DE102018102300A1 - Verfahren und system für ein aufgeladenes verbrennungsmotorsystem - Google Patents

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Erik Mikael Hellstrom
Baitao Xiao
Matthew Blake Tranter
Justin Lesniak
W. Cary Cole
Matthew John Gerhart
Tyler Kelly
Corey Ducklow
Adam Nathan Banker
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Abstract

Verfahren und Systeme zum Betreiben eines elektrischen Kompressors als eine fahrzeugeigene Luftpumpe und/oder Vakuumpumpe werden bereitgestellt. Während Bedingungen, bei denen ein Fahrzeug nicht angetrieben wird und der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs im Leerlauf ist, wird ein Abschnitt eines Luftansaugkanals abgedichtet und der Kompressor wird betrieben, um Druckluft in den abgedichteten Abschnitt zu liefern. Druckluft kann dann direkt von dem abgedichteten Abschnitt zur Verwendung bei der Reifenbefüllung aufgenommen werden oder über eine Ausstoßvorrichtung aufgenommen werden, um Vakuum für Vakuumaktoren bereitzustellen.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zur Verwendung eines elektrischen Kompressors als eine fahrzeuginterne Luftpumpe oder Vakuumpumpe.
  • Stand der Technik/Kurzdarstellung
  • Verbrennungsmotoren können mit Aufladungsvorrichtungen, wie etwa Turboladern oder Kompressoren, konfiguriert sein, um den Luftmassenstrom in eine Brennkammer zu steigern. Turbolader und Kompressoren komprimieren die in den Verbrennungsmotor eintretende Ansaugluft unter Verwendung eines Ansaugverdichters. Während ein Turbolader einen Verdichter beinhaltet, der von einer Turbine angetrieben wird, beinhaltet ein Kompressor einen Verdichter, der vom Verbrennungsmotor oder von einem Motor angetrieben wird. In einigen Verbrennungsmotorsystemen können eine oder mehrere Ansaugladungsvorrichtungen stufenweise in Reihe oder parallel angeordnet sein, um die Aufladungsreaktion des Verbrennungsmotors zu verbessern.
  • Ein Beispiel für einen mehrstufigen aufgeladenen Verbrennungsmotor 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 - ESBV) stufenweise stromabwärts eines Turboladers angeordnet. Während Zuständen, in denen der Turboladerverdichter nicht angelaufen ist, kann das ESBV 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 ESBV geöffnet werden und der elektrische Kompressor kann deaktiviert werden, sodass der Turbolader den gewünschten Ladedruck bereitstellen kann.
  • Zusätzlich zu Ansaugladungsvorrichtungen können Fahrzeug mit fahrzeugeigenen Luft- und/oder Vakuumpumpen konfiguriert sein. Zum Beispiel können fahrzeugeigene Luftpumpen für mehrere Zwecke verwendet werden, wie etwa zum Aufblasen von Reifen, zum Aufblasen einer Luftfederung usw. Ähnlich dazu können fahrzeugeigene Vakuumpumpen als eine Vakuumquelle für verschiedene Verbrennungsmotorvakuumaktoren verwendet werden, wie etwa zum Spülen von Kraftstoffdampfkanistern oder eines Bremskraftverstärkers. Während zusätzliche Pumpen ermöglichen können, dass eine zuverlässige Quelle von Luft oder Vakuum bereitgestellt wird, kann ihre Verwendung aufgrund ihrer Kosten und Größen begrenzt sein. In weiteren Ansätzen, wie etwa von Infantini in US 20160059643 gezeigt, kann ein Teil von Druckluft, die zum Verbrennungsmotorzylinder eines Geländefahrzeugs (wie etwa eines Pflugs) geliefert wird, zum Aufblasen von Reifen verwendet werden. Der Teil der umgelenkten Druckluft kann auf dem Reifendruck beruhen. Jedoch führt das Umlenken von Druckluft aus dem Verbrennungsmotor dazu, dass die Verbrennungsmotorausgabe reduziert wird, was die Fahrzeugleistung beeinflusst.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass ein elektrischer Kompressor eines gestuften Verbrennungsmotorsystems mit einer Aufnahme von unter Druck stehender Luft kombiniert werden kann, um die Funktionalität einer fahrzeugeigenen Luftpumpe und/oder Vakuumpumpe vorteilhafterweise bereitzustellen. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor: während eines Verbrennungsmotorleerlaufs und während ein Fahrzeug nicht angetrieben wird, Abdichten eines Abschnitts eines Ansaugkanals durch Schließlich jedes einer Ansaugdrossel und eines Umgehungsventils, das an einen elektrischen Kompressor gekoppelt ist; Betreiben des Kompressors, um Druckluft im abgedichteten Abschnitt zu generieren; und Ansaugen der Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt in eine Vorrichtung. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Quelle von Druckluft und/oder Vakuum an Bord eines Fahrzeugs mithilfe vorhandener Komponenten bereitgestellt werden, ohne die Fahrzeugleistung zu beeinflussen.
  • Als ein Beispiel kann ein elektrischer Kompressor (electric supercharger - ES), der einen durch einen Elektromotor angetriebenen Verdichter beinhaltet, stufenweise stromaufwärts eines Turboladers (turbocharger - TC), der einen durch eine Abgasturbine angetriebenen Verdichter beinhaltet, angeordnet sein. Ein Umgehungsventil des elektrischen Kompressors (ESBV) kann in einer Umgehung um den ES gekoppelt sein. Während Bedingungen, bei denen Ladedruck angefordert wird, kann das Turboloch durch Schließen des ESBV und Betreiben des ES-Verdichters reduziert werden, um den Aufladungsbedarf zu erfüllen, während sich die Turbine aufspult. Sobald die Spule aufgespult ist, kann das ESBV geöffnet werden und der ES-Verdichter kann deaktiviert werden, während der TC-Verdichter verwendet wird, um den Aufladungsbedarf zu erfüllen. Während Bedingungen, bei denen der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist und das Fahrzeug angehalten hat, kann der ES-Verdichter opportunistisch als eine Luftpumpe oder eine Vakuumpumpe betrieben werden und Druckluft oder Vakuum kann zur späteren Verwendung aufbewahrt oder in situ verwendet werden, wie etwa zum Aufblasen von Fahrzeugreifen oder Betreiben als ein Vakuumaktor. Darin kann das ESBV vollständig geschlossen sein und das Öffnen der Ansaugdrossel kann reduziert werden, sodass gerade genug Luft vorhanden ist, um dem Verbrennungsmotor zu ermöglichen, in Leerlauf zu sein (und nicht abgewürgt zu werden). Aufgrund der Ventileinstellungen kann ein Volumen des Ansaugkanals zwischen den zwei Ventilen effektiv abgedichtet werden. Der ES-Verdichtermotor kann dann bei vollem Arbeitszyklus betrieben werden, um Druckluft im abgedichteten Volumen zu generieren. Ein Aufnahmeventil, das eine Aufnahme von unter Druck stehender Luft an das abgedichtete Volumen koppelt, kann geöffnet werden, um zu ermöglichen, dass Druckluft gespeichert oder sofort verwendet wird. Wenn Vakuum gewünscht ist, kann die Druckluft durch eine Ausstoßvorrichtung geleitet werden, die an die Druckluftaufnahme gekoppelt ist, wodurch Vakuum an der Ausstoßvorrichtung generiert wird. Das generierte Vakuum kann gespeichert oder sofort verwendet werden. Wenn der Fahrerdrehmomentbedarf zunimmt oder wenn Fahrzeugantrieb angefordert wird, können das Aufnahmeventil, die Ansaugdrossel und das ESBV geöffnet werden, und der ES-Verdichter kann dazu zurückkehren, nach Bedarf betrieben zu werden, um vorübergehende Aufladungsbedarfe zu erfüllen.
  • Auf diese Weise kann eine vorhandene Ansaugladungsvorrichtung vorteilhafterweise als eine fahrzeugeigene Luftpumpe und/oder Vakuumpumpe verwendet werden. Durch das Reduzieren des Bedarfs an einer dedizierten fahrzeugeigenen Luftpumpe und Vakuumpumpe wird eine zuverlässige Luft- und Vakuumquelle an Bord eines Fahrzeugs mit Kostenreduzierungs- und Komponentenreduzierungsvorteilen bereitgestellt. Der technische Effekt des Abdichtens eines Abschnitts eines Ansaugkanals und Betreibens eines elektrischen Kompressorverdichters besteht darin, dass Druckluft generiert und in den abgedichteten Bereich geliefert werden kann, von wo aus die Druckluft einfach aufgenommen werden kann. Durch Schließen einer Ansaugdrossel, wenn der elektrische Kompressor als eine Luft- oder Vakuumpumpe betrieben wird, wird die Verbrennungsmotorausgabe während des Pumpbetriebs nicht beeinflusst. Durch das Koppeln einer Ausstoßvorrichtung an die Aufnahme von unter Druck stehender Luft kann die gleiche Druckluft, die vom Kompressor generiert wird, nach Bedarf als eine Luftquelle oder eine Vakuumquelle verwendet werden. Durch das Betreiben des Kompressors als eine Luft- oder Vakuumpumpe während Leerlaufbedingungen des Verbrennungsmotors kann Luft und/oder Vakuum opportunistisch generiert werden, ohne die Verbrennungsmotor- oder Fahrzeugleistung zu beeinflussen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig in den Ansprüchen im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile überwinden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein aufgeladenes Verbrennungsmotorsystem, das mehrere gestufte Aufladungsvorrichtungen aufweist.
    • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Stufe, das eine Routine darstellt, die zum Betreiben eines aufgeladenen Verbrennungsmotorsystems, das einen elektrischen Kompressor und einen Turbolader beinhaltet, umgesetzt wird.
    • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Routine veranschaulicht, die zum Betreiben eines elektrischen Kompressors als eine fahrzeugeigene Luftpumpe oder Vakuumpumpe umgesetzt werden kann.
    • 4A-4B zeigen einen beispielhaften Betrieb eines elektrischen Kompressors zur Aufladungssteuerung, Generierung von Druckluft und Generierung von Vakuum gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für ein Verbrennungsmotorsystem, das gestufte Aufladungsvorrichtungen aufweist, wie etwa das aufgeladene Verbrennungsmotorsystem aus 1, wobei ein Turbolader stufenweise stromabwärts eines elektrischen Kompressors angeordnet ist. Eine Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Routine, wie etwa die beispielhaften Routinen aus den 2-3, durchzuführen, um den elektrischen Kompressor als eine fahrzeugeigene Luftpumpe oder Vakuumpumpe opportunistisch zu verwenden. Ein beispielhafter Betrieb eines elektrischen Kompressors ist unter Bezugnahme auf die 4A-4B gezeigt. Auf diese Weise kann Druckluft an Bord eines Fahrzeugs zum Beispiel zum Reifenaufblasen bereitgestellt werden. Zusätzlich kann Vakuum an Bord des Fahrzeugs zum Beispiel zum Kanisterspülen bereitgestellt werden.
  • 1 zeigt schematisch Aspekte eines beispielhaften Verbrennungsmotorsystems 100, das einen Verbrennungsmotor 10 beinhaltet. Das Verbrennungsmotorsystem 100 kann in einem Antriebssystem, wie etwa einem Straßenfahrzeug, enthalten sein. In einem Beispiel ist das Straßenfahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug. In der dargestellten Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 10 ein aufgeladener Verbrennungsmotor, der mehrere gestufte Aufladungsvorrichtungen beinhaltet. Insbesondere beinhaltet der Verbrennungsmotor 10 eine erste Aufladungsvorrichtung 15, die stufenweise stromaufwärts einer zweiten Aufladungsvorrichtung 13 angeordnet ist. Die Konfiguration führt dazu, dass ein erster Verdichter 110 (der ersten Aufladungsvorrichtung) im Ansaugkanal 42 des Verbrennungsmotors stromaufwärts eines zweiten Verdichters 114 (der zweiten Aufladungsvorrichtung) angeordnet ist. Im vorliegenden Beispiel ist die erste Aufladungsvorrichtung ein elektrischer Kompressor 15, während die zweite Aufladungsvorrichtung ein Turbolader 13 ist.
  • Verbrennungsmotordrehmoment vom Verbrennungsmotor 10 kann zu den Fahrzeugrädern 47 über die Antriebsstrangwelle 84 übertragen werden. Konkret kann das Verbrennungsmotordrehmoment von der Kurbelwelle 40 zum Getriebe 48 und darauf zu den Rädern 47 übermittelt werden. Das Getriebe 48 kann ein fest übersetztes Getriebe sein, das eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen beinhaltet, um dem Verbrennungsmotor 10 zu ermöglichen, sich bei einer anderen Drehzahl als die Räder 47 zu drehen. Eine Kupplung (nicht gezeigt) kann zwischen der Verbrennungsmotorkurbelwelle 40 und dem Getriebe 48 bereitgestellt werden. Durch das Ändern einer Drehmomentübertragungskapazität der Kupplung (z. B. eines Betrags des Kupplungsschlupfs) kann ein Betrag an Verbrennungsmotordrehmoment, das über die Antriebsstrangwelle zu den Rädern übermittelt wird, moduliert werden.
  • Frischluft wird über die Luftbox 44, die den Luftreiniger 112 beinhaltet, entlang des Ansaugkanals 42 in den Verbrennungsmotor 10 eingespeist. Frischluft strömt dann zum elektrischen Kompressor 15. Der elektrische Kompressor 15 beinhaltet einen ersten Verdichter 110, der durch den Elektromotor 108 angetrieben wird. Konkret wird der Verdichterventilator durch Energie angetrieben, die vom Elektromotor entlang der Kompressorverdichterwelle 80 empfangen wird. Der Verbrennungsmotor 108 wird durch eine fahrzeuginterne Energiespeichervorrichtung betrieben, wie etwa die Systembatterie 106. Druckluft vom ersten Verdichter 110 wird dann zum zweiten Verdichter 114 geliefert. Am Verdichtereinlass des zweiten Verdichters 114 aufgenommene Frischluft wird dann in den Verbrennungsmotor 10 eingespeist. Während ausgewählter Zustände, wie nachstehend ausgeführt, kann die Luft den Kompressor 15 umgehen und durch die erste Verdichterumgehung 70 geleitet werden, indem die Öffnung eines Umgehungsventils des elektrischen Kompressors (ESBV) 72 eingestellt wird. Während dieser Bedingungen kann Druckluft nur über den zweiten Verdichter 114 des Turboladers zum Verbrennungsmotor 10 geliefert werden. Der erste Verdichter 110 des Kompressors 15 kann zusätzlich von der Verbrennungsmotorkurbelwelle über einen Kupplungs- und Gangmechanismus angetrieben werden.
  • Der Turbolader 13 beinhaltet den zweiten Verdichter 114, der durch eine Turbine 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 Verbrennungsmotorabgase angetrieben wird. In einer Ausführungsform kann der Turbolader eine Twin-Scroll-Vorrichtung sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Variable-Turbinengeometrie(VTG)-Lader sein, wobei die Turbinengeometrie aktiv in Abhängigkeit von den Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen variiert wird. Während ausgewählter Zustände, wie nachstehend ausgeführt, kann Druckluft vom Turbolader 13 durch die zweite Verdichterumgehung 60 vom Auslass zum Einlass des Verdichters 114 rückgeführt werden, indem die Öffnung eines Verdichterrückführventils (compressor recirculation valve - CRV) 62 eingestellt wird. Das CRV 62 kann ein stufenlos einstellbares Ventil sein und das Vergrößern der Öffnung des Rückführventils kann das Betätigen (oder Ansteuern) eines Solenoids des Ventils beinhalten.
  • Der zweite Verdichter 114 ist durch den Ladeluftkühler (charge-air cooler - CAC) 18 (hierin auch als Zwischenkühler bezeichnet) an das Drosselventil 20 gekoppelt. Das Ansaugdrosselventil 20 ist an den Verbrennungsmotoransaugkrümmer 22 gekoppelt. Luft wird vom ersten Verdichter 110 am zweiten Verdichter 114 aufgenommen. Aus dem zweiten Verdichter 114 strömt die Druckluftfüllung durch den Ladeluftkühler 18 und das Ansaugdrosselventil 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 erste stromaufwärts angeordnete Verdichter ein Kompressorverdichter, während der zweite stromabwärts angeordnete Verdichter ein Turboladerverdichter ist. Es können jedoch weitere Kombinationen und Konfigurationen von Aufladungsvorrichtungen möglich sein.
  • Während Zuständen, wenn eine Erhöhung des Fahrerdrehmomentbedarfs vorliegt, wie etwa bei einer Pedalbetätigung, kann es beim Übergang von einem Verbrennungsmotorbetrieb ohne Aufladung zu einem Verbrennungsmotorbetrieb mit Aufladung zu einem Turboloch kommen. Dies erfolgt aufgrund von Verzögerungen beim Hochdrehen der Turbine und eines reduzierten Stroms durch den zweiten Verdichter 114, wenn sich die Drossel bei der Pedalbetätigung öffnet. 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 Verbrennungsmotors 108, um dadurch den ersten Verdichter 110 zu beschleunigen. Zusätzlich kann das ESBV 72 geschlossen werden, damit ein größerer Luftanteil durch den ersten Verdichter 110 verdichtet werden kann. 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 ESBV 72 geöffnet (z. B. vollständig geöffnet) werden, sodass ein größerer Luftanteil den ersten Verdichter 110 umgehen kann. Während Zuständen, bei denen die Erhöhung des Fahrerbedarfs klein oder vorübergehend ist, kann ferner den gesamten Aufladungsbedarf durch Betreiben des elektrischen Kompressors erfüllen. Durch das Drehen des ersten Verdichters 110 über den Elektromotor 108 kann eine schnelle Erhöhung des Ladedrucks im Wesentlichen sofort bereitgestellt werden.
  • Während Zuständen, wenn eine Reduzierung des Fahrerdrehmomentbedarfs vorliegt, wie etwa bei einem Loslassen des Pedals, kann es beim Übergang von einem Verbrennungsmotorbetrieb mit Aufladung zu einem Verbrennungsmotorbetrieb ohne Aufladung oder reduzierter Aufladung zu einem Verdichterpumpen kommen. Dies liegt an einem verringerten Strom durch den zweiten Verdichter 114, wenn sich das Ansaugdrosselventil 20 bei dem Loslassen des Pedals schließt. Der reduzierte Vorwärtsstrom durch den zweiten Verdichter kann zu einem Pumpen führen und die Turboladerleistung beeinträchtigen. Außerdem kann eine Überspannung zu NVH-Problemen, wie etwa unwünschenswerten Geräuschen aus dem Verbrennungsmotoransaugsystem, führen. Um das Verdichterpumpen zu reduzieren, kann zumindest ein Teil der durch den zweiten Verdichter 114 verdichteten Luftfüllung über das CRV 62 zum Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Dadurch kann übermäßiger Ladedruck im Wesentlichen sofort abgebaut werden. Das dargestellte Beispiel zeigt den Rückführungskanal 60 mit dem Verdichterückführventil 62 zum Rückführen von (warmer) Druckluft aus dem Verdichterauslass des zweiten Verdichters 114 stromaufwärts des Ladeluftkühlers 18 zum Verdichtereinlass des zweiten Verdichters 114. In einigen Ausführungsformen kann das Verdichterrückführungssystem alternativ oder zusätzlich einen Rückführungskanal zum Rückführen von (gekühlter) Druckluft aus dem Verdichterauslass stromabwärts des Ladeluftkühlers zum Verdichtereinlass beinhalten.
  • 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 62 ein stufenlos einstellbares Ventil sein, während das ESBV-Ventil 72 ein Auf-/Zu-Ventil ist. In einigen Ausführungsformen kann das CRV 62 während des aufgeladenen Verbrennungsmotorbetriebs normalerweise teilweise geöffnet sein, um etwas Spülspanne bereitzustellen. Hierin kann die teilweise offene Position eine Standardventilposition sein. Dann kann das Öffnen des CRV 62 als Reaktion auf die Angabe von Spülen erhöht werden. Zum Beispiel kann/können das/die Ventil(e) aus der standardmäßigen, teilweise geöffneten Position in eine vollständig geöffnete Position verschoben werden. Ein Grad des Öffnens des/der Ventil(e) während dieser Zustände kann auf der Angabe von Spülen (z. B. das Verdichterverhältnis, die Verdichterstromrate, eine Druckdifferenz am Verdichter usw.) beruhen. In alternativen Beispielen kann das CRV 62 während des aufgeladenen Verbrennungsmotorbetriebs (z. B. Spitzenleistungszustände) geschlossen gehalten werden, um die Aufladungsreaktion und die Spitzenleistung zu verbessern.
  • Ein oder mehrere Sensoren können an einen Einlass des zweiten Verdichters 114 (wie gezeigt) und/oder des ersten Verdichters 110 (nicht gezeigt) 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 wiederum anderen Sensoren können zum Beispiel Verbrennungsluftverhältnissensoren, Feuchtigkeitssensoren usw. zählen. In anderen Beispielen können eine oder mehrere der Verdichtereintrittsbedingungen (wie etwa Feuchtigkeit, Temperatur usw.) auf Grundlage von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen abgeleitet werden. Die Sensoren können einen Zustand der am Verdichtereinlass aus dem Ansaugkanal aufgenommenen Ansaugluft sowie der von stromaufwärts des CAC rückgeführten Luftfüllung abschätzen. Ein oder mehrere Sensoren können außerdem stromaufwärts des Verdichters 114 und des Verdichters 110 an den Ansaugkanal 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 Einlassventilen (nicht gezeigt) an eine Reihe von Brennkammern 30 gekoppelt. Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nicht gezeigt) an den Abgaskrümmer 36 gekoppelt. In der gezeigten 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 Verbrennungsmotorsystem geleitet wird.
  • In einer Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile elektronisch betätigt oder gesteuert werden. In einer anderen Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile über Nocken betätigt oder gesteuert werden. Unabhängig davon, ob eine elektronische Betätigung oder eine Betätigung über Nocken vorliegt, kann die zeitliche Abstimmung des Öffnens und Schließens der Auslass- und Einlassventile wie für die gewünschte Verbrennungs- und Emissionssteuerleistung erforderlich eingestellt werden.
  • Den Brennkammern 30 können ein oder mehrere Kraftstoffe, wie etwa Benzin, Alkohol-Kraftstoff-Gemische, Diesel, Biodiesel, verdichtetes Erdgas usw., zugeführt werden. Der Kraftstoff kann den Brennkammern über Direkteinspritzung, Saugrohreinspritzung, Drosselventilkörpereinspritzung oder eine beliebige Kombination davon zugeführt werden. In den Brennkammern kann die Verbrennung über Fremdzündung und/oder Kompressionszündung eingeleitet werden.
  • Wie in 1 gezeigt, wird Abgas zum Antreiben der Turbine 116 aus einem oder mehreren Abgaskrümmerabschnitten zu der Turbine geleitet. Wenn ein reduziertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann ein Teil des Abgases stattdessen durch das Wastegate 90 geleitet werden und damit die Turbine umgehen. Ein Wastegate-Aktor 92 kann zum Öffnen betätigt werden, um zumindest einen Teil des Abgasdrucks von stromaufwärts der Turbine über das Wastegate 90 zu einer Stelle stromabwärts der Turbine abzulassen. Durch Reduzieren des Abgasdrucks stromaufwärts der Turbine kann die Turbinendrehzahl reduziert werden.
  • In dem dargestellten Beispiel ist das Wastegate 90 ein Vakuumaktor, das heißt, dass er über die Anwendung von Vakuum betätigt werden kann. Das Wastegate 90 kann an die Vakuumquelle 98 gekoppelt sein. In einem Beispiel handelt es sich bei der Vakuumquelle 98 um einen Vakuumbehälter (oder eine andere Vakuumspeichervorrichtung). Konkret wird die Betätigung des Wastegates unter Verwendung von Vakuum aus der Vakuumquelle 98 erreicht. Von daher kann der Verbrennungsmotor einen oder mehrere zusätzliche Vakuumaktoren 96 beinhalten, die unter Verwendung von Vakuum aus der Vakuumquelle 98 betätigt wird. Der eine oder die mehreren zusätzlichen Vakuumaktoren 96 können zum Beispiel einen Bremskraftverstärker zum Bremsen der Fahrzeugräder, ein Kanisterspülventil zum Spülen von Kraftstoffdämpfen aus einem Kraftstoffsystemkanister, ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil, Hilfssysteme usw. beinhalten. Ein Vakuumsensor 148 kann an die Vakuumquelle 98 gekoppelt sein, um eine Menge an Vakuum zu schätzen, die zum Betätigen der unterschiedlichen Vakuumaktoren und des Wastegates verfügbar ist. Alternativ kann Vakuumpegel auf Grundlage der Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen und des Gebrauchs des Aktors abgeleitet werden.
  • Der kombinierte Strom aus der Turbine und dem Wastegate strömt dann durch die Emissionssteuerung 170. Im Allgemeinen können eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen 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 in dem Abgasstrom zu verringern. 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 Emissionssteuerung 170 kann ganz oder teilweise über den Abgaskanal 35 an die Atmosphäre abgegeben werden. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann etwas Abgas jedoch stattdessen über ein AGR-Rohr (nicht gezeigt), 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.
  • Zusätzlich zum Verwenden des elektrischen Kompressors 15 zum Bereitstellen eines vorübergehenden Ladedrucks kann der Kompressor vorteilhafterweise als eine fahrzeugeigene Luftpumpe und/oder Vakuumpumpe verwendet werden. Infolgedessen kann der Kompressor eine zuverlässige, fahrzeugeigene Quelle von Druckluft für eine oder mehrere Fahrzeugkomponenten, einschließlich Komponenten außerhalb des Verbrennungsmotors 10, bereitstellen. Zum Beispiel kann Druckluft zum Aufblasen von Reifen der Räder 47 oder zum Bereitstellen von Luft zu einem Luftfederungssystem des Fahrzeugs verwendet werden. Als ein anderes Beispiel kann Vakuum, das vom Kompressor generiert wird, verwendet werden, um die Vakuumquelle 98 aufzufüllen. Während Zuständen, wenn ein Verbrennungsmotor 10 im Leerlauf ist und das Fahrzeug angehalten hat (nicht angetrieben wird), kann jedes des ESBV 72 und der Drossel 20 geschlossen werden, wobei ein Abschnitt des Ansaugkanals 42 von unmittelbar stromaufwärts des ersten Verdichters 110 zu unmittelbar stromabwärts des zweiten Verdichters 114 abgedichtet wird. Die Drossel 20 kann während Zuständen, wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist, vollständig geschlossen werden. Wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist, kann die Ansaugdrossel alternativ nur genug geöffnet werden, um den Verbrennungsmotor laufen zu lassen. In anderen Beispielen, wie etwa, wenn der Verbrennungsmotor ein Leerlaufsteuerventil beinhaltet, kann die Ansaugdrossel vollständig geschlossen werden, während das Leerlaufsteuerventil geöffnet wird, sodass ausreichend Luft zum Verbrennungsmotor geliefert wird, um den Verbrennungsmotor im Leerlauf zu lassen. Dementsprechend kann jeder des ersten Verdichters 110 und des zweiten Verdichters 114 während Verbrennungsmotorleerlaufzuständen sich nicht drehen. Die Steuerung kann den elektrischen Kompressor 15 selektiv betreiben, um Druckluft in den abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals zu liefern. Der abgedichtete Abschnitt über ein Aufnahmeventil 132 an eine Aufnahmeleitung 130 für unter Druck stehende Luft gekoppelt sein. Das Aufnahmeventil 132 kann geöffnet werden, um Druckluft zur späteren Verwendung in der Druckspeichervorrichtung 136 zu speichern. Zusätzlich ermöglicht das Aufnahmeventil 132, dass der Aufnahmeanschluss abgedichtet wird, wodurch eine Leckage von Druckluft während des regulären Betriebs des elektrischen Kompressors verhindert wird. Alternativ kann Druckluft direkt für eine oder mehrere Druckluftverbrauchsvorrichtungen 140 verwendet werden, wie etwa zum Aufblasen von Reifen der Räder 47. Ein Drucksensor 138 kann an die Druckspeichervorrichtung 136 gekoppelt sein, um eine Menge an positivem Druck, der zum Betreiben der verschiedenen Druckluftverbrauchsvorrichtungen 140 zu schätzen. Alternativ kann der Druckpegel auf Grundlage der Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen und des Gebrauchs des Aktors abgeleitet werden. Ein Rückschlagventil 134 kann außerdem in der Aufnahmeleitung 130 für unter Druck stehende Luft enthalten sein, um den Rückstrom zu verhindern, wenn Druck im abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals nicht ausreichend höher als die Verbrauchsvorrichtungen 140 ist.
  • Wenn Vakuum erforderlich ist, wie etwa, wenn die Vakuumquelle 98 aufgefüllt werden muss, kann zumindest ein Teil der Druckluft, der aus dem abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals gesaugt wird, durch die Ausstoßvorrichtung 142 geleitet werden. Aufgrund des Bernoulli-Effekts wird Vakuum aufgrund des Luftstroms durch die Ausstoßvorrichtung am Hals der Ausstoßvorrichtung generiert. Vakuum, das am Hals der Ausstoßvorrichtung 142 gesaugt wird, wird dann über die Vakuumleitung 144 zur Vakuumquelle 98 und optional zu Vakuumaktoren 96 geleitet. Ein Rückschlagventil 146 kann außerdem in der Vakuumleitung 144 enthalten sein, um den Rückstrom zu verhindern.
  • Das Verbrennungsmotorsystem 100 kann ferner ein Steuersystem 14 beinhalten. Es ist gezeigt, dass das Steuersystem 14 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die hierin verschiedene Beispiele beschrieben sind) empfängt und Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 81 (für die hierin verschiedene Beispiele beschrieben sind) sendet. Beispielsweise können die Sensoren 16 den sich stromaufwärts von der Emissionssteuervorrichtung befindlichen Abgassensor 126, den MAP-Sensor 124, den Abgastemperatursensor 128, den Abgasdrucksensor 129, den Verdichtereinlasstemperatursensor 55, den Verdichtereinlassdrucksensor 56, den MAF-Sensor 57, den Drucksensor 138 und den Vakuumsensor 148 beinhalten. Weitere Sensoren wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Luft-Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren können an verschiedene Stellen im Verbrennungsmotorsystem 100 gekoppelt sein. Die Aktoren 81 können zum Beispiel die Drossel 20, das Verdichterrückführventil 62, den Elektromotor 108, den Wastegate-Aktor 92, das ESBV 72, das Aufnahmeventil 132 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 beinhalten. Das Steuersystem 14 kann eine Steuerung 12 beinhalten. Die Steuerung kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die verschiedenen Aktoren auf Grundlage der empfangenen Signale und auf einem Speicher der Steuerung gespeicherter Anweisungen einsetzen. Die Steuerung kann die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingabedaten auf Grundlage einer Anweisung oder eines Codes umsetzen, die darin einer oder mehreren Routinen entsprechend programmiert sind, wie etwa beispielhafte Steuerroutinen, wie sie in hierin unter Bezugnahme auf die 2-3 beschrieben sind. Als ein Beispiel kann die Steuerung ein Arbeitszyklussignal an den Elektromotor senden, um den ersten Verdichter des elektrischen Kompressors bei einer Drehzahl zu drehen, die einen gewünschten Ladedruck ausgibt. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung ein Signal an den Wastegateventilaktor senden, um das Öffnen des Wastegateventils zu erhöhen oder zu reduzieren, um die Drehgeschwindigkeit der Abgasturbine, die den zweiten Verdichter des Turboladers antreibt, entsprechend zu reduzieren oder zu erhöhen.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist eine beispielhafte Routine 200 zum Betreiben eines Verdichters einer stromaufwärts angeordneten Ladevorrichtung (z. B. eines elektrischen Kompressors) während ausgewählter Zustände, um eine vorübergehende Aufladungsreaktion bereitzustellen, und während anderer Zustände, um eine zuverlässige fahrzeugeigene Quelle von Druckluft und/oder Vakuum bereitzustellen, gezeigt. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 und der verbleibenden hierin beinhalteten Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Verbrennungsmotorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Verbrennungsmotoraktoren des Verbrennungsmotorsystems einsetzen, um den Verbrennungsmotorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 202 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen, wie etwa Verbrennungsmotordrehzahl, Pedalposition, Drehmomentanforderung des Bedieners, Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, Druck, Feuchtigkeit), Verbrennungsmotortemperatur usw. Bei 204 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob Aufladung erforderlich ist. In einem Beispiel kann eine Aufladung bei mittleren bis hohen Verbrennungsmotorlasten erforderlich sein. In einem weiteren Beispiel kann eine Aufladung als Reaktion auf eine Pedalbetätigung durch einen Bediener oder eine Steigerung des Drehmomentbedarfs des Fahrers erforderlich sein. Falls keine Aufladung erforderlich ist, wie etwa wenn die Verbrennungsmotorlast gering ist oder der Fahrerdrehmomentbedarf gering ist, geht das Verfahren zu 206 über, wobei der Verbrennungsmotor mit natürlicher Ansaugung betrieben wird.
  • Wenn Aufladung erforderlich ist, beinhaltet das Verfahren bei 208 Schließen eines Umgehungsventils, das an einen ersten, stromaufwärts angeordneten Verdichter eines elektrischen Kompressors gekoppelt ist, und Betreiben des ersten Verdichters, während eine Turbine, die an einen zweiten, stromabwärts angeordneten Verdichter gekoppelt ist, hochfährt. Das Umgehungsventil, hierin auch als das Umgehungsventil des elektrischen Kompressors (ESBV) bezeichnet, kann an einen Umgehungskanal am Kompressor gekoppelt sein. Durch das Öffnen des ESBV kann ein größerer Teil von Luft, die über einen Ansaugkanal angesaugt wird, durch den ersten Verdichter des elektrischen Kompressors geleitet werden. In einem Beispiel kann die Steuerung ein Signal an einen Aktor des ESBV senden, um das ESBV zu einer vollständig offenen Position umzustellen. Als Reaktion auf eine Erhöhung des vom Fahrer angeforderten Drehmoments wird der erste Verdichter beschleunigt und ein Strom von Druckluft vom ersten Verdichter zum Verbrennungsmotor wird erhöht. Hierin ist der erste Verdichter stromaufwärts des zweiten Verdichters entlang eines Luftansaugkanals stufenweise angeordnet. Weiterhin wird der erste Verdichter durch einen Elektromotor angetrieben, während der zweite Verdichter durch eine Abgasturbine angetrieben wird. Hierin beinhaltet das Betreiben des ersten Verdichters das Drehen des ersten Verdichters über den Elektromotor unter Verwendung von Energie, die aus einer Batterie entnommen wird. Zum Beispiel kann eine Steuerung ein Arbeitszyklussignal an einen elektromechanischen Aktor, der an einen Elektromotor des Kompressors gekoppelt ist, senden, um den Motor bei einer höheren Drehzahl zu drehen, wodurch der erste Verdichter über den Elektromotor gedreht wird. Das Arbeitszyklussignal, das zum Elektromotor gesendet wird, kann als eine Funktion der angeforderten Aufladung bestimmt werden. Wenn beispielsweise der angeforderte Ladedruck zunimmt, kann der Arbeitszyklus, der dem Elektromotor befohlen wird, erhöht werden, um die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors und dadurch den ersten Verdichter zu erhöhen. Somit wird Druckluft zu diesem Zeitpunkt dem Verbrennungsmotor nur über den ersten Verdichter bereitgestellt. Somit können elektrische Kompressoren eine Reaktionszeit (das heißt, Leerlauf bis zu einem Arbeitszyklus von 100 %) von 130-200 ms aufweisen und dadurch in der Lage sein, Aufladung im Vergleich zu einer typischen Reaktionszeit des Turboladers (1-2 Sekunden) schneller zu liefern. Aus diesem Grund kann der erste Verdichter des elektrischen Kompressors in der Lage sein, das Turboloch erheblich schneller zu füllen.
  • In einem Beispiel stellt die Steuerung die Ausgabe des ersten Verdichters des elektrischen Kompressors auf Grundlage des Aufladungsbedarfs ein. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal bestimmen, das an den Elektromotoraktor gesendet werden soll, wie etwa ein Arbeitszyklus- oder Drehgeschwindigkeitssignal, das auf Grundlage einer Bestimmung des Aufladungsbedarfs bestimmt wird. Der Arbeitszyklus kann einer Drehgeschwindigkeit des Elektromotors entsprechen, die einen Zielladedruck am Auslass des ersten Verdichters bereitstellt. Der Aufladungsbedarf kann auf dem Drehmomentbedarf des Bedieners beruhen. Die Steuerung kann das Arbeitszyklussignal durch eine Bestimmung bestimmen, die den Aufladungsbedarf direkt berücksichtigt, wie etwa Erhöhen des Arbeitszyklus mit zunehmendem Aufladungsbedarf. Die Steuerung kann alternativ den Arbeitszyklus auf Grundlage einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei die Eingabe der Aufladungsbedarf ist und die Ausgabe ein Arbeitszyklussignal ist, das dem Elektromotor befohlen wird. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. hinsichtlich einer Drehgeschwindigkeit des Elektromotors) auf Grundlage von Logikregeln, die eine Funktion des Aufladungsbedarfs sind, vornehmen. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal generieren, das zum Elektromotor gesendet wird.
  • Da Abgaswärme und Druck aufgrund von Zylinderverbrennung entsteht, erhöht sich die Abgasturbinendrehzahl, wodurch der zweite Verdichter angetrieben wird. Bei 210 wird bestimmt, ob die Turbinendrehzahl einen Schwellenwert überschreitet, wie vorstehend eine Schwellendrehzahl, bei welcher der Turbolader in der Lage ist, dem Aufladungsbedarf standzuhalten. Sollte dies nicht der Fall sein, wird der Betrieb des ersten Verdichters (des Kompressors) bei 212 beibehalten.
  • Wenn die Turbinendrehzahl den Schwellenwert überschreitet, beinhaltet das Verfahren bei 214 Beschleunigen des ersten Verdichters durch Deaktivieren des Elektromotors, zum Beispiel auf Grundlage eines Signals, das von der Steuerung zu einem elektromechanischen Aktor des Motors, der die Motordrehgeschwindigkeit reduziert, gesendet wird. Zusätzlich kann das ESBV geöffnet werden, wobei ermöglicht wird, dass Luft im Ansaugkanal aufgenommen wird, um über den stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter zum Verbrennungsmotor zu strömen, während der stromaufwärts angeordnete Kompressorverdichter umgangen wird. Konkret kann ein elektromechanischer Aktor, der an das Umgehungsventil in der Umgehung am ersten Verdichter gekoppelt ist, eingestellt werden, um das Umgehungsventil auf Grundlage eines Steuersignals von der Steuerung zum Aktor zu einer offeneren Position zu drehen. Nachdem die Turbine ausreichend hochgefahren ist, beinhaltet das Verfahren somit Umgehen des ersten Verdichters und Bereitstellen eines Stroms von Druckluft über den zweiten Verdichter zu einem Kolbenverbrennungsmotor. Hierin wird Druckluft nicht über den ersten Verdichter dem Verbrennungsmotor bereitgestellt. Auf diese Weise werden Turbolöcher aufgrund von Verzögerungen beim Hochfahren des zweiten Verdichters durch vorübergehendes Betreiben des ersten Verdichters des elektrischen Kompressors, bis die Turboladerturbine hochgefahren ist, reduziert.
  • Bei 216 beinhaltet das Verfahren Bestätigen, dass der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs im Leerlauf ist und das Fahrzeug angehalten hat. In einem Beispiel kann das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor im Leerlauf an einem Verkehrssignal oder in einer Garage angehalten werden. Wenn der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs nicht im Leerlauf ist oder das Fahrzeug nicht angehalten hat, beinhaltet das Verfahren bei 218, mit dem Betreiben des Turboladerverdichters fortzufahren, um den Aufladungsbedarf zu erfüllen, während der Kompressorverdichter nach Bedarf betrieben wird, um den vorübergehenden Aufladungsbedarf zu erfüllen. In einem alternativen Beispiel kann bestätigt werden, dass der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist.
  • Beim Bestätigen, dass der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs im Leerlauf (oder abgeschaltet) ist und das Fahrzeug angehalten hat, beinhaltet das Verfahren bei 220 Erhöhen eines Öffnens des Auslass-Wastegateventils, um den Turbolader zu verlangsamen. In einem Beispiel ist das Auslass-Wastegateventil vollständig geöffnet, um den Teil des Abgases, das die Turbine umgeht, zu erhöhen, wodurch die Turbine verlangsamt wird.
  • Bei 222 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob eine fahrzeugeigene Generierung von Druckluft erforderlich ist. In einem Beispiel kann die fahrzeugeigene Generierung von Druckluft erforderlich sein, wenn ein Niveau an Druckluft in einer fahrzeugeigenen Druckluftspeichervorrichtung einen Schwellenwert unterschreitet. Das Niveau an Druckluft in der fahrzeugeigenen Druckluftspeichervorrichtung kann auf Grundlage der Ausgabe eines Drucksensors, der an die Druckluftspeichervorrichtung gekoppelt ist, bestimmt werden. Alternativ kann das Niveau an Druckluft in der fahrzeugeigenen Druckluftspeichervorrichtung auf Grundlage von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen und einer Verwendungsrate von Druckluftverbrauchsvorrichtungen abgeleitet werden. In einem Beispiel ist die fahrzeugeigene Generierung von Druckluft erforderlich, wenn ein Luftdruck in den Reifen (der Fahrzeugräder) einen Zieldruck unterschreitet. In einem anderen Beispiel ist die fahrzeugeigene Generierung von Druckluft erforderlich, wenn ein Luftdruck im Luftfederungssystem des Fahrzeugs einen Zieldruck unterschreitet.
  • Wenn eine fahrzeugeigene Generierung von Druckluft erforderlich ist, beinhaltet das Verfahren bei 224 Betreiben des ersten Verdichters des elektrischen Kompressors als eine fahrzeugeigene Luftpumpe. Wie unter Bezugnahme auf 3 ausgeführt, beinhaltet dies Schließen des ESBV und einer Ansaugdrossel, um einen Abschnitt des Ansaugkanals abzudichten, und selektives Betreiben des ersten Verdichters des elektrischen Kompressors, um Druckluft in den abgedichteten Abschnitt zu liefern. Druckluft kann dann über eine Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft vom abgedichteten Abschnitt aufgenommen und zu der einen oder den mehreren Druckluftverbrauchsvorrichtungen, die Vorrichtungen außerhalb des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs beinhalten, geliefert werden.
  • Wenn die fahrzeugeigene Generierung von Druckluft nicht erforderlich ist, kann bei 226 bestimmt werden, ob eine fahrzeugeigene Generierung von Vakuum erforderlich ist. In einem Beispiel kann die fahrzeugeigene Generierung von Vakuum erforderlich sein, wenn ein Niveau des Vakuums in einer fahrzeugeigenen Vakuumspeichervorrichtung oder Vakuumquelle einen Schwellenwert unterschreitet. Das Niveau des Vakuums in der fahrzeugeigenen Vakuumquelle/-speichervorrichtung kann auf Grundlage der Ausgabe eines Vakuumsensors, der an die Vakuumspeichervorrichtung gekoppelt ist, bestimmt werden. Alternativ kann das Niveau des Vakuums in der fahrzeugeigenen Vakuumspeichervorrichtung auf Grundlage von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen und einer Verwendungsrate von Vakuum verbrauchenden Aktoren abgeleitet werden. In einem Beispiel ist die fahrzeugeigene Generierung von Vakuum erforderlich, wenn ein Vakuum, das in einem Bremskraftverstärker-Hauptzylinder verfügbar ist, einen Zieldruck unterschreitet. In einem anderen Beispiel ist die fahrzeugeigene Generierung von Druckluft erforderlich, wenn nicht ausreichend Vakuum zum Spülen eines Kraftstoffdampfkanisters oder zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses vorhanden ist.
  • Wenn weder eine fahrzeugeigene Generierung von Vakuum noch eine fahrzeugeigene Generierung von Druckluft erforderlich ist, kehrt das Verfahren zu 230 zurück, um den Kompressor deaktiviert zu lassen.
  • Wenn eine fahrzeugeigene Generierung von Vakuum erforderlich ist, beinhaltet das Verfahren bei 228 Betreiben des ersten Verdichters des elektrischen Kompressors als eine fahrzeugeigene Luftpumpe. Wie unter Bezugnahme auf 3 ausgeführt, beinhaltet dies Schließen des ESBV und einer Ansaugdrossel, um einen Abschnitt des Ansaugkanals abzudichten, und selektives Betreiben des ersten Verdichters des elektrischen Kompressors, um Druckluft in den abgedichteten Abschnitt zu liefern. Druckluft kann dann über eine Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft vom abgedichteten Abschnitt aufgenommen werden und durch eine Ausstoßvorrichtung strömen. Vakuum, das an der Ausstoßvorrichtung generiert wurde, wird dann zu der einen oder den mehreren Vakuum verbrauchenden Vorrichtungen, einschließlich Vakuumaktoren des Verbrennungsmotors, geliefert.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass, während das vorstehende Beispiel vorschlägt, den Kompressor als eine fahrzeugeigene Luftpumpe zu betreiben, wenn die Generierung von Druckluft erforderlich ist, oder als eine Vakuumpumpe zu betreiben, wenn die Generierung von Vakuum erforderlich ist, der Kompressor in weiteren Beispielen opportunistisch als eine Luftpumpe oder Vakuumpumpe betrieben werden kann, wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist und das Fahrzeug sich nicht bewegt. Der opportunistische Betrieb ermöglicht, dass fahrzeugeigene Quellen für Vakuum und Druckluft fortwährend und opportunistisch aufgefüllt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Betreiben eines Verdichters einer stromaufwärts angeordneten Ladevorrichtung (z. B. eines elektrischen Kompressors) während ausgewählter Zustände als eine fahrzeugeigene Luftpumpe und/oder Vakuumpumpe gezeigt. In einem Beispiel kann das Verfahren 300 als Teil des Verfahrens aus 2, wie etwa bei 224 und 228, durchgeführt werden. Die Steuerung kann Verbrennungsmotoraktoren des Verbrennungsmotorsystems einsetzen, um den Verbrennungsmotorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 302 beinhaltet das Verfahren Bestätigen, ob ein Luftpumpenmodus zum Betreiben des elektrischen Kompressors ausgewählt wurde. In einem Beispiel kann der Luftpumpenmodus ausgewählt werden, wenn eine fahrzeugeigene Generierung von Druckluft erforderlich ist, wie etwa zum Aufblasen von Fahrzeugreifen. Wenn der Luftpumpenmodus ausgewählt ist, kann bei 306 bestätigt werden, dass das Fahrzeug angehalten hat, und es kann ferner bestätigt werden, dass der Verbrennungsmotor abgeschaltet oder im Leerlauf ist. Wenn das Fahrzeug nicht angehalten hat, beinhaltet das Verfahren bei 310 vollständiges Öffnen des Umgehungsventils, das an den elektrischen Kompressor gekoppelt ist, um Luftstrom durch den Kompressor zu umgehen. Zusätzlich kann der Elektromotor, der an den elektrischen Kompressorverdichter gekoppelt ist, deaktiviert werden, um den Luftpumpen- und Vakuumpumpenmodus zu deaktivieren. Außerdem wird ein Aufnahmeventil, das den Ansaugkanal an die Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft koppelt, geschlossen gehalten, um Leckagen des Ladedrucks über den Aufnahmeanschluss zu reduzieren.
  • Wenn der Luftpumpenmodus bei 302 nicht bestätigt ist, beinhaltet das Verfahren bei 304 Bestätigen, ob ein Vakuumpumpenmodus zum Betreiben des elektrischen Kompressors ausgewählt wurde. In einem Beispiel kann der Vakuumpumpenmodus ausgewählt werden, wenn eine fahrzeugeigene Generierung von Vakuum erforderlich ist, wie etwa zum Betreiben von Vakuumaktoren. Wenn der Vakuumpumpenmodus ausgewählt ist, kann bei 308 bestätigt werden, dass das Fahrzeug angehalten hat, und es kann ferner bestätigt werden, dass der Verbrennungsmotor im Leerlauf oder abgeschaltet ist. Wenn das Fahrzeug nicht angehalten hat, beinhaltet das Verfahren bei 310 vollständiges Öffnen des Umgehungsventils, das an den elektrischen Kompressor gekoppelt ist, um Luftstrom durch den Kompressor zu umgehen. Zusätzlich kann der Elektromotor, der an den elektrischen Kompressorverdichter gekoppelt ist, deaktiviert werden, um den Luftpumpen- und Vakuumpumpenmodus zu deaktivieren. Wenn der Vakuumpumpenmodus nicht ausgewählt ist, geht das Verfahren außerdem zu 310 über, um den Luftpumpen- und Vakuumpumpenmodus zu deaktivieren.
  • Wenn der Luftpumpenmodus ausgewählt ist und die Bedingungen im Luftpumpenmodus bestätigt sind (das heißt, während des Leerlaufs des Verbrennungsmotors und während das Fahrzeug nicht angetrieben wird), beinhaltet das Verfahren bei 312 Abdichten eines Abschnitts eines Ansaugkanals durch Schließens jedes einer Ansaugdrossel und eines Umgehungsventils, das an den elektrischen Kompressor gekoppelt ist (das ESBV). Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal an einen Aktor der Ansaugdrossel senden, um die Drossel zu einer vollständig geschlossenen Position zu bewegen. Ähnlich hierzu kann die Steuerung ein Steuersignal an einen Aktor des ESBV senden, um das Umgehungsventil zu einer vollständig geschlossenen Position zu bewegen. Man wird zu schätzen wissen, dass die Ansaugdrossel vollständig geschlossen werden kann, wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird. Wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist, kann die Ansaugdrossel vollständig geschlossen werden, jedoch gerade genug geöffnet werden, um den Leerlauf des Verbrennungsmotors zu ermöglichen. Wenn der Verbrennungsmotor ein Leerlaufsteuerventil zum Umgehen der Ansaugdrossel, wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist, beinhaltet, kann die Ansaugdrossel vollständig geschlossen werden, während das Leerlaufsteuerventil geöffnet wird, um den Leerlauf des Verbrennungsmotors zu ermöglichen (und ein Abwürgen des Verbrennungsmotors zu vermeiden).
  • Bei 314 beinhaltet das Verfahren Öffnen eines Aufnahmeventils, das den abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals an eine Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft koppelt. Die Steuerung kann ein Signal senden, welches das Aufnahmeventil zu einer vollständig offenen Position betätigt. Bei 316 beinhaltet das Verfahren Betreiben des elektrischen Kompressors, um Druckluft im abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals zu generieren. Der elektrische Kompressor kann stromaufwärts eines Turboladers gekoppelt sein, wobei der elektrische Kompressor einen ersten Verdichter beinhaltet, der von einem Elektromotor angetrieben wird, wobei der Turbolader einen zweiten Verdichter beinhaltet, der von einer Abgasturbine angetrieben wird, wobei der zweite Verdichter stromabwärts des ersten Verdichters im Ansaugkanal positioniert ist. Die Ansaugdrossel kann im Ansaugkanal stromabwärts des zweiten Verdichters gekoppelt sein. Betreiben des Kompressors kann Drehen des ersten Verdichters über den Elektromotor beinhalten, der bei einem vollen Arbeitszyklus arbeitet, während ein Wastegateventil, das an die Abgasturbine gekoppelt ist, offen gehalten wird. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal, das einem vollen Arbeitszyklus entspricht, an den Elektromotor senden, um den Elektromotor beim vollen Arbeitszyklus zu drehen, wodurch der erste Verdichter des elektrischen Kompressors bei der höchsten Drehzahleinstellung gedreht wird.
  • Bei 318 beinhaltet das Verfahren Strömen (oder Ansaugen) der Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt in eine Vorrichtung. Zum Beispiel kann die Druckluft einem oder mehreren eines Druckluftaktors und einer Fahrzeugkomponente, wie etwa Fahrzeugreifen und eines Fahrzeugluftfederungssystems, zugeführt werden. In einem Beispiel kann die Druckluft zum Aufblasen von Fahrzeugreifen zugeführt wird. In einem anderen Beispiel kann die Druckluft zum Auffüllen von Luft in einer Fahrzeugfederung zugeführt werden. Die Druckluft kann über die Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft angewandt werden. Außerdem kann die Druckluft in einer unter Druck stehenden Luftquelle zur späteren Verwendung gespeichert werden.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass, wenn der Luftstrom aus dem Verdichter, der als eine Luftpumpe betrieben wird, eine Schwellenmenge unterschreitet, die Steuerung das Öffnen des Umgehungsventils (z. B. zeitweise) erhöhen kann, um zumindest einen Teil des Stroms zurückzuführen, sodass der Kompressorverdichter nicht ins Spülen übergeht.
  • Wenn der Vakuumpumpenmodus ausgewählt ist und die Bedingungen im Vakuumpumpenmodus bestätigt sind (das heißt, während des Leerlaufs des Verbrennungsmotors und während das Fahrzeug nicht angetrieben wird), beinhaltet das Verfahren bei 322 Abdichten eines Abschnitts eines Ansaugkanals durch Schließens jedes einer Ansaugdrossel und eines Umgehungsventils, das an den elektrischen Kompressor gekoppelt ist (das ESBV). Zum Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal an einen Aktor der Ansaugdrossel senden, um die Drossel zu einer vollständig geschlossenen Position zu bewegen. Ähnlich hierzu kann die Steuerung ein Steuersignal an einen Aktor des ESBV senden, um das Umgehungsventil zu einer vollständig geschlossenen Position zu bewegen. Man wird zu schätzen wissen, dass die Ansaugdrossel vollständig geschlossen werden kann, wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird. Wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist, kann die Ansaugdrossel vollständig geschlossen werden, jedoch gerade genug geöffnet werden, um den Leerlauf des Verbrennungsmotors zu ermöglichen. Wenn der Verbrennungsmotor ein Leerlaufsteuerventil zum Umgehen der Ansaugdrossel, wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist, beinhaltet, kann die Ansaugdrossel vollständig geschlossen werden, während das Leerlaufsteuerventil geöffnet wird, um den Leerlauf des Verbrennungsmotors zu ermöglichen (und ein Abwürgen des Verbrennungsmotors zu vermeiden).
  • Bei 324 beinhaltet das Verfahren Öffnen eines Aufnahmeventils, das den abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals an eine Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft koppelt. Die Steuerung kann ein Signal senden, welches das Aufnahmeventil zu einer vollständig offenen Position betätigt. Bei 326 beinhaltet das Verfahren Betreiben des elektrischen Kompressors, um Druckluft im abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals zu generieren. Der elektrische Kompressor kann stromaufwärts eines Turboladers gekoppelt sein, wobei der elektrische Kompressor einen ersten Verdichter beinhaltet, der von einem Elektromotor angetrieben wird, wobei der Turbolader einen zweiten Verdichter beinhaltet, der von einer Abgasturbine angetrieben wird, wobei der zweite Verdichter stromabwärts des ersten Verdichters im Ansaugkanal positioniert ist. Die Ansaugdrossel kann im Ansaugkanal stromabwärts des zweiten Verdichters gekoppelt sein. Betreiben des Kompressors kann Drehen des ersten Verdichters über den Elektromotor beinhalten, der bei einem vollen Arbeitszyklus arbeitet, während ein Wastegateventil, das an die Abgasturbine gekoppelt ist, offen gehalten wird. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal, das einem vollen Arbeitszyklus entspricht, an den Elektromotor senden, um den Elektromotor beim vollen Arbeitszyklus zu drehen, wodurch der erste Verdichter des elektrischen Kompressors bei der höchsten Drehzahleinstellung gedreht wird.
  • Bei 328 beinhaltet das Verfahren Strömen (oder Ansaugen) der Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt über die Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft in eine Vorrichtung durch eine Ausstoßvorrichtung, die an die Vorrichtung gekoppelt ist, um Vakuum zu generieren. Der Strom von Druckluft durch die Ausstoßvorrichtung in der Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft generiert Vakuum an einem Hals der Ausstoßvorrichtung. Bei 330 beinhaltet das Verfahren Anwenden des generierten Vakuums auf einen Vakuumaktor des Verbrennungsmotors. Zum Beispiel kann das Vakuum einem oder mehreren eines Wastegateventils, eines Kanisterspülventils und eines Kurbelgehäuseentlüftungsventils zugeführt werden. Außerdem kann Vakuum zur späteren Verwendung in einer Vakuumquelle gespeichert werden.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass die Steuerung während des Betriebs des Kompressors im Luftpumpenmodus oder Vakuumpumpenmodus als Reaktion auf eines einer Erhöhung des Fahrerdrehmomentbedarfs und eines Bedarfs nach Fahrzeugantrieb den Luftpumpen- oder Vakuumpumpenmodus unterbrechen und den Betrieb des Kompressors nach Bedarf fortsetzen kann, um vorübergehend Ladedruck bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung als Reaktion auf einen plötzlichen Aufladungsbedarf ein Signal senden, um die Drossel zu öffnen, während das Umgehungsventil geschlossen bleibt. Zusätzlich kann die Steuerung ein Signal an einen Wastegateaktor senden, um das Wastegateventil zu schließen. Die Steuerung kann dann den Kompressor betreiben, um Luft, die vom ersten Verdichter verdichtet wird, zum Verbrennungsmotor zu strömen, bis die Turbinendrehzahl einen Schwellenwert überschreitet. Betreiben des Kompressors als Reaktion auf die Erhöhung des Fahrerdrehmomentbedarfs oder den Bedarf nach Fahrzeugantrieb kann Einstellen eines Arbeitszyklus des Elektromotors auf Grundlage des Bedarfs beinhalten, wobei der Arbeitszyklus auf den oder in Richtung des Arbeitszyklus erhöht wird, wenn der Bedarf zunimmt. Nachdem die Turbinendrehzahl den Schwellenwert überschritten hat, kann die Steuerung ein Signal senden, um das Umgehungsventil vollständig zu öffnen und Luft, die vom zweiten (Turbolader-) Kompressor verdichtet wird, zum Verbrennungsmotor zu strömen, während der erste Verdichter umgangen wird.
  • Als Reaktion auf den Leerlauf des Verbrennungsmotors, während ein Fahrzeug angehalten hat, kann eine Steuerung auf diese Weise jedes einer Ansaugdrossel und eines Umgehungsventils schließen, um einen Abschnitt des Ansaugkanals, der jedes eines stromaufwärts angeordneten Verdichters und eines stromabwärts angeordneten Verdichters beherbergt und selektiv nur den stromaufwärts angeordneten Verdichter betreibt, abzudichten. Während eines ersten Zustands kann die Steuerung Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt ansaugen, wobei eine Ausstoßvorrichtung umgangen wird und die Druckluft auf den ersten Fahrzeugaktor angewandt wird. Im Vergleich dazu kann die Steuerung während eines zweiten Zustands Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt über die Ausstoßvorrichtung ansaugen und Vakuum, das an der Ausstoßvorrichtung generiert wird, auf einen zweiten, anderen Fahrzeugaktor anwenden. In einem Beispiel kann ein Druckniveau einer Druckspeichervorrichtung, die an den ersten Fahrzeugaktor gekoppelt ist, während des ersten Zustands einen Schwellendruck unterschreiten, während ein Vakuumniveau einer Vakuumspeichervorrichtung, die an den zweiten Fahrzeugaktor gekoppelt ist, während des zweiten Zustands ein Schwellenvakuum unterschreiten kann. Einer oder mehrere des ersten Fahrzeugaktors und des zweiten Fahrzeugaktors können sich außerhalb des Verbrennungsmotors befinden. Zum Beispiel kann der erste Fahrzeugaktor eines von Fahrzeugreifen und Fahrzeugluftfederungen beinhalten. Der stromaufwärts angeordnete Verdichter kann ein Verdichter eines elektrischen Kompressors sein, während der stromabwärts angeordnete Verdichter ein Verdichter eines Turboladers sein kann. Selektives Betreiben von nur dem stromaufwärts angeordneten Verdichter kann Drehen des stromaufwärts angeordneten Verdichters über den Elektromotor beinhalten, wobei der Elektromotor bei einem vollen Arbeitszyklus arbeitet.
  • Unter Bezugnahme auf die 4A-4B ist eine beispielhafte Zeitachse eines elektrischen Kompressors zur Aufladungssteuerung sowie zur fahrzeugeigenen Generierung von Druckluft und Vakuum in den beispielhaften und gezeigt. Die horizontale Achse (x-Achse) gibt die Zeit an und die vertikalen Markierungen tl-t9 kennzeichnen wesentliche Zeitpunkte für den Kompressorbetrieb. Der Verlauf 402 zeigt Veränderungen einer Gaspedalposition im Zeitverlauf. Der Verlauf 404 zeigt Veränderungen des Ladedrucks im Zeitverlauf. Der Verlauf 406 zeigt Veränderungen der Drehzahl einer Turboladerturbine im Zeitverlauf. Der Verlauf 408 zeigt Veränderungen der Position eines Umgehungsventils des elektrischen Kompressors (ESBV), das über den elektrischen Kompressor gekoppelt ist. Das ESBV wird geöffnet, um zuzulassen, dass Ansaugluft den elektrischen Kompressor umgeht, oder geschlossen, um Luft durch den elektrischen Kompressor zu leiten. Der Verlauf 410 zeigt Veränderungen der Drehzahl eines elektrischen Kompressorverdichters (Comp_ES). Der Verlauf 412 zeigt Veränderungen der Drehzahl eines Turboladerkompressors (Comp_TC). Der Verlauf 414 zeigt Veränderungen einer Verbrennungsmotordrehzahl (Ne). Der Verlauf 416 zeigt Veränderungen beim Öffnen einer Ansaugdrossel. Der Verlauf 418 zeigt Veränderungen der Position eines Aufnahmeventils, das den Ansaugkanal (stromabwärts des Kompressorverdichters und stromaufwärts des Turboladerverdichters) an eine Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft koppelt. Wenn das Aufnahmeventil geöffnet ist, strömt Luft aus dem Ansaugkanal in die Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft. Der Verlauf 420 zeigt Veränderungen der Ausgabe des elektrischen Kompressors, wenn er als eine fahrzeugeigene Luft- oder Vakuumpumpe betrieben wird. Im vorliegenden Beispiel ist der ES-Verdichter stromaufwärts des TC-Verdichters im Ansaugkanal positioniert. Außerdem befindet sich das ESBV im Ansaugkanal stromaufwärts des ES-Verdichters, während die Ansaugkanal stromabwärts des TC-Verdichters im Ansaugkanal positioniert ist. Das Aufnahmeventil befindet sich stromabwärts des ES-Verdichters und stromaufwärts des TC-Verdichters im Ansaugkanal.
  • Vor dem Zeitpunkt t1 arbeitet der Verbrennungsmotor aufgrund eines geringeren Fahrerbedarfs (Verlauf 402) ohne Aufladung (Verlauf 404). Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Verbrennungsmotordrehzahl (Verlauf 414) in einem Bereich mit geringer Geschwindigkeit (z. B. gerade über dem Leerlauf) und die Ansaugdrossel (Verlauf 416) ist um einen kleinen Betrag geöffnet, um das gewünschte Drehzahl-/Lastprofil des Verbrennungsmotors bereitzustellen. Ein Abgaswastegate wird offen gehalten, da der Abgasstrom durch die Turboladerturbine nicht erforderlich ist, und deshalb dreht sich der Turboladerverdichter nicht (Verlauf 412). Zudem wird der elektrische Kompressor (ES) nicht betrieben (Verlauf 410), und das ESBV ist offen (Verlauf 408), sodass der Ansaugluftstrom den ES umgeht. Das Aufnahmeventil ist geschlossen (Verlauf 418), da der Kompressor nicht als eine Luftpumpe oder eine Vakuumpumpe betrieben wird, und deshalb ist die Pumpausgabe null (Verlauf 420).
  • Zum Zeitpunkt t1 betätigt der Fahrer das Pedal, wodurch der Verbrennungsmotor von einem Verbrennungsmotorbetrieb mit natürlicher Ansaugung zu einem Verbrennungsmotorbetrieb mit Aufladung übergeht. Als Reaktion auf die Pedalbetätigung wird das Drosselöffnen erhöht, um den erhöhten Luftstrombedarf zu erfüllen. Der erhöhte Luftstrom und die entsprechende Kraftstoffverwendung führen zu einer Erhöhung der Verbrennungsmotordrehzahl. Der Verbrennungsmotorladedruck wird als Reaktion auf das Ereignis der Pedalbetätigung durch Betätigen eines Elektromotors, der an den Kompressorverdichter gekoppelt ist, zum Erhöhen der Verdichterdrehzahl des elektrischen Kompressors erhöht. Ein Arbeitszyklus, der zum Elektromotor des Kompressors geliefert wird, kann erhöht werden, um den Kompressorverdichter zu beschleunigen. Gleichzeitig wird das ESBV geschlossen, um mehr Luft durch den Kompressorverdichter zu lenken. Gleichzeitig wird außerdem das Öffnen des Wastegates reduziert (nicht gezeigt), 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 erhöht werden, um den Fahrerbedarf zu decken, während die Turbine anläuft. Zwischen t1 und t2 wird Ansaugluft, die von nur dem stromaufwärts angeordneten Kompressorverdichter verdichtet wird, zum Verbrennungsmotor geliefert, um den Aufladungsbedarf zu erfüllen.
  • Bei t2 erreicht die Turbine eine Schwellendrehzahl 407, über der die Turbine in der Lage ist, den Turboladerverdichter anzutreiben, und der Turbolader(TC)-verdichter ist in der Lage, den vom Fahrer angeforderten Ladedruck zu erfüllen. Dementsprechend beginnt die Drehzahl des Turboladerverdichters bei t2, sich zu erhöhen. Auch bei t2 wird das ESBV geöffnet, um mehr Luft durch den Turboladerverdichter zu leiten, während der Kompressorverdichter umgangen wird. Zusätzlich kann ein Arbeitszyklus, der zum Elektromotor des Kompressors geliefert wird, reduziert werden, um den Kompressorverdichter zu verlangsamen. Zu diesem Zeitpunkt wird Ansaugluft, die von nur dem stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter verdichtet wird, zum Verbrennungsmotor geliefert, um den Aufladungsbedarf zu erfüllen. 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 405 dargestellt. Insbesondere wird der gewünschte Ladedruck durch Betreiben des elektrischen Kompressors (ES) bis t2 bereitgestellt, wohingegen beim Turbolochfall der gewünschte Ladedruck etwa bei t3 bereitgestellt wird.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass das Aufnahmeventil zwischen t1 und t3, wenn Ladedruck über den ES oder den TC geliefert wird, geschlossen gehalten wird, um eine Leckage von Ladedruck aus dem Ansaugkanal in eine Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft zu verhindern. Da der Kompressor nicht als eine Luftpumpe oder eine Vakuumpumpe betrieben wird, bleibt die Pumpausgabe außerdem zu diesem Zeitpunkt bei null.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass, während das ESBV als ein Auf-/Zu-Ventil dargestellt ist, das zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position bewegt werden kann, das ESBV in einem alternativen Beispiel ein stufenlos einstellbares Ventil sein kann, dessen Position auf jede beliebige Position dazwischen und einschließlich der vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Position eingestellt werden kann. In einem solchen Fall kann das Öffnen des ESBV als Reaktion auf den Ladedruckbedarf reduziert werden, sodass eine bestimmte Luftstrommenge durch den elektrischen Kompressor strömen kann, sodass ein resultierender Ladedruck gleich dem gewünschten Ladedruck ist. Ein Arbeitszyklus kann dem Elektromotor befohlen werden, um eine Motordrehzahl bereitzustellen, die einer Drehzahl des Kompressorverdichters entspricht, die einen Ladedruck bereitstellt, der mit dem gewünschten Ladedruck übereinstimmt.
  • Bei t3 kommt es zu einem Abfall des Fahrerbedarfs. Das Öffnen der Drossel wird als Reaktion auf den reduzierten Fahrerbedarf reduziert und der Verbrennungsmotor geht zu einer Leerlaufdrehzahl über. Um den Ladedruck zu reduzieren, wird ein Wastegateventil geöffnet, um die Abgasturbine zu verlangsamen und dadurch den Turboladerverdichter zu verlangsamen. Das ESBV wird offen gehalten und der ES-Verdichter bleibt deaktiviert, da kein vorübergehender Ladebedarf erfüllt werden muss. Zwischen t3 und t4 hört das Fahrzeug auf, sich zu bewegen. Als ein Beispiel kann das Fahrzeug zwischen t3 und t4 an einem Verkehrssignal angehalten haben, wobei der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist.
  • Bei t4 wird in Betracht gezogen, dass Bedingungen zum Betreiben des ES als eine fahrzeugeigene Luft- oder Vakuumpumpe erfüllt sind. Auf Grundlage des Reifendrucks kann bestimmt werden, dass Druckluft zum Aufblasen von Reifen erforderlich ist und dass eine Vakuumquelle ausreichend voll ist. Aus diesem Grund wird der ES bei t4 in einem Luftpumpenmodus (und nicht einem Vakuumpumpenmodus) betrieben. Um den ES in einem Luftpumpenmodus zu betreiben, wird das ESBV bei t4 vollständig geschlossen. Zur gleichen Zeit wird die Ansaugdrossel fast vollständig geschlossen, wobei das Ventil gerade ausreichend geöffnet bleibt, um ausreichend Luft bereitzustellen, um den Verbrennungsmotor laufen zu lassen. Durch vollständiges Schließen des Umgehungsventils und fast vollständiges Schließen des Einlassventils wird ein Abschnitt des Ansaugkanals von stromaufwärts des ES-Verdichters zu stromabwärts des TC-Verdichters im Wesentlichen abgedichtet. Ein Signal, das einem vollen Arbeitszyklus entspricht, wird dem Elektromotor befohlen, um den ES-Verdichter einer höchstmöglichen Drehzahleinstellung zu beschleunigen. Aufgrund der Erhöhung der ES-Drehung wird Druckluft in der abgedichteten Verbindung generiert. Die erhöhte Ausgabe der Luftpumpe ist bei Verlauf 420 gezeigt. Das Aufnahmeventil wird geöffnet, sodass die Druckluft zum Aufblasen zu den Reifen sowie zu beliebigen anderen Druckluftverbrauchsvorrichtungen geliefert werden kann.
  • In dem vorliegenden Beispiel wird die ES-Drehung opportunistisch bis t5 fortgesetzt, während der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist und das Fahrzeug sich nicht bewegt. Ein beliebiger positiver Luftdruck, der über dem Druck generiert wird, der erforderlich ist, um die Reifen aufzublasen, kann in einer positiven Druckspeichervorrichtung gespeichert werden. Bei t5 kann die Ansaugdrossel als Reaktion auf eine vorübergehende Erhöhung des Drehmomentbedarfs, wie etwa aufgrund eines Bedarfs zum Fahrzeugstart und -antrieb, während das ESBV geschlossen gehalten wird, geöffnet werden und der ES kann betrieben werden, um Luft zu verdichten, um den vorübergehenden Ladedruckbedarf zu erfüllen. Infolgedessen wird der Luftpumpenmodus deaktiviert. Hierin kann der Aufladungsbedarf ein vorübergehender Bedarf sein, die nur über den ES erfüllt wird, und ohne die Anforderung, den TC zu aktivieren. Ein Arbeitszyklus, der dem Elektromotor bei t5 befohlen wird, kann sich vom Arbeitszyklus unterscheiden, der dem Elektromotor bei t4 befohlen wird. Zum Beispiel kann ein höherer Arbeitszyklus (z. B. maximal möglicher Arbeitszyklus) dem Elektromotor bei t4 befohlen werden, wenn der ES als eine Luftpumpe betrieben wird. Im Vergleich dazu kann der befohlene Arbeitszyklus bei t5 ein Arbeitszyklus sein, der als eine Funktion des Aufladungsbedarfs eingestellt wird. Nach dem vorübergehenden Aufladungsbedarf, wenn der Drehmomentbedarf abfällt, kann das ESBV geöffnet werden und der ES-Verdichter kann verlangsamt werden. Der Verbrennungsmotor kann dann den Betrieb mit natürlicher Ansaugung fortsetzen.
  • Man wird zu schätzen wissen, dass das ESBV in einem alternativen Beispiel, wenn der ES im Luftpumpenmodus betrieben wird, sobald die Reifen ausreichend aufgeblasen sind und der Druckluftbedarf erfüllt ist (wie etwa zwischen t4 und t5), geöffnet werden kann (wie im gestrichelten Segment 409) und dem ES-Verdichter ermöglicht wird, zu verlangsamen. Als Reaktion auf den vorübergehenden Aufladungsbedarf bei t5 kann dann das ESBV wieder geschlossen werden und der ES-Verdichter kann über den Elektromotor beschleunigt werden, um den angeforderten Ladedruck bereitzustellen.
  • Zwischen t5 und t6 kommt es zu einem Abfall des Fahrerbedarfs. Das Öffnen der Drossel wird als Reaktion auf den reduzierten Fahrerbedarf reduziert und der Verbrennungsmotor geht zu einer Leerlaufdrehzahl über. Um den Ladedruck zu reduzieren, wird ein Wastegateventil geöffnet, um die Abgasturbine zu verlangsamen und dadurch den Turboladerverdichter zu verlangsamen. Das ESBV wird offen gehalten und der ES-Verdichter bleibt deaktiviert, da kein vorübergehender Ladebedarf erfüllt werden muss. Ebenfalls zwischen t5 und t6 hört das Fahrzeug auf, sich zu bewegen. Als ein Beispiel kann das Fahrzeug zwischen t5 und t6 an einem Verkehrssignal angehalten haben, wobei der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist.
  • Bei t6 wird in Betracht gezogen, dass Bedingungen zum Betreiben des ES als eine fahrzeugeigene Luft- oder Vakuumpumpe erfüllt sind. Auf Grundlage des Reifendrucks kann bestimmt werden, dass Druckluft zum Aufblasen von Reifen nicht erforderlich ist. Auf Grundlage des vorherigen Betriebs des Vakuumaktors kann bestimmt werden, dass die Vakuumquelle aufgefüllt werden muss. Aus diesem Grund wird der ES bei t6 in einem Vakuumpumpenmodus (und nicht im Luftpumpenmodus) betrieben. Um den ES im Vakuumpumpenmodus zu betreiben, wird das ESBV bei t6 vollständig geschlossen. Zur gleichen Zeit wird die Ansaugdrossel fast vollständig geschlossen, wobei das Ventil gerade ausreichend geöffnet bleibt, um ausreichend Luft bereitzustellen, um den Verbrennungsmotor laufen zu lassen. Durch vollständiges Schließen des Umgehungsventils und fast vollständiges Schließen der Ansaugdrossel wird ein Abschnitt des Ansaugkanals von stromaufwärts des ES-Verdichters zu stromabwärts des TC-Verdichters im Wesentlichen abgedichtet. Ein Signal, das einem vollen Arbeitszyklus entspricht, wird dem Elektromotor befohlen, um den ES-Verdichter einer höchstmöglichen Drehzahleinstellung zu beschleunigen. Aufgrund der Erhöhung der ES-Drehung wird Druckluft in der abgedichteten Verbindung generiert. Das Aufnahmeventil wird geöffnet und die Druckluft wird durch eine Ausstoßvorrichtung in der Aufnahmeleistung für unter Druck stehende Luft geleitet, was dazu führt, dass Vakuum am Hals der Ausstoßvorrichtung generiert wird. Die erhöhte Ausgabe der Vakuumpumpe ist bei Verlauf 420 gezeigt. Das generierte Vakuum wird dann zum Auffüllen der Vakuumquelle zugeführt sowie nach Bedarf auf beliebige Verbrennungsmotorvakuumaktoren angewandt. Zum Beispiel kann das generierte Vakuum zur Wastegatebetätigung, zum Kraftstoffdampfkanister usw. verwendet werden.
  • In dem vorliegenden Beispiel wird die ES-Drehung opportunistisch bis t7 fortgesetzt, während der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist und das Fahrzeug sich nicht bewegt. Bei t7 kann die Ansaugdrossel als Reaktion auf eine vorübergehende Erhöhung des Drehmomentbedarfs, der jedoch für die erforderliche Aufladung nicht hoch genug ist, geöffnet werden. Zusätzlich kann das ESBV geöffnet werden, um Luftstrom zum Verbrennungsmotor zu leiten, wobei der ES umgangen wird. Zusätzlich kann der ES verlangsamt werden. Infolgedessen wird der Vakuumpumpenmodus deaktiviert.
  • Bei t8 kann der ES als Reaktion auf eine größere Erhöhung des Drehmomentbedarfs betrieben werden, um Luft zu verdichten, um den vorübergehenden Ladedruck zu erfüllen, während die Turbine hochfährt. Wie zwischen t1 und t3 wird ein Arbeitszyklus, der zum Elektromotor des Kompressors geliefert wird, erhöht, um den Kompressorverdichter zu beschleunigen. Gleichzeitig wird das ESBV geschlossen, um mehr Luft durch den Kompressorverdichter zu lenken. Gleichzeitig wird außerdem das Öffnen des Wastegates reduziert (nicht gezeigt), 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 erhöht werden, um den Fahrerbedarf zu decken, während die Turbine anläuft. Bei t9 ist der Turbolader(TC)-verdichter in der Lage, den vom Fahrer angeforderten Ladedruck zu erfüllen, sobald die Turbine die Schwellendrehzahl 407 erreicht. Dementsprechend wird bei t2 das ESBV geöffnet, um mehr Luft durch den Turboladerverdichter zu leiten, während der Kompressorverdichter umgangen wird. Zusätzlich kann ein Arbeitszyklus, der zum Elektromotor des Kompressors geliefert wird, reduziert werden, um den Kompressorverdichter zu verlangsamen. Nach t9 wird Ansaugluft, die von nur dem stromabwärts angeordneten Turboladerverdichter verdichtet wird, zum Verbrennungsmotor geliefert, um den Aufladungsbedarf zu erfüllen.
  • Auf diese Weise kann eine Steuerung während eines ersten Zustands mit sich bewegendem Fahrzeug einen stromaufwärts angeordneten Verdichter betreiben, eine Ansaugdrossel zu öffnen und ein Umgehungsventil, das nur an den stromaufwärts angeordneten Verdichter gekoppelt ist, zu schließen, um Druckluft einem Verbrennungsmotor zuzuführen, während ein stromabwärts angeordneter Verdichter hochfährt. Im Vergleich dazu kann die Steuerung während eines zweiten Zustands mit angehaltenem Fahrzeug den stromaufwärts angeordneten Verdichter betreiben, jedes der Ansaugdrossel und des Umgehungsventils zu schließen, um Druckluft dem abgedichteten Abschnitt eines Ansaugkanals zuzuführen, während der stromabwärts angeordnete Verdichter deaktiviert wird. Außerdem kann die Steuerung während des zweiten Zustands Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals ansaugen und die Druckluft einer Fahrzeugkomponente außerhalb des Verbrennungsmotors zuführen. Außerdem kann die Steuerung während des zweiten Zustands Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals über eine Ausstoßvorrichtung in eine Speichervorrichtung ansaugen, um Vakuum an der Ausstoßvorrichtung zu generieren und das an der Ausstoßvorrichtung generierte Vakuum einem Verbrennungsmotorvakuumaktor zuzuführen. In einem Beispiel ist der stromaufwärts angeordnete Verdichter an einen Elektromotor gekoppelt und der stromabwärts angeordnete Verdichter ist an eine Abgasturbine gekoppelt, und Betreiben des stromaufwärts angeordneten Verdichters während des ersten Zustands beinhaltet Drehen des Verdichters über den Motor, der bei einer Motordrehzahl auf Grundlage des Fahrerdrehmomentbedarfs betrieben wird, während Betreiben des stromaufwärts angeordneten Verdichters Drehen des Verdichters über den Motor, der bei maximal möglicher Motordrehzahl arbeitet, beinhaltet. Außerdem wird ein Wastegateventil an der Abgasturbine während des ersten Zustands geschlossen, während das Wastegateventil, das an die Abgasturbine gekoppelt ist, während des zweiten Zustands geöffnet wird. Des Weiteren kann eine Verbrennungsmotordrehzahl während des ersten Zustands über der Leerlaufdrehzahl liegen, während die Verbrennungsmotordrehzahl während des zweiten Zustands bei der Leerlaufdrehzahl liegt. Außerdem kann die Steuerung während des ersten Zustands, nachdem der stromabwärts angeordnete Verdichter hochgefahren ist, das Umgehungsventil öffnen, um Druckluft dem Verbrennungsmotor von dem stromabwärts angeordneten Verdichter zuführen, während der stromaufwärts angeordnete Verdichter umgangen wird.
  • Auf diese Weise wird durch Betreiben eines elektrischen Kompressors, der stufenweise stromaufwärts eines Turboladers angeordnet ist, als eine fahrzeugeigene Luft- oder Vakuumpumpe, eine zuverlässige Luft- und Vakuumquelle mit Kostenreduzierungsvorteilen bereitgestellt. Der technische Effekt des Beinhaltens einer Ausstoßvorrichtung in einer unter Druck stehenden Aufnahmeleitung, die an einen Ansaugkanal stromabwärts des Kompressors gekoppelt ist, besteht darin, dass die gleichen Komponenten zur Generierung von Druckluft und Vakuum genutzt werden können. Durch das Verdichten von Luft in einem abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals wird die Verbrennungsmotor- und Fahrzeugleistung nicht beeinflusst. Durch das Koppeln des abgedichteten Abschnitts des Ansaugkanals an die unter Druck stehende Aufnahmeleitung über ein Ventil kann der Aufnahmeanschluss abgedichtet werden, um den Luftverlust während des regulären aufgeladenen Verbrennungsmotorbetriebs zu reduzieren. Insgesamt wird ein höherer Freiheitsgrad bereitgestellt, um Vakuumquellen und Druckluftquellen zu steuern und zu verwalten.
  • Als ein Beispiel umfasst ein Verfahren: während eines Verbrennungsmotorleerlaufs und während ein Fahrzeug nicht angetrieben wird, Abdichten eines Abschnitts eines Ansaugkanals durch Schließlich jedes einer Ansaugdrossel und eines Umgehungsventils, das an einen elektrischen Kompressor gekoppelt ist; Betreiben des Kompressors, um Druckluft im abgedichteten Abschnitt zu generieren; und Ansaugen der Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt in eine Vorrichtung. In dem vorhergehenden Beispiel umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional Anwenden der Druckluft auf einen oder mehrere eines Druckluftaktors und einer Fahrzeugkomponente, einschließlich Fahrzeugreifen und eines Fahrzeugluftfederungssystems. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird die Druckluft zusätzlich oder optional über eine Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft angewandt, und wobei Anwenden der Druckluft Betätigen eines Aufnahmeventils zu einer offenen Position beinhaltet, wobei das Aufnahmeventil die Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft an den abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals koppelt. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional Strömen der Druckluft durch eine Ausstoßvorrichtung, die an die Vorrichtung gekoppelt ist, um Vakuum zu generieren, und Anwenden des generierten Vakuums auf einen Verbrennungsmotorvakuumaktor, wobei der Verbrennungsmotorvakuumaktor eines oder mehrere eines Wastegateventils, eines Behälterspülventils und eines Kurbelgehäuseentlüftungsventils beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist der elektrische Kompressor zusätzlich oder optional stromaufwärts eines Turboladers gekoppelt, wobei der elektrische Kompressor einen ersten Verdichter beinhaltet, der von einem Elektromotor angetrieben wird, wobei der Turbolader einen zweiten Verdichter beinhaltet, der von einer Abgasturbine angetrieben wird, wobei der zweite Verdichter stromabwärts des ersten Verdichters im Ansaugkanal positioniert ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist die Ansaugdrossel zusätzlich oder optional an den Ansaugkanal stromabwärts des zweiten Verdichters gekoppelt. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet Betreiben des Kompressors zusätzlich oder optional Drehen des ersten Verdichters über den Elektromotor, der bei einem vollen Arbeitszyklus arbeitet, während ein Wastegateventil, das an die Abgasturbine gekoppelt ist, geöffnet wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf eines einer Erhöhung des Fahrerdrehmomentbedarfs und eines Bedarfs nach Fahrzeugantrieb Öffnen der Drossel, während das Umgehungsventil geschlossen gehalten wird, Schließen des Wastegateventils und Betreiben des Kompressors, um Luft, die von dem ersten Verdichter verdichtet wird, zum Verbrennungsmotor zu strömen, bis die Turbinendrehzahl einen Schwellenwert überschreitet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet Betreiben des Kompressors als Reaktion auf eines der Erhöhung des Fahrerdrehmomentbedarfs und des Bedarfs nach Fahrzeugantrieb zusätzlich oder optional Einstellen eines Arbeitszyklus des Elektromotors auf Grundlage des Bedarfs, wobei der Arbeitszyklus auf den oder in Richtung des Arbeitszyklus erhöht wird, wenn der Bedarf zunimmt. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional, nachdem die Turbinendrehzahl den Schwellenwert überschreitet, Öffnen des Umgehungsventils und Strömen von Luft, die vom zweiten Verdichter verdichtet wird, zum Verbrennungsmotor, während der erste Verdichter umgangen wird.
  • Ein anderes beispielhaftes Verfahren für einen Verbrennungsmotor umfasst: während eines ersten Zustands mit sich bewegendem Fahrzeug Betreiben eines stromaufwärts angeordneten Verdichters, eine Ansaugdrossel zu öffnen und ein Umgehungsventil, das nur an den stromaufwärts angeordneten Verdichter gekoppelt ist, zu schließen, um Druckluft einem Verbrennungsmotor zuzuführen, während ein stromabwärts angeordneter Verdichter hochfährt; und während eines zweiten Zustands mit angehaltenem Fahrzeug Betreiben des stromaufwärts angeordneten Verdichters, die Ansaugdrossel und das Umgehungsventil zu schließen, um Druckluft einem abgedichteten Abschnitt eines Ansaugkanals zuzuführen, während der stromabwärts angeordnete Verdichter deaktiviert wird. In dem vorhergehenden Beispiel umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional während des zweiten Zustands Ansaugen von Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals und Zuführen der Druckluft einer Fahrzeugkomponente außerhalb des Verbrennungsmotors. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional während des zweiten Zustands Ansaugen der Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals über eine Ausstoßvorrichtung in eine Speichervorrichtung, um Vakuum an der Ausstoßvorrichtung zu generieren, und Zuführen des an der Ausstoßvorrichtung generierten Vakuums einem Verbrennungsmotorvakuumaktor. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist der stromaufwärts angeordnete Verdichter zusätzlich oder optional an einen Elektromotor gekoppelt und der stromabwärts angeordnete Verdichter ist an eine Abgasturbine gekoppelt, und wobei Betreiben des stromaufwärts angeordneten Verdichters während des ersten Zustands Drehen des Verdichters über den Motor, der bei einer Motordrehzahl auf Grundlage des Fahrerdrehmomentbedarfs betrieben wird, und Betreiben des stromaufwärts angeordneten Verdichters Drehen des Verdichters über den Motor, der bei einer maximal möglichen Motordrehzahl arbeitet, beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist ein Wastegateventil, das an die Abgasturbine gekoppelt ist, während des ersten Zustands zusätzlich oder optional geschlossen und das Wastegateventil, das an die Abgasturbine gekoppelt ist, ist während des zweiten Zustands geschlossen, und wobei eine Verbrennungsmotordrehzahl während des ersten Zustands über der Leerlaufdrehzahl ist und während des zweiten Zustands bei Leerlaufdrehzahl ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional während des ersten Zustands, nachdem der stromabwärts angeordnete Verdichter hochgefahren ist, Öffnen des Umgehungsventils, um Druckluft dem Verbrennungsmotor von dem stromabwärts angeordneten Verdichter zuzuführen, während der stromaufwärts angeordnete Verdichter umgangen wird.
  • Ein anderes beispielhaftes Verfahren für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs umfasst: als Reaktion auf Verbrennungsmotorleerlauf, während das Fahrzeug angehalten hat, Schließen jedes einer Ansaugdrossel und eines Umgehungsventils, um einen Abschnitt eines Ansaugkanals, der jeden eines stromaufwärts angeordneten Verdichters und eines stromabwärts angeordneten Verdichters aufnimmt, abzudichten; selektives Betreiben von nur dem stromaufwärts angeordneten Verdichter; während eines ersten Zustands, Ansaugen von Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt, Umgehen einer Ausstoßvorrichtung und Anwenden der Druckluft auf einen ersten Fahrzeugaktor; und während eines zweiten Zustands, Ansaugen von Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt über die Ausstoßvorrichtung und Anwenden von Vakuum, das an der Ausstoßvorrichtung generiert wird, auf einen zweiten, anderen Fahrzeugaktor. In dem vorhergehenden Beispiel ist ein Druckniveau einer Druckspeichervorrichtung, die an den ersten Fahrzeugaktor gekoppelt ist, während des ersten Zustands geringer als ein Schwellendruck, und wobei ein Vakuumniveau einer Vakuumspeichervorrichtung, die an den zweiten Fahrzeugaktor gekoppelt ist, während des zweiten Zustands geringer als ein Schwellenvakuum ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele befindet sich einer oder mehrere des ersten Fahrzeugaktors und des zweiten Fahrzeugaktors zusätzlich oder optional außerhalb des Verbrennungsmotors, und wobei der erste Fahrzeugaktor eines von Fahrzeugreifen und Fahrzeugluftfederungen beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist der stromaufwärts angeordnete Verdichter ein Verdichter eines elektrischen Kompressors und der stromabwärts angeordnete Verdichter ist ein Verdichter eines Turboladers, und wobei selektives Betreiben von nur dem stromaufwärts angeordneten Verdichter Drehen des stromaufwärts angeordneten Verdichters über den Elektromotor beinhaltet, wobei der Elektromotor bei einem vollen Arbeitszyklus arbeitet.
  • In einer weiteren Darstellung umfasst ein Fahrzeugsystem: Räder mit Reifen; einen Verbrennungsmotor mit einem Ansaugkanal; 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 des ersten Verdichters entlang des Ansaugkanals positioniert ist; eine Ansaugdrossel, die stromabwärts des zweiten Verdichters entlang des Ansaugkanals positioniert ist; eine Umgehung, die ein über den ersten Verdichter gekoppeltes Umgehungsventil beinhaltet; ein Wastegate, das ein vakuumbetätigtes Wastegateventil beinhaltet, dass an die Abgasturbine gekoppelt ist, wobei das Wastegateventil an eine Vakuumquelle gekoppelt ist; eine unter Druck stehende Aufnahmeleitung, die über einen Aufnahmeanschluss an einer Stelle stromaufwärts des ersten Verdichters und stromabwärts eines Einlasses des Umgehungsventils an den Ansaugkanal gekoppelt ist, wobei die Aufnahmeleitung ein Aufnahmeventil und eine Ausstoßvorrichtung beinhaltet; und einer Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren, auf einem nicht transitorischen Speicher gespeicherten Anweisungen zu Folgendem konfiguriert sein: als Reaktion auf einen Abfall des Vakuumniveaus an der Vakuumquelle Drehen des ersten Verdichters über den Elektromotor, wobei jedes der Ansaugdrossel und des Umgehungsventils geschlossen ist, während der Verbrennungsmotor bei Leerlaufdrehzahl ist und das Fahrzeug sich nicht bewegt; Öffnen des Aufnahmeventils und Ansaugen von Luft, die vom ersten Verdichter verdichtet wird, über die Ausstoßvorrichtung in die Aufnahmeleitung; und Auffüllen der Vakuumquelle mit Vakuum, welches an der Ausstoßvorrichtung angesaugt wird. In dem vorhergehenden Beispiel kann die Steuerung zusätzlich oder optional weitere Anweisungen zum Drehen des ersten Verdichters über den Elektromotor als Reaktion auf einen Abfall des Reifendrucks, wobei jedes der Ansaugdrossel und des Umgehungsventils geschlossen ist, während der Verbrennungsmotor bei Leerlaufdrehzahl ist und das Fahrzeug sich nicht bewegt; Öffnen des Aufnahmeventils und Ansaugen von Luft, die vom ersten Verdichter verdichtet wird, in die Aufnahmeleitung, wobei die Ausstoßvorrichtung umgangen wird; und Aufblasen der Reifen mit Druckluft, die in die Aufnahmeleitung angesaugt wird, beinhalten. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele kann die Steuerung das Wastegateventil zusätzlich oder optional vollständig öffnen, während der erste Verdichter gedreht wird, wobei jedes der Ansaugdrossel und des Umgehungsventils geschlossen ist, um den zweiten Verdichter zu deaktivieren.
  • Es ist zu beachten, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nicht transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Verbrennungsmotorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Verbrennungsmotorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der unterschiedlichen Systeme und Konfigurationen und weitere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Ansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden zudem unabhängig davon, ob ihr Umfang in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche weiter oder enger gefasst oder gleich ist, als im Gegenstand 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]
    • US 20160059643 [0004]

Claims (15)

  1. Verfahren, umfassend: während eines Verbrennungsmotorleerlaufs und während ein Fahrzeug nicht angetrieben wird, Abdichten eines Abschnitts eines Ansaugkanals durch Schließlich jedes einer Ansaugdrossel und eines Umgehungsventils, das an einen elektrischen Kompressor gekoppelt ist; Betreiben des Kompressors, um Druckluft im abgedichteten Abschnitt zu generieren; und Strömen der Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt in eine Vorrichtung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Anwenden der Druckluft auf einen oder mehrere eines Druckluftaktors und einer Fahrzeugkomponente, einschließlich Fahrzeugreifen und eines Fahrzeugluftfederungssystems.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Druckluft über eine Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft angewandt wird, und wobei Anwenden der Druckluft Betätigen eines Aufnahmeventils zu einer offenen Position beinhaltet, wobei das Aufnahmeventil die Aufnahmeleitung für unter Druck stehende Luft an den abgedichteten Abschnitt des Ansaugkanals koppelt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Strömen der Druckluft durch eine Ausstoßvorrichtung, die an die Vorrichtung gekoppelt ist, um Vakuum zu generieren, und Anwenden des generierten Vakuums auf einen Verbrennungsmotorvakuumaktor, wobei der Verbrennungsmotorvakuumaktor eines oder mehrere eines Wastegateventils, eines Behälterspülventils und eines Kurbelgehäuseentlüftungsventils beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der elektrische Kompressor stromaufwärts eines Turboladers gekoppelt ist, wobei der elektrische Kompressor einen ersten Verdichter beinhaltet, der von einem Elektromotor angetrieben wird, wobei der Turbolader einen zweiten Verdichter beinhaltet, der von einer Abgasturbine angetrieben wird, wobei der zweite Verdichter stromabwärts des ersten Verdichters im Ansaugkanal positioniert ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Ansaugdrossel im Ansaugkanal stromabwärts des zweiten Verdichters gekoppelt ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Betreiben des Kompressors Drehen des ersten Verdichters über den Elektromotor beinhaltet, der bei einem vollen Arbeitszyklus arbeitet, während ein Wastegateventil, das an die Abgasturbine gekoppelt ist, geöffnet ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend als Reaktion auf eines einer Erhöhung des Fahrerdrehmomentbedarfs und eines Bedarfs nach Fahrzeugantrieb Öffnen der Drossel, während das Umgehungsventil geschlossen gehalten wird, Schließen des Wastegateventils und Betreiben des Kompressors, um Luft, die von dem ersten Verdichter verdichtet wird, zum Verbrennungsmotor zu strömen, bis die Turbinendrehzahl einen Schwellenwert überschreitet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei Betreiben des Kompressors als Reaktion auf eines der Erhöhung des Fahrerdrehmomentbedarfs und des Bedarfs nach Fahrzeugantrieb Einstellen eines Arbeitszyklus des Elektromotors auf Grundlage des Bedarfs beinhaltet, wobei der Arbeitszyklus auf den oder in Richtung des Arbeitszyklus erhöht wird, wenn der Bedarf zunimmt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend, nachdem die Turbinendrehzahl den Schwellenwert überschreitet, Öffnen des Umgehungsventils und Strömen von Luft, die vom zweiten Verdichter verdichtet wird, zum Verbrennungsmotor, während der erste Verdichter umgangen wird.
  11. System, umfassend: ein Fahrzeug; einen ersten Fahrzeugaktor; einen zweiten, anderen Fahrzeugaktor; einen Verbrennungsmotor; einen Ansaugkanal, der jeden eines stromaufwärts angeordneten Verdichters und eines stromabwärts angeordneten Verdichters aufnimmt; ein Umgehungsventil, das an den Ansaugkanal gekoppelt ist; eine Ansaugdrossel, die an den Ansaugkanal gekoppelt ist; eine Ausstoßvorrichtung, die an den Ansaugkanal gekoppelt ist; eine Steuerung, die auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte computerlesbare Anweisungen für Folgendes beinhaltet: als Reaktion auf Verbrennungsmotorleerlauf, während das Fahrzeug angehalten hat, Schließen jedes der Ansaugdrossel und des Umgehungsventils, um einen Abschnitt des Ansaugkanals, der jeden des stromaufwärts angeordneten Verdichters und des stromabwärts angeordneten Verdichters aufnimmt, abzudichten; selektives Betreiben von nur dem stromaufwärts angeordneten Verdichter; während eines ersten Zustands, Ansaugen von Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt, Umgehen der Ausstoßvorrichtung und Anwenden der Druckluft auf den ersten Fahrzeugaktor; und während eines zweiten Zustands, Ansaugen von Druckluft aus dem abgedichteten Abschnitt über die Ausstoßvorrichtung und Anwenden von Vakuum, das an der Ausstoßvorrichtung generiert wird, auf den zweiten, anderen Fahrzeugaktor.
  12. System nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Druckspeichervorrichtung, die an den ersten Fahrzeugaktor gekoppelt ist, und eine Vakuumspeichervorrichtung, die an den zweiten Fahrzeugaktor gekoppelt ist, und wobei ein Druckpegel der Druckspeichervorrichtung, die an den ersten Fahrzeugaktor gekoppelt ist, während des ersten Zustands einen Schwellendruck unterschreitet, und ein Vakuumpegel der Vakuumspeichervorrichtung, die an den zweiten Fahrzeugaktor gekoppelt ist, während des zweiten Zustands ein Schwellenvakuum unterschreitet.
  13. System nach Anspruch 11, wobei einer oder mehrere des ersten Fahrzeugaktors und des zweiten Fahrzeugaktors außerhalb des Verbrennungsmotors ist und wobei der erste Fahrzeugaktor eines von Fahrzeugreifen und Fahrzeugluftfederungen beinhaltet.
  14. System nach Anspruch 11, wobei der stromaufwärts angeordnete Verdichter ein Verdichter eines elektrischen Kompressors ist und der stromabwärts angeordnete Verdichter ein Verdichter eines Turboladers ist und wobei selektives Betreiben von nur dem stromaufwärts angeordneten Verdichter Drehen des stromaufwärts angeordneten Verdichters über den Elektromotor beinhaltet, wobei der Elektromotor bei einem vollen Arbeitszyklus arbeitet.
  15. System nach Anspruch 14, wobei der Turbolader eine Abgasturbine beinhaltet, die den stromabwärts angeordneten Verdichter antreibt, und wobei ein Wastegateventil, das an die Abgasturbine gekoppelt ist, während des ersten Zustands geschlossen ist, und das Wastegateventil, das an die Abgasturbine gekoppelt ist, während des zweiten Zustands offen ist.
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US15/425,951 US10202913B2 (en) 2017-02-06 2017-02-06 Method and system for boosted engine system

Publications (1)

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RU (1) RU2717190C2 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10233817B2 (en) * 2016-05-10 2019-03-19 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust gas heat recovery
US10926588B2 (en) * 2018-04-05 2021-02-23 Cnh Industrial America Llc Combination air supply system and method
CN109228805B (zh) * 2018-08-22 2021-07-09 上海工程技术大学 一种汽车轮胎紧急自动充气装置
US11143097B2 (en) 2018-11-29 2021-10-12 Deere & Company Electrified air system for removing cold start aids
US11292302B2 (en) * 2019-08-06 2022-04-05 Deere & Company Electrified air system for use with central tire inflation system
US11292301B2 (en) * 2019-08-06 2022-04-05 Deere & Company Electrified air system for use with central tire inflation system
US11745550B2 (en) * 2019-08-06 2023-09-05 Deere & Company Electrified air system for use with central tire inflation system
CN112644232B (zh) * 2021-01-23 2022-10-04 江苏惠新知识产权服务有限公司 一种基于车联网的电动汽车充气泵及其充气方法
CN113147305B (zh) * 2021-04-06 2022-03-25 东风汽车集团股份有限公司 一种空气悬架系统、空气悬架系统的使用方法及车辆
US11773793B2 (en) 2022-02-04 2023-10-03 Ford Global Technologies, Llc Method and system for compressed air supply

Citations (2)

* 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
US20160059643A1 (en) 2014-08-27 2016-03-03 Cnh Industrial America Llc Tire pressure control system for a vehicle

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1292955A (en) * 1968-11-11 1972-10-18 Plessey Co Ltd Improvements in or relating to the starting of diesel engines
US4760703A (en) * 1980-10-25 1988-08-02 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Induction system for internal combustion engines
JPH0450428Y2 (de) * 1986-06-27 1992-11-27
JPS6427438U (de) * 1987-08-07 1989-02-16
JPH024933U (de) * 1988-06-22 1990-01-12
US5291916A (en) 1992-12-28 1994-03-08 Excel Industries, Inc. Check valve
GB0400808D0 (en) * 2004-01-14 2004-02-18 Lotus Car A turbocharged internal combustion engine
JPWO2005085611A1 (ja) * 2004-03-09 2007-08-30 株式会社日立製作所 電動過給機付きエンジン及びその制御装置
US20060016477A1 (en) 2004-07-23 2006-01-26 Algis Zaparackas Vacuum enhancing check valve
US7137253B2 (en) * 2004-09-16 2006-11-21 General Electric Company Method and apparatus for actively turbocharging an engine
JP4544106B2 (ja) * 2005-09-08 2010-09-15 マツダ株式会社 エンジンの過給装置
US7765805B2 (en) * 2007-07-24 2010-08-03 Kasi Forvaltning I Goteborg Ab Enhanced supercharging system and an internal combustion engine having such a system
KR100941808B1 (ko) 2008-07-11 2010-02-10 현대자동차주식회사 브레이크 부스터 부압 조절 장치
US7743752B2 (en) * 2008-07-18 2010-06-29 Ford Global Technologies, Llc System and method for improving fuel vapor purging for an engine having a compressor
KR101037019B1 (ko) 2009-03-31 2011-05-25 현대자동차주식회사 브레이크용 부압증폭기
US8271183B2 (en) * 2009-05-28 2012-09-18 Ford Global Technologies, Llc Approach for controlling a vehicle engine that includes an electric boosting device
US20110186151A1 (en) 2010-02-04 2011-08-04 Bernard Joseph Sparazynski Check valve
US8925520B2 (en) 2010-03-10 2015-01-06 Ford Global Technologies, Llc Intake system including vacuum aspirator
US10082070B2 (en) * 2010-12-08 2018-09-25 Hydracharge Llc High performance turbo-hydraulic compressor
DE112011104763B4 (de) * 2011-01-24 2019-10-02 Vandyne Superturbo, Inc. Fette Brennstoffmischung Super-Turbogeladenes Antriebssystem
CN201972892U (zh) 2011-03-03 2011-09-14 岳岗 一种增压式气泵
JP5701203B2 (ja) * 2011-12-27 2015-04-15 三菱重工業株式会社 内燃機関の廃熱を利用した電動過給装置
US9303561B2 (en) * 2012-06-20 2016-04-05 Ford Global Technologies, Llc Turbocharger compressor noise reduction system and method
US9175783B2 (en) * 2012-11-16 2015-11-03 Ford Global Technologies, Llc Vacuum-actuated wastegate
US9359940B2 (en) * 2013-04-15 2016-06-07 Ford Global Technologies, Llc Direct manifold boost assist device with throttle body manifold volume isolation
US20140373531A1 (en) * 2013-06-19 2014-12-25 Jim Wong Natural gas fueled internal combustion engine
US10166961B2 (en) * 2013-12-05 2019-01-01 Ford Global Technologies, Llc Vacuum scavenging in hybrid vehicles
US9540989B2 (en) * 2015-02-11 2017-01-10 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US10060341B2 (en) 2015-07-14 2018-08-28 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US9695740B2 (en) * 2015-07-14 2017-07-04 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control

Patent Citations (2)

* 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
US20160059643A1 (en) 2014-08-27 2016-03-03 Cnh Industrial America Llc Tire pressure control system for a vehicle

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