunimmt. Die horizontale Achse repräsentiert die Zeit, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt.
Zum Zeitpunkt T0 befindet sich die Luftströmung der Kraftmaschine auf einem höheren Niveau und ist der elektrisch angetriebene Kompressor deaktiviert. Das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors ist geschlossen und das Umgehungsventil des elektrisch angetriebenen Kompressors ist offen. Das vom Fahrer angeforderte Drehmoment befindet sich auf einem höheren Niveau. Derartige Bedingungen können das Arbeiten der Kraftmaschine angeben, während eine Kraftmaschine bei Schnellstraßengeschwindigkeiten antreibt oder beschleunigt.
Zum Zeitpunkt T1 verringert der Fahrer das vom Fahrer angeforderte Drehmoment durch das wenigstens teilweise Freigeben des Fahrpedals. Die Luftströmung der Kraftmaschine wird in Reaktion auf die Verringerung des vom Fahrer angeforderten Drehmoments verringert. Der elektrisch angetriebene Kompressor wird aktiviert, wobei seine Drehzahl eingestellt wird, um einen Druck im Einlasssystem der Kraftmaschine bereitzustellen, der von dem Druck phasenverschoben ist, der über den Turbolader-Kompressor erzeugt wird. Die Druckausgabe des elektrisch angetriebenen Kompressors kann z. B. zunehmen, wenn die Druckausgabe des Turbolader-Kompressors abnimmt. Durch das Bereitstellen des Drucks an dem elektrisch angetriebenen Kompressor, der von dem Druck phasenverschoben ist, der über den Turbolader-Kompressor erzeugt wird, kann es möglich sein, eine Größe der Druckschwingungen in der Nähe der Drosselklappe der Kraftmaschine zu verringern. Die Drehzahl des elektrisch angetriebenen Kompressors kann in Reaktion auf einen Druck im Kraftmaschineneinlass, eine Luftströmung im Lufteinlass der Kraftmaschine oder gemäß einem im Speicher gespeicherten Steuerbefehl gesteuert werden. In diesem Beispiel ist gezeigt, dass das Umgehungsventil des elektrisch angetriebenen Kompressors offen befohlen ist, wobei aber in anderen Beispielen das Ventil des elektrisch angetriebenen Kompressors geschlossen befohlen sein kann, wenn der elektrisch angetriebene Kompressor aktiviert ist. Ferner kann der elektrisch angetriebene Kompressor in Reaktion auf eine Änderung der Luftströmung der Kraftmaschine (z. B. eine Abnahme), die größer als ein Schwellenwert ist, aktiviert werden.
Zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T2 wird das vom Fahrer angeforderte Drehmoment bis zu einem Wert in der Nähe von null verringert und wird die Luftströmung der Kraftmaschine in Reaktion auf das niedrigere vom Fahrer angeforderte Drehmoment auf einen tieferen Pegel verringert. Der elektrisch angetriebene Kompressor wird in Reaktion auf das Druckverhältnis über dem Turbolader-Kompressor und die Durchflussmenge durch den Turbolader-Kompressor, die die Pumpbedingungen des Turbolader-Kompressors nicht angeben, deaktiviert. Das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors bleibt geschlossen, während das Umgehungsventil des elektrisch angetriebenen Kompressors offenbleibt.
Zum Zeitpunkt T2 wird das vom Fahrer angeforderte Drehmoment vergrößert, wobei in Reaktion auf die Zunahme des vom Fahrer angeforderten Drehmoments das Umgehungsventil des elektrisch angetriebenen Kompressors geschlossen wird. Der elektrisch angetriebene Kompressor wird außerdem in Reaktion auf die Zunahme des vom Fahrer angeforderten Drehmoments aktiviert. Durch das Aktivieren des elektrisch angetriebenen Kompressors kann eine Verzögerung des Kraftmaschinendrehmoments, die sich aus einem Turboloch ergibt, verringert werden. Die Luftströmung der Kraftmaschine nimmt in Reaktion auf das Aktivieren des elektrisch angetriebenen Kompressors und die Zunahme des vom Fahrer angeforderten Drehmoments außerdem zu.
Zum Zeitpunkt T3 erreichen die Luftströmung der Kraftmaschine und die Strömung durch den Turbolader einen Sollbetrag der Luftströmung der Kraftmaschine. Deshalb wird der elektrisch angetriebene Kompressor deaktiviert, wobei das Umgehungsventil des elektrisch angetriebenen Kompressors geöffnet wird. Durch das Öffnen des Umgehungsventils des elektrisch angetriebenen Kompressors und das Deaktivieren des elektrisch angetriebenen Kompressors kann die Luftströmung der Kraftmaschine ausschließlich über den Turbolader-Kompressor ohne die Unterstützung von dem elektrisch angetriebenen Kompressor bereitgestellt werden. In dieser Weise kann die Energie, die verbraucht wird, um die Kraftmaschine zu betreiben, verringert werden.
Zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T4 bleiben das vom Fahrer angeforderte Drehmoment und auch die Luftströmung der Kraftmaschine in der Nähe eines mittleren Niveaus. Der elektrisch angetriebene Kompressor bleibt deaktiviert, wobei das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors geschlossen bleibt. Die Umgehung des elektrisch angetriebenen Kompressors bleibt offen.
Zum Zeitpunkt T4 verringert der Fahrer das vom Fahrer angeforderte Drehmoment durch das wenigstens teilweise Freigeben des Fahrpedals. Die Luftströmung der Kraftmaschine wird in Reaktion auf die Verringerung des vom Fahrer angeforderten Drehmoments verringert. Die Abnahme der Anforderung des Fahrers ist jedoch kleiner als das Niveau zum Zeitpunkt T1. Ferner ist die Änderung der Luftströmung der Kraftmaschine kleiner als die Änderung der Luftströmung der Kraftmaschine zum Zeitpunkt T1. Deshalb wird das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors geöffnet, anstatt den elektrisch angetriebenen Kompressor zu aktivieren. Das Öffnen des Umgehungsventils des Turbolader-Kompressors verringert das Druckverhältnis zwischen einem Einlass und einem Auslass des Turbolader-Kompressors, wobei dadurch die Möglichkeit des Kompressorpumpens verringert wird. Das Umgehungsventil des elektrisch angetriebenen Kompressors bleibt offen, wobei der elektrisch angetriebene Kompressor deaktiviert bleibt. Um das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors zu öffnen, kann ferner weniger elektrische Energie als für das Aktivieren des elektrisch angetriebenen Kompressors verwendet werden.
Zum Zeitpunkt T5 wird das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors in Reaktion auf ein niedrigeres Druckverhältnis über dem Turbolader-Kompressor und eine niedrigere Luftströmung durch den Turbolader-Kompressor geschlossen. Die Luftströmung der Kraftmaschine bleibt auf einem unteren mittleren Niveau, wobei sich das vom Fahrer angeforderte Drehmoment außerdem auf einem unteren mittleren Niveau befindet. Das Umgehungsventil des elektrisch angetriebenen Kompressors bleibt geschlossen, wobei der elektrisch angetriebene Kompressor deaktiviert bleibt.
In dieser Weise kann die Möglichkeit des Pumpens des Turbolader-Kompressors verringert werden. Für größere Änderungen der Luftströmung der Kraftmaschine kann der elektrisch angetriebene Kompressor z. B. aktiviert werden, um den Druck im Kraftmaschineneinlass einzustellen und die Möglichkeit des Pumpens des Turbolader-Kompressors zu verringern. Falls jedoch die Änderung der Luftströmung der Kraftmaschine kleiner ist, kann das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors geöffnet werden, so dass im Vergleich zum Aktivieren des elektrisch angetriebenen Kompressors weniger elektrische Energie verbraucht wird.
In 4 ist ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben einer Turbolader-Kraftmaschine, die einen elektrisch angetriebenen Kompressor enthält, gezeigt. Wenigstens Abschnitte des Verfahrens nach 4 können als ausführbare Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, in den Controller 12 in dem System nach 1 aufgenommen sein. Ferner können die Abschnitte des Verfahrens nach 4 Schritte sein, die durch den Controller 12 in der physikalischen Welt unternommen werden, um die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs zu transformieren. Das Verfahren nach 4 kann den in 3 gezeigten Betriebsablauf bereitstellen.
Bei 402 bestimmt das Verfahren 400 die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, einschließlich des vom Fahrer angeforderten Drehmoments, des Einlassdrucks der Drosselklappe, der Soll-Luftströmung der Kraftmaschine, der Kraftmaschinendrehzahl, der Umgebungsfeuchtigkeit, der Temperatur der Umgebungsluft und der Temperatur der Einlassluft, aber nicht eingeschränkt darauf, die über das Abfragen der in 1 gezeigten verschiedenen Sensoren bestimmt werden. Nachdem die Betriebsbedingungen bestimmt worden sind, geht das Verfahren 400 zu 404 weiter.
Bei 404 beurteilt das Verfahren 400, ob es eine Verringerung des vom Fahrer angeforderten Drehmoments oder eine Änderung der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine gibt, die die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine in einen Bereich bewegen können, in dem ein Pumpen des Turbolader-Kompressors auftreten kann. In einem Beispiel kann das Verfahren 400 basierend auf einem Druckverhältnis über dem Turbolader-Kompressor und der Luftströmung durch den Turbolader-Kompressor beurteilen, dass sich der Turbolader-Kompressor den Bedingungen für das Pumpen des Turbolader-Kompressors nähert. Das Verfahren 400 kann z. B. beurteilen, dass die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine angeben, dass sich die Kraftmaschine einer Pumplinie eines Kompressor-Kennfelds nähert. Falls das Verfahren 400 beurteilt, dass es eine Abnahme des vom Fahrer angeforderten Drehmoments gibt, die ein Pumpen des Turbolader-Kompressors verursachen kann, oder falls sich der Turbolader-Kompressor den Pumpbedingungen des Turbolader-Kompressors nähert, lautet die Antwort ja und das Verfahren 400 geht zu 406 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und das Verfahren 400 geht zu 430 weiter.
Bei 406 beurteilt das Verfahren 400, ob der elektrisch angetriebene Kompressor oder der Lader (ES) zu aktivieren ist oder nicht. In einem Beispiel beurteilt das Verfahren 400, den ES zu aktivieren, in Reaktion auf eine Verringerung der Luftströmung der Kraftmaschine, die größer als ein erster Schwellenwert ist. In anderen Beispielen kann das Verfahren 400 in Reaktion auf die Luftströmung durch den Turbolader-Kompressor und das Druckverhältnis über dem Turbolader-Kompressor, die sich innerhalb einer Schwellenströmung und einem Schwellen-Druckverhältnis einer Pumplinie des Turbolader-Kompressors befinden, beurteilen, den ES zu aktivieren. In noch anderen Beispielen kann das Verfahren 400 den ES in Reaktion auf eine Abnahme der Fahrpedalposition, die größer als ein erster Schwellenwert ist, oder andere Bedingungen aktivieren. Falls das Verfahren 400 beurteilt, den ES zu aktivieren, lautet die Antwort ja und das Verfahren 400 geht zu 408 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und das Verfahren 400 geht zu 420 weiter.
Bei 408 aktiviert das Verfahren 400 den elektrisch angetriebenen Kompressor oder den Lader (ES), um Ladedruck bereitzustellen und die Druckschwingungen im Kraftmaschineneinlass zu dämpfen, die sich von dem Turbolader-Kompressor entwickeln können. In einem Beispiel kann die ES-Drehzahl zu einer Steuerdrehzahl befohlen sein, die in Reaktion auf den Zeitraum seit der Aktivierung variiert wird. Eine ES-Solldrehzahl kann z. B. im Speicher gespeichert sein, der durch den Zeitpunkt indexiert ist, seit dem eine Pumpbedingung des Turboladers erwartet wird. Dem ES wird die im Speicher gespeicherte Drehzahl befohlen. In anderen Beispielen kann die ES-Drehzahl in Reaktion auf einen Druck im Kraftmaschineneinlass stromabwärts des Turbolader-Kompressors (z. B. am Drosselklappeneinlass oder stromaufwärts des ES) oder die Luftströmung durch den Turbolader-Kompressor geregelt werden. Die ES-Drehzahl kann z. B. in Reaktion auf eine Abnahme des Drucks im Kraftmaschineneinlass erhöht werden, um den Druck im Kraftmaschineneinlass zu erhöhen. Alternativ kann die ES-Drehzahl in Reaktion auf eine Zunahme des Drucks im Kraftmaschineneinlass verringert werden, um den Druck im Kraftmaschineneinlass zu verringern. In dieser Weise kann der von dem ES ausgegebene Druck vom durch den Turbolader-Kompressor erzeugten Druck 180 Grad phasenverschoben sein, so dass die Druckänderungen im Kraftmaschineneinlass verringert werden können. Zusätzlich kann die ES-Drehzahl eine Funktion der Umgehungsposition des Turbolader-Kompressors und des Zeitpunkts, seit dem die Pumpbedingungen des Turboladers bestimmt oder erwartet werden, sein. Falls z. B. das Umgehungsventil des Turboladers teilweise offen ist, kann der aus dem Speicher extrahierte Wert der Turboladerdrehzahl mit einem Wert multipliziert werden, der auf der Position des Umgehungsventils des Turbolader-Kompressors basiert, wenn das Kompressorumgehungsventil teilweise offen ist. Das Umgehungsventil des ES kann während einer ersten Bedingung offen und während einer zweiten Bedingung geschlossen sein, wenn die ES-Drehzahl in Reaktion auf den Druck im Kraftmaschineneinlass eingestellt wird.
Bei 410 deaktiviert das Verfahren 400 den elektrisch angetriebenen Kompressor in Reaktion auf die Betriebsbedingungen, die keine Schwingungen des Einlassdrucks der Kraftmaschine aufgrund des Pumpens des Turbolader-Kompressors angeben. In einem Beispiel kann der elektrisch angetriebene Kompressor in Reaktion auf das Druckverhältnis und die Luftströmung des Turbolader-Kompressors deaktiviert werden, die sich größer als ein Schwellenwert entfernt von den Pumpbedingungen des Turboladers oder einer Pumplinie eines Kennfeldes des Turbolader-Kompressors befinden. Falls der Turbolader-Kompressor weiterhin in der Nähe der Pumpbedingungen des Turbolader-Kompressors arbeitet, geht das Verfahren 400 weiter, um bei 408 die ES-Drehzahl einzustellen. Nachdem der ES deaktiviert worden ist, geht das Verfahren 400 zum Ausgang weiter.
Bei 420 beurteilt das Verfahren 400, ob das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors zu öffnen ist oder nicht. In einem Beispiel beurteilt das Verfahren 400, das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors zu öffnen, in Reaktion auf eine Verringerung der Luftströmung des Turbolader-Kompressors, die größer als ein zweiter Schwellenwert ist, wobei der zweite Schwellenwert kleiner als der erste Schwellenwert und größer als ein dritter Schwellenwert ist. In anderen Beispielen kann das Verfahren 400 in Reaktion auf die Luftströmung durch den Turbolader-Kompressor und das Druckverhältnis über dem Turbolader-Kompressor, die sich innerhalb einer Schwellenströmung und einem Schwellen-Druckverhältnis einer Pumplinie des Kompressors befinden, beurteilen, das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors zu öffnen. In noch anderen Beispielen kann das Verfahren 400 das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors in Reaktion auf eine Abnahme der Fahrpedalposition, die größer als ein zweiter Schwellenwert ist, kleiner als der erste Schwellenwert der Fahrpedalposition ist oder andere Bedingungen öffnen. Falls das Verfahren 400 beurteilt, das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors zu öffnen, lautet die Antwort ja und das Verfahren 400 geht zu 422 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und das Verfahren 400 geht zu 424 weiter.
Bei 422 öffnet das Verfahren 400 das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors. Das Ventil des Turbolader-Kompressors kann offengehalten werden, bis die Bedingungen angeben, dass der Turbolader nicht in der Nähe der Pumpbedingungen arbeitet. Das Verfahren 400 kann z. B. das Ventil des Turbolader-Kompressors offenhalten, bis sich die Strömung durch den Turbolader-Kompressor und das Druckverhältnis über dem Turbolader-Kompressor einen Schwellenwert entfernt von den Bedingungen befinden, die das Kompressorpumpen angeben. Durch das Öffnen des Umgehungsventils des Turbolader-Kompressors kann die Möglichkeit des Pumpens des Turbolader-Kompressors über das Verringern des Druckverhältnisses über dem Turbolader-Kompressor und das Vergrößern der Luftströmung durch den Turbolader-Kompressor verringert werden. Nachdem das Umgehungsventil des Turboladers geschlossen worden ist, geht das Verfahren 400 zum Ausgang weiter.
Bei 424 schließt das Verfahren 400 das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors. Das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors wird geschlossen, um den Wirkungsgrad des Turbolader-Kompressors zu erhöhen, so dass er die Luftströmung zu der Kraftmaschine vergrößern kann, falls gewünscht wird, dies auszuführen. Nachdem das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors geschlossen worden ist, geht das Verfahren 400 zum Ausgang weiter.
Bei 430 beurteilt das Verfahren 400, ob die Bedingungen eines Turbolochs oder einer Turboladerverzögerung vorhanden sind oder nicht. Die Bedingungen für ein Turboloch können vorhanden sein, wenn die Drehzahl des Turbolader-Kompressors niedriger als eine Schwellendrehzahl ist und wenn das vom Fahrer angeforderte Drehmoment höher als ein Schwellenwert ist und/oder zunimmt. Der Turbolader kann nicht imstande sein, in Reaktion auf die Zunahme des vom Fahrer angeforderten Drehmoments die Luftströmung der Kraftmaschine sofort zu vergrößern, wenn die Drehzahl des Turbolader-Kompressors aufgrund der Trägheit des Turboladers niedrig ist und sich die Luftströmung durch die Kraftmaschine verzögert. Falls das Verfahren 400 beurteilt, dass die Bedingungen eines Turbolochs vorhanden sind, lautet die Antwort ja und das Verfahren 400 geht zu 432 weiter. Andernfalls lautet die Antwort nein und das Verfahren 400 geht zu 440 weiter.
Bei 432 schließt das Verfahren 400 das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors und das Umgehungsventil des elektrisch angetriebenen Kompressors oder des Laders. Durch das Schließen des Umgehungsventils des Turbolader-Kompressors kann die ganze Strömung vom Turbolader-Kompressor zu dem oder um den elektrisch angetriebenen Kompressor geleitet werden. Alternativ kann das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors anfangs offen sein und dann in Reaktion auf die Strömung durch den Turbolader-Kompressor, die größer als ein Schwellenwert ist, geschlossen werden, so dass die Luftströmung an dem Turbolader-Kompressor vorbei gesaugt werden kann, bis die Strömung durch den Turbolader-Kompressor ausreichend ist, um die Möglichkeit eines Druckabfalls im Kraftmaschineneinlass stromaufwärts des Turbolader-Kompressors zu verringern. Das Umgehungsventil des elektrisch angetriebenen Kompressors wird geschlossen, um die Luft stromabwärts des elektrisch angetriebenen Kompressors unter Druck zu setzen.
Bei 434 aktiviert das Verfahren 400 den elektrisch angetriebenen Kompressor (ES) durch das Zuführen von Strom und/oder Spannung zu dem elektrisch angetriebenen Kompressor. Die Drehzahl des elektrisch angetriebenen Kompressors wird bis zu einem Wert erhöht, der auf der Soll-Luftströmung der Kraftmaschine und dem Solldruck am Drosselklappeneinlass basiert. Durch das Aktivieren des elektrisch angetriebenen Kompressors kann die Luft der Kraftmaschine mit einer schnelleren Rate bereitgestellt werden, als wenn nur der Turbolader entlang dem Einlasskanal der Kraftmaschine vorhanden wäre. Nach dem Aktivieren des elektrisch angetriebenen Kompressors geht das Verfahren 400 zum Ausgang weiter.
Bei 440 schließt das Verfahren 400 das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors, falls es offen ist, wobei es das Umgehungsventil des elektrisch angetriebenen Kompressors öffnet, falls es geschlossen ist. Durch das Schließen des Umgehungsventils des Turbolader-Kompressors kann die Turbolader-Luftströmung zur Kraftmaschine im Vergleich dazu erhöht werden, wenn das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors offen ist. Ferner kann durch das Öffnen des Umgehungsventils des elektrisch angetriebenen Kompressors die Luftströmung vom Turbolader-Kompressor zur Drosselklappe vergrößert werden. Nachdem das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors geschlossen worden ist und das Umgehungsventil des elektrisch angetriebenen Kompressors geöffnet worden ist, geht das Verfahren 400 zu 442 weiter.
Bei 442 deaktiviert das Verfahren 400 den elektrisch angetriebenen Kompressor oder Lader. Durch das Deaktivieren des elektrisch angetriebenen Kompressors kann elektrische Energie eingespart werden. Ferner können die Zunahmen der Luftströmung der Kraftmaschine ausschließlich durch den Turbolader-Kompressor bereitgestellt werden, ohne den elektrisch angetriebenen Kompressor zu betreiben, weil die Bedingungen der Turboladerverzögerung nicht vorhanden sind. Nach dem Deaktivieren des elektrisch angetriebenen Kompressors geht das Verfahren 400 zu 444 weiter.
Bei 444 stellt das Verfahren 400 den Ladedruck (z. B. unter Druck gesetzte Luft) der Kraftmaschine über den Turbolader ohne die Unterstützung von dem elektrisch angetriebenen Kompressor oder Lader bereit. Nachdem der Ladedruck der Kraftmaschine über den elektrisch angetriebenen Kompressor bereitgestellt worden ist, geht das Verfahren 400 zum Ausgang weiter.
In dieser Weise können die Druckschwingungen im Einlasssystem der Kraftmaschine über einen elektrisch angetriebenen Kompressor verringert werden, der in Übereinstimmung mit einem Turbolader-Kompressor betrieben wird, der über die Abgase angetrieben ist. Ferner kann der elektrisch angetriebene Kompressor in Reaktion auf die Druckschwingungen im Kraftmaschineneinlass, die höher als ein Schwellenwert sind, aktiviert werden. Wenn jedoch die Druckschwingungen niedriger als der Schwellenwert sind, kann es effizienter sein, das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors zu öffnen. Ferner kann es erwünscht sein, das Umgehungsventil des Turbolader-Kompressors zu öffnen, anstatt den elektrisch angetriebenen Kompressor zu aktivieren, falls die Kompressordrehzahl höher als ein Schwellenwert ist, wobei eine Schwellen-Luftströmung der Kraftmaschine in weniger als einem Schwellenzeitraum bereitgestellt werden kann.
Folglich stellt das Verfahren nach 4 ein Verfahren zum Betreiben der Kraftmaschinenkompressoren bereit, das Folgendes umfasst: Empfangen von Sensordaten an einem Controller; und Aktivieren eines zweiten Kompressors in einem Kraftmaschineneinlass basierend auf den Sensordaten in Reaktion auf einen ersten Kompressor, der sich innerhalb einer Schwellen-Luftströmung einer Pumpbedingung befindet, über den Controller. Das Verfahren enthält, dass der zweite Kompressor aus einem deaktivierten Zustand aktiviert wird, und umfasst ferner das Einstellen einer Drehzahl des zweiten Kompressors, um einen Druck an einem Ausgang des zweiten Kompressors bereitzustellen, der von einem Druck an einem Ausgang des ersten Kompressors 180 Grad phasenverschoben ist. Das Verfahren enthält, dass die Sensordaten ein Druckverhältnis über dem ersten Kompressor enthalten. Das Verfahren enthält, dass die Sensordaten eine Luftströmung durch den ersten Kompressor enthalten, und umfasst ferner das Einstellen einer Drehzahl des zweiten Kompressors basierend auf einer Position eines Kompressorumgehungsventils des ersten Kompressors.
In einigen Beispielen enthält das Verfahren, dass der erste Kompressor entlang dem Lufteinlass der Kraftmaschine stromaufwärts des zweiten Kompressors positioniert ist. Das Verfahren enthält, dass der zweite Kompressor ein elektrisch angetriebener Kompressor ist. Das Verfahren enthält, dass der zweite Kompressor basierend auf einem Druck im Kraftmaschineneinlass auf eine Drehzahl gesteuert wird.
Das Verfahren nach 4 stellt außerdem ein Verfahren zum Betreiben von Kraftmaschinenkompressoren bereit, das Folgendes umfasst: Empfangen von Sensordaten an einem Controller; und Einstellen der Luftströmung durch einen zweiten Kompressor in einem Kraftmaschineneinlass basierend auf den Sensordaten in Reaktion auf einen ersten Kompressor, der sich innerhalb einer Schwellen-Luftströmung einer Pumpbedingung befindet, über den Controller. Das Verfahren enthält, dass das Einstellen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor das Befehlen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor basierend auf einer vorgegebenen Soll-Luftströmung basierend auf den Pumpbedingungen des ersten Kompressors enthält. Das Verfahren enthält, dass die Pumpbedingung eine Drehzahlschwingung des ersten Kompressors ist. Das Verfahren enthält, dass das Einstellen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor das Befehlen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor basierend auf den über einen Sensor bereitgestellten Druck- oder Luftströmungsdaten enthält.
In einigen Beispielen enthält das Verfahren, dass das Einstellen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor das Verringern des Drucks an einem Auslass des zweiten Kompressors in Reaktion auf eine Zunahme des Drucks an einem Auslass des ersten Kompressors enthält. Das Verfahren enthält außerdem, dass das Einstellen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor das Erhöhen des Drucks an einem Auslass des zweiten Kompressors in Reaktion auf eine Abnahme des Drucks an einem Auslass des ersten Kompressors enthält. Das Verfahren umfasst ferner das Schließen eines Umgehungsventils des zweiten Kompressors in Reaktion auf den ersten Kompressor, der sich innerhalb einer Schwellen-Luftströmung der Pumpbedingung befindet.
Wie durch einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkannt wird, können die in 4 beschriebenen Verfahren eine oder mehrere von irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solche können die veranschaulichten verschiedenen Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die hier beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Obwohl dies nicht explizit veranschaulicht ist, erkennt ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, dass einer bzw. eine oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden können. Ferner können die hier beschriebenen Verfahren eine Kombination aus den durch einen Controller in der physikalischen Welt unternommenen Schritten und den Anweisungen innerhalb des Controllers sein. Wenigstens Abschnitte der hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem einschließlich des Controllers in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und der anderen Kraftmaschinen-Hardware ausgeführt werden. Zusätzlich kann Ejektor durch die Begriffe Saugvorrichtung oder Venturi-Düse ersetzt sein, weil die Vorrichtungen in einer ähnlichen Weise funktionieren können.
Dies beschließt die Beschreibung. Den Fachleuten auf dem Gebiet würden beim Lesen der Beschreibung viele Änderungen und Modifikationen klarwerden, ohne vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Beschreibung abzuweichen. Einzylinder-, I2-, I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10-, V12- und V16-Kraftmaschinen, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen arbeiten, könnten z. B. die vorliegende Beschreibung vorteilhaft verwenden.

Claims

Verfahren zum Betreiben von Kraftmaschinenkompressoren, das Folgendes umfasst: Empfangen von Sensordaten an einem Controller; und Aktivieren eines zweiten Kompressors in einem Kraftmaschineneinlass basierend auf den Sensordaten in Reaktion auf einen ersten Kompressor, der sich innerhalb einer Schwellen-Luftströmung einer Pumpbedingung befindet, über den Controller.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Kompressor aus einem deaktivierten Zustand aktiviert wird, und das ferner das Einstellen einer Drehzahl des zweiten Kompressors, um einen Druck an einem Ausgang des zweiten Kompressors bereitzustellen, der von einem Druck an einem Ausgang des ersten Kompressors 180 Grad phasenverschoben ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sensordaten ein Druckverhältnis über dem ersten Kompressor enthalten, und das Verfahren ferner das Einstellen einer Drehzahl des zweiten Kompressors basierend auf einer Position eines Kompressorumgehungsventils des ersten Kompressors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sensordaten eine Luftströmung durch den ersten Kompressor enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Kompressor entlang dem Lufteinlass der Kraftmaschine stromaufwärts des zweiten Kompressors positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Kompressor ein elektrisch angetriebener Kompressor ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Kompressor basierend auf einem Druck im Kraftmaschineneinlass auf eine Drehzahl gesteuert wird.
Verfahren zum Betreiben von Kraftmaschinenkompressoren, das Folgendes umfasst: Empfangen von Sensordaten an einem Controller; und Einstellen der Luftströmung durch einen zweiten Kompressor in einem Kraftmaschineneinlass basierend auf den Sensordaten in Reaktion auf einen ersten Kompressor, der sich innerhalb einer Schwellen-Luftströmung einer Pumpbedingung befindet, über den Controller.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Einstellen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor das Befehlen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor basierend auf einer vorgegebenen Soll-Luftströmung basierend auf den Pumpbedingungen des ersten Kompressors enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Pumpbedingung eine Drehzahlschwingung des ersten Kompressors ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Einstellen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor das Befehlen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor basierend auf den über einen Sensor bereitgestellten Druck- oder Luftströmungsdaten enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Einstellen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor das Verringern des Drucks an einem Auslass des zweiten Kompressors in Reaktion auf eine Zunahme des Drucks an einem Auslass des ersten Kompressors enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Einstellen der Luftströmung durch den zweiten Kompressor das Erhöhen des Drucks an einem Auslass des zweiten Kompressors in Reaktion auf eine Abnahme des Drucks an einem Auslass des ersten Kompressors enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Schließen eines Umgehungsventils des zweiten Kompressors in Reaktion auf den ersten Kompressor, der sich innerhalb einer Schwellen-Luftströmung der Pumpbedingung befindet, umfasst.
Kraftmaschinensystem, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine, die einen Lufteinlass enthält; einen durch das Abgas angetriebenen Kompressor, der entlang dem Lufteinlass positioniert ist und ein Umgehungsventil enthält; einen elektrisch angetriebenen Kompressor, der entlang dem Lufteinlass stromabwärts des durch das Abgas angetriebenen Kompressors positioniert ist; und einen Controller, der nichtflüchtige Anweisungen enthält, um in Reaktion auf eine erste Angabe eines bevorstehenden Pumpens des durch das Abgas angetriebenen Kompressors das Umgehungsventil zu öffnen und in Reaktion auf eine zweite Angabe eines bevorstehenden Pumpens des durch das Abgas angetriebenen Kompressors den elektrisch angetriebenen Kompressor zu aktivieren, während das Umgehungsventil geschlossen wird.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 15, wobei die erste Angabe des bevorstehenden Pumpens bei einer ersten Strömung des Turbolader-Kompressors auftritt, die kleiner als eine zweite Strömung des Turbolader-Kompressors ist, wo die zweite Angabe des bevorstehenden Pumpens auftritt.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 16, das ferner zusätzliche nichtflüchtige Anweisungen umfasst, um die Luftströmung durch den elektrisch angetriebenen Kompressor in Reaktion auf die zweite Angabe des bevorstehenden Pumpens einzustellen.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 17, wobei das Einstellen der Luftströmung durch den elektrisch angetriebenen Kompressor das Befehlen der Luftströmung durch den elektrisch angetriebenen Kompressor basierend auf den über einen Sensor bereitgestellten Druck- oder Luftströmungsdaten enthält.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 15, wobei der zweite Kompressor aus einem deaktivierten Zustand aktiviert wird.
Kraftmaschinensystem nach Anspruch 15, wobei die erste und die zweite Angabe des bevorstehenden Pumpens auf einer erwarteten Drehzahlschwingung des durch das Abgas angetriebenen Kompressors basieren.