DE102017110419A1 - Verfahren und system zur ladedruckregelung - Google Patents

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Hamid-Reza Ossareh
Adam Nathan Banker
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zur Regelung von Ladedruck in einem gestuften Motorsystem bereitgestellt, das einen Turbolader und einen stromaufwärts angeordneten elektrischen Kompressor umfasst. In einem Beispiel kann ein Verfahren das Koordinieren des Betriebs des elektrischen Kompressors und eines Umgehungsventils des elektrischen Kompressors zum Öffnen des Umgehungsventils des elektrischen Kompressors beinhalten, um das Ausmaß und die Dauer eines Überschwingens des elektrischen Kompressors zu reduzieren.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zur Regulierung von Motorladedruck in mehrstufigen aufgeladenen Motorsystemen.
  • Hintergrund/Kurzdarstellung
  • Motoren können unter Verwendung von Aufladungsvorrichtungen wie etwa Turboladern oder Kompressoren betrieben werden, um den Luftmassenstrom in eine Brennkammer zu steigern. Turbolader und Kompressoren verdichten die in den Motor eintretende Ansaugluft unter Verwendung eines Ansaugverdichters. Weiterhin können eine oder mehrere Ansaugladungsvorrichtungen stufenweise in Reihe oder parallel angeordnet sein, um die Aufladungsreaktion des Motors zu verbessern.
  • Ein Beispiel für einen mehrstufigen aufgeladenen Motor wird durch Kawamura et al. in US-Patent 6,938,420 gezeigt. Darin sind ein durch einen Elektromotor angetriebener elektrischer Kompressor und ein Umgehungsventil des elektrischen Kompressors (electric supercharger bypass valve; ESBPV) stufenweise stromabwärts von einem Turbolader angeordnet. Während Zuständen, in denen der Turboladerverdichter nicht angelaufen ist, kann das ESBPV geschlossen werden und der elektrische Kompressor kann gedreht werden, um einen kurzzeitigen Ladeüberdruck bereitzustellen, um das Turboloch zu reduzieren. Wenn der Turboladerverdichter dann ausreichend angelaufen ist, kann das ESBPV geöffnet werden und der elektrische Kompressor kann deaktiviert werden, sodass der Turbolader den gewünschten Ladedruck bereitstellen kann.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei solchen Systemen erkannt. Beispielsweise kann es, falls der elektrische Kompressor aggressiv betrieben wird, um das Turboloch zu reduzieren, zum Überschwingen der elektrischen Aufladung kommen, was schwierig zu regeln sein kann. Insbesondere kann es aufgrund von Hardware-Beschränkungen unmöglich sein, den Elektromotor zu bremsen und ein negatives Drehmoment bereitzustellen, um die Drehzahl der Welle des elektrischen Kompressors als Reaktion auf ein Überschwingen der elektrischen Aufladung zu verlangsamen. Stattdessen kann der Motor deaktiviert werden, wodurch die hohen Drehzahlen des elektrischen Kompressors unter Verwendung des natürlichen Ausklingens, das Widerstandseffekte der Reibung und des Luftwiderstands beinhaltet, reduziert werden können. In der Zwischenzeit kann der Ist-Ladedruck jedoch weiter überschwingen, was zu einer übermäßigen Abgabe von Motordrehmoment führt. Währenddessen kann die Ansaugdrossel des Motors nicht über die Bandbreite zum Reagieren auf den schnellen Druckaufbau verfügen. Folglich können Einstellungen der Drosselklappe dazu führen, dass der Ist-Krümmerdruck den gewünschten Krümmerdruck überschwingt, was weiter zum Überschwingen der Aufladung beiträgt. Um das natürliche Ausklingen der Kompressordrehzahl zum Angehen des Überschwingens der Aufladung auszunutzen, kann es erforderlich sein, dass das Deaktivieren des elektrischen Kompressors befohlen wird, noch ehe der gewünschte Ladedruck oder das Soll-Drehmoment erreicht werden. Dies steigert jedoch die Zeit zum Erreichen des maximalen Drehmoments und führt auch während des Betriebs des elektrischen Kompressors zu einem Aufladungsloch. Demnach können die übermäßige Aufladung und das übermäßige Drehmoment zu Problemen beim Fahrverhalten führen.
  • In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für einen aufgeladenen Motor angegangen werden, umfassend: während ein stromabwärts angeordneter Verdichter hochdreht, Beschleunigen eines stromaufwärts angeordneten Verdichters, wobei ein Umgehungsventil, das in einer Umgehung über den ersten Verdichter gekoppelt ist, geschlossen ist, um einen Strom verdichteter Luft zu einem Kolbenmotor bereitzustellen, und als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks das Öffnen des Umgehungsventils. Somit kann das Überschwingen des Ladedrucks genauer geregelt werden, während eine Zeit zum Erreichen des maximalen Drehmoments verkürzt wird.
  • Beispielsweise kann ein elektrischer Kompressor (EK), der einen durch einen Elektromotor angetriebenen Verdichter beinhaltet, stufenweise stromaufwärts von einem Turbolader (TL), der einen durch eine Abgasturbine angetriebenen Verdichter beinhaltet, angeordnet sein. Ein Umgehungsventil des elektrischen Kompressors (ESBPV) kann in einer Umgehung um den EK gekoppelt sein. Zum Reduzieren des Turbolochs beim Hochdrehen des Turboladerverdichters kann das ESBPV geschlossen werden, während der elektrische Kompressor kurzzeitig über den Elektromotor dazu betrieben wird, Überdruck bereitzustellen. Als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks stromabwärts vom EK-Verdichter noch während des Hochdrehens des TL-Verdichters (also während eines Überschwingzustands von elektrischer Aufladung), kann das ESBPV kurzzeitig geöffnet werden, um den durch den elektrischen Kompressor bereitgestellten elektrischen Ladedruck schnell zu reduzieren. Zusätzlich kann der elektrische Kompressor gleichzeitig deaktiviert oder verlangsamt werden. Weiterhin können die Einstellungen des Kompressors im komplementären Frequenzband als Einstellungen eines Wastegates bereitgestellt werden, das an die Abgasturbine des TL gekoppelt ist, was eine schnellere und genauere Regulierung der TL-Verdichterdrehzahl ermöglicht. Insbesondere kann der Wastegate-Regelkreis aggressiver abgestimmt werden, da die schnelle Dynamik des ESBPV dazu in der Lage wäre, etwaige Schwingungen zu dämpfen und das Überschwingen des Ladedrucks zu reduzieren.
  • Somit kann ein Luftstrom durch einen elektrischen Kompressor im Wesentlichen unmittelbar eingeschränkt werden, was eine schnellere Regelung des Überschwingens der elektrischen Aufladung zulässt. Der technische Effekt des Öffnens eines Umgehungsventils um den elektrischen Kompressor, während ein stromabwärts angeordneter Turbolader hochdreht, ist, dass aufgeladener Luftstrom zum Motor schneller auf ein Niveau reduziert werden kann, das auf Grundlage des Fahrerbedarfs gewünscht ist. Dies ermöglicht eine schnellere Regulierung des Drucks von aufgeladener Luft und eine Reduzierung von übermäßiger Abgabe von Motordrehmoment. Durch gleichzeitiges Verlangsamen des Kompressors kann der Ladedruck nicht durch Verzögerungen durch Ausklingen der Kompressordrehzahl beeinflusst werden. Zusätzlich kann, falls es zu einer plötzlichen Umentscheidung durch den Bediener kommt, während der Turbolader hochdreht, das ESBPV geschlossen werden und der EK kann beschleunigt werden, um schnell den Fahrerbedarf zu decken, ohne die Zeit zum Erreichen des maximalen Drehmoments zu verschlechtern. Weiterhin können Einstellungen des EK und ESBPV in Koordination mit Einstellungen der Drosselklappe und im komplementären Frequenzband als Einstellungen des Wastegates bereitgestellt werden, was eine schnellere und genauere Regulierung des Ladedrucks ermöglicht. Weiterhin kann der Wastegate-Regelkreis aggressiver abgestimmt werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um auf vereinfachte Art und Weise eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung weitergehend beschrieben werden. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands festzustellen, dessen Umfang einzig in den Ansprüchen im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in jeglichem Teil dieser Offenbarung festgehaltene Nachteile beseitigen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein aufgeladenes Motorsystem, das mehrere gestufte Aufladungsvorrichtungen aufweist.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Stufe, das eine Routine darstellt, die zum Regulieren von Motorladedruck in einem Motorsystem, das einen elektrischen Kompressor und einen Turbolader enthält, umgesetzt werden kann.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Routine darstellt, die zum Regulieren des Überschwingens der Aufladung eines elektrischen Kompressors oder eines Turboladers umgesetzt werden kann.
  • 4 zeigt ein Verdichterkennfeld des Verdichterdruckverhältnisses über dem Luftmassenstrom.
  • 5 zeigt Einstellungsmuster, die zur Reduzierung von EK-Überschwingen und TL-Überschwingen verwendet werden können.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zur Verbesserung von Aufladungsregelung in einem Motorsystem, das gestufte Aufladungsvorrichtungen aufweist, wie etwa im aufgeladenen Motorsystem nach 1, wobei ein Turbolader stufenweise stromabwärts von einem elektrischen Kompressor angeordnet ist. Eine Regelung kann zur Ausführung einer Routine, wie etwa der beispielhaften Routinen nach 2–3, konfiguriert sein, um den elektrischen Kompressor dazu zu verwenden, das Turboloch zu reduzieren, während das Überschwingen des Ladedrucks unter Verwendung von Einstellungen einer Drehzahl des Kompressormotors und der Öffnung eines über den Kompressor gekoppelten Umgehungsventils reguliert wird. Diese Einstellungen können in einer komplementären Frequenz für Einstellungen des Wastegate-Ventils, die den Ladedruck regeln, verwendet werden. Während Zuständen des Überschwingens des Ladedrucks stromabwärts vom Turbolader kann die Verdichterdrehzahl des elektrischen Kompressors so geregelt werden, dass der Luftstrom durch den Turbolader gedrosselt wird, wobei die Kompressordrehzahl auf Grundlage eines Verdichterkennfelds, wie etwa des Kennfelds nach 4, eingestellt wird. Ein beispielhafter Betrieb der Aufladungsregelung zur Koordinierung von Einstellungen über den Kompressor und den Turbolader wird unter Bezugnahme auf 5 gezeigt. Somit kann ein Überschwingen des Ladedrucks effektiver geregelt werden.
  • 1 zeigt schematisch Aspekte eines beispielhaften Motorsystems 100, das einen Motor 10 beinhaltet. In der dargestellten Ausführungsform ist der Motor 10 ein aufgeladener Motor, der mehrere gestufte Aufladungsvorrichtungen beinhaltet. Insbesondere beinhaltet der Motor 10 eine erste Aufladungsvorrichtung 15, die stufenweise stromaufwärts von einer zweiten Aufladungsvorrichtung 13 angeordnet ist. Die Konfiguration führt dazu, dass ein zweiter Verdichter 114 (der zweiten Aufladungsvorrichtung) im Ansaugrohr 42 des Motors stromabwärts von einem ersten Verdichter 110 angeordnet ist. Im vorliegenden Beispiel ist die zweite Aufladungsvorrichtung ein Turbolader 13, während die erste Aufladungsvorrichtung ein elektrischer Kompressor 15 ist. Der stromabwärts angeordnete Turbolader 13 kann dazu in der Lage sein, einen höheren Ladedruck zu erzeugen als der Kompressor 15. In der vorliegenden Erfindung ist der stromabwärts angeordnete Verdichter größer als der stromaufwärts angeordnete Verdichter (zum Beispiel kann der stromabwärts angeordnete Turboladerverdichter größere Trägheit, einen größeren Strömungsquerschnitt etc. aufweisen und dementsprechend dazu in der Lage sein, im Vergleich zum stromaufwärts angeordneten Verdichter des Kompressors über einen längeren Zeitraum hinweg eine größere Menge Ladedruck bereitzustellen.
  • Der elektrische Kompressor 15 beinhaltet einen ersten Verdichter 110, der durch einen Elektromotor 108 angetrieben wird. Der Elektromotor 108 wird mit einer Motordrehzahl auf Grundlage eines gewünschten Ladedrucks betrieben. Der erste Verdichter 110 kann verlangsamt werden, indem die Motordrehzahl des Elektromotors 108 reduziert wird. Der Motor 108 wird durch eine eingebaute Energiespeichervorrichtung betrieben, wie etwa Systembatterie 106. Der zweite Verdichter 114 wird durch eine Abgasturbine 116 angetrieben. Frischluft wird entlang des Ansaugrohrs 42 über den Luftreiniger 112 in den Motor 10 eingespeist und strömt zum ersten Verdichter 110. Durch den ersten Verdichter 110 verdichtete Luft wird dann dem zweiten Verdichter 114 zugeführt. Während ausgewählter Zustände, wie nachstehend ausgeführt, kann die Luft den Kompressor 15 umgehen und durch die erste Verdichterumgehung 60 zum Turbolader 13 geleitet werden, indem die Öffnung eines Umgehungsventils des elektrischen Kompressors (ESBPV) 62 eingestellt wird.
  • Der Turbolader 13 beinhaltet den zweiten Verdichter 114, der durch eine Abgasturbine 116 angetrieben wird. Der zweite Verdichter 114 ist als Turboladerverdichter gezeigt, der mechanisch über eine Welle 19 an die Turbine 116 gekoppelt ist, wobei die Turbine 116 durch sich ausdehnende Motorabgase angetrieben wird. In einer Ausführungsform kann der Turbolader eine Twin-Scroll-Vorrichtung sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Variable-Turbinengeometrie-Lader (VTG-Lader) sein, wobei die Turbinengeometrie aktiv als Funktion der Motorbetriebsbedingungen variiert wird. Am Verdichtereinlass des zweiten Verdichters 114 aufgenommene Frischluft wird in den Motor 10 eingespeist. Durch den Turbolader 13 verdichtete Luft kann durch die zweite Verdichterumgehung 70 vom Auslass zum Einlass des Verdichters 114 rückgeführt werden, indem die Öffnung eines Verdichterrückführventils (compressor recirculation valve; CRV) 72 eingestellt wird. Das CRV 72 kann ein stufenlos einstellbares Ventil sein und das Vergrößern der Öffnung des Rückführventils kann das Betätigen (oder Ansteuern) eines Solenoids des Ventils beinhalten. Wie in 1 gezeigt, ist der zweite Verdichter 114 durch den Ladeluftkühler (charge-air cooler; CAC) 18 (hierin auch als Zwischenkühler bezeichnet) an das Drosselventil 20 gekoppelt. Das Drosselventil 20 ist an den Ansaugkrümmer 22 des Motors gekoppelt. Aus dem zweiten Verdichter strömt die verdichtete Luftfüllung durch den Ladeluftkühler 18 und das Drosselventil zum Ansaugkrümmer. Der Ladeluftkühler kann zum Beispiel ein Luft-Luft- oder Wasser-Luft-Wärmetauscher sein. In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Luftfüllung innerhalb des Ansaugkrümmers durch den Krümmerluftdruck(manifold air pressure; MAP)-Sensor 124 erfasst.
  • Es ist anzumerken, dass sich der erste Verdichter, wie hierin verwendet, auf den stromaufwärts angeordneten der gestuften Verdichter bezieht und sich der zweite Verdichter, wie hierin verwendet, auf den stromabwärts angeordneten der gestuften Verdichter bezieht. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist, wie dargestellt, der zweite, stromabwärts angeordnete Verdichter ein Turboladerverdichter, während der erste, stromaufwärts angeordnete Verdichter ein Kompressorverdichter ist. Es können jedoch weitere Kombinationen und Konfigurationen von Aufladungsvorrichtungen möglich sein.
  • Während ausgewählter Zustände, wie etwa bei einer Pedalbetätigung, kann es beim Übergang vom Motorbetrieb ohne Aufladung zum Motorbetrieb mit Aufladung zu einem Turboloch kommen. Dies ist auf Verzögerungen beim Hochdrehen der Turbine des zweiten Verdichters 114 zurückzuführen. Zur Reduzierung dieses Turbolochs können während dieser ausgewählten Zustände sowohl Kompressor 15 als auch Turbolader 13 aktiviert werden. Insbesondere kann während des Hochdrehens der Turbine 116 Ladedruck durch den stromaufwärts angeordneten Kompressorverdichter 110 bereitgestellt werden. Das Aktivieren des Kompressors beinhaltet die Entnahme von Energie aus der Batterie 106 zum Drehen des Motors 108, um dadurch den ersten Verdichter 110 zu beschleunigen. Zusätzlich kann das Umgehungsventil 62 geschlossen werden, damit ein größerer Luftanteil durch den ersten Verdichter 110 verdichtet werden kann. Aufgrund seiner geringeren Größe und der begrenzten Aufladung der Systembatterie kann der erste Verdichter 110 schnell anlaufen und für kurze Zeit gedreht werden, was die Bereitstellung eines kurzzeitigen Ladeüberdrucks als Reaktion auf einen plötzlichen Anstieg des Aufladungsbedarfs ermöglicht. Wenn die Turbine dann ausreichend angelaufen ist und dazu in der Lage ist, den zweiten Verdichter 114 anzutreiben, kann der erste Verdichter durch Deaktivieren des Motors 108 verlangsamt werden. Zusätzlich kann das Umgehungsventil 62 geöffnet werden, sodass ein größerer Luftanteil den ersten Verdichter 110 umgehen kann. Wie hierin ausgeführt, kann durch Koordinieren der Öffnung des ESBV 62 mit Einstellungen der Motordrehzahl ein Überschwingen der elektrischen Aufladung stromabwärts vom ersten Verdichter und stromaufwärts vom zweiten Verdichter angegangen werden.
  • Während ausgewählter Zustände, wie etwa bei einer Pedalbetätigung von einem aufgeladenen Motorbetrieb zu einem höher aufgeladenen Motorbetrieb, kann es zum Überschwingen des Ladedrucks stromabwärts vom Turboladerverdichter (hierin auch als Überschwingen des Turboladers bezeichnet) kommen. Das Überschwingen des Turboladers beinhaltet einen höheren Eingangsdruck an der Drosselklappe als gewünscht, da sich der Turboladerverdichter 114 schneller dreht als gewünscht, was zu übermäßiger Abgabe von Motordrehmoment führen kann. Wie hierin ausgeführt, kann der erste Verdichter 110 zur Abschwächung des Überschwingens des Turboladers auf eine Drehzahl beschleunigt werden, die einer gewünschten Drosselströmung von Luftfüllung durch den zweiten Verdichter entspricht, wie auf Grundlage des Verdichterkennfelds (4) bestimmt. Zusätzlich kann das ESBPV 62 geschlossen werden. Dadurch kann der Eingangsdruck an der Drosselklappe im Wesentlichen unmittelbar auf einen gewünschten Druck reduziert werden.
  • Der zweite Verdichter 114 kann ferner durch das Vergrößern der Öffnung des Wastegates 90 durch das Öffnen des Wastegate-Ventils 92 über ein Wastegate-Betätigungselement verlangsamt werden, damit Abluft die Turbine 116 umgehen kann. Während des Betriebs des ersten Verdichters 110 kann das Turbolader-Wastegate 90 mit einer höheren als der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung betätigt werden. Die schnelleren Drehzahleinstellungen des elektrischen Kompressors können den Aufladungsfehler des Turboladers 13 schneller reduzieren als durch Betätigung des Turbolader-Wastegates 90, sodass das Wastegate 90 während des Betriebs des elektrischen Kompressors 15 aggressiver abgestimmt werden kann.
  • In einigen Ausführungsformen kann das ESBPV 62 während des Betriebs des ersten Verdichters 110 normalerweise teilweise geöffnet sein. Als Reaktion auf ein Überschwingen des elektrischen Kompressors kann die Öffnung des ESBPV 62 vergrößert werden, was zu einer im Wesentlichen unmittelbaren Reduzierung des durch den elektrischen Kompressor bereitgestellten Ladedrucks führt. Zum Beispiel kann das Ventil aus der vorgegebenen, teilweise geöffneten Position in eine vollständig geöffnete Position verschoben werden. Ein Öffnungsgrad des Ventils während dieser Zustände kann auf dem Fehler der Ladedruckabgabe des elektrischen Kompressors basieren. Das ESBPV 62 kann geschlossen gehalten werden, während der elektrische Kompressor deaktiviert ist.
  • Eines oder beide der Ventile 62 und 72 können stufenlos einstellbare Ventile sein, wobei eine Position des Ventils stufenlos von einer vollständig geschlossenen Position zu einer vollständig geöffneten Position einstellbar ist. Alternativ kann das Verdichterrückführventil 72 ein stufenlos einstellbares Ventil sein, während das Verdichterumgehungsventil 62 ein Auf-/Zu-Ventil ist.
  • Ein oder mehrere Sensoren können an einen Einlass des zweiten Verdichters 114 (wie abgebildet) und/oder des ersten Verdichters 110 (nicht abgebildet) gekoppelt sein. Zum Beispiel kann ein Temperatursensor 55 zum Schätzen einer Verdichtereinlasstemperatur an den Einlass gekoppelt sein. Als weiteres Beispiel kann ein Drucksensor 56 zum Schätzen eines Drucks der in den Verdichter eintretenden Luftfüllung an den Einlass gekoppelt sein. Zu noch weiteren Sensoren können zum Beispiel Verbrennungsluftverhältnissensoren, Feuchtigkeitssensoren etc. zählen. In weiteren Beispielen können eine oder mehrere der Verdichtereinlassbedingungen (wie etwa Feuchtigkeit, Temperatur etc.) auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen abgeleitet werden. Die Sensoren können eine Bedingung der am Verdichtereinlass aus dem Ansaugrohr aufgenommenen Ansaugluft sowie der von stromaufwärts vom CAC rückgeführten Luftfüllung abschätzen. Ein oder mehrere Sensoren können ferner stromaufwärts vom Verdichter 114 und vom Verdichter 110 an das Ansaugrohr 42 gekoppelt sein, um eine Zusammensetzung und einen Zustand von in den Verdichter eintretender Luftfüllung zu bestimmen. Zu diesen Sensoren kann zum Beispiel der Krümmerluftmengensensor 57 zählen.
  • Der Ansaugkrümmer 22 ist durch eine Reihe von Ansaugventilen (nicht dargestellt) an eine Reihe von Brennkammern 30 gekoppelt. Die Brennkammern sind weiterhin über eine Reihe von Abgasventilen (nicht dargestellt) an den Abgaskrümmer 36 gekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 36 gezeigt. In anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten beinhalten. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass Abwasser aus unterschiedlichen Brennkammern an unterschiedliche Stellen im Motorsystem geleitet wird.
  • In einer Ausführungsform kann jedes der Abgas- und Ansaugventile elektronisch betätigt oder geregelt werden. In einer anderen Ausführungsform kann jedes der Abgas- und Ansaugventile über Nocken betätigt oder geregelt werden. Ob elektronisch betätigt oder über Nocken betätigt, kann der zeitliche Verlauf des Öffnens und Schließens von Abgas- und Ansaugventil wie für die gewünschte Leistung hinsichtlich Verbrennung und Emissionsregelung erforderlich eingestellt werden.
  • Den Brennkammern 30 können ein oder mehrere Kraftstoffe wie etwa Benzin, Alkohol-Kraftstoff-Gemische, Diesel, Biodiesel, verdichtetes Erdgas etc. zugeführt werden.
  • Der Kraftstoff kann den Brennkammern über Direkteinspritzung, Saugrohreinspritzung, Drosselventilkörpereinspritzung oder eine Kombination davon zugeführt werden. In den Brennkammern kann die Verbrennung über Fremdzündung und/oder Kompressionszündung eingeleitet werden.
  • Wie in 1 gezeigt, wird Abgas aus einem oder mehreren Abgaskrümmerabschnitten zu der Turbine 116 geleitet, um die Turbine anzutreiben. Wenn reduziertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann etwas Abgas stattdessen durch das Wastegate 90 geleitet werden und damit die Turbine umgehen. Das Wastegate-Ventil 92 kann zum Öffnen betätigt werden, um mindestens etwas Abgasdruck von stromaufwärts von der Turbine über das Wastegate 90 zu einer Stelle stromabwärts von der Turbine abzulassen. Die Turbinendrehzahl kann ferner reduziert werden, indem Abgasdruck stromaufwärts von der Turbine reduziert wird. Ebenso kann während eines Turbolochs die Turbinendrehzahl gesteigert werden, indem Abgasdruck stromaufwärts von der Turbine gesteigert wird, wie durch Aktivieren eines stromaufwärts angeordneten elektrischen Kompressors, während das Turbolader-Wastegate geschlossen gehalten wird. Dementsprechend kann der elektrische Kompressor während eines Turbolochs dazu verwendet werden, den gewünschten Ladedruck bereitzustellen, da der Turbolader beschleunigt, während gleichzeitig die Rate, mit welcher der Turbolader beschleunigt, durch Steigern des Abgasdrucks stromaufwärts von der Turbine gesteigert wird.
  • Die kombinierte Strömung aus der Turbine und dem Wastegate strömt dann durch die Emissionsregelung 170. Im Allgemeinen können eine oder mehrere Emissionsregelungsvorrichtungen 170 einen oder mehrere Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung beinhalten, die dazu konfiguriert sind, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge von einer oder mehreren Substanzen im Abgasstrom zu reduzieren. Zum Beispiel kann ein Katalysator zur Abgasnachbehandlung dazu konfiguriert sein, NOx aus dem Abgasstrom zu speichern, wenn der Abgasstrom mager ist, und die gespeicherten NOx zu reduzieren, wenn der Abgasstrom fett ist. In weiteren Beispielen kann ein Katalysator zur Abgasnachbehandlung dazu konfiguriert sein, NOx zu disproportionieren oder NOx mithilfe eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. In noch weiteren Beispielen kann ein Katalysator zur Abgasnachbehandlung dazu konfiguriert sein, Kohlenwasserstoff- und/oder Kohlenstoffmonoxidrückstände im Abgasstrom zu oxidieren. Unterschiedliche Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung mit solcher Funktionalität können in Washcoats oder andernorts in den Abgasnachbehandlungsstufen entweder separat oder gemeinsam angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen können die Abgasnachbehandlungsstufen einen regenerierbaren Rußfilter beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Rußpartikel im Abgasstrom zu speichern und zu oxidieren.
  • Das behandelte Abgas aus der Emissionsregelung 170 kann ganz oder teilweise über das Abgasrohr 35 in die Atmosphäre abgegeben werden. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann etwas Abgas jedoch stattdessen über ein AGR-Rohr (nicht dargestellt), das einen AGR-Kühler und ein AGR-Ventil beinhaltet, zum Ansaugrohr umgeleitet werden. Die AGR kann zum Einlass des ersten Verdichters 110, des zweiten Verdichters 114 oder beiden rückgeführt werden.
  • Das Motorsystem 100 kann weiterhin das Regelsystem 14 beinhalten. Es ist dargestellt, dass das Regelsystem 14 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die verschiedene Beispiele in dieser Offenbarung beschrieben sind) empfängt und Regelsignale an eine Vielzahl von Betätigungselementen 81 (für die verschiedene Beispiele in dieser Offenbarung beschrieben sind) sendet. Beispielsweise können die Sensoren 16 den stromaufwärts von der Emissionsregelungsvorrichtung angeordneten Abgassensor 126, den MAP-Sensor 124, den Abgastemperatursensor 128, den Abgasdrucksensor 129, den Verdichtereinlasstemperatursensor 55, den Verdichtereinlassdrucksensor 56 und den LMM- Sensor 57 beinhalten. Weitere Sensoren wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Verbrennungsluftverhältnis- und Zusammensetzungssensoren können an verschiedene Stellen im Motorsystem 100 gekoppelt sein. Die Betätigungselemente 81 können zum Beispiel Betätigungselemente für das Drosselventil 20, das Verdichterrückführventil 72, das ESBPV 62, den Elektromotor 108, das Wastegate-Ventil 92 und das Einspritzventil 66 beinhalten. Das Regelsystem 14 kann eine Regelung 12 beinhalten. Die Regelung kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die verschiedenen Betätigungselemente auf Grundlage der empfangenen Signale und auf einem Speicher der Regelung gespeicherter Anweisungen einsetzen. Die Regelung kann die Betätigungselemente als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer Anweisung oder eines Codes umsetzen, die darin einer oder mehreren Routinen entsprechend programmiert sind, wie etwa beispielhafte Regelroutinen, wie sie in dieser Offenbarung in Bezug auf 2–3 beschrieben sind.
  • Beispielsweise kann die Regelung 12 auf einem nicht-transitorischen Speicher gespeicherte computerlesbare Anweisungen enthalten, um als Reaktion auf eine Pedalbetätigung durch einen Bediener verdichtete Luft durch Betreiben des ersten Verdichters 110 zum Motor zu strömen, während das Umgehungsventil 62 und das Wastegate-Ventil 90 jeweils geschlossen sind, bis die Drehzahl der Turbine 116d eine Schwellenturbinendrehzahl überschreitet, und als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks, während der erste Verdichter 110 betrieben wird, das Umgehungsventil 62 intermittierend zu öffnen, während das Wastegate-Ventil 90 geschlossen gehalten wird. Die Regelung 12 kann ferner auf einem nicht-transitorischen Speicher gespeicherte computerlesbare Anweisungen enthalten, um als Reaktion auf eine Pedalbetätigung durch einen Bediener aus dem aufgeladenen Motorbetrieb, während sich der zweite Verdichter 114 dreht, das Wastegate-Ventil 90 zu schließen, um eine Drehzahl des zweiten Verdichters 114 einzustellen, und eine Drehzahl des ersten Verdichters 110 einzustellen, um Luftstrom in den zweiten Verdichter 114 zu begrenzen.
  • Somit ermöglichen die Komponenten nach 1 ein beispielhaftes Motorsystem, umfassend: einen Motor, der eine Saugseite aufweist; einen ersten Ansaugverdichter, der durch einen Elektromotor angetrieben wird, wobei der Motor durch eine Batterie betrieben wird; einen zweiten Ansaugverdichter, der durch eine Abgasturbine angetrieben wird, wobei der zweite Verdichter stromabwärts vom ersten Verdichter entlang der Ansaugseite angeordnet ist; eine Umgehung, die ein über den ersten Verdichter gekoppeltes Umgehungsventil beinhaltet; ein Wastegate, das ein über die Abgasturbine gekoppeltes Wastegate-Ventil beinhaltet; ein über den stromabwärts angeordneten Verdichter gekoppeltes Verdichterrückführventil und eine Regelung. Die Regelung kann mit auf einem nicht-transitorischen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen für Folgendes konfiguriert sein: als Reaktion auf eine Pedalbetätigung durch einen Bediener Strömen von verdichteter Luft zum Motor durch Betreiben des ersten Verdichters, während das Umgehungsventil und das Wastegate-Ventil jeweils geschlossen sind (und das Rückführventil geschlossen ist), bis eine Turbinendrehzahl eine Schwellenturbinendrehzahl überschreitet; und als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks, während der erste Verdichter betrieben wird, ein intermittierendes Öffnen des Umgehungsventils, während das Wastegate-Ventil (und das Rückführventil) geschlossen gehalten wird. Die Regelung kann weitere Anweisungen für Folgendes beinhalten: Strömen von verdichteter Luft zum Motor durch Betreiben des zweiten Verdichters, während der zweite Verdichter umgangen wird, wobei das Umgehungsventil geschlossen und das Wastegate-Ventil teilweise geöffnet ist, nachdem die Turbinendrehzahl die Schwellenturbinendrehzahl überschreitet; und als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks, während der zweite Verdichter betrieben wird, ein intermittierendes Vergrößern einer Öffnung des Wastegate-Ventils (und/oder des Rückführventils), während das Umgehungsventil geschlossen gehalten wird. Die Regelung kann weitere Anweisungen beinhalten, um das Wastegate-Ventil mit einer höheren als der vorgegebenen Abstimmung zu betätigen, wenn das Umgehungsventil nicht verschlechtert ist, und als Reaktion auf einen Hinweis auf Umgehungsventilverschlechterung das Wastegate-Ventil mit der vorgegebenen Abstimmung zu betätigen.
  • Die Komponenten nach 1 können ferner ein weiteres beispielhaftes Motorsystem ermöglichen, wobei die Regelung mit auf einem nicht-transitorischen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen für Folgendes konfiguriert ist: als Reaktion auf eine Pedalbetätigung durch einen Bediener, während sich der zweite Verdichter dreht, Schließen des Wastegate-Ventils zum Einstellen einer Drehzahl des zweiten Verdichters; und gleichzeitig Einstellen einer Drehzahl des ersten Verdichters zum Begrenzen von Luftstrom in den zweiten Verdichter. Ein Schließungsgrad des Wastegate-Ventils und eine Drehzahl des ersten Verdichters können eingestellt werden, um ein Soll-Druckverhältnis am zweiten Verdichter bereitzustellen, wobei das Soll-Druckverhältnis auf dem Fahrerbedarf basiert. Die Regelung kann weitere Anweisungen für Folgendes beinhalten: nach Erreichen des Soll-Druckverhältnisses Verlangsamen des ersten Verdichters, während eine Öffnung des Wastegate-Ventils (und/oder des Rückführventils) vergrößert wird. Die Regelung kann weitere Anweisungen für Folgendes beinhalten: als Reaktion auf eine Pedalbetätigung durch einen Bediener, während sich der zweite Verdichter nicht dreht, Schließen des Wastegate-Ventils (und/oder des Rückführventils) zum Steigern der Drehzahl des zweiten Verdichters; und gleichzeitig Steigern der Drehzahl des ersten Verdichters zum Steigern des Luftstroms durch den zweiten Verdichter, während eine Öffnung des Umgehungsventils auf Grundlage eines Aufladungsfehlers vergrößert wird.
  • 2 zeigt eine beispielhafte Routine 200 zum Betreiben eines Verdichters einer stromaufwärts angeordneten Aufladungsvorrichtung (z. B. Kompressor) und einer stromabwärts angeordneten Aufladungsvorrichtung (z. B. Turbolader) als Reaktion auf Veränderungen des Aufladungsbedarfs des Motors. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 und der übrigen hier beinhalteten Verfahren können durch eine Regelung auf Grundlage von auf einem Speicher der Regelung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren. Die Regelung kann gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren Motorbetätigungselemente des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb einzustellen. Das Motorsystem enthält hierin einen ersten Verdichter, der stufenweise stromaufwärts von einem zweiten Verdichter entlang eines Luftansaugrohrs angeordnet ist. Weiterhin wird der erste Verdichter durch einen Elektromotor angetrieben, während der zweite Verdichter durch eine Abgasturbine angetrieben wird. In einem Beispiel, wie unter Bezugnahme auf 1 gezeigt, ist der erste Verdichter ein Kompressorverdichter, während der zweite Verdichter ein Turboladerverdichter ist.
  • Bei 202 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen von Motorbetriebsbedingungen, wie etwa Motordrehzahl, Pedalposition, Drehmomentanforderung des Bedieners, Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, Druck, Feuchtigkeit), Motortemperatur etc. Bei 204 werden Betriebsparameter auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen bestimmt. Diese können zum Beispiel AGR-Werte, gewünschten Ladedruck, Fremdzündungszeitpunkt, Öffnung des Wastegates, Öffnung der Drosselklappe etc. beinhalten. Bei 206 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob Aufladung erforderlich ist. In einem Beispiel kann eine Aufladung bei mittelhohen Motorlasten erforderlich sein. In einem weiteren Beispiel kann eine Aufladung als Reaktion auf eine Pedalbetätigung durch einen Bediener oder eine Steigerung der Drehmomentanforderung des Fahrers erforderlich sein.
  • Falls keine Aufladung erforderlich ist, wie etwa wenn die Motorlast gering ist oder die Drehmomentanforderung des Fahrers gering ist, geht das Verfahren zu 208 über, wobei der Motor mit natürlicher Ansaugung betrieben wird und das Verfahren endet.
  • Falls eine Aufladung erforderlich ist, dann beinhaltet das Verfahren bei 210 das Aktivieren des ersten stromaufwärts angeordneten Verdichters und das Schließen eines Umgehungsventils (das Umgehungsventil des elektrischen Kompressors oder ESBV) einer über den ersten stromaufwärts angeordneten Verdichter gekoppelten Umgehung. Der elektrische Kompressor wird dazu verwendet, bei Pedalbetätigung kurzzeitigen Ladedruck bereitzustellen, um das durch die langsame Beschleunigung des Turboladerverdichters verursachte Turboloch zu reduzieren. Wegen seiner geringeren Größe kann der elektrische Kompressor schnell beschleunigt werden, um einen gewünschten Ladedruck bereitzustellen, bis der Turbolader dazu in der Lage ist, den gewünschten Ladedruck bereitzustellen. Die Verwendung des elektrischen Kompressors kann durch die Kapazität der Batterie eingeschränkt sein, die dazu verwendet wird, den Elektromotor des elektrischen Kompressors zu drehen. Dementsprechend kann der elektrische Kompressor dazu verwendet werden, eine schnelle, aber kurzzeitig verfügbare Menge von Ladeüberdruck bereitzustellen, während die Turboladerturbine hochdreht, und kann den größeren Turboladerverdichter antreiben.
  • Daher wird als Reaktion auf eine Steigerung des durch den Fahrer angeforderten Drehmoments der erste Verdichter beschleunigt und der Strom von verdichteter Luft zum Motor gesteigert. Hierin beinhaltet das Beschleunigen des ersten Verdichters das Drehen des ersten Verdichters über den Elektromotor unter Verwendung von Energie, die aus einer Batterie entnommen wird. Zum Beispiel kann der erste Verdichter durch Einstellen eines elektromechanischen Betätigungselements, das an einen Elektromotor des Kompressors gekoppelt ist, gedreht werden, um den Motor mit einer höheren Drehzahl zu drehen, indem ein Regelsignal von der Regelung an das Betätigungselement gesendet wird. Der erste Verdichter wird mit einer Drehzahl beschleunigt, die auf eine Steigerung des Aufladungsbedarfs reagiert, und ein über den elektrischen Kompressor gekoppeltes ESBPV wird geschlossen gehalten, damit die gesamte Ansaugluft durch den ersten Verdichter strömt. Daher wird dem Motor über den ersten Verdichter verdichtete Luft bereitgestellt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Aufladungsbedarf allein über den Kompressorverdichter gedeckt werden.
  • Bei 212 wird bestimmt, ob ein Überschwingen der Aufladung des elektrischen Kompressors vorliegt. Das bedeutet, es wird bestimmt, ob der Ladedruck stromabwärts vom elektrischen Kompressor und stromaufwärts vom Turboladerverdichter höher ist als ein gewünschter Ladedruck. Falls nicht, wird, während über den elektrischen Kompressor weiter Aufladung bereitgestellt wird, ein über die Abgasturbine des Turboladers gekoppeltes Wastegate geschlossen (oder die Öffnung wird reduziert), um bei 216 einen größeren Teil von Abgas durch die Turboladerturbine zu treiben, wodurch das Hochdrehen der Turbine beschleunigt wird.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass eine aggressive Verwendung des elektrischen Kompressors vorteilhaft zur Reduzierung der Zeit zum Erreichen des maximalen Drehmoments und des Turbolochs verwendet werden kann. Die gleiche aggressive Verwendung kann jedoch auch dazu führen, dass der Ist-Ladedruck den gewünschten Ladedruck überschwingt. Dieses Überschwingen kann unter durch Einstellungen der Öffnung des ESBV angegangen werden. Falls der Ladedruck des elektrischen Kompressors größer ist als der gewünschte Druck und ein Überschwingen der Aufladung des elektrischen Kompressors vorliegt, wird der Ladedruck des elektrischen Kompressors geregelt, indem die Drehzahl des elektrischen Kompressors eingestellt (z. B. verlangsamt) und die Öffnung des ESBV gleichzeitig bei 214 vergrößert wird, wie in 3 weitergehend beschrieben. In einem Beispiel wird das ESBV kurzzeitig in eine vollständig geöffnete Position bewegt, um das Überschwingen der Aufladung zu reduzieren. In einem alternativen Beispiel wird das ESBV teilweise geöffnet. Demnach kann es wegen Hardware-Beschränkungen unmöglich sein, den an den Kompressor gekoppelten Elektromotor zu bremsen. Dementsprechend kann durch Vergrößern der Öffnung des ESBPV als Reaktion auf das Überschwingen des Ladedrucks Luftstrom durch den elektrischen Kompressorverdichter schnell reduziert werden, wodurch der durch den elektrischen Kompressor bereitgestellte Ladedruck im Wesentlichen unmittelbar reduziert werden kann. Während das ESBPV geöffnet ist, um den Ladedruck des elektrischen Kompressors auf den gewünschten Ladedruck zu senken, kann der elektrische Kompressor auch verlangsamt werden, zum Beispiel auf eine Verdichterdrehzahl, die dazu in der Lage ist, den gewünschten Ladedruck ohne geringeres Überschwingen bereitzustellen. Somit kann unter Verwendung einer Kombination von Einstellungen an der Drehzahl des elektrischen Kompressorverdichters und der Öffnung des ESBV ein Soll-Ladedruck schnell und mit weniger Aufladungsfehlern erreicht werden.
  • In einem alternativen Beispiel, in dem der elektrische Kompressor Hardware zum Bremsen beinhaltet, kann der erste Verdichter als Reaktion auf das Überschwingen der Aufladung verlangsamt werden, indem ein negatives Drehmoment durch den Elektromotor angelegt wird, wie etwa durch Verwendung von Magnetbremsen. Von 214 geht das Verfahren zu 216 über, wobei das Turbolader-Wastegate geschlossen gehalten wird und die Turboladerturbine beschleunigt wird.
  • Bei 218 wird bestimmt, ob die Drehzahl der Turboladerturbine eine Schwellendrehzahl überschreitet, wie Schwellendrehzahl, bei welcher der Turbolader dazu in der Lage ist, dem Aufladungsbedarf standzuhalten. Falls nicht, dann wird, während die Turbine weiter hochdreht, der Betrieb des ersten Verdichters (des Kompressors) bei 220 aufrechterhalten, wobei der elektrische Kompressorverdichter weiter den Aufladungsbedarf deckt. Zusätzlich wird das ESBPV geschlossen (zum Beispiel vollständig geschlossen) und die Routine endet.
  • Falls die Drehzahl der Turboladerturbine über der Schwellendrehzahl liegt, dann wird der elektrische Kompressor bei 222 verlangsamt und die Öffnung des ESBPV wird vergrößert. In einem Beispiel wird das ESBV in eine vollständig geöffnete Position bewegt, sodass ein Ansaugluftstrom zum Turboladerverdichter geleitet werden kann, während der Kompressorverdichter umgangen wird. Da der Turbolader dazu in der Lage ist, dem Aufladungsbedarf standzuhalten, kann der elektrische Kompressor deaktiviert werden, um eine Entladung der Batterie des elektrischen Kompressors zu vermeiden. Durch das Öffnen des ESBPV kann der elektrische Kompressor umgangen werden, wodurch der elektrische Kompressor ohne Einschränkung des Luftstroms durch den Ansaugweg verlangsamt werden kann.
  • Bei 224 beinhaltet das Verfahren das Strömen von Ansaugluft, die durch den zweiten, stromabwärts angeordneten Verdichter (den Kompressorverdichter) verdichtet ist, in den Motor, während der erste, stromaufwärts angeordnete Verdichter (der Turboladerverdichter) umgangen wird. Zu diesem Zeitpunkt kann der Aufladungsbedarf allein über den Turboladerverdichter gedeckt werden.
  • Bei 226 wird bestimmt, ob der durch den Turbolader bereitgestellte Ladedruck einen angeforderten Ladedruck überschreitet (das heißt, ob ein Überschwingen der Aufladung des Turboladers vorliegt). Falls nicht, werden die Einstellungen der Aufladungsbetätigungselemente bei 228 beibehalten und das Verfahren endet. Falls ein Überschwingen des Ladedrucks stromabwärts vom Turboladerverdichter vorliegt, können eines oder mehrere der Aufladungsbetätigungselemente gemäß den in 3 weitergehend ausgeführten Verfahren bei 230 eingestellt werden. Die Betätigungselemente können ein Abgas-Wastegate 232, den elektrischen Kompressor 234, ein Verdichterrückführventil 236 und ein Umgehungsventil 238 des elektrischen Kompressors beinhalten. Wie bei 3 ausgeführt, kann der Ladedruck über Einstellungen an einem oder mehreren aus einem Wastegate-Ventil (über die Abgasturbine gekoppelt) und einem Verdichterrückführventil (über den Turboladerverdichter gekoppelt) reduziert werden. Zusätzlich kann ein Überschwingen des Ladedrucks angegangen werden, indem die Turboladerverdichterströmung über Einstellungen am über den Kompressorverdichter gekoppelten ESBV und die Drehzahl des Kompressorverdichters (über Einstellungen am entsprechenden Elektromotor) reduziert wird.
  • 3 zeigt eine beispielhafte Routine 300 zum Angehen des Überschwingens des Ladedrucks in einem mehrstufigen aufgeladenen Motorsystem. Das Verfahren verwendet Einstellungen am stromaufwärts angeordneten Verdichter, um ein Überschwingen des Ladedrucks sowohl am stromaufwärts angeordneten Verdichter als auch am stromabwärts angeordneten Verdichter zu reduzieren. In einem Beispiel kann die Routine nach 3 als Teil der Routine nach 2 ausgeführt werden, wie etwa bei Schritt 214 und/oder 230.
  • Bei 302 werden Überschwingzustände von elektrischer Aufladung bestätigt. Hierin kann bestimmt werden, ob ein durch den stromaufwärts angeordneten elektrischen Kompressorverdichter bereitgestellter Ladedruck einen gewünschten Ladedruck übersteigt. Demnach kann der elektrische Kompressor dazu verwendet werden, den geforderten Ladedruck bereitzustellen, während ein stromabwärts angeordneter Turbolader hochdreht. In einem Beispiel kann das Überschwingen des Ladedrucks am elektrischen Kompressor auf Grundlage eines stromabwärts vom ersten Verdichter und stromaufwärts vom zweiten Verdichter relativ zu dem angeforderten Ladedruck geschätzten Ladedrucks bestimmt werden.
  • Falls ein Überschwingen des Ladedrucks am elektrischen Kompressor bestätigt wird, dann wird der elektrische Kompressor bei 304 verlangsamt und die Öffnung des ESBPV wird gleichzeitig vergrößert und die Routine endet. Ein Vergrößern der Öffnung des ESBV beinhaltet ein Bewegen des ESBV aus einer aktuellen Umgehungsventilposition auf Grundlage des gewünschten Ladedrucks (die vollständig geöffnet sein kann). Zusätzlich kann jedes aus einem Grad und einer Dauer der Vergrößerung der Öffnung des Umgehungsventils auf dem Aufladungsfehler basieren. Dabei kann, wenn der Aufladungsfehler (die Menge des Überschwingens relativ zum angeforderten Ladedruck) zunimmt, der Öffnungsgrad vergrößert werden und/oder die Öffnungsdauer verlängert werden. In einem Beispiel geht das ESBV unmittelbar in eine vollständig geöffnete Position über (aus der vollständig geschlossenen Position). Ein Vergrößern der Öffnung des ESBPV kann ermöglichen, dass Luftstrom den ersten Verdichter umgeht, was zu einer im Wesentlichen unmittelbaren Reduzierung von Ladedruck führt. Unterdessen kann der elektrische Kompressor verlangsamt werden, etwa auf eine abgeänderte Verdichterdrehzahl auf Grundlage des gewünschten Ladedrucks. Der elektrische Kompressor kann verlangsamt werden, indem die Drehzahl des Elektromotors von einer ersten Motordrehzahl auf Grundlage des gewünschten Ladedrucks auf eine zweite Motordrehzahl auf Grundlage des Aufladungsfehlers eingestellt wird. Wenn der Überschwingzustand dann abgeklungen ist, kann die Öffnung des ESBV reduziert werden (z. B. kann die ESBV wieder eine vollständig geschlossene Position annehmen) und der Kompressorverdichter kann gegebenenfalls beschleunigt werden.
  • Würde das Überschwingen des Ladedrucks lediglich durch ein Verlangsamen oder Deaktivieren des an den Kompressor gekoppelten Elektromotors angegangen, würde die Drehzahl des elektrischen Kompressors demnach unter Verwendung des natürlichen Ausklingens, das Widerstandseffekte der Reibung und des Luftwiderstands beinhaltet, reduziert. In der Zwischenzeit würde der Ist-Ladedruck jedoch weiter überschwingen, was zu einer übermäßigen Abgabe von Motordrehmoment führt. Währenddessen kann die Ansaugdrossel des Motors nicht die Bandbreite zum Reagieren auf den schnellen Druckaufbau aufweisen. Folglich würden etwaige Einstellungen der Drosselklappe dazu führen, dass der Ist-Krümmerdruck den gewünschten Krümmerdruck überschwingt, was weiter zum Überschwingen der Aufladung beiträgt. Um das natürliche Ausklingen der Kompressordrehzahl zum Angehen des Überschwingens der Aufladung auszunutzen, kann es erforderlich sein, dass die Regelung den elektrischen Kompressor deaktiviert, noch ehe der gewünschte Ladedruck oder das Soll-Drehmoment erreicht worden sind. Dies würde jedoch die Zeit zum Erreichen des maximalen Drehmoments steigern und auch während des Betriebs des elektrischen Kompressors zu einem Aufladungsloch führen. Anders ausgedrückt würde, falls das ESBPV nicht geöffnet würde und lediglich der Kompressorverdichter verlangsamt würde (durch Verlangsamen des entsprechenden Motors), der resultierende Abfall des Ladedrucks nicht schnell genug erfolgen und der Überschwingzustand der Aufladung würde verlängert. Somit kann die Regulierung der Öffnung des ESBPV als Reaktion auf Aufladungsfehler eine genauere Regelung des Ladedrucks des elektrischen Kompressors ermöglichen.
  • Zusätzlich oder optional kann, während das ESBPV geöffnet wird, ein Drosselklappenwinkel des Motors verringert werden, um den Eingangsdruck an der Drosselklappe zu reduzieren. In anderen Beispielen kann die Ansaugdrossel jedoch während der Aufladungsregelung vollständig geöffnet gehalten werden, um zu verhindern, dass der Wastegate-Regelkreis beeinträchtigt wird. Ferner kann während des Überschwingens der elektrischen Aufladung jedes aus dem Wastegate_Ventil und dem CRV in einer geschlossenen oder teilweise geöffneten Position gehalten werden.
  • Somit kann, während ein stromabwärts angeordneter Verdichter hochdreht, eine Regelung einen stromaufwärts angeordneten Verdichter beschleunigen, wobei ein Umgehungsventil, das in einer Umgehung über den ersten Verdichter gekoppelt ist, geschlossen ist, um einen Strom verdichteter Luft zu einem Kolbenmotor bereitzustellen; und als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks das Umgehungsventil öffnen. Der stromabwärts angeordnete Verdichter ist hierin größer als der stromaufwärts angeordnete Verdichter (zum Beispiel kann der stromabwärts angeordnete Turboladerverdichter größere Trägheit, größeren Strömungsquerschnitt etc. aufweisen. Das Beschleunigen des stromaufwärts angeordneten Verdichters beinhaltet das Betreiben eines Elektromotors mit einer Motordrehzahl auf Grundlage des gewünschten Ladedrucks. Das Öffnen des Umgehungsventils als Reaktion auf das Überschwingen des Ladedrucks kann ein kurzzeitiges Öffnen des Umgehungsventils aus einer vollständig geschlossenen Position beinhalten, wobei jedes aus einem Öffnungsgrad des Umgehungsventils und einer Öffnungsdauer des Umgehungsventils auf dem Überschwingen des Ladedrucks basiert, wobei das Überschwingen des Ladedrucks stromabwärts vom stromabwärts angeordneten Verdichter auftritt, wobei das Überschwingen des Ladedrucks beinhaltet, dass der Ist-Ladedruck einen gewünschten Ladedruck übersteigt. Zusätzlich wird die Ansaugdrosselklappe geöffnet gehalten, während das ESBV geöffnet wird. Eines oder mehrere aus dem Öffnungsgrad des Umgehungsventils und der Öffnungsdauer des Umgehungsventils werden gesteigert, wenn der Ist-Ladedruck den gewünschten Ladedruck übersteigt, wobei das Umgehungsventil geschlossen wird, wenn der Ist-Ladedruck beim gewünschten Ladedruck liegt. Als Reaktion auf das Überschwingen des Ladedrucks, während verdichtete Luft über den stromaufwärts angeordneten Verdichter strömt und während der stromabwärts angeordnete Verdichter hochdreht, kann die Regelung den stromaufwärts angeordneten Verdichter durch Reduzieren der Motordrehzahl des Elektromotors verlangsamen. Als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl der Abgasturbine eine Schwellendrehzahl überschreitet, kann der stromaufwärts angeordnete Verdichter verlangsamt werden, das Umgehungsventil geöffnet werden, und verdichtete Luft kann über den stromabwärts angeordneten Verdichter zum Kolbenmotor strömen, während sie den stromaufwärts angeordneten Verdichter umgeht. Unter erneuter Bezugnahme auf 3 bestimmt die Routine, falls ein Überschwingen des Ladedrucks am elektrischen Kompressor nicht bestätigt wird, bei 306, ob ein Überschwingen des Ladedrucks am stromabwärts angeordneten Turbolader vorliegt. Demnach ist anzumerken, dass ein Überschwingen des Ladedrucks am stromaufwärts angeordneten elektrischen Kompressorverdichter und am stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter zu unterschiedlichen, sich nicht überschneidenden Zeitpunkten des aufgeladenen Motorbetriebs erfolgt. Insbesondere kann ein Überschwingen des Ladedrucks am elektrischen Kompressor während Zuständen geringeren Luftstroms vorkommen, wenn der elektrische Kompressor dazu verwendet wird, den Fahrerbedarf zu decken, und wenn der Turboladerverdichter keine Ansaugluft verdichtet. Im Vergleich dazu kann ein Überschwingen des Ladedrucks am Turbolader während Zuständen höheren Luftstroms vorkommen, wenn der Turbolader dazu verwendet wird, den Fahrerbedarf zu decken, und wenn der Kompressorverdichter keine Ansaugluft verdichtet.
  • Ein Bestätigen des Überschwingens des Ladedrucks am Turbolader beinhaltet das Bestimmen, ob ein durch den stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter bereitgestellter Ladedruck einen gewünschten Ladedruck übersteigt. In einem Beispiel kann ein Überschwingen des Ladedrucks am elektrischen Kompressor auf Grundlage eines stromabwärts vom zweiten Verdichter relativ zu dem angeforderten Ladedruck geschätzten Ladedrucks bestimmt werden. Der Ladedruck kann auch überschwingen, falls die Turbinendrehzahl des Turboladers über einem Schwellenwert liegt und der Luftstrom durch den Turboladerverdichter über einer Schwellendurchflussgeschwindigkeit liegt. Falls der Turbolader keinen übermäßigen Ladedruck bereitstellt, dann können bei 308 die Einstellungen der Aufladungsbetätigungselemente beibehalten werden und die Routine endet.
  • Falls ein Überschwingen des Ladedrucks am Turbolader bestätigt wird, kann bei 310 die Öffnung eines oder mehrerer aus einem Abgas-Wastegate und einem Verdichterrückführventil (CRV) vergrößert werden. In einem Beispiel können eines oder beide aus dem Wastegate und dem CRV in eine vollständig geöffnete Position bewegt werden. Durch das Öffnen des Abgas-Wastegates kann Abgasstrom durch die Turbine reduziert werden, was die Abgasturbine und in der Folge den Turboladerverdichter verlangsamt. Durch das Öffnen des CRV kann mindestens etwas der durch den Turboladerverdichter verdichteten Luft zu stromaufwärts vom Verdichter rückgeführt werden, was zu einer im Wesentlichen unmittelbaren Reduzierung des Einlassdrucks an der Drosselklappe führt.
  • In einem Beispiel beinhaltet das Öffnen des Abgas-Wastegate-Ventils das Einstellen eines Öffnungsgrads des Wastegate-Ventils als Reaktion auf den Aufladungsfehler mit einer höheren als der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung. Hierin können die Einstellungen des elektrischen Kompressors (einschließlich der Öffnung des ESBV und der Verwendung eines auf Kompressorbasis gedrosselten Luftstroms) in Koordination mit Einstellungen der Drosselklappe und im komplementären Frequenzband als Einstellungen des Wastegates bereitgestellt werden, wodurch eine schnellere und genauere Regulierung des Ladedrucks ermöglicht wird. Dadurch kann der Wastegate-Regelkreis aggressiver abgestimmt werden, da die schnelle Dynamik des elektrischen Kompressors dazu in der Lage ist, etwaige Schwingungen, die aus dem Wastegate resultieren, zu dämpfen und das Überschwingen des Ladedrucks zu reduzieren.
  • Das Wastegate kann während der Aufladungsregelung mit der höheren als der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung betrieben werden und die vorgegebene Verstärkungsabstimmung als Reaktion auf Ist-Aufladungsnachführung gemäß dem gewünschten Aufladungsprofil oder darauf, dass der Aufladungsfehler geringer ist als ein Schwellenwert (z. B. kein Aufladungsfehler), wiederaufnehmen. Alternativ kann die vorgegebene Verstärkungsabstimmung als Reaktion auf einen FMEM-Modus des Systems wiederaufgenommen werden, der als Reaktion auf die Verschlechterung einer Komponente des aufgeladenen Motors ausgelöst werden kann. In einem Beispiel kann das Wastegate die vorgegebene Verstärkungsabstimmung als Reaktion auf einen Hinweis auf ESBV-Verschlechterung wiederaufnehmen.
  • Aufgrund relativ langsamer Dynamik des Wastegates kann die Öffnung des Wastegates jedoch zu einem langsameren Abfall des Ist-Ladedrucks führen, was den Überschwingzustand verlängert. Zusätzlich kann, während die CRV-Einstellung zu einem schnellen Abfall des Einlassdrucks an der Drosselklappe führen kann, ferner ein stärkerer Abfall der Aufladungsleistung auftreten. Demnach kann es, falls der Überschwingzustand der Aufladung auf ein Ereignis der Pedalfreigabe durch einen Bediener zurückgeht und man sich auf die Wastegate- und/oder CRV-Einstellung allein stützt, zu einer langsameren Zeit zum Erreichen des maximalen Drehmoments führen, falls der Bediener das Pedal kurz darauf betätigt (wie etwa aufgrund einer Umentscheidung). Daher kann, wie nachstehend ausgeführt, weitere Motoraufladungsregelung unter Verwendung von Einstellungen auf Basis des elektrischen Kompressors ausgeführt werden.
  • Bei 312 kann bestimmt werden, ob Drosselströmung auf Basis des elektrischen Kompressors erforderlich ist. In einem Beispiel kann Drosselströmung erforderlich sein, falls der Aufladungsüberschwingfehler größer ist. In einem weiteren Beispiel kann Drosselströmung erforderlich sein, falls die Öffnung des Wastegates aufgrund anderer Einschränkungen begrenzt ist. In noch einem anderen Beispiel kann die Regelung auf Grundlage eines Ladestatus einer an den Elektromotor des Kompressorverdichters gekoppelten Batterie bestimmen, ob Drosselströmung bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann Drosselströmung nur aktiviert werden, falls der Batterieladestatus höher ist als ein Schwellenwert. Falls Drosselströmung durch den elektrischen Kompressor nicht erforderlich ist, werden die Einstellungen des elektrischen Kompressors wie bei 314 beibehalten und die Routine endet.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass das Betreiben des elektrischen Kompressors mit einer gegebenen Drehzahl des Kompressorverdichters eine Luftmenge beeinflussen kann, die durch den Kompressorverdichter in den stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter strömt. Diese Menge kann weiterhin durch die Ansaugluftstromniveaus beeinflusst werden. Daher kann während geringerer (z. B. Leerlauf-)Luftstromniveaus das Betreiben des Kompressorverdichters den Luftstrom durch den Kompressorverdichter in den stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter steigern. Dies wird während Zuständen ausgenutzt, in denen die Turbine nicht ausreichend anläuft, um den Kompressorverdichter schnell zu beschleunigen und aufgeladenen Luftstrom zum Motor zu leiten. Bei höheren Luftstromniveaus, wie etwa wenn die Turbine angelaufen ist und der Motor aufgeladene Luft über den Turboladerverdichter aufnimmt, kann das Betreiben des Kompressorverdichters jedoch den Luftstrom durch den Kompressorverdichter in den stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter verringern. Infolgedessen wird der Luftstrom in den Turboladerverdichter begrenzt oder gedrosselt, was eine im Wesentlichen unmittelbare Reduzierung des Ladedrucks bereitstellt. Durch Einstellen der Drehzahl des Kompressorverdichters über Einstellungen an der Drehzahl des Elektromotors kann der Luftstrom in den Turboladerverdichter gesenkt werden, wodurch der Ausgangsladedruck durch den Turboladerverdichter geregelt wird. Anders ausgedrückt kann der Kompressorverdichter als Strömungsbegrenzer für den Turboladerverdichter betrieben werden, und die gedrosselte Strömung in den Turboladerverdichter kann zur Regelung des Überschwingens des Ladedrucks verwendet werden. Demnach kann dies neben Einstellungen des Wastegates in komplementären Frequenzbändern genutzt werden, um eine genauere Aufladungsregelung zu ermöglichen.
  • Falls Drosselströmung erforderlich ist, kann bei 316 eine Luftstrommenge (Drosselströmung), die durch den elektrischen Kompressorverdichter in den Turboladerverdichter bereitzustellen ist, auf Grundlage des Ladedruckfehlers bestimmt werden. In einem Beispiel kann, bei zunehmendem Aufladungsfehler (wobei der Ist-Ladedruck den gewünschten Ladedruck überschwingt), ein geringerer Luftstrom in den Turboladerverdichter angefordert werden (das heißt, ein geringeres absolutes Luftstromniveau, das sich aus einem höheren Ausmaß an Drosselung des Luftstroms ergibt). In einem weiteren Beispiel kann die Luftstrommenge dazu ausgewählt werden, ein Soll-Druckverhältnis über den stromabwärts angeordneten Turboladerverdichters bereitzustellen.
  • Bei 318 kann eine Drehzahl des elektrischen Kompressorverdichters, die der gewünschten Menge von Drosselströmung entspricht, bestimmt werden. Demnach kann die erforderliche Drehzahl des Kompressorverdichters, die für die gewünschte Drosselströmung erforderlich ist, auf Grundlage von Betriebsbedingungen variieren, einschließlich einer Position der Ansaugdrosselklappe und eines Ansaugluftstroms (z. B. Krümmerluftstromniveaus). Zum Beispiel kann der Luftstrom in den Turboladerverdichter bei einem gegebenen Krümmerluftstromniveau gesteigert werden, wenn die Drehzahl des Kompressorverdichters zunimmt. Demnach kommt es zu einer umso höheren Drosselströmung, je größer die Drehzahl des Kompressorverdichters ist. Wie in 4 dargestellt, liegt Drosselströmung bei unterschiedlichen Verdichterdrehzahlen dort vor, wo die Linie konstanter Drehzahl die x-Achse schneidet (oder das Druckverhältnis bei 1 liegt). Der Luftstrom in den Turboladerverdichter wird verringert, da das ESBV geschlossen wurde. Je geringer danach die Kompressordrehzahl, desto weniger Strom gelangt hindurch.. Als weiteres Beispiel kann für eine gegebene Drehzahl des Kompressorverdichters ein geringerer Luftstrom in den stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter geleitet werden, wenn das Luftstromniveau am Ansaugkrümmer steigt. Die Regelung kann sich auf ein Verdichterkennfeld, wie etwa das beispielhafte Kennfeld nach 4, beziehen, um eine Soll-Drehzahl des Kompressorverdichters zu bestimmen, die der Soll-Drosselströmung entspricht.
  • Bei 320 kann der elektrische Kompressor auf die bei 318 bestimmte Soll-Verdichterdrehzahl beschleunigt werden, um den Luftstrom des stromabwärts angeordneten Verdichters auf die Soll-Drosselströmung zu senken. Gleichzeitig kann das ESBPV geschlossen (z. B. vollständig geschlossen) sein, um Luftstrom durch den elektrischen Kompressorverdichter zu leiten und um Luftstrom in den Turboladerverdichter zu drosseln, wodurch der Ladedruck reduziert wird. Dann endet die Routine. Hierin wird der stromaufwärts angeordnete Verdichter beschleunigt, während eine Ansaugdrosselklappe geöffnet gehalten wird, bis ein Luftstrom durch den stromabwärts angeordneten Verdichter unter einem Schwellenwert liegt. Danach kann der stromaufwärts angeordnete Verdichter verlangsamt werden (zum Beispiel auf null oder eine Mindestdrehzahl).
  • Somit wird als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks eine Drehzahl des ersten, stromaufwärts angeordneten Verdichters eingestellt. In einem Beispiel beinhaltet das Einstellen der Drehzahl des elektrischen Kompressorverdichters eine Steigerung von der Drehzahl null (wie etwa, wenn der Kompressor deaktiviert war und der Verdichter wieder aktiviert und von der Drehzahl null auf eine Drehzahl, die der Drosselströmung entspricht, gedreht wird). In einem alternativen Beispiel beinhaltet das Einstellen eine Steigerung von einer Mindestdrehzahl, wobei eine Steigerungsmenge auf einem Grad des Überschwingens basiert. In jedem Fall wird die Drehzahl des elektrischen Kompressorverdichters eingestellt, um die Strömung durch den stromabwärts angeordneten Verdichter auf einen Schwellenluftstrom zu begrenzen. Hierin wird die Drehzahl des elektrischen Kompressors eingestellt, indem ein an den Kompressorverdichter gekoppelter Elektromotor mit einer Motordrehzahl auf Grundlage des Luftstroms gedreht wird.
  • In einem Beispiel kann eine Regelung als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks, während verdichtete Luft über einen stromabwärts angeordneten Verdichter strömt, eine Öffnung von einem oder mehreren aus einem über die Abgasturbine gekoppelten Wastegate-Ventil und einem in einer Umgehung über den stromabwärts angeordneten Verdichter gekoppelten Verdichterrückführventil vergrößern. Im Vergleich dazu kann die Regelung als Reaktion auf das Überschwingen des Ladedrucks, während verdichtete Luft über den stromaufwärts angeordneten Verdichter strömt, jedes aus dem Wastegate-Ventil und dem Verdichterrückführventil geschlossen halten. Alternativ kann die Öffnung des Wastegate-Ventils und des CRV beibehalten werden, wie etwa in einer teilweise geöffneten Position. Hierin kann das Wastegate-Ventil mit einer höheren als der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung betätigt werden, während verdichtete Luft über den stromaufwärts angeordneten Verdichter strömt, und mit der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung, während verdichtete Luft über den stromabwärts angeordneten Verdichter strömt.
  • Somit kann ein stromaufwärts angeordneter elektrisch betätigter Verdichter während einiger Zustände beschleunigt werden, um den Luftstrom durch einen stromabwärts angeordneten Verdichter zu steigern, wohingegen während anderer Zustände der elektrisch betätigte Verdichter beschleunigt werden kann, um den Luftstrom durch den stromabwärts angeordneten Verdichter zu verringern. Durch die Verwendung von Einstellungen der Drehzahl des Kompressorverdichters und des Umgehungsventils gemeinsam mit Einstellungen des Wastegates in komplementären Frequenzbändern kann ein Überschwingen des Ladedrucks stromabwärts vom Turboladerverdichter besser gehandhabt und schnell geregelt werden. Demnach ermöglicht dies, dass Ladedruck ohne Verschlechterung der Zeit zum Erreichen des maximalen Drehmoments geregelt werden kann.
  • 4 zeigt ein beispielhaftes Verdichterkennfeld 400 für einen elektrischen Kompressorverdichter. Das Verdichterkennfeld 400 kann im Speicher einer Regelung gespeichert und dazu verwendet werden, eine Drehzahl des Kompressorverdichters festzustellen, die erforderlich ist, um einen gedrosselten Luftstrom in einen stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter bereitzustellen. Die vertikale Achse (y-Achse) des Kennfelds 400 zeigt das Verdichterdruckverhältnis, das als Verhältnis des Luftdrucks am Auslass des elektrischen Kompressorverdichters zum Umgebungsluftdruck (Atmosphärendruck) definiert ist. Die horizontale Achse (x-Achse) zeigt die Durchflussgeschwindigkeit des Luftmassenstroms durch den elektrischen Kompressor, wobei der elektrische Kompressor stufenweise stromaufwärts von einem Turbolader angeordnet ist. Die Linie 402 (durchgezogen) zeigt eine Überspannungsgrenze für den Kompressorverdichter. Das Betreiben des Kompressorverdichters unter Bedingungen links von dieser Linie kann zu Verdichterüberspannung führen, wobei die Strömung durch den Kompressorverdichter gedrosselt wird. Die durchgezogenen Linien 404 (nur 2 sind beschriftet) stellen Linien konstanter Drehzahl des Kompressorverdichters dar. Die Richtung der Steigerung der Verdichterdrehzahl ist dargestellt.
  • Wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, kann ein stromaufwärts angeordneter elektrischer Kompressorverdichter als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks an einem stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter auf eine Soll-Verdichterdrehzahl beschleunigt werden, um den Luftstrom durch den Turboladerverdichter zu drosseln. Dadurch können der Einlassdruck an der Drosselklappe und der Ladedruck im Wesentlichen unmittelbar reduziert werden. Der Betrieb des elektrischen Kompressors erzeugt eine effektive Drosselströmung, indem der Luftstrom, der den elektrischen Kompressorverdichter mit einer gegebenen Verdichterdrehzahl und einem gegebenen Druckverhältnis passieren kann, begrenzt wird. Der elektrische Kompressor kann die Strömungsbegrenzung regeln, damit ein bestimmtes Luftvolumen durch den Turbolader aufgeladen wird, was zu präziser und im Wesentlichen unmittelbarer Regelung des Ladedrucks führt.
  • In einem Beispiel kann eine Motorregelung auf Grundlage des Aufladungsfehlers einen gewünschten Luftstrom in den Turboladerverdichter bestimmen. Dann kann die Regelung auf Grundlage des Krümmerluftstroms ein entsprechendes Druckverhältnis über den stromaufwärts angeordneten Kompressorverdichter bestimmen. Demnach kann das gewünschte Druckverhältnis über dem Kompressor einem Verhältnis des Drucks am Einlass des Kompressorverdichters (der dem Krümmerluftstrom entspricht) relativ zu dem Druck am Auslass des Kompressorverdichters (der der gewünschten Drosselströmung entspricht) entsprechen. Auf Grundlage des gewünschten Druckverhältnisses und des gegebenen Krümmerluftstroms kann die Regelung eine entsprechende Verdichterdrehzahl feststellen. Die Regelung kann dann den Elektromotor des elektrischen Kompressors betätigen, um den Verdichter mit der bestimmten Verdichterdrehzahl zu drehen. In einem weiteren Beispiel kann das Verdichterkennfeld auf ein Druckverhältnis von weniger als 1 extrapoliert werden. Drosselströmung kann einsetzen, wenn die Strömung auf einer Linie konstanter Drehzahl über die x-Achse liegt (oder Druckverhältnis = 1). Dann kann eine gewünschte Ausgangsdrehzahl des Verdichters auf Grundlage des gewünschten Luftmassenstroms nachgeschlagen werden. Die Rückkopplungsregelung kann auf Grundlage des aktuellen Druckverhältnisses (< 1) und des gewünschten Luftmassenstroms hinzugefügt werden. Beispielsweise kann ein Auslassdruck des Verdichters unter dem Umgebungsdruck liegen (was zu einem Druckverhältnis außerhalb des im MSG-Kennfeld nach 4 dargestellten Bereichs von Druckverhältnissen führt), wie etwa zu einem Zeitpunkt kurz nach dem Schließen des ESBPV und während der elektrische Kompressor hochgedreht wird. Die Regelung kann das Verdichterkennfeld nach 4 auf das geringere Druckverhältnis extrapolieren, um eine gewünschte Verdichterdrehzahl zu schätzen. Wenn die Verdichterdrehzahl zunimmt und das Verdichterdruckverhältnis gleichermaßen steigt, kann die Rückkopplungsregelung verwendet werden, um eine gewünschte Verdichterdrehzahl zu bestimmen.
  • 5 zeigt eine beispielhafte Sequenz 500, die Ladedruckregelung durch Betätigen des Wastegates (WG) und des ESBV in Koordination mit der Regelung der Drehzahl des elektrischen Kompressors veranschaulicht. Die horizontale Achse (x-Achse) gibt die Zeit an und die vertikalen Markierungen t1–t8 kennzeichnen wesentliche Zeitpunkte für die Ladedruckregelung. Die erste Kurve von oben zeigt die Veränderung der Pedalposition (Linie 502) im Zeitverlauf. Die zweite Kurve (Linie 504) zeigt die Veränderung des Ladedrucks im Zeitverlauf. Die dritte Kurve (Linie 508) zeigt die Veränderung der Drehzahl eines elektrischen Kompressorverdichters. Die vierte Kurve (Linie 512) zeigt die Veränderung der Drehzahl einer Turboladerturbine im Zeitverlauf. Die fünfte Kurve (Linie 516) zeigt Veränderungen bei der Öffnung des Wastegates im Zeitverlauf. Im geöffneten Zustand ermöglicht ein Wastegate, dass Abgas die Turbine des Turboladers umgeht, wodurch die Drehzahl der Turboladerturbine verringert wird. Die sechste Kurve (Linie 518) zeigt Veränderungen bei der Position eines Umgehungsventils des elektrischen Kompressors (ESBV), das über den elektrischen Kompressor gekoppelt ist. Das ESBV wird geöffnet, damit Ansaugluft den elektrischen Kompressor umgehen kann, oder geschlossen, um Luft durch den elektrischen Kompressor zu leiten.
  • Vor dem Zeitpunkt t1 wird der Motor ohne Aufladung mit einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl betrieben. Zum Zeitpunkt t1 betätigt der Bediener das Pedal aus dem geschlossenem Pedal heraus, wobei der Motor vom Motorbetrieb mit natürlicher Ansaugung zum Motorbetrieb mit Aufladung übergeht, wie durch den Anstieg bei Linie 502 ersichtlich ist. Der Motorladedruck kann als Reaktion auf das Ereignis der Pedalbetätigung durch Betätigen eines Elektromotors zum Steigern der Drehzahl des elektrischen Kompressors gesteigert werden. Gleichzeitig wird das ESBV geschlossen, um mehr Luft durch den Kompressorverdichter zu lenken. Gleichzeitig wird die Öffnung des Wastegates reduziert, um mehr Abgas durch die Turboladerturbine strömen zu lassen und das Hochdrehen der Turbine zu beschleunigen. Durch Betreiben des kleineren elektrischen Kompressorverdichters als Reaktion auf das Ereignis der Pedalbetätigung kann der Ladedruck schnell gesteigert werden, um den Fahrerbedarf zu decken, während die Turbine hochdreht. Demnach kann, wenn der elektrische Kompressorverdichter nicht gedreht wurde, aufgrund der Verzögerung beim Hochdrehen der Turbine ein Turboloch vorgelegen haben (Verzögerung dabei, dass der Ist-Ladedruck den gewünschten Ladedruck erreicht), wie durch die gestrichelte Kurve 506 dargestellt. Insbesondere wird der gewünschte Ladedruck durch Betreiben des elektrischen Kompressors bis t2 bereitgestellt, wohingegen beim Turbolochfall der gewünschte Ladedruck etwa bei t4 bereitgestellt wird.
  • Zum Zeitpunkt t2 kann, während verdichtete Luft über den elektrischen Kompressor zum Motor strömt, Ladedruck überschwingen. Insbesondere kann der aggressive Betrieb des elektrischen Kompressors, der das Turboloch reduziert, ferner dazu führen, dass der Ist-Ladedruck stromabwärts vom Kompressorverdichter kurzzeitig den gewünschten Ladedruck übersteigt. Um dieses Überschwingen des Ladedrucks anzugehen, wird das ESBPV für eine Dauer von t2 bis t3 (im dargestellten Beispiel vollständig) geöffnet, um den Luftstrom zum Motor zu leiten, während der Kompressor umgangen wird. Das Öffnen des ESBPV kann die Luftstrommenge, die hindurchströmt und durch den Kompressorverdichter verdichtet wird, reduzieren, wodurch der durch den elektrischen Kompressor bereitgestellte Ladedruck im Wesentlichen unmittelbar verringert wird. Gleichzeitig wird die Drehzahl des elektrischen Kompressors reduziert, damit er besser zum gewünschten Ladedruck passt. Da das Einstellen der Öffnung des ESBV zu einer im Wesentlichen unmittelbaren Verringerung des Ladedrucks während des Überschwingens des Kompressors führen kann, kann das ESBV mit einer höheren als der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung betätigt werden, wenn der elektrische Kompressor beschleunigt wird (von Zeitpunkt t1 bis t2). Aufgrund der Betätigung des ESBPV mit einer höheren als der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung wird das Überschwingen des Kompressors in Bezug auf Grad und Dauer begrenzt, wie bei Linie 508 ersichtlich. Demnach kann bei ausbleibenden ESBV-Einstellungen ein stärkeres und längeres Überschwingen des Ladedrucks auftreten, wie an der gepunkteten Linie 510 ersichtlich. Dieses längere und stärkere Überschwingen des Ladedrucks könnte dazu überführen, dass ein übermäßiges Drehmoment abgegeben wird, was zu Problemen beim Fahrverhalten führt.
  • Zum Zeitpunkt t3 ist das Überschwingen des elektrischen Kompressors durch ESBPV-Betätigung reduziert worden, weshalb das ESBPV geschlossen ist. Da die Turbine noch immer nicht ausreichend angelaufen ist, wird zusätzlich das Strömen von verdichteter Luft über den elektrischen Kompressor zum Motor über den elektrischen Kompressor wiederaufgenommen.
  • Es ist anzumerken, dass das ESBV zwar als Auf-/Zu-Ventil dargestellt ist, das zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position bewegt werden kann, das ESBV in einem alternativen Beispiel aber ein stufenlos einstellbares Ventil sein kann, dessen Position auf jede Position dazwischen und einschließlich der vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Position eingestellt werden kann. In einem solchen Fall kann die Öffnung des ESBV als Reaktion auf das Überschwingen des Ladedrucks gesteigert werden, sodass eine bestimmte Luftstrommenge den elektrischen Kompressor während des Überschwingens umgehen kann, damit ein resultierender Ladedruck gleich dem gewünschten Ladedruck ist. Die Drehzahl des elektrischen Kompressorverdichters kann als Reaktion auf den Aufladungsfehler auf die gewünschte Verdichterdrehzahl eingestellt werden, und die Öffnung des ESBV kann eingestellt werden, um den resultierenden Ladedruck beim gewünschten Ladedruck zu halten.
  • Zum Zeitpunkt t4 erreicht die Drehzahl der Turboladerturbine eine gewünschte Turbinendrehzahl, bei der sie den gewünschten Ladedruck ohne Unterstützung durch den elektrischen Kompressor bereitstellen kann. Sobald die Turbine ausreichend angelaufen ist, kann die Öffnung des Wastegates mit einer höheren Verstärkungsabstimmung eingestellt werden, um den Ladedruck aufrechtzuerhalten. Zum Sparen von Batterieladung des elektrischen Kompressors wird das ESBPV geöffnet, sobald die Turbine angelaufen ist, wie bei Linie 518 ersichtlich, und der elektrische Kompressor wird verlangsamt, wie bei Linie 508 ersichtlich. Danach kann verdichtete Luft in den Motor strömen, um den Aufladungsbedarf des Fahrers über den Turboladerverdichter zu decken.
  • Zum Zeitpunkt t5 betätigt der Bediener das Pedal erneut aus teilweiser Pedaldurchdrückung heraus, was zu einem Übergang das Motors von einem geringer aufgeladenen Zustand zu einem höher aufgeladenen Zustand führt. Als Reaktion auf die Steigerung des Aufladungsbedarfs wird die Drehzahl der Turboladerturbine gesteigert, indem die Öffnung des Wastegates verringert wird, wobei das Wastegate mit einer höheren als der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung betätigt wird, wie bei Linie 516 ersichtlich. Da die Turbine zu diesem Zeitpunkt bereits angelaufen ist, kann der Kompressorverdichter deaktiviert bleiben.
  • Zum Zeitpunkt t6 kann, während verdichtete Luft über den Turbolader zum Motor strömt, Ladedruck überschwingen. Als Reaktion auf das Überschwingen wird die Öffnung des Wastegates vergrößert (z. B. wird das Wastegate vollständig geöffnet), um die Turbine zu verlangsamen und die Leistung des Turboladers zu reduzieren, wie bei Linie 516 ersichtlich. Um die Reduzierung des Ladedrucks weiter zu beschleunigen, wird der elektrische Kompressor auf eine Soll-Drehzahl beschleunigt, um Luftstrom durch den Turboladerverdichter zu drosseln. Insbesondere wird der elektrische Kompressor auf eine Drehzahl beschleunigt, die es ermöglicht, dass ein Soll-Druckverhältnis am stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter bereitgestellt wird. Während der Beschleunigung des Kompressors wird das ESBV geschlossen, um den Luftstrom durch den Kompressorverdichter zu leiten, wobei das ESBV mit der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung betätigt wird. Durch Drosseln des Luftstroms zum Kompressorverdichter reduziert der elektrische Kompressor den Ladedruck schneller. Demnach können bei Ausbleiben von durch den Kompressor induzierter Drosselströmung aufgrund der relativ langsameren Dynamik des Wastegates die Turbinendrehzahl und der Ladedruck langsamer zurückgegangen sein, wie bei den gepunkteten Linien 506 und 514 ersichtlich. Die resultierende Abgabe von übermäßigem Drehmoment hätte zu Problemen beim Fahrverhalten geführt.
  • Zum Zeitpunkt t7 wird der Aufladungsfehler reduziert. Folglich wird bei t7 das ESBV geöffnet, wie bei Linie 518 ersichtlich, und der elektrische Kompressor wird verlangsamt, wie bei Linie 508 ersichtlich. Die Drehzahl des Turboladerverdichters wird aufrechterhalten, indem die Öffnung des Wastegates reduziert wird, wie bei Linie 516 ersichtlich. Danach wird die Abgabe von verdichteter Luft an den Motor über den Turboladerverdichter wiederaufgenommen.
  • Zum Zeitpunkt t8 gibt der Bediener das Pedal frei, wie bei Linie 502 ersichtlich. Der Ladedruck und die Turbinendrehzahl des Turboladers werden reduziert, um einen gewünschten Ladedruck herzustellen, wie bei den Linien 504 und 512 ersichtlich, indem das Turbolader-Wastegate geöffnet wird, wie bei Linie 516 ersichtlich. Das Wastegate wird geschlossen, wenn der Ladedruck am Turbolader gleich dem gewünschten Ladedruck ist, wie bei Linie 516 ersichtlich.
  • Somit kann während eines ersten Überschwingzustands des Ladedrucks eine Regelung die Öffnung eines Umgehungsventils vergrößern, das in einer Umgehung über einen ersten, stromaufwärts angeordneten Verdichter gekoppelt ist; und während eines zweiten Überschwingzustands des Ladedrucks kann die Regelung die Öffnung eines Wastegate-Ventils vergrößern, das in einer Umgehung über eine Abgasturbine gekoppelt ist, wobei die Turbine einen zweiten, stromabwärts angeordneten Verdichter antreibt, wobei das Überschwingen des Ladedrucks während sowohl des ersten als auch des zweiten Zustands stromabwärts vom zweiten Verdichter erfolgt. In einem Beispiel kann dem Motor als Reaktion auf den ersten Überschwingzustand des Ladedrucks eine Strömung von verdichteter Luft über den ersten Verdichter bereitgestellt werden, wobei der zweite Verdichter deaktiviert ist und der erste Verdichter durch einen Elektromotor angetrieben wird, wohingegen während des zweiten Überschwingzustands dem Motor die Strömung von verdichteter Luft des Ladedrucks über den zweiten Verdichter bereitgestellt werden kann, während der erste Verdichter umgangen wird, wobei der zweite Verdichter durch eine Abgasturbine angetrieben wird. Während des ersten Überschwingzustands des Ladedrucks kann die Turbinendrehzahl unter einer Schwellendrehzahl liegen und der Luftstrom durch den zweiten Verdichter kann unter einer Schwellendurchflussgeschwindigkeit liegen, wohingegen während des zweiten Überschwingzustands des Ladedrucks die Turbinendrehzahl über der Schwellendrehzahl liegen kann und der Luftstrom durch den zweiten Verdichter über der Schwellendurchflussgeschwindigkeit (wie etwa einer Leerlauf-Durchflussgeschwindigkeit) liegen kann. Weiterhin kann die Regelung eine Position des Abgas-Wastegate-Ventils während des ersten Überschwingzustands des Ladedrucks aufrechterhalten, eine Position des Umgehungsventils während des zweiten Überschwingzustands des Ladedrucks aufrechterhalten und eine Öffnung einer Ansaugdrosselklappe während sowohl des ersten als auch zweiten Überschwingzustands des Ladedrucks aufrechterhalten. Hierin kann jeder aus dem ersten und zweiten Überschwingzustand des Ladedrucks einen Aufladungsfehler zwischen dem Ist-Ladedruck und dem gewünschtem Ladedruck beinhalten, wohingegen während des ersten Überschwingzustands des Ladedrucks die Position des Umgehungsventils auf dem gewünschten Ladedruck basiert und jedes aus einem Grad und einer Dauer der Steigerung der Öffnung des Umgehungsventils auf dem Aufladungsfehler basiert, wohingegen während des zweiten Zustands die Position des Wastegate-Ventils auf dem gewünschten Ladedruck basiert und ein Grad der Steigerung der Öffnung des Wastegate-Ventils auf dem Aufladungsfehler basiert. Die Regelung kann ferner eine Drehzahl des Elektromotors während des ersten Überschwingzustands des Ladedrucks von einer ersten Motordrehzahl auf Grundlage des gewünschten Ladedrucks auf eine zweite Motordrehzahl auf Grundlage des Aufladungsfehlers reduzieren. Das Vergrößern der Öffnung des Umgehungsventils während des ersten Überschwingzustands des Ladedrucks beinhaltet das Vergrößern der Öffnung des Umgehungsventils, bis der Aufladungsfehler reduziert ist, und dann das Schließen des Umgehungsventils, während der erste Verdichter weiter beschleunigt wird.
  • Somit wird der Ladedruck genauer und schneller geregelt, indem Einstellungen an einer Drehzahl des elektrischen Kompressors und einem zugehörigen Umgehungsventil mit Einstellungen an einem Wastegate-Ventil koordiniert werden.
  • Der technische Effekt der Koordinierung von Einstellungen an einem elektrischen Kompressor, der stufenweise stromaufwärts von einem Turbolader angeordnet ist, mit Einstellungen an einem Abgas-Wastegate-Ventil und einem Verdichterrückführventil an der Saugseite ist, dass der Ladedruck präziser geregelt werden kann. Indem man sich zum Reduzieren des Überschwingens des Ladedrucks auf ein Umgehungsventil eines elektrischen Kompressors stützt, kann ein elektrischer Kompressor aggressiver betrieben werden, um ein Turboloch zu reduzieren, während der stromabwärts angeordnete Turbolader hochdreht. Durch das Verlangsamen des Kompressors, während Strömung zum Kompressor über das Umgehungsventil vorbeigeleitet wird, kann der Ladedruck nicht durch Verzögerungen in Zusammenhang mit dem Ausklingen der Kompressordrehzahl beeinflusst werden. Durch Verwendung des elektrischen Kompressors als Strömungsbegrenzer während Zuständen, in denen der Turbolader in Betrieb ist, kann das Überschwingen des Ladedrucks schnell geregelt werden, wodurch Probleme beim Fahrverhalten in Zusammenhang mit übermäßiger Drehmomentabgabe reduziert werden. Durch Verbesserung der Zeit zum Erreichen des maximalen Drehmoments wird die Aufladungsreaktion des Motors verbessert, einschließlich während eines plötzlichen Ereignisses einer Umentscheidung durch den Bediener. Weiterhin kann durch Koordinieren der Einstellungen der Kompressordrehzahl und des Umgehungsventils mit Einstellungen der Drosselklappe und im komplementären Frequenzband als Einstellungen des Wastegates ein Wastegate-Regelkreis aggressiver abgestimmt werden, ohne die Aufladungsgenauigkeit zu verschlechtern.
  • In einem Beispiel umfasst ein Verfahren für einen aufgeladenen Motor Folgendes: während ein stromabwärts angeordneter Verdichter hochdreht, das Beschleunigen eines stromaufwärts angeordneten Verdichters, wobei ein Umgehungsventil, das in einer Umgehung über den ersten Verdichter gekoppelt ist, geschlossen ist, um einen Strom verdichteter Luft zu einem Kolbenmotor bereitzustellen, und als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks das Öffnen eines Umgehungsventils. Im vorstehenden Beispiel ist der stromabwärts angeordnete Verdichter zusätzlich oder optional größer als der stromaufwärts angeordnete Verdichter. Die größere Größe des stromabwärts angeordneten Verdichters führt zu größerer Trägheit, Aufladungsfähigkeit etc. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das Öffnen des Umgehungsventils ein kurzzeitiges Öffnen des Umgehungsventils aus einer vollständig geschlossenen Position beinhaltet, wobei jedes aus einem Öffnungsgrad des Umgehungsventils und einer Öffnungsdauer des Umgehungsventils auf dem Überschwingen des Ladedrucks basiert, wobei das Überschwingen des Ladedrucks stromabwärts vom stromabwärts angeordneten Verdichter auftritt, wobei das Überschwingen des Ladedrucks beinhaltet, dass der Ist-Ladedruck einen gewünschten Ladedruck übersteigt, wobei das Verfahren weiterhin das Geöffnethalten einer Ansaugdrosselklappe umfasst. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass eines oder mehrere aus dem Öffnungsgrad des Umgehungsventils und der Öffnungsdauer des Umgehungsventils gesteigert werden, wenn der Ist-Ladedruck den gewünschten Ladedruck übersteigt, wobei das Umgehungsventil geschlossen wird, wenn der Ist-Ladedruck beim gewünschten Ladedruck liegt. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass der stromaufwärts angeordnete Verdichter über einen Elektromotor beschleunigt wird und der stromabwärts angeordnete Verdichter durch eine Abgasturbine angetrieben wird und dass das Beschleunigen des stromaufwärts angeordneten Verdichters das Betreiben des Elektromotors mit einer Motordrehzahl auf Grundlage des gewünschten Ladedrucks beinhaltet. Der stromaufwärts angeordnete Verdichter kann durch einen Elektromotor geregelt werden, der vom Motorbetrieb entkoppelt ist und unabhängig geregelt werden kann. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional weiterhin Folgendes: als Reaktion auf das Überschwingen des Ladedrucks, während verdichtete Luft über den stromaufwärts angeordneten Verdichter strömt, das Verlangsamen des stromaufwärts angeordneten Verdichters durch Reduzieren der Motordrehzahl des Elektromotors. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional weiterhin Folgendes: als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl der Abgasturbine eine Schwellendrehzahl überschreitet, das Verlangsamen des stromaufwärts angeordneten Verdichters, das Öffnen des Umgehungsventils und das Strömen von verdichteter Luft über den stromabwärts angeordneten Verdichter zum Kolbenmotor unter Umgehung des stromaufwärts angeordneten Verdichters. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional weiterhin Folgendes: als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks, während verdichtete Luft über den stromabwärts angeordneten Verdichter strömt, das Beschleunigen des stromaufwärts angeordneten Verdichters, wobei das Umgehungsventil geschlossen ist, um den Luftstrom in den stromabwärts angeordneten Verdichter zu begrenzen. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional weiterhin Folgendes: als Reaktion auf das Überschwingen des Ladedrucks, während verdichtete Luft über den stromabwärts angeordneten Verdichter strömt, das Vergrößern einer Öffnung von einem oder mehreren aus dem Wastegate-Ventil und einem in einer Umgehung über den stromabwärts angeordneten Verdichter gekoppelten Verdichterrückführventil und als Reaktion auf das Überschwingen des Ladedrucks, während verdichtete Luft über den stromaufwärts angeordneten Verdichter strömt, das Geschlossenhalten jedes aus dem Wastegate-Ventil und dem Verdichterrückführventil. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das Wastegate-Ventil mit einer höheren als der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung betätigt wird, während verdichtete Luft über den stromaufwärts angeordneten Verdichter strömt, und mit der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung, während verdichtete Luft über den stromabwärts angeordneten Verdichter strömt.
  • In einem weiteren Beispiel umfasst ein Motorverfahren Folgendes: während eines ersten Überschwingzustands des Ladedrucks das Vergrößern einer Öffnung eines Umgehungsventils, das in einer Umgehung über einen ersten, stromaufwärts angeordneten Verdichter gekoppelt ist, und während eines zweiten Überschwingzustands des Ladedrucks das Vergrößern einer Öffnung eines Wastegate-Ventils, das in einer Umgehung über eine Abgasturbine gekoppelt ist, wobei die Turbine einen zweiten, stromabwärts angeordneten Verdichter antreibt, wobei das Überschwingen des Ladedrucks während sowohl des ersten als auch des zweiten Zustands stromabwärts vom zweiten Verdichter erfolgt. Das vorstehende beispielhafte Verfahren beinhaltet zusätzlich oder optional Folgendes: während des ersten Überschwingzustands des Ladedrucks das Bereitstellen einer Strömung von verdichteter Luft zum Motor über den ersten Verdichter, wobei der zweite Verdichter deaktiviert ist und der erste Verdichter durch einen Elektromotor angetrieben wird, und während des zweiten Überschwingzustands des Ladedrucks das Bereitstellen der Strömung von verdichteter Luft zum Motor über den zweiten Verdichter, während der erste Verdichter umgangen wird, wobei der zweite Verdichter durch eine Abgasturbine angetrieben wird. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass während des ersten Überschwingzustands des Ladedrucks die Turbinendrehzahl unter einer Schwellendrehzahl liegt und der Luftstrom durch den zweiten Verdichter unter einer Schwellendurchflussgeschwindigkeit liegt und dass während des zweiten Überschwingzustands des Ladedrucks die Turbinendrehzahl über der Schwellendrehzahl liegt und der Luftstrom durch den zweiten Verdichter über der Schwellendurchflussgeschwindigkeit liegt. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional weiterhin Folgendes: das Aufrechterhalten einer Position des Abgas-Wastegate-Ventils während des ersten Überschwingzustands des Ladedrucks, das Aufrechterhalten einer Position des Umgehungsventils während des zweiten Überschwingzustands des Ladedrucks und das Aufrechterhalten einer Öffnung einer Ansaugdrosselklappe während sowohl des ersten als auch zweiten Überschwingzustands des Ladedrucks. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass jeder aus dem ersten und zweiten Überschwingzustand des Ladedrucks einen Aufladungsfehler zwischen dem Ist-Ladedruck und dem gewünschten Ladedruck beinhaltet, während des ersten Überschwingzustands des Ladedrucks die Position des Umgehungsventils auf dem gewünschten Ladedruck basiert und jedes aus einem Grad und einer Dauer der Vergrößerung der Öffnung des Umgehungsventils auf dem Aufladungsfehler basiert, und während des zweiten Zustands die Position des Wastegate-Ventils auf dem gewünschten Ladedruck basiert und ein Grad der Steigerung der Öffnung des Wastegate-Ventils auf dem Aufladungsfehler basiert. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional weiterhin Folgendes: das Reduzieren einer Drehzahl des Elektromotors während des ersten Überschwingzustands des Ladedrucks von einer ersten Motordrehzahl auf Grundlage des gewünschten Ladedrucks auf eine zweite Motordrehzahl auf Grundlage des Aufladungsfehlers. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional Folgendes: das Vergrößern der Öffnung des Umgehungsventils während des ersten Überschwingzustands des Ladedrucks beinhaltet das Vergrößern der Öffnung des Umgehungsventils, bis der Aufladungsfehler reduziert ist, und dann das Schließen des Umgehungsventils, während der erste Verdichter weiter beschleunigt wird.
  • In noch einem anderen Beispiel umfasst ein Motorsystem einen Motor, der eine Saugseite aufweist, einen ersten Ansaugverdichter, der durch einen Elektromotor angetrieben wird, wobei der Motor durch eine Batterie betrieben wird, einen zweiten Ansaugverdichter, der durch eine Abgasturbine angetrieben wird, wobei der zweite Verdichter stromabwärts vom ersten Verdichter entlang der Ansaugseite angeordnet ist, eine Umgehung, die ein über den ersten Verdichter gekoppeltes Umgehungsventil beinhaltet, ein Wastegate, das ein über die Abgasturbine gekoppeltes Wastegate-Ventil beinhaltet, und eine Regelung mit auf einem nicht-transitorischen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen für Folgendes: als Reaktion auf eine Pedalbetätigung durch einen Bediener das Strömen von verdichteter Luft zum Motor durch Betreiben des ersten Verdichters, während das Umgehungsventil und das Wastegate-Ventil jeweils geschlossen sind, bis eine Turbinendrehzahl eine Schwellenturbinendrehzahl überschreitet, und als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks, während der erste Verdichter betrieben wird, ein intermittierendes Öffnen des Umgehungsventils, während das Wastegate-Ventil geschlossen gehalten wird. Das vorstehende beispielhafte System kann zusätzlich oder optional weitere Anweisungen für Folgendes in der Regelung beinhalten: das Strömen von verdichteter Luft zum Motor durch das Betreiben des zweiten Verdichters, während der zweite Verdichter umgangen wird, indem das Umgehungsventil geschlossen und das Wastegate-Ventil teilweise geöffnet ist, nachdem die Turbinendrehzahl die Schwellenturbinendrehzahl überschreitet, und als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks, während der zweite Verdichter betrieben wird, ein intermittierendes Vergrößern einer Öffnung des Wastegate-Ventils, während das Umgehungsventil geschlossen gehalten wird. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass die Regelung weitere Anweisungen beinhaltet, um das Wastegate-Ventil mit einer höheren als der vorgegebenen Abstimmung zu betätigen, wenn das Umgehungsventil nicht verschlechtert ist, und als Reaktion auf einen Hinweis auf Umgehungsventilverschlechterung das Wastegate-Ventil mit der vorgegebenen Abstimmung zu betätigen.
  • Es ist zu beachten, dass die hierin beinhalteten beispielhaften Regel- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Regelverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht-transitorischen Speichern gespeichert werden und durch das Regelsystem ausgeführt werden, das die Regelung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungselementen und anderer Motorhardware beinhaltet. Die konkreten hierin beschriebenen Routinen können für eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien stehen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern sie wird zur Erleichterung der Verarbeitung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere aus den veranschaulichten Handlungen, Vorgängen und/oder Funktionen können wiederholt durchgeführt werden, je nach konkret eingesetzter Strategie. Weiterhin können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch für Code stehen, der in nicht-transitorischen Speichern des computerlesbaren Speichermediums im Motorregelsystem zu programmieren ist, in dem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Regelung beinhaltet, durchgeführt werden.
  • Es ist anzumerken, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und weitere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
  • Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Patentansprüche sollten dahingehend verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente beinhalten und zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Patentansprüche, egal ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, werden ferner als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung beinhaltet 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 6938420 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren für einen aufgeladenen Motor, umfassend: während ein stromabwärts angeordneter Verdichter hochdreht, das Beschleunigen eines stromaufwärts angeordneten Verdichters, wobei ein Umgehungsventil, das in einer Umgehung über den ersten Verdichter gekoppelt ist, geschlossen ist, um einen Strom verdichteter Luft zu einem Kolbenmotor bereitzustellen; und als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks das Öffnen des Umgehungsventils.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der stromabwärts angeordnete Verdichter größer ist als der stromaufwärts angeordnete Verdichter.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Öffnen des Umgehungsventils ein kurzzeitiges Öffnen des Umgehungsventils aus einer vollständig geschlossenen Position beinhaltet, wobei jedes aus einem Öffnungsgrad des Umgehungsventils und einer Öffnungsdauer des Umgehungsventils auf dem Überschwingen des Ladedrucks basiert, wobei das Überschwingen des Ladedrucks stromabwärts vom stromabwärts angeordneten Verdichter auftritt, wobei das Überschwingen des Ladedrucks beinhaltet, dass der Ist-Ladedruck einen gewünschten Ladedruck übersteigt, wobei das Verfahren weiterhin das Geöffnethalten einer Ansaugdrosselklappe umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eines oder mehrere aus dem Öffnungsgrad des Umgehungsventils und der Öffnungsdauer des Umgehungsventils gesteigert werden, wenn der Ist-Ladedruck den gewünschten Ladedruck übersteigt, wobei das Umgehungsventil geschlossen wird, wenn der Ist-Ladedruck beim gewünschten Ladedruck liegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der stromaufwärts angeordnete Verdichter über einen Elektromotor beschleunigt wird und der stromabwärts angeordnete Verdichter durch eine Abgasturbine angetrieben wird und wobei das Beschleunigen des stromaufwärts angeordneten Verdichters das Betreiben des Elektromotors mit einer Motordrehzahl auf Grundlage des gewünschten Ladedrucks beinhaltet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend als Reaktion auf das Überschwingen des Ladedrucks, während verdichtete Luft über den stromaufwärts angeordneten Verdichter strömt, das Verlangsamen des stromaufwärts angeordneten Verdichters durch das Reduzieren der Motordrehzahl des Elektromotors.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend als Reaktion darauf, dass eine Drehzahl der Abgasturbine größer ist als eine Schwellendrehzahl, das Verlangsamen des stromaufwärts angeordneten Verdichters, das Öffnen des Umgehungsventils und das Strömen von verdichteter Luft über den stromabwärts angeordneten Verdichter zum Kolbenmotor unter Umgehung des stromaufwärts angeordneten Verdichters.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend als Reaktion auf ein Überschwingen des Ladedrucks, während verdichtete Luft über den stromabwärts angeordneten Verdichter strömt, das Beschleunigen des stromaufwärts angeordneten Verdichters, wobei das Umgehungsventil geschlossen ist, um den Luftstrom in den stromabwärts angeordneten Verdichter zu begrenzen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin umfassend als Reaktion auf das Überschwingen des Ladedrucks, während verdichtete Luft über den stromabwärts angeordneten Verdichter strömt, das Vergrößern einer Öffnung von einem oder mehreren aus dem Wastegate-Ventil und einem in einer Umgehung über den stromabwärts angeordneten Verdichter gekoppelten Verdichterrückführventil und als Reaktion auf das Überschwingen des Ladedrucks, während verdichtete Luft über den stromaufwärts angeordneten Verdichter strömt, das Geschlossenhalten jedes aus dem Wastegate-Ventil und dem Verdichterrückführventil.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Wastegate-Ventil mit einer höheren als der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung betätigt wird, während verdichtete Luft über den stromaufwärts angeordneten Verdichter strömt, und mit der vorgegebenen Verstärkungsabstimmung, während verdichtete Luft über den stromabwärts angeordneten Verdichter strömt.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9890697B2 (en) * 2016-05-20 2018-02-13 Ford Global Technologies, Llc Method and system for boost pressure control
US10024226B2 (en) * 2016-05-20 2018-07-17 Ford Global Technologies, Llc Method and system for boost pressure control
DE102016011551B4 (de) * 2016-09-23 2018-05-09 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennkraftmaschine
DE102018201376A1 (de) * 2018-01-30 2019-08-01 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Verdichters für eine Brennkraftmaschine
EP3521587A1 (de) * 2018-02-06 2019-08-07 Innio Jenbacher GmbH & Co OG Ladedruckregelung
KR102633863B1 (ko) * 2018-12-07 2024-02-06 현대자동차 주식회사 엔진 시스템 및 이의 제어 방법
CN114183237A (zh) * 2021-12-10 2022-03-15 哈尔滨工程大学 基于电动压气机的集成型柴油机两级增压系统及控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6938420B2 (en) 2002-08-20 2005-09-06 Nissan Motor Co., Ltd. Supercharger for internal combustion engine

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10124543A1 (de) 2001-05-19 2002-11-21 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Laders
JP4124143B2 (ja) 2004-03-04 2008-07-23 トヨタ自動車株式会社 電動機付過給機の制御装置
US8220245B1 (en) 2005-08-03 2012-07-17 Candent Technologies, Inc. Multi spool gas turbine system
JP4544106B2 (ja) 2005-09-08 2010-09-15 マツダ株式会社 エンジンの過給装置
US7958727B2 (en) 2005-12-29 2011-06-14 Honeywell International Inc. Electric boost compressor and turbine generator system
US7958730B2 (en) 2005-12-30 2011-06-14 Honeywell International Inc. Control of dual stage turbocharging
JP4067025B2 (ja) 2006-09-11 2008-03-26 いすゞ自動車株式会社 多段ターボチャージャの制御装置
US7926270B2 (en) * 2008-01-17 2011-04-19 Ford Global Technologies, Llc Turbocharger waste gate control
US8164208B2 (en) 2009-04-15 2012-04-24 General Electric Company Systems involving multi-spool generators and variable speed electrical generators
FR2953253B1 (fr) * 2009-12-02 2012-12-14 Renault Sa Procede de controle d'une suralimentation a deux etages de turbocompresseurs a geometrie fixe avec estimateur dynamique et limitation de la pression avant turbine
JP2012097606A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Isuzu Motors Ltd ターボ過給システム
RU2476697C2 (ru) * 2011-01-19 2013-02-27 Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод" Двигатель внутреннего сгорания с высокой ограничительной характеристикой и высокой скоростью приема нагрузки
EP2489851B1 (de) * 2011-02-21 2016-08-17 Ford Global Technologies, LLC Verfahren zum Betrieb einer Turboladeranordnung und Steuereinheit für eine Turboladeranordnung
DE112012000464T5 (de) 2011-03-04 2013-10-24 Borgwarner Inc. Mehrstufige Turboladeranordnung
JP5853403B2 (ja) * 2011-04-25 2016-02-09 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE102011078282A1 (de) * 2011-06-29 2013-01-03 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zur Steuerung einer Turboladeranordnung eines Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung
GB2500195B (en) 2012-03-12 2015-04-08 Jaguar Land Rover Ltd Altitude compensation for internal combustion engine
EP2831389B1 (de) 2012-03-29 2016-09-14 Eaton Corporation Stufenlose hybride elektroaufladeanordnung und verfahren zur steuerung eines damit ausgestatteten fahrzeuges
US9157363B2 (en) * 2012-08-21 2015-10-13 Ford Global Technologies, Llc Twin independent boosted I4 engine
US9435300B2 (en) * 2012-12-13 2016-09-06 Ford Global Technologies, Llc Method and system for vacuum generation
US10018157B2 (en) 2013-03-14 2018-07-10 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
RU152163U1 (ru) * 2013-08-07 2015-05-10 Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК Двигатель внутреннего сгорания с наддувом и системой обработки выхлопных газов
US9091202B2 (en) * 2013-08-13 2015-07-28 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
DE102014109577A1 (de) * 2014-07-09 2016-01-14 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine
US9695740B2 (en) * 2015-07-14 2017-07-04 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US9726092B2 (en) 2015-11-16 2017-08-08 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US10024226B2 (en) * 2016-05-20 2018-07-17 Ford Global Technologies, Llc Method and system for boost pressure control
US9890697B2 (en) 2016-05-20 2018-02-13 Ford Global Technologies, Llc Method and system for boost pressure control
US10024227B2 (en) 2016-05-20 2018-07-17 Ford Global Technologies, Llc Method and system for boost pressure control

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6938420B2 (en) 2002-08-20 2005-09-06 Nissan Motor Co., Ltd. Supercharger for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
US10677145B2 (en) 2020-06-09
RU2681396C2 (ru) 2019-03-06
US10024226B2 (en) 2018-07-17
RU2017114564A (ru) 2018-10-26
US20170335754A1 (en) 2017-11-23
US20180320580A1 (en) 2018-11-08
CN107401451B (zh) 2022-01-28
CN107401451A (zh) 2017-11-28
RU2017114564A3 (de) 2019-01-10

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