DE102018107315A1 - Verfahren und System für ein aufgeladenes Motorsystem - Google Patents

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Baitao Xiao
John Erik Mikael Hellstrom
Adam Nathan Banker
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Erhöhen der Manövrierbarkeit eines Fahrzeugs, wenn es auf Sand, Schnee oder felsigem Gelände betrieben wird sowie während es Kurvenfahren und Rutschmanöver durchführt, bereitgestellt. Ladewegaktoren werden in Positionen gehalten, die ermöglichen, dass der Krümmerdruck über dem Umgebungsluftdruck gehalten wird, wenn sich der Drehmomentbedarf verändert, einschließlich wenn der Drehmomentbedarf abfällt. Das Motordrehmoment wird über Anpassungen eines oder mehrerer von Kraftstoffzufuhr, Zündzeitpunkt und Ansaugdrosselöffnung reduziert oder erhöht.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Verbessern der Übergangsreaktion in einem aufgeladenen Motorsystem.
  • Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
  • Motoren können mit Aufladungsvorrichtungen, wie etwa Turboladern oder Kompressoren, konfiguriert sein, um den Luftmassenstrom in eine Brennkammer zu erhöhen. Turbolader und Kompressoren verdichten die in den Motor eintretende Ansaugluft unter Verwendung eines Ansaugverdichters. Während ein Turbolader einen Verdichter beinhaltet, der durch eine Turbine angetrieben wird, beinhaltet ein Kompressor einen Verdichter, der durch den Motor oder einen Elektromotor angetrieben wird. In einigen Motorsystemen können eine oder mehrere Ansaugladevorrichtungen stufenweise in Reihe oder parallel angeordnet sein, um die Ladereaktion des Motors zu verbessern.
  • Ein Beispiel für einen mehrstufigen aufgeladenen Motor wird durch Kawamura et al. in US-Patent 6,938,420 gezeigt. Darin sind ein durch einen Elektromotor angetriebener elektrischer Kompressor und ein Umgehungsventil des elektrischen Kompressors (electric supercharger bypass valve - ESBV) stufenweise stromabwärts eines Turboladers angeordnet. Unter Bedingungen, bei denen der Turboladerverdichter nicht hochgedreht wurde, kann das ESBV geschlossen werden und der elektrische Kompressor kann gedreht werden, um einen kurzzeitigen Ladeüberdruck bereitzustellen, um das Turboloch zu reduzieren. Dann kann, wenn der Turboladerverdichter ausreichend hochgedreht wurde, das ESBV geöffnet werden und der elektrische Kompressor kann deaktiviert werden, um zuzulassen, dass der Turbolader den erwünschten Ladedruck bereitstellt.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei einem derartigen Ansatz erkannt. Als ein Beispiel kann während ausgewählter Fahrzeugmanöver, wie etwa Kurvenfahren, Rutschmanövern, Manövern auf Sand oder Schnee usw. eine größere Menge an Traktionsmoment selektiv zu den Vorder- oder Hinterrädern hinzugefügt werden. Typischerweise kann das Fahrzeug vor derartigen Manövern ein Verlangsamungsereignis durchlaufen haben, bei dem Fahrzeugbremsen betätigt und das Gaspedal gelöst wurde. Als Reaktion auf das Verlangsamungsereignis können Motoraktoren so angepasst worden sein, dass der Ladedruck reduziert wurde und sie sich von Positionen des besten volumetrischen Wirkungsgrads weg bewegt haben. Beispielsweise kann der Ladedruck abgelassen worden sein, indem aufgeladene Luft zu einem Verdichtereinlass zurückgeführt wurde, um ein Pumpen abzuschwächen, und ein Abgas-Wastegate kann geöffnet worden sein, um eine Turboladerturbine zu verlangsamen. Infolgedessen kommt es, wenn der Fahrer kurz nach dem Pedalfreigabeereignis wieder das Pedal betätigt, zu einem wahrnehmbaren vorübergehenden Drehmomentdefizit, das die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs stark beeinträchtigt. Ein ähnliches vorübergehendes Drehmomentdefizit kann auftreten, wenn kurz nach einem Verlangsamungsereignis ein Anfahren des Fahrzeugs angefordert wird. Dabei kann die vorübergehende Spitzenbeschleunigung zum Zeitpunkt des Anfahrens des Fahrzeugs (z. B. während der ersten Sekunde) begrenzt sein, wodurch die Qualität des Anfahrens des Fahrzeugs und die Zufriedenheit des Fahrers reduziert werden. Außerdem können während der Pedalbetätigung NVH-Probleme, wie etwa ein Rauschen, auftreten, die das Fahrverhalten verschlechtern. Wenn der Ladedruck reduziert wird, um das Rauschen bei der Pedalbetätigung zu beheben, kann die Motorleistung beeinträchtigt werden.
  • Bei einem Beispiel können die vorstehenden Probleme zumindest teilweise durch ein Verfahren behoben werden, das Folgendes umfasst: als Reaktion auf ein Verringern eines Drehmomentbedarfs des Fahrers vollständiges Schließen sowohl eines an eine Turboladerturbine gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils, als auch eines an einen Turboladerverdichter gekoppelten Rückführventils als auch eines an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts vom Turboladerverdichter angeordnet ist, gekoppelten Umgehungsventils; vollständiges Öffnen eines Ansaugdrosselventils; und Betätigen eines an den Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotors. Auf diese Weise kann Drehmoment bereitgestellt werden, sobald eine Pedalbetätigung stattfindet.
  • Als ein Beispiel kann ein Bediener einen Leistungsmodus eines aufgeladenen Fahrzeugs (z. B. über eine Taste) auswählen, wobei der Leistungsmodus auf ein bestimmtes Gelände oder einen bestimmten Wetterzustand ausgerichtet ist, wie zum Beispiel einen Sand-Modus oder Baja-Modus oder Schnee-Modus. Als Reaktion auf die Auswahl kann eine oder können mehrere Traktionssteuerungseinstellungen des Fahrzeugs angepasst werden, um die Traktion für das entsprechende Gelände zu verbessern. Zusätzlich können, um die Ausgangsleistung und die Reaktion des aufgeladenen Motors des Fahrzeugs im ausgewählten Leistungsmodus zu verbessern, die Ladeaktoreinstellungen eingestellt werden. Wenn zum Beispiel der Bediener ein Pedal betätigt, kann ein Abgas-Wastegate-Ventil in einen geschlossenen Zustand betätigt werden, um das Drehen einer Turboladerturbine zu beschleunigen. Während der Turboladerverdichter hochdreht, können kurzzeitige Ladedruckanforderungen unter Verwendung eines Elektromotors erfüllt werden, der an einen Turboladerverdichter gekoppelt ist, der stromaufwärts des Turboladerverdichters in dem Motoransaugkanal positioniert ist. Als Reaktion auf eine Pedalfreigabe des Bedieners, einschließlich eines Ereignisses eines geschlossenen Pedals, können Ladeaktoren positioniert werden, um weiterhin Ladung bereitzustellen. Zum Beispiel kann das Abgas-Wastegate-Ventil vollständig geschlossen gehalten werden, damit sich die Turbine weiterhin dreht, kann ein Rückführventil, das an den Turboladerverdichter gekoppelt ist, vollständig geschlossen gehalten werden, damit sich der Verdichter weiterhin dreht, und kann eine Ansaugdrossel vollständig offen gehalten werden, damit der Luftstrom zu dem Motor erhöht wird. Ferner kann der Elektromotor betätigt werden (z. B. zu einem Arbeitszyklus von 100 %), um den Turboladerverdichter zu beschleunigen. Motordrehmoment kann als Reaktion auf den Abfall des Drehmomentbedarfs des Bedieners durch Deaktivieren der Zylinderkraftstoffzufuhr reduziert werden. Infolge der Einstellung der Luftwegaktoren kann der Krümmerdruck erhöht gehalten werden (z. B. über dem Umgebungsluftdruck), auch während der Motordrehmomentausgang reduziert wird. Infolgedessen kann, wenn der Bediener anschließend ein Pedal betätigt, mehr Drehmoment bereitgestellt werden, sobald es angefordert wird. Außerdem kann die Ladereaktion auf die Betätigung des Pedals verbessert werden.
  • Im Vergleich dazu kann, wenn der Bediener nicht den Leistungsmodus auswählt, als Reaktion auf die Pedalfreigabe das Abgas-Wastegate-Ventil geöffnet werden, um die Turbine schnell auslaufen zu lassen, das Rückführventil kann geöffnet werden, um den Verdichter schnell auslaufen zu lassen, und das Öffnen der Ansaugdrossel kann reduziert werden, um den Luftstrom zum Motor zu verringern. Außerdem kann der Elektromotor weiterhin deaktiviert bleiben und die Zylinderkraftstoffzufuhr kann deaktiviert werden. Infolge der Anpassungen kann der Krümmerdruck schnell auf Umgebungsluftdruckbedingungen abgesenkt werden, während der Motordrehmomentausgang reduziert wird. Bei dem darauffolgenden Betätigen des Gaspedals kann die Ladereaktion langsamer erfolgen, was jedoch annehmbar sein kann, wenn kein Betrieb im Leistungsmodus vorliegt.
  • Auf diese Weise können Motordrehmoment und Ladereaktion verbessert werden, wenn ein Bediener ausgewählte Fahrzeugmanöver durchführt. Indem ein Abgas-Wastegate-Ventil und ein Rückführventil des Ansaugverdichters während ausgewählter Leistungsmodi geschlossen gehalten werden, kann ein Ansaugkrümmerdruck (z. B. stromaufwärts einer Ansaugdrossel), unabhängig davon, ob ein Drehmomentbedarf des Bedieners zunimmt oder abnimmt, auf einem erhöhten Wert gehalten werden. Folglich kann, wenn es zu einer plötzlichen Zunahme des Drehmomentbedarfs kommt, schnell Ladedruck bereitgestellt werden und das Motordrehmoment kann schnell erhöht werden. Dies ermöglicht, dass ein Drehmomentbedarf bei Pedalbetätigung erfüllt werden kann, sobald er angefordert wird, was die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs während des Ausführens verschiedener Fahrzeugmanöver verbessert. Zusätzlich kann die Dauer des Anfahrens des Fahrzeugs reduziert werden, besonders wenn ein Anfahren des Fahrzeugs kurz nach einem Verlangsamungsereignis angefordert wird. Außerdem können mit Rauschen bei Pedalbetätigung verbundene NVH-Probleme reduziert werden, ohne die Motorleistung zu beeinträchtigen. Insgesamt wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile beheben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein aufgeladenes Motorsystem, das mehrere stufenweise angeordnete Aufladungsvorrichtungen aufweist.
    • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Stufe, das eine Routine veranschaulicht, die zum Betreiben eines aufgeladenen Motorsystems, das einen elektrischen Kompressor und einen Turbolader beinhaltet, umgesetzt werden kann.
    • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Routine veranschaulicht, die zum Anpassen von Motordrehmomentaktoreinstellungen als Reaktion auf ein Auswählen eines Sand- oder Baja-Modus umgesetzt werden kann.
    • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Routine veranschaulicht, die zum Anpassen von Motordrehmomentaktoreinstellungen als Reaktion auf ein Auswählen eines Driftmodus umgesetzt werden kann.
    • Die 5-6 zeigen einen voraussichtlichen Betrieb eines aufgeladenen Motors zum Verbessern von Übergangsreaktionen während Fahrzeugmanövern gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Verbessern der Übergangsladereaktion während des Ausführens von Fahrzeugmanövern in einem Motorsystem, das stufenweise angeordnete Aufladungsvorrichtungen aufweist, wie etwa in dem aufgeladenen Motorsystem aus 1. Eine Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine durchzuführen, wie etwa die beispielhaften Routinen in den 2-4, um Luftweg- und Motordrehmomentaktoreinstellungen auf Grundlage eines durch einen Bediener ausgewählten Leistungsmodus so anzupassen, dass die Drehmomentreaktion während der verschiedenen Fahrzeugmanöver verbessert wird. Ein voraussichtlicher Motorbetrieb ist unter Bezugnahme auf die 5-6 gezeigt. Indem Aktoreinstellungen so angepasst werden, dass sie ermöglichen, dass der Krümmerdruck unabhängig von Änderungen (z. B. Zunahmen oder Abnahmen) des Drehmomentbedarfs über einen Umgebungsluftdruck hinaus erhöht gehalten wird, wird die Motordrehmomentreaktion verbessert, was das Fahrverhalten des Fahrzeugs in den verschiedenen Leistungsmodi verbessert.
  • 1 zeigt schematisch Aspekte eines beispielhaften Motorsystems 100, das einen in einem Fahrzeug 102 gekoppelten Motor 10 beinhaltet. Bei einigen Beispielen kann das Fahrzeug 102 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 47, 49 zur Verfügung stehen. Bei anderen Beispielen ist das Fahrzeug 102 ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor oder ein Elektrofahrzeug nur mit (einer) elektrischen Maschine(n). Bei dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 102 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Elektromotor/Generator handeln. Der Motor 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 47, 49 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 53 eingekuppelt sind. Bei dem abgebildeten Beispiel ist eine erste Kupplung 53 zwischen dem Motor 10 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 53 ist zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 48 bereitgestellt. Eine Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor der jeweiligen Kupplung 53 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so den Motor 10 mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder davon zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 48 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder davon zu trennen. Bei dem Getriebe 48 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann verschiedenartig konfiguriert sein, einschließlich als ein Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug. Die elektrische Maschine 52 empfängt elektrische Leistung von einer Antriebsbatterie 58, um den Fahrzeugrädern 47, 49 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann auch als Generator betrieben werden, um beispielsweise während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen.
  • Bei der abgebildeten Ausführungsform ist der Motor 10 ein aufgeladener Motor, der mehrere stufenweise angeordnete Aufladungsvorrichtungen beinhaltet. Insbesondere beinhaltet der Motor 10 eine erste Aufladungsvorrichtung 13, die stufenweise stromaufwärts einer zweiten Aufladungsvorrichtung 15 angeordnet ist. Die Konfiguration führt dazu, dass ein erster Verdichter 110 (der ersten Aufladungsvorrichtung) im Ansaugkanal 42 des Motors stromaufwärts eines zweiten Verdichters 114 (der zweiten Aufladungsvorrichtung) positioniert ist. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die erste Aufladungsvorrichtung ein elektrischer Kompressor 13, während die zweite Aufladungsvorrichtung ein Turbolader 15 ist.
  • Der elektrische Kompressor 13 beinhaltet einen ersten Verdichter 110, der durch einen Elektromotor 108 angetrieben wird. Insbesondere wird das Verdichtergebläse durch Leistung angetrieben, die vom Elektromotor entlang einer Kompressorverdichterwelle 80 empfangen wird. Der Elektromotor 108 wird durch eine bordeigene Energiespeichervorrichtung betrieben, wie etwa eine Systembatterie 106. Druckluft vom ersten Verdichter 110 wird dann dem zweiten Verdichter 114 zugeführt. Am Verdichtereinlass des zweiten Verdichters 114 empfangene Frischluft wird dann in den Motor 10 eingespeist. Unter ausgewählten Bedingungen kann die Luft den Kompressor 15 umgehen und durch eine erste Verdichterumgehung 70 geleitet werden, indem die Öffnung eines Umgehungsventils des elektrischen Kompressors (ESBV) 72 angepasst wird. Unter diesen Bedingungen kann Druckluft dem Motor 10 nur über den zweiten Verdichter 114 des Turboladers zugeführt werden. Bei einigen Beispielen kann der erste Verdichter 110 des Kompressors 15 zusätzlich über eine Kupplung und einen Getriebemechanismus durch die Motorkurbelwelle angetrieben werden.
  • Der Turbolader 15 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 Motorabgase angetrieben wird. Bei einer Ausführungsform kann der Turbolader eine Twin-Scroll-Vorrichtung sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Variable-Turbinengeometrie(VTG)-Lader sein, wobei die Turbinengeometrie als Funktion der Motorbetriebsbedingungen aktiv variiert wird. Frischluft wird entlang des Ansaugkanals 42 über einen Luftreiniger 112 in den Motor 10 eingespeist und strömt zum zweiten Verdichter 114. Unter ausgewählten Bedingungen kann, wie nachfolgend ausgeführt, Druckluft durch den Turbolader 13 durch eine zweite Verdichterumgehung 60 vom Auslass zum Einlass des Verdichters 114 zurückgeführt werden, indem die Öffnung eines Verdichterrückführventils (Compressor Recirculation Valve - CRV) 62 angepasst wird. Das CRV 62 kann ein stufenlos variables Ventil sein und das Vergrößern der Öffnung des Rückführventils kann das Betätigen (oder Speisen) eines Solenoids des Ventils beinhalten.
  • Eines oder beide der Ventile 62 und 72 können stufenlos variable Ventile sein, wobei eine Position des Ventils stufenlos von einer vollständig geschlossenen Position zu einer vollständig geöffneten Position variiert werden kann. Alternativ kann das Verdichterrückführventil 62 ein stufenlos variables Ventil sein, während das Verdichterumgehungsventil 72 ein Auf-/Zu-Ventil ist. Bei einigen Ausführungsformen kann das CRV 62 während des Betriebs des aufgeladenen Motors normalerweise teilweise geöffnet sein, um einen gewissen Abstand zur Pumpgrenze bereitzustellen. Hierbei kann die teilweise geöffnete Position eine Standardventilposition sein. Dann kann die Öffnung des CRV 62 als Reaktion auf die Angabe von Pumpen vergrößert werden. Beispielsweise kann/können das/die Ventil(e) aus der standardmäßigen, teilweise geöffneten Position in Richtung einer vollständig geöffneten Position geschaltet werden. Ein Grad der Öffnung des/der Ventil(e) unter diesen Bedingungen kann auf der Angabe von Pumpen (z. B. dem Verdichterverhältnis, der Verdichterströmungsrate, einer Druckdifferenz am Verdichter usw.) beruhen. Bei alternativen Beispielen kann das CRV 62 während des Betriebs des aufgeladenen Motors (z. B. Spitzenleistungsbedingungen) geschlossen gehalten werden, um die Ladereaktion und die Spitzenleistung zu verbessern.
  • Der zweite Verdichter 114 ist durch einen Ladeluftkühler (Charge-Air Cooler - CAC) 18 (hier auch als Zwischenkühler bezeichnet) an ein Drosselventil 20 gekoppelt. Das Drosselventil 20 ist an einen Motoransaugkrümmer 22 gekoppelt. Luft vom ersten Verdichter 110 wird am zweiten Verdichter empfangen. Aus dem zweiten Verdichter strömt die Druckluftfüllung durch den Ladeluftkühler 18 und das Drosselventil zum Ansaugkrümmer. Der Ladeluftkühler kann beispielsweise ein Luft-Luft- oder Wasser-Luft-Wärmetauscher sein. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Luftfüllung innerhalb des Ansaugkrümmers durch einen Krümmerluftdruck(MAP)-Sensor 124 erfasst.
  • Es versteht sich, dass im hier verwendeten Sinne der erste Verdichter den stromaufwärtigen der stufenweise angeordneten Verdichter bezeichnet und der zweite Verdichter den stromabwärtigen der stufenweise angeordneten Verdichter bezeichnet. Bei einem nicht einschränkenden Beispiel ist, wie abgebildet, der zweite, stromabwärtige Verdichter ein Turboladerverdichter, während der erste, stromaufwärtige Verdichter ein Kompressorverdichter ist. Es können jedoch andere Kombinationen und Konfigurationen von Aufladungsvorrichtungen möglich sein.
  • Somit kann Motordrehmoment über eine Antriebsstrangwelle 84 an die Fahrzeugräder 47, 49 übertragen werden. Insbesondere kann das Motordrehmoment von der Kurbelwelle 40 an das Getriebe 48 und darüber an die Räder 47, 49 weitergeleitet werden. Das Getriebe 48 kann ein fest übersetztes Getriebe sein, das eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen beinhaltet, um es dem Motor 10 zu ermöglichen, sich mit einer anderen Drehzahl als die Räder 47, 49 zu drehen. Eine Kupplung (nicht gezeigt) kann zwischen der Motorkurbelwelle 40 und dem Getriebe 48 bereitgestellt sein. Durch Ändern einer Drehmomentübertragungskapazität der Kupplung (z. B. eines Ausmaßes des Kupplungsschlupfs) kann eine Menge an Motordrehmoment, die über die Antriebsstrangwelle an die Räder weitergeleitet wird, moduliert werden. Beispielsweise kann während bestimmter Fahrmanöver des Fahrzeugs (wie etwa bei Driften, Wenden, Schleudern usw.) sowie wenn das Fahrzeug auf einem bestimmten Gelände fährt (wie etwa auf Schnee oder Sand), wie nachfolgend ausgeführt, das Drehmoment unterschiedlich auf die Räder 47 relativ zu den Rädern 49 übertragen werden. Bei einem Beispiel können die Räder 47 Vorderräder des Fahrzeugs sein, während die Räder 49 Hinterräder sind. Bei einem anderen Beispiel können die Räder 47 Räder auf der linken Seite des Fahrzeugs sein, während die Räder 49 Räder auf der rechten Seite sind. Zusätzlich zum Verwenden der Drehmomentaktoren zum Modulieren des an die Räder weitergegebenen Drehmoments können außerdem eine oder mehrere Traktionssteuerungseinstellungen variiert werden.
  • Ein Fahrzeugführer kann einen Leistungsmodus zum Betreiben des Fahrzeugs 102 auswählen, indem er eine einer Vielzahl von Leistungsmodustasten 130-136 betätigt, die an einer Fahrzeuganzeige 112 (oder an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs) bereitgestellt sind. Bei einem anderen Beispiel kann die Vielzahl von Leistungsmodustasten 130-136 an einer Wählscheibe am Armaturenbrett des Fahrzeugs bereitgestellt sein. Die unterschiedlichen Leistungsmodi können ermöglichen, dass Fahrzeugeinstellungen so konfiguriert werden, dass sie die Leistung ausgewählter Fahrzeugmanöver verbessern. Zusätzlich oder alternativ können die unterschiedlichen Leistungsmodi ermöglichen, dass Fahrzeugeinstellungen so konfiguriert werden, dass sie die Manövrierbarkeit und das Fahrverhalten des Fahrzeugs 102 auf ausgewähltem Gelände verbessern. Es versteht sich, dass, wenn keine der Leistungsmodustasten betätigt wird, das Fahrzeug in einem Standard-(„Normal“-)Modus betrieben werden kann, bei dem die Fahrzeugeinstellungen in einer Standardkonfiguration gehalten werden. Als ein Beispiel kann der Bediener einen Schnee-Modus 130 auswählen, um das Fahrverhalten des Fahrzeugs auf Schnee oder unter eisigen Bedingungen zu verbessern. Beispielhafte Anpassungen der Fahrzeugeinstellungen, die im Schnee-Modus durchgeführt werden, beinhalten, dass das Getriebe in einem höheren Übersetzungsverhältnis betrieben wird (wie etwa beim Starten des Motors). Zusätzlich können Traktionssteuerungseinstellungen, einschließlich Giersteuerungseinstellungen, an eine Schnee-Modus-Kalibrierung angepasst werden, die ermöglicht, dass Drehmomentschlupfsollwerte auf Grundlage der Gaspedalposition variiert werden. Bei einem anderen Beispiel kann der Bediener einen Sand-Modus (oder Schlamm-Modus) auswählen, bei dem die Reaktion des Fahrzeugs auf optimale Traktion und Aufrechterhalten des Schwungs auf tiefen verformbaren Flächen, wie etwa tiefem losen Sand oder Schlamm, konzentriert sind. Beispielhafte Anpassungen der Fahrzeugeinstellungen, die im Sand-Modus durchgeführt werden, beinhalten, dass das Getriebe so betrieben wird, dass schnelle, scharfe Schaltungen ermöglicht werden und ferner ermöglicht wird, dass das Fahrzeug auf hohe G-Kraft-Eingaben vom Fahrzeugführer reagiert, wie etwa durch längeres Halten des Getriebes in einem Gang und Zulassen aggressiver Herunterschaltungen des Gangs. Zusätzlich kann ein Turbolader länger gespoolt gehalten werden, die Leerlaufdrehzahlen des Motors können erhöht werden und die Drosselreaktion auf einen Drehmomentbedarf kann erhöht werden. Als ein anderes Beispiel können Traktionssteuerungseinstellungen, einschließlich Giersteuerungseinstellungen, an eine Sand-Modus-Kalibrierung angepasst werden, welche die Leistung des Fahrzeugs auf tiefen verformbaren Flächen, wie etwa Schlammfurchen, verbessert. Beispielsweise können Traktionsschlupfsollwerte des Motors desensibilisiert werden. Als ein weiteres Beispiel kann der Bediener einen „Baja“-Modus 132 auswählen, um das Fahrverhalten des Fahrzeugs bei hohen Geschwindigkeiten abseits der Straße zu verbessern, wie etwa auf zerklüftetem Gelände bei geringer Umgebungsfeuchtigkeit. Beispielhafte Anpassungen der Fahrzeugeinstellungen, die im Baja-Modus durchgeführt werden, beinhalten, dass das Getriebe während längerer Zeiträume in einem höheren Übersetzungsverhältnis betrieben wird, der Motor mit höheren Drehzahlen betrieben wird, Getriebegänge früher hochgeschalten werden, das Getriebe länger im Gang gehalten wird, aggressivere Herunterschaltungen ermöglicht werden und Drosseleinstellungen so angepasst werden, dass eine eher lineare Leistungszufuhr ermöglicht wird. Darüber hinaus kann eine aggressivere Antriebsstrangkühlung bereitgestellt werden. Zusätzlich können die Traktionssteuerungseinstellungen so angepasst werden, dass die Beschleunigung und Stabilität des Fahrzeugs optimiert werden. Wie zudem unter Bezugnahme auf die 2-3 ausführlich beschrieben, können Einstellungen des Luftwegs und des Ladeaktors so angepasst werden, dass der Krümmerdruck auf einem erhöhten Wert gehalten wird, während Veränderungen des Drehmomentbedarfs über Anpassungen der Kraftstoffzufuhr erfüllt werden.
  • Als noch ein anderes Beispiel kann der Bediener einen „Drift“-Modus 134 auswählen, um einem Bediener eine bessere Durchführung von Drift- oder Rutschmanövern zu ermöglichen. Bei Betrieb im Drift-Modus können zumindest die Hinterräder des Fahrzeugs das Fahrzeug antreiben und durchdrehen. Zusätzlich können die Vorderräder ebenfalls durchdrehen. Die Traktionssteuerung kann jedoch trotz des Durchdrehens der Hinterräder nicht eingeschaltet sein. Gleichermaßen können Stabilitätssteuerungseinstellungen nicht als Reaktion auf das Durchdrehen der Räder eingeschaltet werden und können daher nicht die Hinterräder abbremsen. Zusätzlich kann das Fahrzeug gieren. Beispielshafte Anpassungen der Fahrzeugeinstellungen, die im Drift-Modus durchgeführt werden, beinhalten, dass das Getriebe im höheren Übersetzungsverhältnis betrieben wird und die Traktionssteuerungseinstellungen so angepasst werden, dass Drehmoment-Vektorisierung ermöglicht wird, wobei mehr Drehmoment auf die Hinterräder des Fahrzeugs und auf die Räder auf entweder der linken oder der rechten Seite übertragen wird. Wie zudem unter Bezugnahme auf die 2 und 4 ausführlich beschrieben, können Ladeaktoreinstellungen so angepasst werden, dass der Krümmerdruck auf einem erhöhten Wert gehalten wird, während Veränderungen des Drehmomentbedarfs über Anpassungen des Zündfunkens und der Drossel erfüllt werden. Andere Leistungsmodi 136, die ausgewählt werden können, beinhalten als nicht einschränkende Beispiele einen Anfahrmodus des Fahrzeugs, einen Sport-Modus, einen Schlamm-Modus, einen Felskletter-Modus, unterschiedliche Wetter-Modi usw., von denen jeder andere Einstellungen hinsichtlich Getriebe, Drosselreaktion, Lenkgefühl, elektronischem Sperrdifferenzial, Stabilitäts- und Traktionssteuerung usw. beinhaltet.
  • Der Ansaugkrümmer 22 ist durch eine Reihe von Ansaugventilen (nicht gezeigt) an eine Reihe von Brennkammern 30 gekoppelt. Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Abgasventilen (nicht dargestellt) an den Abgaskrümmer 36 gekoppelt. Bei der abgebildeten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 36 gezeigt. Bei anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten beinhalten. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass Abwasser aus unterschiedlichen Brennkammern an unterschiedliche Stellen im Motorsystem geleitet wird.
  • Bei einer Ausführungsform kann sowohl das Abgas- als auch das Ansaugventil elektronisch betätigt oder gesteuert werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann sowohl das Abgas- als auch das Ansaugventil 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 des Abgas- und des Ansaugventils wie für die erwünschte Verbrennungs- und Emissionssteuerleistung erforderlich angepasst werden. Beispielsweise kann die Nockensteuerung über ein variables Nockensteuerungssystem so angepasst werden, dass der Einlass- und der Auslassnocken in eine Position bewegt werden, die den besten volumetrischen Wirkungsgrad für die vorherrschenden Betriebsbedingungen bereitstellt.
  • 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 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 zur Turbine geleitet. Wenn ein reduziertes Turbinendrehmoment erwünscht wird, 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.
  • Der kombinierte Strom aus der Turbine und dem Wastegate strömt dann durch eine 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 einer oder mehrerer Substanzen im Abgasstrom zu reduzieren. Beispielsweise kann ein Katalysator zur Abgasnachbehandlung dazu konfiguriert sein, NOx aus dem Abgasstrom abzuscheiden, wenn der Abgasstrom mager ist, und das abgeschiedene NOx zu reduzieren, wenn der Abgasstrom fett ist. Bei weiteren Beispielen kann ein Katalysator zur Abgasnachbehandlung dazu konfiguriert sein, NOx zu disproportionieren oder NOx mithilfe eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. Bei noch weiteren Beispielen kann ein Katalysator zur Abgasnachbehandlung dazu konfiguriert sein, Kohlenwasserstoff- und/oder Kohlenmonoxidrückstände im Abgasstrom zu oxidieren. Unterschiedliche Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung, die eine beliebige derartige Funktionalität aufweisen, können in Washcoats oder andernorts in den Abgasnachbehandlungsstufen entweder separat oder gemeinsam angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Abgasnachbehandlungsstufen einen regenerierbaren Rußfilter beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Rußpartikel im Abgasstrom abzuscheiden und zu oxidieren.
  • Das behandelte Abgas aus der Emissionssteuerung 170 kann ganz oder teilweise über einen Abgaskanal 35 in die Atmosphäre abgegeben werden. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann jedoch ein Teil des Abgases stattdessen über ein AGR-Rohr (nicht gezeigt), das einen AGR-Kühler und ein AGR-Ventil beinhaltet, zum Ansaugkanal umgeleitet werden. Die AGR kann zum Einlass des ersten Verdichters 110, des zweiten Verdichters 114 oder zu beiden zurückgeführt werden.
  • Ein oder mehrere Sensoren können an einen Einlass des zweiten Verdichters 114 (wie gezeigt) und/oder des ersten Verdichters 110 (nicht gezeigt) gekoppelt sein. Beispielsweise kann ein Temperatursensor 55 zum Schätzen einer Verdichtereinlasstemperatur an den Einlass gekoppelt sein. Als ein anderes Beispiel kann ein Drucksensor 56 zum Schätzen eines Drucks der in den Verdichter eintretenden Luftfüllung an den Einlass gekoppelt sein. Noch weitere Sensoren können beispielsweise Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren, Feuchtigkeitssensoren usw. beinhalten. Bei anderen Beispielen können eine oder mehrere der Verdichtereinlassbedingungen (wie etwa Feuchtigkeit, Temperatur usw.) auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen abgeleitet werden. Die Sensoren können eine Bedingung der am Verdichtereinlass aus dem Ansaugkanal empfangenen Ansaugluft sowie der von stromaufwärts des CAC zurückgeführten Luftfüllung abschätzen. Ein oder mehrere Sensoren können zudem stromaufwärts des Verdichters 110 an den Ansaugkanal 42 gekoppelt sein, um eine Zusammensetzung und eine Bedingung der in den Verdichter eintretenden Luftfüllung zu bestimmen. Diese Sensoren können beispielsweise einen Krümmerluftstromsensor 57 und einen Umgebungsluftdrucksensor 58 beinhalten. Zusätzlich kann ein Drosseleinlassdruck(TIP)-Sensor 59 stromabwärts des CAC und stromaufwärts der Drossel 20 gekoppelt sein, um einen dem Motor zugeführten Ladedruck abzuschätzen.
  • Während einer Pedalbetätigung des Bedieners kann, wenn als Reaktion auf eine Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners von einem Motorbetrieb ohne Aufladung zu einem Motorbetrieb mit Aufladung übergegangen wird, ein Turboloch auftreten. Dies ist auf Verzögerungen beim Hochdrehen der Turbine und einen reduzierten Strom durch den zweiten Verdichter 114, wenn sich die Drossel bei der Pedalbetätigung öffnet, zurückzuführen. Das gleiche kann auch passieren, wenn sich der Motor im aufgeladenen Betrieb befindet und es aufgrund einer Erhöhung der Pedalbetätigung durch den Fahrzeugführer zu einer vorübergehenden Zunahme des Ladebedarfs kommt. Um dieses Turboloch zu reduzieren, können unter diesen ausgewählten Bedingungen sowohl der Kompressor 13 als auch der Turbolader 15 aktiviert sein. Insbesondere kann als Reaktion auf die Pedalbetätigung der Wastegate-Aktor 92 geschlossen (z. B. vollständig geschlossen) werden, um den Abgasstrom durch die Turbine 116 zu erhöhen. Während des Hochdrehens der Turbine 116 kann vorübergehend Ladedruck durch den stromaufwärtigen Kompressorverdichter 110 bereitgestellt werden. Das Aktivieren des Kompressors beinhaltet die Entnahme von Energie aus der Batterie 106 zum Drehen des Elektromotors 108, um dadurch den ersten Verdichter 110 zu beschleunigen. Zusätzlich kann das Umgehungsventil 72 geschlossen (z. B. vollständig geschlossen) werden, damit ein größerer Anteil der Ansaugluft durch den ersten Verdichter 110 geleitet und durch ihn verdichtet werden kann. Zusätzlich kann das CRV 62 geschlossen (z. B. vollständig geschlossen) werden, damit der Strom durch den stromabwärtigen zweiten Verdichter 114 erhöht werden kann. Wenn die Turbine ausreichend hochgedreht wurde und dazu in der Lage ist, den zweiten Verdichter 114 anzutreiben, dann kann der erste Verdichter durch Deaktivieren des Elektromotors 108 (durch Beenden des Strömens von elektrischer Energie von der Batterie 106 zum Motor) verlangsamt werden. Zusätzlich kann das Umgehungsventil 72 geöffnet werden, damit ein größerer Anteil der Luft den ersten Verdichter 110 umgehen kann.
  • Während einer Pedalfreigabe des Bedieners kann es, wenn von einem Motorbetrieb mit Aufladung zu einem Motorbetrieb ohne Aufladung oder mit reduzierter Aufladung übergegangen wird, zu einem Pumpen des Verdichters kommen. Dies ist auf einen verminderten Strom durch den zweiten Verdichter 114, wenn sich die Drossel bei der Pedalfreigabe schließt, zurückzuführen. Der reduzierte Vorwärtsstrom durch den zweiten Verdichter kann zu einem Pumpen führen und die Turboladerleistung beeinträchtigen. Zusätzlich kann Pumpen zu NVH-Problemen, wie etwa unerwünschten Geräuschen aus dem Motoransaugsystem, führen. Um zu ermöglichen, dass während eines Standardmodus des Fahrzeugbetriebs der Drehmomentbedarf als Reaktion auf die Pedalfreigabe schnell reduziert wird, ohne ein Pumpen des Verdichters zu verursachen, kann zumindest ein Teil der durch den zweiten Verdichter 114 verdichteten Luftfüllung zum Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Dadurch kann übermäßiger Ladedruck im Wesentlichen sofort abgebaut werden. Insbesondere kann das Verdichterrückführventil 62 geöffnet werden, um (warme) Druckluft vom Verdichterauslass des zweiten Verdichters 114 stromaufwärts des Ladeluftkühlers 18 zum Verdichtereinlass des zweiten Verdichters 114 zurückzuführen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Verdichterrückführungssystem alternativ oder zusätzlich einen Rückführungskanal zum Rückführen von (gekühlter) Druckluft aus dem Verdichterauslass stromabwärts des Ladeluftkühlers zum Verdichtereinlass beinhalten. Zusätzlich kann der Wastegate-Aktor 92 in eine weiter geöffnete (z. B. vollständig geöffnete) Position bewegt werden, damit ein größerer Teil des Abgasstroms zum Auspuffrohr wandert, wobei er die Turbine umgeht und somit das Auslaufen der Turbine beschleunigt.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch erkannt, dass bei Betrieb in einigen oder allen der Leistungsmodi ein vorübergehendes Drehmomentdefizit auftreten kann, dass mithilfe der vorstehend beschriebenen Anpassungen nicht behoben wird. Beispielsweise kann ein Fahrzeugführer während Kurvenfahren, Rutsch- oder Driftmanövern oder bei Manövern auf Sand das Gaspedal verwenden, um das Fahrzeug durch Hinzufügen von Traktionsmoment auf die Hinterräder und Durchbrechen der Traktionsgrenze zu wenden. Vor dem Manöver durchläuft das Fahrzeug für gewöhnlich ein Verlangsamungsereignis, bei dem die Bremse betätigt und das Gaspedal gelöst wird. Im Standardmodus wird die Motordrosselöffnung als Reaktion auf das Verlangsamungsereignis verkleinert, das CRV wird geöffnet, um den Ladedruck abzulassen, das Wastegate-Ventil wird geöffnet, um den Abgasgegendruck zu reduzieren und es werden Anpassungen der variablen Nockensteuerung (variable cam timing - VCT) durchgeführt, um den Einlass- und den Auslassnocken von einer Position des besten volumetrischen Wirkungsgrads weg zu bewegen. Diese Anpassungen können ermöglichen, dass das Drehmoment reduziert wird, erhöhen einen Abstand zur Verdichterpumpgrenze und reduzieren NVH-Probleme, wenn anschließend das Pedal des Fahrzeugs betätigt wird, wie etwa um ein Rauschen bei der Pedalbetätigung zu reduzieren. Infolge der Anpassungen tritt jedoch, wenn der Bediener nach der Pedalfreigabe wieder das Pedal betätigt, um ein Fahrzeugmanöver durchzuführen, ein vorübergehendes Drehmomentdefizit auf, das die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs stark beeinträchtigt. Gleichermaßen kann die vorübergehende Spitzenbeschleunigung unter Anfahrbedingungen des Fahrzeugs beeinträchtigt sein und der Fahrer kann dies nicht bemerken. Wie unter Bezugnahme auf die 2-4 ausgeführt, können, wenn ein Leistungsmodus durch einen Bediener ausgewählt wird (wie etwa durch Betätigen einer der Tasten 130-136 an der Fahrzeuganzeige), die Motoraktoreinstellungen so angepasst werden, dass das Drehmomentdefizit reduziert wird. Insbesondere können, unabhängig vom Drehmomentbedarf, einschließlich bei einer Gaspedalfreigabe oder einem Verlangsamungsereignis, das Wastegate-Ventil und das CRV geschlossen gehalten werden, der an den Kompressorverdichter gekoppelte Elektromotor kann weiterhin betätigt und aktiviert sein und der Einlass- und der Auslassnocken können in einer Position des besten volumetrischen Wirkungsgrads gehalten werden. Infolgedessen kann der Drosseleinlassdruck auf einem erhöhten Wert gehalten werden (z. B. über dem Umgebungsluftdruck). Ein etwaiges Abfallen des Drehmomentbedarfs kann über Anpassungen eines oder mehrerer von Ansaugdrosselposition, Zündzeitpunkt und Motorkraftstoffzufuhr bereitgestellt werden, wobei die bereitgestellte Anpassung auf Grundlage der Leistungsmodusauswahl ausgewählt wird. Folglich wird, wenn der Bediener kurz nach der Pedalfreigabe das Pedal betätigt (oder wenn der Drehmomentbedarf aufgrund des konkreten Fahrzeugmanövers schwankt), die Ladereaktion verbessert und der Drehmomentbedarf des Bedieners kann schnell erfüllt werden. Die Verbesserung der Motordrehmomentreaktion verbessert die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs in den Leistungsmodi und ermöglicht ein schnelleres Anfahren des Fahrzeugs, wenn erwünscht.
  • Das Motorsystem 100 kann ferner ein Steuersystem 14 beinhalten. Das Steuersystem 14 ist so gezeigt, dass es Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 empfängt (für die hier verschiedene Beispiele beschrieben sind) und Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 81 sendet (für die hier verschiedene Beispiele beschrieben sind). Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung angeordneten Abgassensor 126, den MAP-Sensor 124, einen Abgastemperatursensor 128, einen Abgasdrucksensor 129, den Verdichtereinlasstemperatursensor 55, einen Verdichtereinlassdrucksensor 56, einen MAF-Sensor 57, einen BP-Sensor 58 und einen TIP-Sensor 59 beinhalten. Andere Sensoren, wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Luft-Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können an verschiedene Stellen im Motorsystem 100 gekoppelt sein. Die Aktoren 81 können Beispielsweise die Drossel 20, das Verdichterrückführventil 62, das Verdichterumgehungsventil 72, den Elektromotor 108, den Wastegate-Aktor 92 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 in einem Speicher der Steuerung gespeicherter Anweisungen einsetzen. Die Steuerung kann die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer Anweisung oder eines Codes einsetzen, die darin einer oder mehreren Routinen, wie etwa den hier unter Bezugnahme auf die 2-4 beschriebenen beispielhaften Steuerroutinen, entsprechend programmiert sind. Beispielsweise kann die Steuerung als Reaktion auf eine Pedalfreigabe des Bedieners in einem (ersten) Leistungsmodus ein Signal an eine Zylinderkraftstoffeinspritzvorrichtung senden, um die Kraftstoffeinspritzung zeitweise zu deaktivieren. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung als Reaktion auf eine Pedalfreigabe des Bedieners in einem (zweiten) Leistungsmodus ein Signal an eine Zylinderzündkerze senden, um den Zündzeitpunkt zu verzögern. Als noch ein anderes Beispiel kann die Steuerung als Reaktion auf eine Pedalfreigabe des Bedieners in einem Standard-(Nicht-Leistungs-)Modus jeweils ein Signal an einen CRV-Aktor und einen Wastegate-Aktor senden, um das CRV und das Wastegate-Ventil in Richtung einer weiter geöffneten Position zu bewegen.
  • Auf diese Weise ermöglichen die Komponenten aus 1 ein Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: einen Motor, der einen Ansaugkanal aufweist; einen ersten Ansaugverdichter, der durch einen Elektromotor angetrieben wird; einen zweiten Ansaugverdichter, der durch eine Abgasturbine angetrieben wird und entlang des Ansaugkanals stromabwärts des ersten Verdichters positioniert ist; eine Ansaugdrossel, die stromabwärts des zweiten Verdichters gekoppelt ist; ein Wastegate, das ein über die Abgasturbine gekoppeltes Wastegate-Ventil beinhaltet; eine erste Verdichterumgehung, die ein über den ersten Verdichter gekoppeltes erstes Umgehungsventil beinhaltet; eine zweite Verdichterumgehung, die ein über den zweiten Verdichter gekoppeltes zweites Umgehungsventil beinhaltet; eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die an jeden Zylinder des Motors gekoppelt ist; einen Drucksensor zum Schätzen eines Krümmerdrucks an einem Einlass der Ansaugdrossel; eine Fahrzeuganzeige, die eine Vielzahl von durch den Bediener auswählbaren Tasten beinhaltet; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mithilfe in nichtflüchtigem Speicher gespeicherter computerlesbarer Anweisungen für Folgendes konfiguriert sein: Schalten des Motors in einen eines Sand- oder Baja-Modus auf Grundlage einer über die Fahrzeuganzeige empfangenen Bedienerauswahl; und als Reaktion auf eine Abnahme des durch den Bediener angeforderten Drehmoments im Sand- oder Baja-Modus, Halten des Krümmerdrucks über dem Umgebungsluftdruck durch vollständiges Schließen sowohl des Wastegate-Ventils als auch des ersten Umgehungsventils als auch des zweiten Umgehungsventils, vollständiges Öffnen der Ansaugdrossel und Betätigen des Elektromotors bis zu einem vollen Arbeitszyklus. Die Steuerung kann ferner Anweisungen zum Deaktivieren der an eine Reihe von Zylindern gekoppelten Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, wobei sich die Anzahl der ausgewählten Zylinder mit Abnahme des durch den Bediener angeforderten Drehmoments erhöht. Die Steuerung kann noch ferner Anweisungen für Folgendes beinhalten: Halten des Motors in einem Standardmodus als Reaktion auf ein Ausbleiben einer Bedienerauswahl; und als Reaktion auf eine Abnahme des durch den Bediener angeforderten Drehmoments im Standardmodus Reduzieren des Krümmerdrucks auf den Umgebungsluftdruck durch Vergrößern einer Öffnung sowohl des Wastegate-Ventils als auch des ersten Umgehungsventils als auch des zweiten Umgehungsventils, während die Öffnung der Ansaugdrossel verkleinert wird und der Elektromotor auf einen Null-Arbeitszyklus deaktiviert wird.
  • Nun unter Bezugnahme auf 2 ist eine beispielhafte Routine 200 zum Betreiben eines aufgeladenen Motors, der stufenweise angeordnete Ansaugladevorrichtungen aufweist, gezeigt. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 und der übrigen hier beinhalteten Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangenen Signalen ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren anzupassen.
  • Bei 202 beinhaltet das Verfahren das Schätzen von Motorbetriebsbedingungen, wie etwa der Motordrehzahl, der Pedalposition, des Drehmomentbedarfs des Bedieners, Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, -druck, -feuchtigkeit), der Motortemperatur usw. Bei 204 beinhaltet das Verfahren das Identifizieren eines durch den Bediener ausgewählten Modus des Fahrzeugbetriebs. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob der Fahrzeugführer durch Drücken einer Taste an der Fahrzeuganzeige (oder dem Armaturenbrett) einen Leistungsmodus ausgewählt hat. Wenn eine Auswahl getroffen wurde, kann die Auswahl abgerufen werden. Andernfalls kann, wenn keine Auswahl getroffen wurde, von einem Standardmodus des Fahrzeugbetriebs ausgegangen werden.
  • Bei 206 kann bestätigt werden, dass ein Leistungsmodus ausgewählt wurde. Ein durch den Fahrer ausgewählter Leistungsmodus kann beinhalten, dass entweder das Fahrzeug in einem ausgewählten Gelände oder bei ausgewählten Witterungsverhältnissen betrieben wird oder das Fahrzeug mit ausgewählten Manövern (wie etwa Rutschmanövern oder Kurvenfahren) betrieben wird. Wenn ein Leistungsmodus ausgewählt wurde, beinhaltet das Verfahren bei 208 das Bestätigen das ein Baja- oder Sand-Modus ausgewählt wurde. Beim Sand-Modus kann es sich um einen Leistungsmodus handeln, bei dem der Fahrer das Fahrzeug auf sandigem Gelände zu fahren beabsichtigt. Beim Baja-Modus kann es sich um einen Leistungsmodus handeln, bei dem der Fahrer das Fahrzeug auf felsigem Gelände und bei Vorhandensein einer niedrigen Umgebungsfeuchtigkeit zu fahren beabsichtigt. Lautet die Antwort Ja, dann können bei 210 die Motoraktoreinstellungen an einen Betrieb des Fahrzeugs im Sand- oder Baja-Modus angepasst werden. Die Anpassungen der Aktoreinstellungen für den Sand- oder Baja-Modus werden unter Bezugnahme auf 3 ausgeführt. Wenn kein Sand- oder Baja-Modus ausgewählt wurde, beinhaltet das Verfahren bei 212 das Bestätigen das ein Drift-Modus ausgewählt wurde. Beim Drift-Modus kann es sich um einen Leistungsmodus handeln, bei dem der Fahrer beabsichtigt, Rutschmanöver mit dem Fahrzeug durchzuführen. Wenn der Driftmodus ausgewählt ist, dann können bei 214 die Motoraktoreinstellungen an einen Betrieb des Fahrzeugs im Drift-Modus angepasst werden. Die Anpassungen der Aktoreinstellungen für den Driftmodus werden unter Bezugnahme auf 4 ausgeführt. Das Verfahren endet dann.
  • Wenn kein Leistungsmodus ausgewählt wurde, dann kann ein Standardmodus des Fahrzeugbetriebs beibehalten werden und die dem Standardmodus entsprechenden Aktoreinstellungen können beibehalten werden. Bei 216 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob Aufladung erforderlich ist. Bei einem Beispiel kann eine Aufladung bei mittleren bis hohen Motorlasten erforderlich sein. Bei einem anderen Beispiel kann eine Aufladung als Reaktion auf eine Pedalbetätigung durch einen Bediener oder eine Zunahme des Drehmomentbedarfs des Fahrers erforderlich sein. Wenn keine Aufladung erforderlich ist, wie etwa wenn die Motorlast gering ist oder der Fahrerdrehmomentbedarf gering ist, geht das Verfahren zu 218 über, wobei der Motor im Standardmodus mit natürlicher Ansaugung betrieben wird. Das Verfahren endet dann.
  • Wenn eine Aufladung erforderlich ist, dann beinhaltet das Verfahren bei 220 das Schließen sowohl eines Abgas-Wastegate-Ventils (wie etwa des Wastegate-Ventils 92 aus 1) als auch eines Umgehungsventils eines elektrischen Kompressors (wie etwa des ESBV 72 aus 1). Durch Schließen des Wastegate-Ventils wird der Abgasstrom durch die Turboladerturbine gesteigert, was das Hochdrehen der Turbine beschleunigt. Durch Schließen des Umgehungsventils, das den Kompressorverdichter mit dem Ansaugkanal koppelt, wird der Ansaugluftstrom durch den Kompressorverdichter gesteigert, was den Ladedruckaufbau beschleunigt. Optional kann zudem ein Ansaugverdichterrückführventil (wie etwa das CRV 62 aus 1) geschlossen werden, sodass der Druckverlust über den Turboladerverdichter reduziert wird. Bei einem Beispiel werden das ESBV, das CRV und das Wastegate-Ventil als Reaktion auf durch die Steuerung an die entsprechenden Ventilaktoren angewiesene Signale in vollständig geschlossene Positionen bewegt. Alternativ können das ESBV, das CRV und das Wastegate-Ventil zu einer weiter geschlossenen Position bewegt werden, die ein Hochdrehen der Turbine ermöglicht, während ein ausreichender Abstand zur Pumpgrenze für den Kompressor- und den Turboladerverdichter beibehalten wird.
  • Ebenfalls bei 220 beinhaltet das Verfahren das Betätigen des an den stromaufwärtigen Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotors, wodurch der erste, stromaufwärtige Verdichter aktiviert wird, während die an den zweiten, stromabwärtigen Verdichter gekoppelte Turbine hochdreht. Hierbei wird als Reaktion auf eine Zunahme des durch den Fahrer angeforderten Drehmoments der erste Verdichter beschleunigt und der Druckluftstrom zum Motor wird erhöht. Hierbei ist der erste Verdichter entlang eines Luftansaugkanals stufenweise stromaufwärts des zweiten Verdichters angeordnet, wobei der erste Verdichter durch einen Elektromotor angetrieben wird, während der zweite Verdichter durch eine Abgasturbine angetrieben wird. Das Beschleunigen des ersten Verdichters beinhaltet ein Drehen des ersten Verdichters über den Elektromotor unter Verwendung von aus einer Batterie bezogener Leistung. Beispielsweise kann der erste Verdichter durch Anpassen eines elektromechanischen Aktors, der an einen Elektromotor des Kompressors gekoppelt ist, gedreht werden, um den Motor mit einer höheren Drehzahl zu drehen, indem ein Arbeitszyklussteuersignal von der Steuerung an den Aktor gesendet wird. Bei einem Beispiel kann die Steuerung ein Signal an den Aktor senden, um den Elektromotor in einem vollen (z. B. 100%igen) Arbeitszyklus zu betreiben, wodurch ermöglicht wird, dass sich der Kompressorverdichter mit voller Drehzahl dreht. Alternativ kann der zweite Verdichter mit einer Drehzahl auf Grundlage der Zunahme des Ladebedarfs beschleunigt werden. Daher wird zu diesem Zeitpunkt dem Motor nur über den ersten Verdichter Druckluft bereitgestellt. Somit können elektrische Kompressoren eine Reaktionszeit (das heißt, Leerlauf bis zu einem Arbeitszyklus von 100 %) von 130-200 ms aufweisen und daher in der Lage sein, Aufladung im Vergleich zu einer typischen Reaktionszeit des Turboladers (1-2 Sekunden) sehr viel schneller zuzuführen. Dementsprechend kann der erste Verdichter des elektrischen Kompressors in der Lage sein, das Turboloch erheblich schneller zu füllen.
  • Der Betrieb des an den elektrischen Kompressor gekoppelten Elektromotors kann so angepasst werden, dass der Krümmerdruck (oder Drosseleinlassdruck) auf einem erhöhten Wert gehalten wird, während ein Rauschbereich vermieden wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass es aufgrund der Beschränkungen bei der Ausgestaltung der Verdichter Bereiche geringfügiger Instabilität im Kennfeld des Verdichters geben kann (in dem das Druckverhältnis über dem Verdichter als Funktion des Massenstroms dargestellt wird). Insbesondere kann auf der linken Seite des Kennfelds, wo die Steigung einer konstanten Verdichterdrehzahllinie von negativ zu positiv übergeht, eine geringfügige Instabilität auftreten, die einen NVH-Fehlerzustand erzeugen kann, der Rauschen genannt wird (oder Pedalbetätigungsrauschen, da seine Auswirkung bei Pedalbetätigungsereignissen am deutlichsten ist). Somit unterscheidet sich der Rauschzustand (oder Rauschbereich im Kennfeld des Verdichters) von einem harten oder raschen Pumpzustand (oder Pumpbereich im Kennfeld des Verdichters). Zusätzlich handelt es sich beim Rauschzustand um einen NVH-Fehlerzustand, der typischerweise bei einer Pedalbetätigung auftritt, während es sich beim Pumpen um einen NVH-Fehlerzustand handelt, der typischerweise bei einer Pedalfreigabe auftritt. Die während der Rauschzustände hervorgerufene Geräuscherhöhung kann für einen Fahrzeugführer unangenehm sein. Um das Pedalbetätigungsrauschen zu reduzieren (oder es vollständig zu vermeiden), muss unter Umständen ein Druckverhältnis des (Turbolader-)Verdichters zum Zeitpunkt der Pedalbetätigung gesenkt werden. Ein derartiges Senken des Druckverhältnisses kann jedoch den Ausgang des aufgeladenen Motors reduzieren und zu Lasten des Fahrverhaltens des Fahrzeugs gehen. Daher kann, um den Drosseleinlassdruck zu erhöhen und gleichzeitig den Abstand zum Rauschbereich des Verdichters zu erhöhen, die Steuerung den Arbeitszyklus des an den stromaufwärtigen Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotors so anpassen, dass der Verdichtereinlassdruck (compressor inlet pressure - CIP) des stromabwärtigen Turboladers erhöht wird, wodurch das effektive Druckverhältnis über dem Turboladerverdichter reduziert wird. Diese Anpassung kann den Verlauf des Turboladerverdichterkennfelds derart verändern, dass der Abstand zum Rauschbereich erhöht wird.
  • Ebenfalls bei 220 können der Einlass- und der Auslassnocke als Reaktion auf durch die Steuerung an ein variables Nockensteuerungssystem angewiesene Signale in Positionen betätigt werden, die den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad bereitstellen. Durch Bringen des Einlass- und des Auslassnockens in die Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads für die vorherrschenden Motorbetriebsbedingungen kann das Ausmaß des zu den Motorzylindern geleiteten Luftstroms erhöht werden, wodurch die Ladereaktion verbessert wird.
  • Da Abgaswärme und Druck aufgrund von Zylinderverbrennung entsteht, erhöht sich die Abgasturbinendrehzahl, wodurch der zweite Verdichter angetrieben wird. Bei 222 wird bestimmt, ob die Turbinendrehzahl über einem Schwellenwert liegt, wie etwa über einem Schwellenwert, bei dem der Turbolader in der Lage ist, den zweiten Verdichter anzutreiben und den Ladebedarf aufrechtzuerhalten. Sollte dies nicht der Fall sein, wird der Betrieb des ersten Verdichters (des Kompressors) bei 224 beibehalten.
  • Wenn die Turbinendrehzahl über dem Schwellenwert liegt, dann beinhaltet das Verfahren bei 226 das Verlangsamen des ersten Verdichters durch Deaktivieren des Elektromotors, beispielsweise auf Grundlage eines Signals, das von der Steuerung an einen elektromechanischen Aktor des Motors, der die Motordrehzahl reduziert, gesendet wird. Zusätzlich kann das ESBV geöffnet werden, wodurch Ansaugluft über den zweiten Verdichter (des Turboladers) zum Motor strömen kann, während sie den ersten Verdichter (des Kompressors) umgeht. Insbesondere kann ein elektromechanischer Aktor, der an das Umgehungsventil in der Umgehung über dem ersten Verdichter gekoppelt ist, angepasst werden, um das Umgehungsventil auf Grundlage eines Steuersignals von der Steuerung an den Aktor in eine weiter geöffnete Position zu drehen. Daher beinhaltet das Verfahren, wenn die Turbine ausreichend hochgedreht wurde, das Umgehen des ersten, stromaufwärtigen Verdichters und das Bereitstellen eines Druckluftstroms an einen Kolbenmotor über den zweiten, stromabwärtigen Verdichter. Zu diesem Zeitpunkt wird dem Motor keine Druckluft über den ersten Verdichter bereitgestellt. Auf diese Weise werden Turbolöcher aufgrund von Verzögerungen beim Hochdrehen der Turboladerturbine durch vorübergehendes Betreiben des ersten Verdichters des elektrischen Kompressors, bis die Turboladerturbine hochgedreht ist, reduziert.
  • Bei 228 beinhaltet das Verfahren das Anpassen der Öffnung des Wastegate-Ventils und des CRV auf Grundlage des Ladebedarfs und ferner auf Grundlage des Abstands zur Pumpgrenze des Turboladerverdichters. Beispielsweise kann die Steuerung als Reaktion auf den erhöhten Drehmomentbedarf ein Signal senden, um das Wastegate-Ventil und das CRV geschlossen zu halten. Alternativ kann, nachdem die Turbine hochgedreht ist, das Wastegate-Ventil in eine etwas weiter geöffnete Position bewegt werden, sodass die Turbinendrehzahl beibehalten werden kann, während der Abstand zur Pumpgrenze (im Fall eines plötzlichen Pedalfreigabe- oder Verlangsamungsereignisses) verbessert wird. Gleichermaßen kann, nachdem die Turbine hochgedreht ist, das CRV in eine etwas weiter geöffnete Position bewegt werden, sodass ein Druckverhältnis über dem Turboladerverdichter bei einem ausreichenden Abstand zur Pumpgrenze (im Fall eines plötzlichen Pedalfreigabe- oder Verlangsamungsereignisses) beibehalten werden kann.
  • Bei 230 kann bestimmt werden, ob ein Abfall des Drehmomentbedarfs des Bedieners vorliegt. Bei einem Beispiel kann ein Abfall des Drehmomentbedarfs als Reaktion auf ein Pedalfreigabeereignis des Bedieners, ein Bremsereignis oder ein Verlangsamungsereignis vorliegen. Als Reaktion auf das Pedalfreigabeereignis beinhaltet das Verfahren bei 232 das vollständige Öffnen des Wastegate-Ventils, um die Turbine schnell auslaufen zu lassen. Zusätzlich kann das CRV vollständig geöffnet werden, um so Ladedruck an einer Stelle stromaufwärts des Verdichters abzulassen. Zusätzlich kann eine Ansaugdrosselöffnung reduziert werden, um so den Luftstrom zum Motor zu reduzieren. Außerdem können der Einlass- und der Auslassnocken von den Positionen weg bewegt werden, die den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad bereitstellen, sodass der Ansaugluftstrom reduziert werden kann. Infolge der Anpassungen der Luftweg- und Ladewegaktoren kann der Ladedruck schnell reduziert werden, um den geringeren Drehmomentbedarf zu erfüllen. Zusätzlich kann der Krümmerdruck reduziert werden, beispielsweise auf Umgebungsluftdruckbedingungen. Beispielsweise kann der Krümmerdruck schnell von -40 inHg auf 29 inHg reduziert werden. Das Verfahren endet dann.
  • Nun unter Bezugnahme auf 3 ist ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Anpassen von Lade- und Luftwegaktoreinstellungen als Reaktion auf eine Bedienerauswahl eines Sand- oder Baja-Modus gezeigt. Bei einem Beispiel kann das Verfahren aus 3 als Teil des Verfahrens aus 2, wie etwa bei 210, durchgeführt werden.
  • Bei 302 beinhaltet das Verfahren das Bestätigen, dass ein Sand- oder Baja-Modus der Fahrzeugleistung ausgewählt wurde. Bei einem Beispiel wird die Auswahl als Reaktion auf ein Betätigen einer Sand- oder Baja-Modus-Taste an einer Fahrzeuganzeige oder am Armaturenbrett durch einen Bediener bestätigt. Wenn die Auswahl des Sand- oder Baja-Modus nicht bestätigt wird, beinhaltet das Verfahren bei 304 das Anpassen von Aktoreinstellungen an einen alternativen Leistungsmodus, wenn ein alternativer Leistungsmodus (z. B. ein Drift- Modus) ausgewählt wurde. Andernfalls kann ein Standardmodus bestätigt werden und Standardaktoreinstellungen können beibehalten (oder wiederaufgenommen) werden.
  • Wenn der Sand- oder Baja-Modus ausgewählt ist, beinhaltet das Verfahren bei 306 das Anwenden von Getriebe- und Traktionssteuerungseinstellungen, die Fahrzeugmanöver auf dem ausgewählten Gelände ermöglichen. Beispielsweise kann das Getriebe für längere Zeiträume in einem höheren Übersetzungsverhältnis betrieben werden, der Motor kann mit höheren Motordrehzahlen (z. B. höheren Motorleerlaufdrehzahlen) betrieben werden, die Getriebegänge können früher hochgeschaltet werden, der Motor kann in einem höheren Gang gestartet werden, das Getriebe kann länger in einem Gang gehalten werden, es können aggressivere Getriebeherunterschaltungen ermöglicht werden, die Drosseleinstellungen können so angepasst werden, dass eine eher lineare Leistungszufuhr ermöglicht wird, die Traktionsteuerungseinstellungen, einschließlich Giersteuerungseinstellungen, können so angepasst werden, dass die Fahrzeugleistung auf tiefen verformbaren Flächen verbessert wird, und die Motortraktionsschlupfsollwerte können desensibilisiert werden. Darüber hinaus kann eine aggressivere Antriebsstrangkühlung bereitgestellt werden.
  • Als Reaktion auf die Auswahl des Baja-Modus wird der Motor mit Aufladung betrieben, um zu ermöglichen, dass in dem ausgewählten Modus erwünschte Fahrzeugmanöver durchgeführt werden. Das heißt, wenn ein Leistungsmodus ausgewählt ist, wird der Motor nicht mit natürlicher Ansaugung betrieben. Insbesondere beinhaltet das Verfahren bei 308 das Schließen sowohl des ESBV als auch des Wastegate-Ventils. Beispielsweise können beide Ventile als Reaktion auf an den entsprechenden Aktoren empfangene Steuersignale von der Steuerung vollständig geschlossen werden. Außerdem kann die Ansaugdrossel vollständig geöffnet werden und das CRV kann vollständig geschlossen werden. Zusätzlich kann die Steuerung den an den ersten, stromaufwärtigen (Kompressor-)Verdichter gekoppelten Elektromotor betätigen, indem sie ein Signal zum Betreiben des Elektromotors mit einem höheren Arbeitszyklus, wie etwa einem 100%igen Arbeitszyklus, sendet. Der Arbeitszyklus des Elektromotors kann so angepasst werden, dass der Turboladerverdichter außerhalb des Rauschbereichs betrieben wird. Folglich kann durch den Kompressorverdichter verdichtete Luft zum Motor geleitet werden, während die Turboladerturbine hochdreht. Durch Schließen des ESBV und Betätigen des Elektromotors kann der Drosseleinlassdruck erhöht werden. Durch Schließen des Wastegate-Ventils und des CRV können das Hochdrehen der Turbine und der Betrieb des Turboladers beschleunigt werden.
  • Zusätzlich können der Einlass- und der Auslassnocke als Reaktion auf durch die Steuerung an ein variables Nockensteuerungssystem angewiesene Signale in Positionen betätigt werden, die den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad bereitstellen. Durch Bringen des Einlass- und des Auslassnockens in die Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads für die vorherrschenden Motorbetriebsbedingungen kann das Ausmaß des zu den Motorzylindern geleiteten Luftstroms erhöht werden, wodurch die Ladereaktion verbessert wird.
  • Bei 310 kann bestimmt werden, ob die Turbinendrehzahl über einem Schwellenwert liegt, wie etwa über einem Schwellenwert, bei dem der Turbolader in der Lage ist, den zweiten, stromabwärtigen Verdichter anzutreiben und den Ladebedarf aufrechtzuerhalten. Sollte dies nicht der Fall sein, wird der Betrieb des ersten Verdichters (des Kompressors) bei 312 beibehalten, um vorübergehend den erforderlichen Ladebedarf bereitzustellen.
  • Wenn die Turbinendrehzahl über dem Schwellenwert liegt, dann beinhaltet das Verfahren bei 314 das Öffnen (z. B. das vollständige Öffnen) des ESBV, sodass Luft zum stromabwärtigen Turboladerverdichter strömen kann, während sie den stromaufwärtigen Kompressorverdichter umgeht. Der Elektromotor des Kompressors kann jedoch betätigt bleiben (z. B. bei vollem Arbeitszyklus) und das Drehen des Kompressorverdichters kann beibehalten werden, auch wenn (aufgrund des geöffneten ESBV) keine Luft durch den Kompressorverdichter strömen kann. Zusätzlich können das Wastegate-Ventil und das CRV, auch nachdem die Turbinendrehzahl den Schwellenwert erreicht hat, vollständig geschlossen gehalten werden.
  • Somit kann während des Sand- oder Baja-Modus, wenn das Fahrzeug auf dem sandigen Gelände manövriert wird, der Drehmomentbedarf des Bedieners fortwährend variieren. Beispielsweise kann vor einem Kurvenfahren das Fahrzeug verlangsamt werden (z. B. kann der Bediener das Pedal vollständig freigeben) und dann unmittelbar danach beschleunigt werden (z. B. kann der Bediener dann das Pedal voll betätigen). Um das Bewältigen der plötzlichen Änderungen des Drehmomentbedarfs zu ermöglichen, ohne die Ladereaktion zu beeinträchtigen, wenn der Bediener das Pedal betätigt, können Lade- und Luftwegaktoreinstellungen anders als im Standardmodus des Fahrzeugbetriebs angepasst werden. Insbesondere kann bei 316 bestimmt werden, ob ein plötzlicher Abfall des Drehmomentbedarfs des Bedieners vorliegt. Bei einem Beispiel kann ein plötzlicher Abfall des Drehmomentbedarfs des Bedieners auftreten, wenn der Bediener das Pedal freigibt (z. B. vor Durchführen eines Fahrzeugmanövers). Bei einem anderen Beispiel erfolgt die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners als Reaktion auf eine Pedalfreigabe des Bedieners unmittelbar im Anschluss an eine Pedalbetätigung des Bedieners.
  • Wenn kein Abfall des Drehmomentbedarfs des Bedieners bestätigt wird, dann geht das Verfahren direkt zu 320 über, um das Wastegate-Ventil und das CRV vollständig geschlossen, die Ansaugdrossel vollständig geöffnet und den an den Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotor betätigt zu halten. Außerdem werden der Einlass- und der Auslassnocken in Positionen gehalten, die den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad bereitstellen. Wenn ein Abfall des Drehmomentbedarfs vorliegt, beinhaltet das Verfahren bei 318 das Reduzieren des Motordrehmomentausgangs auf Grundlage des verringerten Drehmomentbedarfs des Bedieners durch Abschalten der Kraftstoffzufuhr an einen oder mehrere Motorzylinder. Insbesondere kann, wenn der Motordrehmomentbedarf abnimmt, die Anzahl der Zylinderkraftstoffeinspritzvorrichtungen, die abgeschaltet werden, erhöht werden. Beispielsweise kann das Motordrehmoment (gemäß eines Fahrerbedarfs) auf ein Null-Drehmoment reduziert werden, indem alle Motorkraftstoffeinspritzungen abgeschaltet werden. Die Steuerung kann ein Steuersignal an einen Kraftstoffeinspritzvorrichtungsaktor eines Zylinders senden, wobei das Steuersignal die Kraftstoffeinspritzvorrichtung abschaltet. Die Anzahl der Zylinder, deren Kraftstoffzufuhr abgeschaltet wird, kann auf der Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners beruhen, die aus einer gemessenen Gaspedalposition oder Bremspedalposition abgeleitet wird. Die Steuerung kann die Anzahl der Zylinder, an die das Abschaltsteuersignal gesendet werden soll, durch eine Bestimmung unter direkter Berücksichtigung der Gaspedalposition bestimmen, beispielsweise kann sie die Anzahl der Zylinder, deren Kraftstoff abgeschaltet wird, erhöhen, wenn sich die Gaspedalposition in Richtung einer gelösten Position bewegt. Die Steuerung kann alternativ die Anzahl der Zylinder, an die das Steuersignal gesendet werden soll, auf Grundlage einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei die Eingabe der Drehmomentbedarf des Bedieners (oder die Gaspedalposition) ist und die Ausgabe die Anzahl der abzuschaltenden Zylinderkraftstoffeinspritzvorrichtungen ist. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. hinsichtlich einer Anzahl zu deaktivierender Zylinderkraftstoffeinspritzvorrichtungen) auf Grundlage von Logikregeln treffen, die eine Funktion des Drehmomentbedarfs des Bedieners sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, das an eine oder mehrere Zylinderkraftstoffeinspritzvorrichtungen gesendet wird.
  • Bei 320 beinhaltet das Verfahren das vollständige Geschlossenhalten des Wastegates und des CRV und das vollständige Offenhalten der Ansaugdrossel. Zusätzlich kann der an den Kompressorverdichter gekoppelte Elektromotor weiterhin betrieben werden (z. B. bei 100%igem Arbeitszyklus). Außerdem können der Einlass- und der Auslassnocken trotz des Abfalls des Drehmomentbedarfs an Positionen gehalten werden, die den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad bereitstellen. Durch Halten der Position der Luftweg- und Ladeaktoren an einer Stelle, an welcher der Luftstrom zum Motor erhöht ist, kann der Ansaugkrümmerdruck (wie auf Grundlage eines gemessenen MAP oder gemessenen Drosseleinlassdrucks abgeleitet) trotz des Abfalls des Drehmomentbedarfs auf einem erhöhten Wert über dem Umgebungsluftdruck gehalten werden (z. B. bei -40 inHg anstelle eines Abfalls auf den Umgebungsluftdruck von 29 inHg). Infolgedessen wird der Krümmerdruck unabhängig von der Änderung des Drehmomentbedarfs auf einem erhöhten Wert gehalten.
  • Auf diese Weise kann die Steuerung als Reaktion auf eine Abnahme des Drehmomentbedarfs ein Signal zum vollständigen Schließen sowohl eines an eine Turboladerturbine gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils als auch eines an einen Turboladerverdichter gekoppelten Rückführventils als auch eines an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts des Turboladerverdichters angeordnet ist, gekoppelten Umgehungsventils, während das Ansaugdrosselventil geöffnet wird, senden. Zusätzlich kann die Steuerung einen an den Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotor durch Anweisen eines vollen Arbeitszyklus des Elektromotors betätigen. Außerdem kann die Steuerung als Reaktion auf die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners eine variable Nockensteuerung anpassen, um den Einlass- und den Auslassnocken in einer Position für den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad zu halten. Infolgedessen kann ein Drosseleinlassdruck als Reaktion auf die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners über dem Umgebungsluftdruck gehalten werden.
  • Es versteht sich, dass der elektrische Kompressor in Abhängigkeit von Hardwarebeschränkungen und Systemfähigkeiten betätigt bleiben kann, wobei der Elektromotor in einem 100%igen Arbeitszyklus arbeitet. Beispielsweise kann der Kompressorverdichter als Reaktion auf eine Abnahme eines Abstands zur Pumpgrenze für den Kompressorverdichter, wie sie auftreten kann, wenn der Ansaugluftstrom zum Motor die Drosselgrenze des Kompressorverdichters überschreitet oder wenn sich das Druckverhältnis über dem Kompressorverdichter in einen Pumpbereich eines Kennfelds des Verdichters bewegt, vorübergehend abgeschaltet werden. Der Kompressorverdichter kann abgeschaltet werden, indem das Umgehungsventil (ESBV), das den Kompressorverdichter an den Ansaugkanal koppelt, vorübergehend (oder intermittierend) geöffnet wird. Alternativ kann die Steuerung das an den Elektromotor gesendete Signal deaktivieren (das heißt, 0%iger Arbeitszyklus) oder den Arbeitszyklus des Elektromotors (auf einen Nicht-Null-Wert) reduzieren. Dann kann, wenn sich der Abstand zur Pumpgrenze verbessert hat und sich der Kompressorverdichter von der Drosselgrenze weg bewegt hat, der Kompressorverdichter wieder eingeschaltet werden, indem das Umgehungsventil in eine vollständig geschlossene Position zurückgedreht wird (oder das an den Elektromotor gesendete Signal für einen 100%igen Arbeitszyklus wiederaufgenommen wird). Bei einem anderen Beispiel kann der Kompressorverdichter als Reaktion auf einen Abfall des Ladezustands der den Elektromotor antreibenden Batterie (z. B. bis unter einen Schwellenwertladezustand) vorübergehend abgeschaltet werden. Während der Kompressor abgeschaltet ist, kann die Batterie wiederaufgeladen werden, wie etwa über Nutzbremsen oder unter Verwendung von Motordrehmoment (im Überschuss des Drehmomentbedarfs). Dann kann, sobald die Batterie bis über den Schwellenwertladezustand hinaus geladen ist, der Kompressorverdichter wieder eingeschaltet werden, indem das an den Elektromotor gesendete Signal für den 100%igen Arbeitszyklus wiederaufgenommen wird.
  • Von 320 geht das Verfahren zu 322 über, um zu bestimmen, ob eine Zunahme des Drehmomentbedarfs vorliegt. Bei einem Beispiel kann eine plötzliche Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners auftreten, wenn der Bediener das Pedal kurz nach der Pedalfreigabe betätigt, um ein Fahrzeugmanöver durchzuführen. Nachdem die Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners bestätigt wurde, wird bei 324 das ESBV geschlossen und die Ladezufuhr wird wiederaufgenommen. Zusätzlich wird die Kraftstoffzufuhr an die Motorzylinder wiederaufgenommen, wobei die Kraftstoffzufuhr auf Grundlage des Drehmomentbedarfs des Bedieners angepasst wird. Hierbei ist, da der Krümmerdruck durch Geschlossenhalten des Wastegate-Ventils und des CRV auf einem erhöhten Wert gehalten wird und da der Kompressorverdichter bereits eingeschaltet ist, wenn der Fahrer wieder das Pedal betätigt, mehr Drehmoment verfügbar, sobald die Pedalbetätigung erfolgt (z. B. wenn der Fahrer innerhalb von 3 Sekunden nach der Pedalfreigabe das Pedal betätigt). Durch Offenhalten der Ansaugdrossel, wird der Luftstrom stark gehalten, sodass schnell Motordrehmoment bereitgestellt werden kann, indem die Zylinderkraftstoffzufuhr wiederaufgenommen wird. Zusätzlich wird die Ladedruckreaktion verbessert (das heißt, die Zeit bis zum Drehmoment wird reduziert), da die Pedalbetätigung unter aufgeladenen Krümmerdruckbedingungen anstatt unter Umgebungsluftkrümmerdruckbedingungen erfolgt.
  • Auf diese Weise können die Luftwegaktoren während des Betriebs im Sand- oder Baja-Modus so angepasst werden, dass ein erhöhter Ansaugkrümmerdruck selbst während Verlangsamungs- und Pedalfreigabeereignissen beibehalten wird. Infolgedessen werden, wenn ein Fahrer nach einer Pedalfreigabe wieder das Pedal betätigt, die vorübergehenden Drehmomentdefizite reduziert, wodurch die Motorreaktionszeit und die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs im Leistungserforderungsmodus verbessert wird.
  • Auf diese Weise kann die Steuerung als Reaktion auf eine erste Pedalfreigabe des Bedieners den Krümmerdruck über dem Umgebungsluftdruck halten, indem sie einen oder mehrere Luftwegaktoren anpasst, während die Steuerung als Reaktion auf eine zweite Pedalfreigabe des Bedieners den Krümmerdruck auf den Umgebungsluftdruck reduzieren kann, indem sie einen oder mehrere Luftwegaktoren anpasst. Hierbei erfolgt die erste Pedalfreigabe des Bedieners, während das Fahrzeug in einem Leistungsmodus betrieben wird, während die zweite Pedalfreigabe des Bedieners erfolgt, während das Fahrzeug in einem Standardmodus betrieben wird. Beispielsweise wird der Leistungsmodus als Reaktion auf eine über eine Fahrzeuganzeige oder das Armaturenbrett empfangene Bedienerauswahl selektiv betätigt, wobei der Leistungsmodus entweder einen Sand-Modus, bei dem das Fahrzeug auf Sand betrieben wird, oder einen Baja-Modus, bei dem das Fahrzeug auf felsigem Gelände und bei niedriger Umgebungsfeuchtigkeit betrieben wird, beinhaltet. Das Anpassen als Reaktion auf die erste Pedalfreigabe des Bedieners kann das Schließen sowohl eines an eine Turboladerturbine gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils als auch eines an einen Turboladerverdichter gekoppelten Rückführventils als auch eines an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts des Turboladerverdichters angeordnet ist, gekoppelten Umgehungsventils als auch einer Ansaugdrossel, während ein an den Kompressorverdichter gekoppelter Elektromotor betätigt wird, beinhalten. Im Vergleich dazu kann das Anpassen als Reaktion auf die zweite Pedalfreigabe des Bedieners das Öffnen sowohl des Abgas-Wastegate-Ventils, als auch des Rückführventils als auch das Umgehungsventils, während eine Öffnung der Ansaugdrossel reduziert wird und der Elektromotors deaktiviert wird, beinhalten. Das Anpassen als Reaktion auf die erste Pedalfreigabe des Bedieners kann ferner das Anpassen einer variablen Nockensteuerung zum Halten des Einlass- und des Auslassnockens in einer Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads beinhalten, während das Anpassen als Reaktion auf die zweite Pedalfreigabe des Bedieners ferner das Anpassen der variablen Nockensteuerung zum Bewegen des Einlass- und des Auslassnockens weg von der Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads beinhaltet.
  • Außerdem kann die Steuerung als Reaktion auf die erste Pedalfreigabe des Bedieners an eine Reihe von Zylindern gekoppelte Kraftstoffeinspritzvorrichtungen selektiv deaktivieren, wobei sich die Anzahl der Zylinder erhöht, wenn ein Drehmomentbedarf des Bedieners während der ersten Pedalfreigabe des Bedieners abnimmt. Im Vergleich dazu kann die Steuerung als Reaktion auf die zweite Pedalfreigabe des Bedieners den allen Motorzylindern zugeführten Kraftstoff auf Grundlage der reduzierten Öffnung der Ansaugdrossel reduzieren. Außerdem kann die Steuerung während der ersten Pedalfreigabe des Bedieners das Umgehungsventil intermittierend öffnen, um ein Druckverhältnis über dem Kompressorverdichter von einer Pumpgrenze weg zu bewegen, während sie als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand einer an den Elektromotor gekoppelten Batterie unter eine Schwellenwertladung fällt, den Elektromotor intermittierend deaktiviert. Nun unter Bezugnahme auf 4 ist ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Anpassen von Lade- und Luftwegaktoreinstellungen als Reaktion auf eine Bedienerauswahl eines Drift-Modus gezeigt. Bei einem Beispiel kann das Verfahren aus 4 als Teil des Verfahrens aus 2, wie etwa bei 214, durchgeführt werden.
  • Bei 402 beinhaltet das Verfahren das Bestätigen, dass ein Drift-Modus der Fahrzeugleistung ausgewählt wurde. Bei einem Beispiel wird der Driftmodus als Reaktion auf eine über eine Fahrzeuganzeige oder das Armaturenbrett empfangene Bedienerauswahl betätigt. Beispielsweise kann eine Auswahl des Drift-Modus als Reaktion auf eine Betätigung einer Drift-Modus-Taste an der Fahrzeuganzeige oder dem Armaturenbrett durch den Bediener bestätigt werden. Im Drift-Modus kann das Fahrzeug dazu konfiguriert sein, Rutschmanöver besser durchzuführen. Wenn die Auswahl des Drift-Modus nicht bestätigt wird, beinhaltet das Verfahren bei 404 das Anpassen von Aktoreinstellungen an einen alternativen Leistungsmodus, wenn ein alternativer Leistungsmodus (z. B. ein Sand- oder Baja-Modus) ausgewählt wurde. Andernfalls kann ein Standardmodus bestätigt werden und Standardaktoreinstellungen können beibehalten (oder wiederaufgenommen) werden.
  • Wenn der Driftmodus ausgewählt wird, beinhaltet das Verfahren bei 406 das Anwenden von Traktionssteuerungseinstellungen, die „Drift“- oder Rutschfahrzeugmanöver ermöglichen. Beispielsweise können als Reaktion auf die Bedienerauswahl des Drift-Modus Traktionssteuerungseinstellungen so angepasst werden, dass das den Hinterrädern relativ zu den Vorderrädern zugeführte Motordrehmoment erhöht wird und das Motordrehmoment ungleichmäßig zwischen den Fahrzeugrädern auf der linken und der rechten Seite verteilt wird. Zusätzlich kann eine Lampe, die angibt, dass das Fahrzeug am Schleudern ist, während des Betriebs im Drift-Modus deaktiviert werden. Als ein anderes Beispiel können Drosseleinstellungen so angepasst werden, dass eine schnelle Drosselreaktion auf eine Bedienereingabe bereitgestellt wird und höhere Leerlaufmotordrehzahlen beibehalten werden. Zusätzlich können Getriebeeinstellungen so angepasst werden, dass sie stärker auf Eingaben hoher G-Kräfte vom Fahrzeugführer reagieren, indem Gänge länger gehalten werden und aggressivere Herunterschaltungen ermöglicht werden. Wie nachfolgend ausgeführt, können weitere Anpassungen vorgenommen werden, um sicherzustellen, dass der Turbolader für einen längeren Abschnitt eines Fahrzyklus gespoolt bleibt.
  • Als Reaktion auf die Auswahl des Drift-Modus wird der Motor mit Aufladung betrieben, um zu ermöglichen, dass in dem ausgewählten Modus erwünschte Fahrzeugmanöver durchgeführt werden. Das heißt, wenn ein Leistungsmodus ausgewählt ist, wird der Motor nicht mit natürlicher Ansaugung betrieben. Insbesondere beinhaltet das Verfahren bei 408 das Einstellen des Einlass- und des Auslassnockens auf eine Position, die den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad bereitstellt (das heißt, die größte Menge an Luftstrom zu den Motorzylindern unter den vorherrschenden Betriebsbedingungen). Durch Erhöhen des Luftstroms zu den Motorzylindern kann die Ladereaktion verbessert werden. Bei 410 beinhaltet das Verfahren das Schließen sowohl des ESBV als auch des Wastegate-Ventils. Beispielsweise können beide Ventile als Reaktion auf an den entsprechenden Aktoren empfangene Steuersignale von der Steuerung vollständig geschlossen werden. Außerdem kann die Ansaugdrossel vollständig geöffnet werden und das CRV kann vollständig geschlossen werden. Zusätzlich kann die Steuerung den an den ersten, stromaufwärtigen (Kompressor-)Verdichter gekoppelten Elektromotor betätigen, indem sie ein Signal zum Betreiben des Elektromotors mit einem höheren Arbeitszyklus, wie etwa einem 100%igen Arbeitszyklus, sendet. Der Arbeitszyklus des Elektromotors kann so angepasst werden, dass der Turboladerverdichter außerhalb des Rauschbereichs betrieben wird. Folglich kann durch den Kompressorverdichter verdichtete Luft zum Motor geleitet werden, während die Turboladerturbine hochdreht. Durch Schließen des ESBV und Betätigen des Elektromotors kann der Drosseleinlassdruck erhöht werden. Durch Schließen des Wastegate-Ventils und des CRV können das Hochdrehen der Turbine und der Betrieb des Turboladers beschleunigt werden.
  • Bei 412 kann bestimmt werden, ob die Turbinendrehzahl über einem Schwellenwert liegt, wie etwa über einem Schwellenwert, bei dem der Turbolader in der Lage ist, den zweiten, stromabwärtigen Verdichter anzutreiben und den Ladebedarf aufrechtzuerhalten. Sollte dies nicht der Fall sein, wird der Betrieb des ersten, stromaufwärtigen Verdichters (des Kompressors) bei 414 beibehalten, um vorübergehend den erforderlichen Ladedruck bereitzustellen.
  • Wenn die Turbinendrehzahl über dem Schwellenwert liegt, dann beinhaltet das Verfahren bei 416 das Öffnen (z. B. das vollständige Öffnen) des ESBV, sodass Luft zum stromabwärtigen Turboladerverdichter strömen kann, während sie den stromaufwärtigen Kompressorverdichter umgeht. Der Elektromotor des Kompressors kann jedoch betätigt bleiben (z. B. bei vollem Arbeitszyklus) und das Drehen des Kompressorverdichters kann beibehalten werden, auch wenn (aufgrund des geöffneten ESBV) keine Luft durch den Kompressorverdichter strömen kann. Zusätzlich können das Wastegate-Ventil und das CRV, auch nachdem die Turbinendrehzahl den Schwellenwert erreicht hat, vollständig geschlossen gehalten werden.
  • Somit kann während des Drift-Modus, wenn das Fahrzeug so manövriert wird, dass es driftet und rutscht, der Drehmomentbedarf des Bedieners fortwährend variieren. Beispielsweise können, wenn der Fahrzeugführer das Gaspedal moduliert, um ein Rutschen während eines Driftmanövers zu steuern, häufige Pedalbetätigungs- und Pedalfreigabemanöver erfolgen. Dabei kann das Fahrzeug verlangsamt werden (z. B. kann der Bediener das Pedal vollständig freigeben) und dann unmittelbar danach beschleunigt werden (z. B. kann der Bediener dann das Pedal voll betätigen) und dann wieder verlangsamt werden (und so weiter). Um das Bewältigen der plötzlichen Änderungen des Drehmomentbedarfs zu ermöglichen, ohne die Ladereaktion zu beeinträchtigen, wenn der Bediener das Gaspedal betätigt, können Lade- und Luftwegaktoreinstellungen anders als im Standardmodus und im Baja-Modus des Fahrzeugbetriebs angepasst werden. Insbesondere kann bei 418 bestimmt werden, ob ein plötzlicher Abfall des Drehmomentbedarfs des Bedieners vorliegt. Bei einem Beispiel kann ein plötzlicher Abfall des Drehmomentbedarfs des Bedieners auftreten, wenn der Bediener das Gaspedal freigibt (z. B. vor oder während des Durchführens eines Rutschmanövers).
  • Wenn kein Abfall des Drehmomentbedarfs vorliegt, dann geht das Verfahren direkt zu 422 über, um das Wastegate-Ventil und das CRV vollständig geschlossen, die Ansaugdrossel vollständig geöffnet und den an den Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotor betätigt zu halten. Außerdem kann eine variable Nockensteuerung so angepasst werden, dass der Einlass- und der Auslassnocken in Positionen gehalten werden, die den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad bereitstellen. Wenn ein Abfall des Drehmomentbedarfs vorliegt, beinhaltet das Verfahren bei 420 zunächst das Reduzieren des Motordrehmoments durch Verzögern des Zündzeitpunkts. Beispielsweise kann die Steuerung das Ausmaß der Verzögerung des Zündzeitpunkts (z. B. vom MBT) erhöhen, das angewendet wird, wenn der Drehmomentbedarf des Bedieners abfällt. Die Steuerung kann ein Steuersignal an einen Zündkerzenaktor senden, wobei das Steuersignal eine Reihe von Verzögerungsgraden beinhaltet, die relativ zum aktuellen Zündzeitpunkt angewendet werden sollen, wobei das Zündverzögerungssteuersignal auf Grundlage einer Bestimmung der Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners bestimmt wird. Die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners kann auf einer gemessenen Gaspedalposition oder Bremspedalposition beruhen. Die Steuerung kann das Zündverzögerungssteuersignal durch eine Bestimmung unter direkter Berücksichtigung der Gaspedalposition bestimmen, beispielsweise kann sie die Anzahl der Zündverzögerungsgrade erhöhen, wenn sich die Gaspedalposition in Richtung einer gelösten Position bewegt. Die Steuerung kann alternativ das Zündverzögerungssteuersignal auf Grundlage einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei die Eingabe der Drehmomentbedarf des Bedieners (oder die Gaspedalposition) ist und die Ausgabe die Anzahl der anzuwendenden Zündverzögerungsgrade ist. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. hinsichtlich einer Anzahl anzuwendender Zündverzögerungsgrade) auf Grundlage von Logikregeln treffen, die eine Funktion des Drehmomentbedarfs des Bedieners sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, das an einen Zündkerzenaktor (z. B. einen Zündkerzenionisierungsschaltungsaktor) gesendet wird. Somit kann die Steuerung den Drehmomentausgang auf Grundlage des verringerten Drehmomentbedarfs des Bedieners reduzieren, indem sie den Zündzeitpunkt vom MBT verzögert und gleichzeitig die Ansaugdrossel vollständig geöffnet hält, bis eine Zündgrenze erreicht ist. Die Zündgrenze kann auf der Motorverbrennungsstabilität und einem Temperaturschwellenwert des Abgaskatalysators beruhen, wie nachfolgend ausgeführt.
  • Der Zündzeitpunkt kann auf Grundlage einer Zündfähigkeit bei der angewendeten Zündverzögerung verzögert werden, bis die Zündfähigkeit verloren ist (z. B. bis die Zündverzögerungsverwendung eine Grenze erreicht). Alternativ kann der Zündzeitpunkt verzögert werden, bis eine Hardwarebeschränkung erreicht ist. Beispielsweise kann der Zündzeitpunkt verzögert werden, bis eine Temperatur des Abgaskatalysators eine Schwellenwerttemperatur erreicht. Somit führt die Zündverzögerung dazu, dass aufgrund der späteren Verbrennung ein wärmeres Abgas erzeugt wird. Wenn die Temperatur eines katalytischen Abgasumwandlers bei einer Schwellenwerttemperatur liegt, kann das Hinzufügen weiterer Wärme zum Abgas über die Verwendung von Zündverzögerung den Katalysator dazu veranlassen, thermischen Abbau zu durchlaufen, was zu einer reduzierten Emissionsleitung des Motors führt. Daher kann der Zündzeitpunkt verzögert werden, bis die Temperatur des Abgaskatalysators die Schwellenwerttemperatur erreicht. Als ein anderes Beispiel kann der Zündzeitpunkt verzögert werden, bis eine Verbrennungsstabilitätsgrenze erreicht ist, ab der die Verwendung einer weiteren Zündverzögerung zu Verbrennungsinstabilität führen kann.
  • Nachdem die Verwendung von Zündverzögerung (auf Grundlage von Hardwarebeschränkungen und/oder Zündfähigkeit) die Grenze erreicht, kann, wenn ein weiterer Abfall des Drehmomentbedarfs erforderlich ist, das Motordrehmoment weiter reduziert werden, indem die Öffnung der Ansaugdrossel verringert wird. Daher kann, nachdem die Zündgrenze erreicht ist, die Steuerung den Motordrehmomentausgang weiter reduzieren, indem sie eine Öffnung der Ansaugdrossel reduziert und gleichzeitig den Zündzeitpunkt bis zur Zündgrenze verzögert hält. Beispielsweise kann die Steuerung ein Signal an einen Ansaugdrosselaktor senden, um die Ansaugdrossel in Richtung einer weiter geschlossenen Position zu bewegen. Die Steuerung kann ein Steuersignal, das an den Drosselaktor gesendet werden soll, durch eine Bestimmung unter direkter Berücksichtigung einer Differenz zwischen dem Motordrehmoment bei (bis zur Grenze) verzögertem Zündzeitpunkt und dem durch den Bediener angeforderten Drehmoment bestimmen, wobei das Steuersignal den Öffnungsgrad der Ansaugdrossel verringert, wenn die Differenz zwischen dem Motordrehmoment bei verzögertem Zündzeitpunkt und dem durch den Bediener (bei der Pedalfreigabe) angeforderten Drehmoment zunimmt (wobei das bei verzögertem Zündzeitpunkt bereitgestellte Motordrehmoment das durch den Bediener angeforderte Drehmoment überschreitet). Bei einem Beispiel kann das Motordrehmoment (gemäß einem Fahrerbedarf) auf ein Null-Drehmoment reduziert werden, indem nur der Zündzeitpunkt verzögert wird, während die Ansaugdrossel vollständig geöffnet gehalten wird und während die Kraftstoffzufuhr der Motorzylinder fortgesetzt wird. Bei einem anderen Beispiel kann das Motordrehmoment (gemäß dem Fahrerbedarf) auf ein Null-Drehmoment reduziert werden, indem der Zündzeitpunkt bis zu einer Grenze verzögert wird, während die Ansaugdrossel vollständig offen halten wird, und anschließend die Öffnung der Ansaugdrossel reduziert wird, während der Zündzeitpunkt bis zur Grenze verzögert bleibt.
  • Bei 422 beinhaltet das Verfahren das vollständige Geschlossenhalten des Wastegate-Ventils und des CRV. Zusätzlich kann der an den Kompressorverdichter gekoppelte Elektromotor weiterhin betrieben werden (z. B. bei 100%igem Arbeitszyklus). Außerdem können der Einlass- und der Auslassnocken trotz des Abfalls des Drehmomentbedarfs an Positionen gehalten werden, die den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad bereitstellen. Durch Halten der Position der Luftweg- und Ladeaktoren an einer Stelle, an welcher der Luftstrom zum Motor erhöht ist, kann der Ansaugkrümmerdruck (wie auf Grundlage eines gemessenen MAP oder gemessenen Drosseleinlassdrucks abgeleitet) trotz des Abfalls des Drehmomentbedarfs auf einem erhöhten Wert über dem Umgebungsluftdruck gehalten werden (z. B. bei -40 inHg anstelle eines Abfalls auf den Umgebungsluftdruck von 29 inHg). Infolgedessen wird der Krümmerdruck unabhängig von der Änderung des Drehmomentbedarfs auf einem erhöhten Wert gehalten.
  • Auf diese Weise kann die Steuerung als Reaktion auf eine Abnahme des Drehmomentbedarfs bei Betrieb in einem Drift-Modus ein Signal zum vollständigen Schließen sowohl eines an eine Turboladerturbine gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils als auch eines an einen Turboladerverdichter gekoppelten Rückführventils als auch eines an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts des Turboladerverdichters angeordnet ist, gekoppelten Umgehungsventils, während ein Ansaugdrosselventil vollständig geöffnet wird, senden. Außerdem kann die Steuerung einen an den Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotor betätigen. Darüber hinaus kann die Steuerung als Reaktion auf die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners eine variable Nockensteuerung anpassen, um den Einlass- und den Auslassnocken in einer Position für den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad zu halten.
  • Es versteht sich, dass der elektrische Kompressor in Abhängigkeit von Hardwarebeschränkungen und Systemfähigkeiten betätigt bleiben kann, wobei der Elektromotor in einem 100%igen Arbeitszyklus arbeitet. Beispielsweise kann der Kompressorverdichter als Reaktion auf eine Abnahme eines Abstands zur Pumpgrenze für den Kompressorverdichter, wie sie auftreten kann, wenn der Ansaugluftstrom zum Motor die Drosselgrenze des Kompressorverdichters überschreitet oder wenn sich ein Druckverhältnis über dem Kompressorverdichter in einen Pumpbereich eines Kennfelds des Verdichters bewegt, vorübergehend abgeschaltet werden. Der Kompressorverdichter kann abgeschaltet werden, indem das Umgehungsventil, das den Kompressorverdichter an den Ansaugkanal koppelt, vorübergehend (oder intermittierend) geöffnet wird oder indem das an den Elektromotor gesendete Signal deaktiviert wird (das heißt, 0%iger Arbeitszyklus) oder der Arbeitszyklus des Elektromotors (auf einen Nicht-Null-Wert) reduziert wird. Dann kann, wenn sich der Abstand zur Pumpgrenze erhöht und sich der Kompressorverdichter von der Drosselgrenze weg bewegt hat, der Kompressorverdichter wieder eingeschaltet werden, indem das Umgehungsventil in eine vollständig geschlossene Position zurückgedreht wird oder das an den Elektromotor gesendete Signal für einen 100%igen Arbeitszyklus wiederaufgenommen wird. Bei einem anderen Beispiel kann der Kompressorverdichter als Reaktion auf einen Abfall des Ladezustands der den Elektromotor antreibenden Batterie (z. B. bis unter einen Schwellenwertladezustand) vorübergehend abgeschaltet werden. Während der Kompressor abgeschaltet ist, kann die Batterie wiederaufgeladen werden, wie etwa über Nutzbremsen oder unter Verwendung von Motordrehmoment (im Überschuss des Drehmomentbedarfs). Dann kann, sobald die Batterie bis über den Schwellenwertladezustand hinaus geladen ist, der Kompressorverdichter wieder eingeschaltet werden, indem das an den Elektromotor gesendete Signal für den 100%igen Arbeitszyklus wiederaufgenommen wird.
  • Als nächstes kann bei 424 bestimmt werden, ob eine Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners vorliegt. Bei einem Beispiel kann eine plötzliche Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners auftreten, wenn der Bediener das Pedal kurz nach der Pedalfreigabe betätigt, um ein Rutsch- oder Driftfahrzeugmanöver durchzuführen. Nachdem die Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners bestätigt ist, wird bei 426 die Zunahme des Drehmomentbedarfs zunächst durch Anpassen des Zündzeitpunkts bereitgestellt. Insbesondere kann der Zündzeitpunkt in Richtung des MBT vorverlegt werden (wenn zuvor mit Zündzeitpunktverzögerung gearbeitet wurde). Beispielsweise kann die Steuerung das Ausmaß der Vorverlegung der Fremdzündung (z. B. in Richtung des MBT) erhöhen, das angewendet wird, wenn der Drehmomentbedarf des Bedieners zunimmt. Die Steuerung kann ein Steuersignal an einen Zündkerzenaktor senden, wobei das Steuersignal eine Reihe von Vorverlegungsgraden beinhaltet, die relativ zu einem aktuellen Zündzeitpunkt angewendet werden sollen, wobei das Zündvorverlegungssteuersignal auf Grundlage einer Bestimmung der Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners bestimmt wird. Die Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners kann auf einer gemessenen Gaspedalposition beruhen. Die Steuerung kann das Zündvorverlegungssteuersignal durch eine Bestimmung unter direkter Berücksichtigung der Gaspedalposition bestimmen, beispielsweise kann sie die Anzahl der angewendeten Zündvorverlegungsgrade erhöhen, wenn sich die Gaspedalposition in Richtung einer gelösten Position bewegt und wenn eine Entfernung vom aktuellen Zündzeitpunkt zum MBT zunimmt. Die Steuerung kann alternativ das Zündvorverlegungssteuersignal auf Grundlage einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei die Eingabe der Drehmomentbedarf des Bedieners (oder die Gaspedalposition) und der Abstand zum MBT ist und die Ausgabe die Anzahl der anzuwendenden Zündvorverlegungsgrade ist. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. hinsichtlich einer Anzahl anzuwendender Zündvorverlegungsgrade) auf Grundlage von Logikregeln treffen, die eine Funktion des Drehmomentbedarfs des Bedieners sind. Die Steuerung kann dann ein Steuersignal erzeugen, das an einen Zündkerzenaktor (z. B. einen Zündkerzenionisierungsschaltungsaktor) gesendet wird. Bei einem alternativen Beispiel kann der Zündzeitpunkt in Richtung des MBT verzögert werden (wenn zuvor mit Zündzeitpunktvorverlegung gearbeitet wurde).
  • Der Zündzeitpunkt kann auf Grundlage des Abstands zum MBT-Zündfunken vorverlegt werden, bis der Zündzeitpunkt das MBT erreicht. Nachdem der Zündzeitpunkt das MBT erreicht, kann, wenn eine weitere Zunahme des Drehmomentbedarfs erforderlich ist, das Motordrehmoment weiter erhöht werden, indem die Öffnung der Ansaugdrossel vergrößert wird. Beispielsweise kann die Steuerung ein Signal an einen Ansaugdrosselaktor senden, um die Ansaugdrossel in Richtung einer weiter geöffneten Position zu bewegen. Die Steuerung kann ein Steuersignal, das an den Drosselaktor gesendet werden soll, durch eine Bestimmung unter direkter Berücksichtigung einer Differenz zwischen dem Motordrehmoment bei einem Zündzeitpunkt bei MBT und dem durch den Bediener angeforderten Drehmoment bestimmen, wobei das Steuersignal den Öffnungsgrad der Ansaugdrossel erhöht, wenn die Differenz zwischen dem Motordrehmoment bei einem Zündzeitpunkt bei MBT und dem durch den Bediener (bei der Pedalbetätigung) angeforderten Drehmoment zunimmt (wobei das bei einem Zündzeitpunkt bei MBT bereitgestellte Motordrehmoment unter dem durch den Bediener angeforderten Drehmoment liegt). Bei einem Beispiel kann das Motordrehmoment gemäß einem Fahrerbedarf erhöht werden, indem nur der Zündzeitpunkt vorverlegt wird, während die Position der Ansaugdrossel beibehalten wird. Bei einem anderen Beispiel kann das Motordrehmoment gemäß dem Fahrerbedarf erhöht werden, indem der Zündzeitpunkt bis zum MBT vorverlegt wird, während die Position der Ansaugdrossel beibehalten wird und anschließend die Öffnung der Ansaugdrossel (z. B. bis zu einer vollständig geöffneten Position) vergrößert wird, während der Zündzeitpunkt beim MBT gehalten wird.
  • Bei 428 beinhaltet das Verfahren das Schließen des ESBV als Reaktion auf die Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners und das Wiederaufnehmen der Ladezufuhr. Hierbei ist, da der Krümmerdruck durch Geschlossenhalten des Wastegate-Ventils und des CRV auf einem erhöhten Wert gehalten wird und da der Kompressorverdichter bereits eingeschaltet ist, wenn der Fahrer wieder das Gaspedal betätigt, mehr Drehmoment verfügbar, sobald die Pedalbetätigung erfolgt. Indem zudem die Ansaugdrossel offengehalten wird, wird der Luftstrom zum Motor stark gehalten, sodass schnell Motordrehmoment bereitgestellt werden kann, indem die Zylinderkraftstoffzufuhr wiederaufgenommen wird. Zusätzlich wird die Ladedruckreaktion verbessert (das heißt, die Zeit bis zum Drehmoment wird reduziert), da die Pedalbetätigung unter aufgeladenen Krümmerdruckbedingungen anstatt unter Umgebungsluftkrümmerdruckbedingungen erfolgt.
  • Daher kann die Steuerung als Reaktion auf eine Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners bei Betrieb im Drift-Modus sowohl das Abgas-Wastegate-Ventil als auch das Rückführventil als aus das Umgehungsventil geschlossen halten und der Elektromotor kann betätigt bleiben, während der Motordrehmomentausgang auf Grundlage des zunehmenden Drehmomentbedarfs erhöht wird, indem der Zündzeitpunkt in Richtung des MBT bewegt wird, während die Ansaugdrossel vollständig geöffnet gehalten wird. Dann kann, nachdem der Zündzeitpunkt das MBT erreicht, die Steuerung den Motordrehmomentausgang weiter erhöhen, indem sie eine Öffnung des Ansaugdrosselventils vergrößert und gleichzeitig den Zündzeitpunkt beim MBT hält. Auf diese Weise kann ein Drosseleinlassdruck als Reaktion auf sowohl die Zunahme als auch die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners über dem Umgebungsluftdruck gehalten werden.
  • Auf diese Weise können die Luftwegaktoren während eines Driftbetriebsmodus so angepasst werden, dass ein erhöhter Ansaugkrümmerdruck und Drosseleinlassdruck unabhängig von der Gaspedalposition, einschließlich während Verlangsamungs- und Pedalfreigabeereignissen, beibehalten wird. Zusammen mit den Aktoren in ihren optimalen Leistungseinstellungen wird eine positive Rückkopplungsschleife geschaffen. Infolgedessen werden, wenn ein Fahrer nach einer Pedalfreigabe das Pedal betätigt (z. B. wenn der Fahrer innerhalb von 3 Sekunden nach einer Pedalfreigabe das Pedal betätigt), die vorübergehenden Drehmomentdefizite reduziert, wodurch die Motorreaktionszeit und die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs im Leistungserforderungsmodus verbessert wird.
  • Es versteht sich, dass, während die Verfahren aus den 3-4 Anpassungen der Einstellung von Luftweg- und Ladeaktoren im Sand-/Baja- und Drift-Modus beschreiben, dies nicht als einschränkend zu betrachten ist und ähnliche Einstellungen in anderen Leistungsmodi angewendet werden können. Beispielsweise können als Reaktion darauf, dass ein Bediener einen Modus zum Anfahren des Fahrzeugs auswählt, um die Leistung eines Anfahrens des Fahrzeugs (aus dem Stillstand) zu verbessern, Motoraktoren in einer koordinierten Weise so angepasst werden, dass die vorübergehende Spitzenbeschleunigung während des Anfahrens verbessert wird. Insbesondere können, wenn (über die Betätigung einer Anfahrmodustaste an einer Fahrzeuganzeige oder am Armaturenbrett) ein Anfahrmodus ausgewählt wird, ein oder mehrere Luftwegaktoren in einer optimalen Leistungsposition vorpositioniert werden, bevor das Fahrzeug losfährt. Beispielsweise kann als Reaktion auf die Bedienerauswahl des Anfahrmodus das Wastegate-Ventil vollständig geschlossen gehalten werden, der Elektromotor des stromaufwärtigen Kompressorverdichters kann bis zu einem 100%igen Arbeitszyklus betätigt werden und der Einlass- und der Auslassnocken können in ihren Positionen mit dem höchsten volumetrischen Wirkungsgrad vorpositioniert werden. Zusätzlich kann das CRV vor dem Anfahren geöffnet oder offen gehalten werden, um die Übergangsreaktion zu verbessern. Wenn beispielsweise das Anfahren eine Pedalbetätigung beinhaltet, die groß genug ist, um eine Aufladung zu erfordern, und vor dieser Pedalbetätigung keine Aufladung erforderlich war oder ein Ladeniveau unterhalb eines Schwellenwerts lag, dann kann das CRV sofort geöffnet werden. Wenn jedoch das CRV bereits vor der Pedalbetätigung geöffnet war (um beispielsweise Pumpen abzuschwächen), dann kann das CRV offen gehalten werden. Die technische Wirkung des Öffnens des CRV zumindest über einen Zeitraum als Reaktion auf eine Anforderung zum Anfahren des Fahrzeugs besteht darin, dass der Turboladerverdichter schneller gedreht werden kann und somit die Drehzahl des Turboladers schneller erhöht werden kann. Sobald die Turboladerdrehzahl eine Schwellenwertdrehzahl erreicht (oder nachdem ein Schwellenwertzeitraum seit dem Öffnen des CRV verstrichen ist), kann das CRV geschlossen werden. Durch Schließen des CRV kann die erhöhte Turboladerdrehzahl in höhere Ladeniveaus übersetzt werden. Auf diese Weise können Anpassungen des Luftwegaktors derart koordiniert werden, dass es möglich sein kann, in einem kürzeren Zeitraum höhere Ladeniveaus zu erzielen. Währenddessen kann die Steuerung die Motordrehzahl und die Ansaugdrosselposition regulieren, wenn der Fahrzeugführer voll aufs Gaspedal tritt (zu einer weit geöffneten Drosselposition, damit das Fahrzeug anfährt). Zudem kann der Zündzeitpunkt derart verzögert werden (in Abhängigkeit von Beschränkungen durch Verbrennungsinstabilität und die Temperatur des katalytischen Umwandlers), dass die Abgastemperatur erhöht wird, wodurch die Turbinenenergie für den Turbolader erhöht wird. Die Zielmotordrehzahl für das Anfahrereignis kann über Anpassungen der Drossel und der Kraftstoffzufuhr gesteuert werden. Durch Vorpositionieren der Luftwegaktoren kann der Ansaugkrümmerdruck über den Umgebungsluftdruck hinaus erhöht werden, bevor das Fahrzeug losfährt (bevor der Anfahrbefehl empfangen wird). Infolgedessen kann, wenn der Bediener das Pedal voll betätigt, eine höhere Spitzenanfangsbeschleunigung des Fahrzeugs erzielt werden, wodurch die Anfahrreaktionszeit und die Anfahrleistung verbessert wird. Sobald der Ladedruck den Zielschwellenwert erreicht, können die Drossel, die Abgasumgehung und das CRV so aktiv gesteuert werden, dass der Ladedruck beim erwünschten Druck gehalten wird. Zusätzlich kann, wenn Zündverzögerung verwendet wurde, der Zündzeitpunkt in Richtung des MBT vorverlegt werden.
  • Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung den Motor als Reaktion auf eine Bedienerauswahl in einen Drift-Betriebsmodus schalten; und während des Betriebs im Drift-Modus kann die Steuerung, unabhängig vom Drehmomentbedarf des Bedieners, sowohl ein an eine Turboladerturbine gekoppeltes Abgas-Wastegate-Ventil als auch ein an einen Turboladerverdichter gekoppeltes Rückführventil als auch ein an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts des Turboladerverdichters angeordnet ist, gekoppeltes Umgehungsventil vollständig geschlossen halten, während sie eine Ansaugdrossel vollständig geöffnet hält und während sie einen an den Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotor betätigt. Die Steuerung kann den Elektromotor betätigen, indem sie einen Arbeitszyklus des Elektromotors bei einem vollen Arbeitszyklus hält. Außerdem kann die Steuerung bei Betrieb im Drift-Modus als Reaktion auf eine Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners das Motordrehmoment reduzieren, indem sie den Zündzeitpunkt vom MBT verzögert, während die Ansaugdrossel vollständig geöffnet ist, bis eine Zündgrenze erreicht ist, und anschließend das Motordrehmoment weiter reduzieren, indem sie den Zündzeitpunkt bis zur Zündgrenze verzögert hält, während eine Ansaugdrosselöffnung reduziert wird. Im Vergleich dazu kann die Steuerung als Reaktion auf eine Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners bei Betrieb im Drift-Modus das Motordrehmoment erhöhen, indem sie den Zündzeitpunkt in Richtung des MBT vorverlegt, während die Ansaugdrossel vollständig geöffnet ist, und nachdem der Zündzeitpunkt das MBT erreicht, das Motordrehmoment weiter erhöhen, indem sie den Zündzeitpunkt beim MBT hält, während sie die Ansaugdrosselöffnung vergrößert.
  • Bei einem Beispiel kann die Steuerung, während sich das Fahrzeug bereits in einem Fahrmodus, wie etwa dem Baja-Modus, Sand-Modus oder dem Drift-Modus befindet, bestimmen, ob Schubabschaltungs(DFSO)-Bedingungen des Motors erfüllt sind und ferner, dass sich der Motor nicht in einem Kaltstartemissionsminderungs(CSER)-Zustand befindet. Bei einem Beispiel sind DFSO-Bedingungen erfüllt, wenn der Drehmomentbedarf des Bedieners reduziert wird, was ermöglicht, dass der Motor so betrieben werden kann, dass die Kraftstoffzufuhr selektiv abgeschaltet wird, während weiterhin Luft über Zylinderventile durch die Zylinder gepumpt wird. Bei einem anderen Beispiel werden CSER-Bedingungen als erfüllt betrachtet, wenn die Motortemperatur oder die Abgaskatalysatortemperatur unterhalb einer Schwellenwerttemperatur liegt. Wenn die angegebenen Bedingungen erfüllt sind, kann die Steuerung einen Zeitschalter auslösen und beginnen die Zeit am Zeitschalter zu erhöhen. Die Steuerung kann dann bestimmen, ob ein Schwellenwertzeitraum verstrichen ist, seit der Zeitschalter ausgelöst wurde. Wenn dies nicht der Fall ist, kann die Steuerung die Motoreinstellungen beibehalten. Andernfalls kann die Steuerung, wenn der Schwellenwertzeitraum verstrichen ist, eine Zusammenarbeit von Motoraktoren bei Betrieb im Drift-Modus ermöglichen. Als Reaktion darauf, dass der Drift-Modus weiterhin ausgewählt ist und die DFSO-Bedingungen beendet sind, kann die Steuerung die Zusammenarbeit der Motoraktoren deaktivieren, während sie den Zeitschalter zurücksetzt. Auf diese Weise kann eine Quelle elektrischer Aufladung bereitgestellt werden und die Motoraktoren können in ihren optimalen Leistungseinstellungen vorpositioniert werden, wenn eine Lenkeingabe vorliegt. Darüber hinaus können Fahrzeuggeschwindigkeit, Pedalposition und Zeitschalter verwendet werden, um die Robustheit des Algorithmus zu verbessern.
  • Nun unter Bezugnahme auf die 5-6 ist in den beispielhaften und eine voraussichtliche beispielhafte Zeitachse des Betriebs eines aufgeladenen Motors mit einem elektrischen Kompressor, der stufenweise stromaufwärts eines stromabwärtigen Turboladers angeordnet ist, gezeigt. Es versteht sich, dass die 5-6 zusammen eine einzelne beispielhafte Zeitachse wiedergeben. Die horizontale Achse (x-Achse) gibt die Zeit an und die vertikalen Markierungen t1-t11 kennzeichnen signifikante Zeitpunkte für den Kompressorbetrieb.
  • Verlauf 502 zeigt Schwankungen einer Gaspedalposition im Zeitverlauf. Verlauf 504 zeigt Veränderungen der Öffnung einer Ansaugdrossel im Zeitverlauf. Verlauf 506 zeigt Schwankungen des Drosseleinlassdrucks (TIP, der den Ladedruck angibt) im Zeitverlauf. Verlauf 406 zeigt Schwankungen der Drehzahl einer Turboladerturbine im Zeitverlauf. Verlauf 508 zeigt Schwankungen der Drehzahl eines elektrischen Kompressorverdichters (Comp_ES). Verlauf 510 zeigt Schwankungen der Drehzahl eines Turboladerverdichters (Comp_TC). Verlauf 512 zeigt Schwankungen der Drehzahl einer Turboladerturbine (Turbine TC). Verlauf 602 zeigt Veränderungen der Position eines Abgas-Wastegate-Ventils (WG), das über die Turboladerturbine gekoppelt ist. Das Wastegate-Ventil wird geöffnet, um zuzulassen, dass Abgas die Turboladerturbine umgeht, wodurch diese ausläuft, oder geschlossen, um Abgas durch die Turbine zu leiten, wodurch sie hochdreht. Verlauf 604 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. Verlauf 606 zeigt die Motorkraftstoffzufuhr, während Verlauf 608 die Zündzeitpunktverzögerung (relativ zum MBT) zeigt. Verlauf 608 zeigt den Betrieb (z. B. den angewiesenen Arbeitszyklus) eines Elektromotors, der den Kompressorverdichter antreibt. Die Drehzahl des Kompressors kann über Anpassungen eines am Elektromotor angewiesenen Arbeitszyklus angepasst werden. Verlauf 610 zeigt einen Modus des Fahrzeugbetriebs, der durch einen Fahrzeugführer ausgewählt wird, wie etwa über Betätigung einer Taste an einer Fahrzeuganzeige oder am Armaturenbrett. Bei dem abgebildeten Beispiel kann der Bediener zwischen einem Standardmodus, einem Baja-Modus und einem Drift-Modus wählen. Bei dem vorliegenden Beispiel ist der ES-Verdichter im Ansaugkanal stromaufwärts des TC-Verdichters positioniert. Außerdem befindet sich das ESBV im Ansaugkanal stromaufwärts des ES-Verdichters, während die Ansaugdrossel im Ansaugkanal stromabwärts des TC-Verdichters positioniert ist.
  • Vor dem Zeitpunkt t1 hat der Bediener keinen Leistungsmodus ausgewählt. Daher wird das Fahrzeug in einem Standardmodus betrieben. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der Motor aufgrund eines geringeren Fahrerbedarfs (Verlauf 502) ohne Aufladung (Verlauf 506). Folglich liegt der Drosseleinlassdruck bei Umgebungsluftdruckbedingungen (gestrichelte Linie, BP). Die Ansaugdrossel (Verlauf 504) ist teilweise geöffnet, um ein erwünschtes Motordrehzahl-Last-Profil auf Grundlage des Drehmomentbedarfs des Fahrers bereitzustellen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Elektromotor (Verlauf 610) abgeschaltet und das ESBV ist vollständig geöffnet (Verlauf 604) und daher dreht sich der Kompressorverdichter nicht und verdichtet keine Luft (Verlauf 508). Zusätzlich ist das Wastegate-Ventil vollständig geöffnet (Verlauf 602) und es dreht sich weder die Turboladerturbine (Verlauf 512) noch der Turboladerverdichter und verdichten Luft (Verlauf 510). Die Zylinderkraftstoffzufuhr wird als Funktion des Ansaugluftstroms so angepasst, dass der Motor mit einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z. B. bei oder in etwa bei einem stöchiometrischen Verhältnis) betrieben wird. Der Zündzeitpunkt wird beim oder in etwa beim MBT gehalten. Der Einlass- und der Auslassnocken werden in eine Position bewegt (nicht gezeigt), die den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad bereitstellt.
  • Zum Zeitpunkt t1 betätigt der Fahrer das Pedal, wodurch der Motor von einem Motorbetrieb mit natürlicher Ansaugung zu einem Motorbetrieb mit Aufladung übergeht. Als Reaktion auf die Pedalbetätigung wird die Drosselöffnung vergrößert, um den erhöhten Luftstrombedarf zu erfüllen, und die Motorkraftstoffzufuhr nimmt entsprechend zu. Der Zündzeitpunkt wird beim oder in etwa beim MBT gehalten. Der Motorladedruck wird als Reaktion auf das Pedalbetätigungsereignis durch Betätigen eines an den Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotors zum Erhöhen der Drehzahl des Verdichters des elektrischen Kompressors erhöht. Ein Arbeitszyklus, der dem Elektromotor des Kompressors zugeführt wird, kann erhöht werden, um den Kompressorverdichter zu beschleunigen. Beispielsweise wird der Kompressorarbeitszyklus zu oder in Richtung eines 100%igen Arbeitszyklus bewegt, um den Kompressor mit einer vollen (maximalen) Drehzahl zu betreiben. Gleichzeitig wird das ESBV geschlossen, um mehr Luft durch den Kompressorverdichter zu lenken. Gleichzeitig wird zudem die Öffnung des Wastegate-Ventils reduziert (z. B. wird das Ventil geschlossen), um mehr Abgas durch die Turboladerturbine strömen zu lassen und das Hochdrehen der Turbine zu beschleunigen. Durch Betreiben des kleineren Verdichters des elektrischen Kompressors als Reaktion auf das Pedalbetätigungsereignis kann der Drosseleinlassdruck schnell erhöht werden, um den Fahrerbedarf zu erfüllen, während die Turbine hochdreht. Zwischen t1 und t2 wird Ansaugluft, die nur durch den stromaufwärtigen Kompressorverdichter verdichtet wird, dem Motor zugeführt, um den Aufladungsbedarf zu erfüllen. Zudem beginnt zu diesem Zeitpunkt die Turbine hochzudrehen. Der Einlass- und der Auslassnocken werden in eine Position bewegt, die den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad bereitstellt.
  • Bei t2 erreicht die Turbine eine Schwellenwertdrehzahl 514, ab der die Turbine in der Lage ist, den Turboladerverdichter anzutreiben, was zu einer Zunahme der Drehzahl des Turboladerverdichters führt. Danach ist der Turbolader(TC)-Verdichter in der Lage, den durch den Fahrer angeforderten Ladedruck zu erfüllen. Dementsprechend beginnt die Drehzahl des Turboladerverdichters bei t2 zuzunehmen. Zudem wird bei t2 das ESBV geöffnet, um mehr Luft durch den Turboladerverdichter zu leiten, während sie den Kompressorverdichter umgeht. Zusätzlich kann ein Arbeitszyklus, der dem Elektromotor des Kompressors zugeführt wird, verringert werden, um den Kompressorverdichter zu verlangsamen. Zu diesem Zeitpunkt wird Ansaugluft, die nur durch den stromabwärtigen Turboladerverdichter verdichtet wird, dem Motor zugeführt, um den Aufladungsbedarf zu erfüllen. Somit kann, wenn der elektrische Kompressorverdichter nicht gedreht wurde, aufgrund der Verzögerung beim Hochdrehen der Turbine ein Turboloch vorgelegen haben (Verzögerung beim Erreichen des erwünschten Ladedrucks durch den tatsächlichen Ladedruck). Insbesondere wird der erwünschte Ladedruck durch Betreiben des elektrischen Kompressors (ES) bis t2 bereitgestellt, wohingegen beim Turbolochfall der erwünschte Ladedruck nach t2 bereitgestellt wird.
  • Zwischen t2 und t3 kommt es zu einer vorübergehenden Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners. Als Reaktion auf den Anstieg des Drehmomentbedarfs wird die Öffnung des Wastegate-Ventils reduziert. Der Turboladeverdichter arbeitet jedoch bereits mit einer maximalen Drehzahl und der Drehmomentbedarf kann nicht über den Turboladerverdichter allein erfüllt werden. Daher wird durch Betreiben des Elektromotors der Kompressorverdichter eingeschaltet, um den Ladedruck zu ergänzen. Ein dem Drehmomentdefizit entsprechender Arbeitszyklus wird am Elektromotor angewiesen. Daher wird zu diesem Zeitpunkt das durch den Fahrer angeforderte Drehmoment unter Verwendung sowohl des Turboladerverdichters als auch des Kompressorverdichters erfüllt.
  • Bei t3 nimmt der Fahrerbedarf als Reaktion darauf, dass der Bediener das Gaspedal löst, ab. Als Reaktion auf den Abfall des Fahrerbedarfs wird die Öffnung des Wastegate-Ventils bis zu einer vollständig geöffneten Position vergrößert, sodass Abgas die Turbine umgehen und die Turbine verlangsamen kann, wodurch der Turboladerverdichter verlangsamt wird. Zusätzlich wird ein über den Turboladerverdichter gekoppeltes Verdichterrückführventil (nicht gezeigt) geöffnet, um Ladedruck stromaufwärts des Verdichters abzulassen, wodurch der Drosseleinlassdruck schnell auf Umgebungsluftdruckbedingungen (BP) reduziert wird. Die Ansaugdrosselöffnung wird verringert, um den Luftstrom zu den Motorzylindern zu reduzieren und die Zylinderkraftstoffzufuhr wird entsprechend verringert. Der Einlass- und der Auslassnocken werden von der Position (nicht gezeigt), die den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad bereitstellt, weg bewegt.
  • Bei t4 betätigt der Bediener erneut das Pedal. Als Reaktion auf den Anstieg des Drehmomentbedarfs wird die Öffnung des Wastegate-Ventils reduziert, um die Turbine hochzudrehen, wodurch der Turboladerverdichter hochgedreht wird. Der vorübergehende Ladedruckbedarf wird durch Betätigen des Elektromotors zum Hochdrehen des Kompressorverdichters erfüllt. Zwischen t4 und t5 erreicht die Turbinendrehzahl den Schwellenwert 514 und der Turboladerverdichter beginnt hochzudrehen.
  • Bevor jedoch der Kompressor abgeschaltet werden kann, betätigt der Bediener bei t5 eine Taste, um den Fahrzeugbetrieb aus dem Standardmodus in einen Baja-Modus zu schalten. Als Reaktion auf die Auswahl des Baja-Modus bleibt der Elektromotor bei t5 betätigt (bei einem 100%igen Arbeitszyklus), obwohl der Turboladerverdichter sich dreht und Luft verdichtet. Zusätzlich wird das ESBV geschlossen, sodass Luft durch den Kompressor verdichtet werden kann. Außerdem wird das Wastegate-Ventil vollständig geschlossen und ein CRV (nicht gezeigt) wird ebenfalls vollständig geschlossen. Zusätzlich wird die Ansaugdrossel in eine vollständig geöffnete Position bewegt. Infolge der Anpassungen der Luftwegaktoren wird der Drosseleinlassdruck bei einem über den BP erhöhten Wert gehalten.
  • Bei t6 kommt es im Baja-Modus aufgrund einer Gaspedalfreigabe des Bedieners zu einem Abfall des Drehmomentbedarfs des Bedieners. Trotz des Abfalls des Drehmomentbedarfs werden die Luftwegaktoren in der Position gehalten, die den stärksten Luftstrom zum Motor bereitstellt. Insbesondere werden das Wastegate-Ventil und das CRV geschlossen gehalten, wird die Ansaugdrossel vollständig offen gehalten und werden die Einlass- und Auslassnocken auf der Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads gehalten. Außerdem wird das ESBV geöffnet, während der Elektromotor betätigt bleibt und mit einem 100%igen Arbeitszyklus läuft. Folglich können sich sowohl der Kompressor als auch der Turbolader drehen. Infolgedessen wird der Drosseleinlassdruck selbst während des Verlangsamungsereignisses über dem BP gehalten. Das Motordrehmoment wird (auf ein NullDrehmoment) reduziert, um den reduzierten Drehmomentbedarf zu erfüllen, indem die Kraftstoffzufuhr an alle Motorzylinder abgeschaltet wird (Verlauf 606).
  • Kurz nach der Pedalfreigabe betätigt der Bediener das Pedal wieder, um ein Kurvenfahren im Baja-Modus durchzuführen. Um schnell den höheren Drehmomentbedarf bereitzustellen, wird die Motorkraftstoffzufuhr wiederaufgenommen. Zusätzlich wird das ESBV geschlossen, sodass durch den Kompressor und den Turbolader verdichtete Luft sofort dem Motor zugeführt wird. Infolgedessen kann der Drehmomentbedarf erfüllt werden, sobald die Pedalbetätigung erfolgt, wodurch die Ladereaktion verbessert wird.
  • Das ESBV wird trotz Änderungen (einschließlich Zunahmen und Abnahmen) des Drehmomentbedarfs bei betätigtem Elektromotor geschlossen gehalten, sodass dem Motor weiterhin durch den Kompressorverdichter verdichtete Luft zugeführt wird. Während Bedingungen, bei denen sich der Abstand zur Pumpgrenze für den Kompressorverdichter reduziert, was zwischen t5 und t6 einmal geschieht, kann das ESBV jedoch vorübergehend geöffnet werden, um die Drehzahl des Kompressorverdichters zu reduzieren, wodurch das Druckverhältnis über dem Kompressor reduziert wird. Sobald sich das Druckverhältnis des Kompressorverdichters ausreichend von einer Drosselgrenze weg bewegt, das heißt, wenn sich der Abstand verbessert, kann das ESBV geschlossen werden und der Kompressorverdichter kann wieder hochdrehen.
  • Auf diese Weise werden im Baja-Modus zwischen t6 und t7 Luftweg- und Ladeaktoren in Positionen gehalten, die einen höheren Leistungsausgang ermöglichen und die ermöglichen, dass der Drosseleinlassdruck über den BP hinaus erhöht bleibt, während das Motordrehmoment als Reaktion auf die Änderung des Drehmomentbedarfs über Anpassungen der Zylinderkraftstoffzufuhr angepasst wird. Beispielsweise wird, wenn sich der Drehmomentbedarf reduziert, die Anzahl der Zylinder, deren Kraftstoffzufuhr selektiv abgeschaltet wird, erhöht, indem die entsprechenden Kraftstoffeinspritzvorrichtungen abgeschaltet werden. Als ein anderes Beispiel wird, wenn sich der Drehmomentbedarf auf ein Nulldrehmoment reduziert, die Kraftstoffzufuhr zu allen Motorzylindern selektiv abgeschaltet.
  • Bei t7 betätigt der Bediener eine Taste, um den Fahrzeugbetrieb von einem Baja-Modus in einen Drift-Modus zu schalten. Als Reaktion auf die Auswahl des Drift-Modus bleibt der Elektromotor bei t7 betätigt (bei einem 100%igen Arbeitszyklus). Zusätzlich wird das ESBV geschlossen gehalten, sodass weiterhin Luft durch den Kompressor verdichtet werden kann. Außerdem wird das Wastegate-Ventil vollständig geschlossen gehalten und das CRV (nicht gezeigt) wird ebenfalls vollständig geschlossen. Zusätzlich wird die Ansaugdrossel in der vollständig geöffneten Position gehalten. Außerdem werden der Einlass- und der Auslassnocken in der Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads gehalten. Infolge der Anpassungen der Luftwegaktoren wird der Drosseleinlassdruck bei einem über den BP erhöhten Wert gehalten.
  • Zwischen t7 und t8 schwankt der Drehmomentbedarf des Bedieners. Die Luftwegaktorpositionen werden jedoch beibehalten. Das Motordrehmoment wird zunächst über Anpassungen des Zündzeitpunkts und dann, wenn der Motordrehmomentbedarf nicht über Zündanpassungen allein erfüllt werden kann, zudem über die Verwendung von Ansaugdrosselanpassungen moduliert. Beispielsweise wird als Reaktion auf einen ersten (kleineren) Abfall des Drehmomentbedarfs direkt nach t7 das Motordrehmoment reduziert, indem der Zündfunke vom MBT verzögert wird, während die Ansaugdrossel vollständig geöffnet gehalten wird (und während das WG und das ESBV geschlossen und der Elektromotor bei einem 100%igen Arbeitszyklus gehalten werden). Wenn der Drehmomentbedarf des Bedieners anschließend ansteigt, wird das Motordrehmoment erhöht, indem der Zündzeitpunkt zurück zum MBT bewegt wird, während alle anderen Aktorpositionen beibehalten werden. Als Reaktion auf einen darauffolgenden (größeren) Abfall des Drehmomentbedarfs wird das Motordrehmoment zunächst reduziert, indem der Zündfunke vom MBT verzögert wird, während die Ansaugdrossel vollständig geöffnet gehalten wird (und während das WG und das ESBV geschlossen und der Elektromotor bei einem 100%igen Arbeitszyklus gehalten werden), bis eine Zündgrenze erreicht ist. Da jedoch die alleinige Verwendung von Zündverzögerung nicht ausreicht, um das Motordrehmoment auf das angeforderte Drehmomentniveau zu reduzieren, wird die Ansaugdrosselöffnung reduziert, während der Zündfunke bis zur Grenze verzögert bleibt und während die Kraftstoffzufuhr gemäß der Drosselöffnung reduziert wird. Wenn der Drehmomentbedarf des Bedieners anschließend ansteigt, wird das Motordrehmoment erhöht, indem der Zündzeitpunkt zurück zum MBT bewegt wird und die Ansaugdrossel in die vollständig geöffnete Position zurückgedreht wird. Infolge der Anpassungen der Luftwegaktoren wird der Drosseleinlassdruck über den gesamten Drift-Modus hinweg bei einem über den BP erhöhten Wert gehalten, sodass, wenn der Drehmomentbedarf zunimmt, das angeforderte Drehmoment sofort bereitgestellt werden kann.
  • Bei t8 kommt es zu einer weiteren Pedalfreigabe, was zu einem weiteren Abfall des Drehmomentbedarfs führt. Zu diesem Zeitpunkt führt die Pedalfreigabe dazu, dass der Abstand zur Pumpgrenze des Kompressorverdichters abnimmt. Daher wird das Motordrehmoment reduziert, indem der Zündzeitpunkt verzögert wird, während das WG geschlossen, der Elektromotor bei einem 100%igen Arbeitszyklus und die Ansaugdrossel vollständig geöffnet gehalten wird. Das ESBV wird jedoch vorübergehend geöffnet, um das Druckverhältnis über dem Kompressorverdichter zu erhöhen, wodurch der Kompressorverdichter von einer Drosselgrenze weg bewegt wird. Sobald sich der Abstand zur Pumpgrenze verbessert hat, wird das ESBV trotz des Abfalls des Drehmomentbedarfs geschlossen, sodass der Drosseleinlassdruck im Drift-Modus auf einem erhöhten Wert gehalten wird.
  • Auf diese Weise werden im Drift-Modus Luftweg- und Ladeaktoren in Positionen gehalten, die einen höheren Leistungsausgang ermöglichen und die ermöglichen, dass der Drosseleinlassdruck über den BP hinaus erhöht bleibt, während das Motordrehmoment als Reaktion auf die Änderung des Drehmomentbedarfs über Anpassungen des Zündzeitpunkts und der Ansaugdrossel angepasst wird.
  • Bei t9 nimmt der Bediener den Standardmodus des Fahrzeugbetriebs wieder auf. Als Reaktion auf die Rückkehr zum Standardmodus wird der Elektromotor abgeschaltet und das ESBV wird geöffnet, um den Kompressorverdichter auslaufen zu lassen. Zusätzlich wird die Öffnung des Wastegate-Ventils vergrößert, um die Drehzahl des Turboladerverdichters und dadurch den Ladedruck gemäß dem angeforderten Drehmoment zu verringern. Zwischen t9 und t10 wird das ESBV geschlossen gehalten, der Elektromotor bleibt abgeschaltet und der Kompressorverdichter dreht sich nicht. Zu diesem Zeitpunkt werden Änderungen des Drehmomentbedarfs über Anpassungen der Position des Wastegate-Ventils und der Ansaugdrossel mit entsprechenden Änderungen des TIP erfüllt. Beispielsweise wird, wenn der Drehmomentbedarf zunimmt, die Öffnung des Wastegate-Ventils verkleinert und die Ansaugdrosselöffnung wird vergrößert, um den TIP zu erhöhen. Als ein anderes Beispiel wird, wenn der Drehmomentbedarf abnimmt, die Öffnung des Wastegate-Ventils vergrößert und die Ansaugdrosselöffnung wird verkleinert, um den TIP zu verringern. In beiden Fällen wird die Kraftstoffzufuhr auf Grundlage der Ansaugdrosselöffnung angepasst, um ein erwünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis beizubehalten. Zusätzlich wird der Zündzeitpunkt beim MBT gehalten. Außerdem werden die Positionen des Einlass- und des Auslassnockens fortwährend auf Grundlage des Drehmomentbedarfs angepasst.
  • Bei t10 gibt der Bediener das Pedal frei. Als Reaktion auf die Pedalfreigabe wird, während der Kompressor deaktiviert bleibt und das ESBV offengehalten wird, das Wastegate-Ventil vollständig geöffnet, um die Turboladerturbine und dadurch den Verdichter auslaufen zu lassen. Zusätzlich wird die Ansaugdrosselöffnung reduziert. Infolgedessen wird der Drosseleinlassdruck schnell auf den BP zurückgesetzt.
  • Bei t11 betätigt der Bediener erneut das Pedal. Hierbei muss der TIP vom BP erhöht werden. Um das Turboloch zu reduzieren, wird das ESBV geschlossen und der Elektromotor wird betätigt, um die Drehzahl des Kompressorverdichters zu erhöhen und über den Kompressor einen vorübergehenden Ladedruck bereitzustellen. Die Ansaugdrosselöffnung wird vergrößert. Zudem wird das Wastegate-Ventil in eine geschlossene Position bewegt, um die Turbine hochzudrehen. Sobald die Turbine eine Schwellenwertdrehzahl 514 erreicht, beginnt die Drehzahl des Turboladers zuzunehmen und der Turboladerverdichter ist in der Lage, den TIP auf einem erhöhten Wert zu halten. Danach wird das ESBV geöffnet und der Elektromotor wird deaktiviert, um den Verdichter auslaufen zu lassen und den Motordrehmomentbedarf allein über den Turbolader zu erfüllen.
  • Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung als Reaktion auf eine erste Pedalfreigabe des Bedieners den Krümmerdruck über dem Umgebungsluftdruck halten, indem sie einen oder mehrere Luftwegaktoren anpasst, während sie das Motordrehmoment durch Deaktivieren der Zylinderkraftstoffzufuhr reduziert, während die Steuerung als Reaktion auf eine zweite Pedalfreigabe des Bedieners den Krümmerdruck über dem Umgebungsluftdruck halten kann, indem sie den einen oder die mehreren Luftwegaktoren anpasst, während sie das Motordrehmoment durch Verzögern des Zündzeitpunkts reduziert. Außerdem kann die Steuerung als Reaktion auf eine dritte Pedalfreigabe des Bedieners den Krümmerdruck auf den Umgebungsluftdruck reduzieren, indem sie den einen oder die mehreren Luftwegaktoren anpasst. Hierbei erfolgt die erste Pedalfreigabe des Bedieners, während das Fahrzeug in einem Sand- oder Baja-Modus betrieben wird, die zweite Pedalfreigabe des Bedieners erfolgt, während das Fahrzeug in einem Drift-Modus betrieben wird, und die dritte Pedalfreigabe des Bedieners erfolgt, während das Fahrzeug in einem Standardmodus betrieben wird. Der Baja-Modus kann als Reaktion auf eine erste über eine Fahrzeuganzeige oder das Armaturenbrett empfangene Bedienerauswahl selektiv betätigt werden, wobei der Baja-Modus beinhaltet, dass das Fahrzeug auf felsigem Gelände und bei geringer Umgebungsfeuchtigkeit betrieben wird, der Driftmodus kann als Reaktion auf eine zweite über die Fahrzeuganzeige oder das Armaturenbrett empfangene Bedienerauswahl selektiv betätigt werden, wobei der Drift-Modus Rutschfahrzeugmanöver beinhaltet, und der Standardmodus kann als Reaktion auf das Ausbleiben des Empfangens einer Bedienerauswahl betätigt werden.
  • Das Anpassen als Reaktion auf sowohl die erste als auch die zweite Pedalfreigabe des Bedieners kann das Schließen sowohl eines an eine Turboladerturbine gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils als auch eines an einen Turboladerverdichter gekoppelten Rückführventils als auch eines an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts des Turboladerverdichters angeordnet ist, gekoppelten Umgehungsventils als auch einer Ansaugdrossel, während ein an den Kompressorverdichter gekoppelter Elektromotor betätigt wird, beinhalten. Im Vergleich dazu kann das Anpassen als Reaktion auf die dritte Pedalfreigabe des Bedieners das Öffnen sowohl des Abgas-Wastegate-Ventils, als auch des Rückführventils als auch das Umgehungsventils, während eine Öffnung der Ansaugdrossel reduziert und der Elektromotor deaktiviert wird, beinhalten. Das Anpassen als Reaktion auf sowohl die erste als auch die zweite Pedalfreigabe des Bedieners kann ferner das Anpassen einer variablen Nockensteuerung zum Halten des Einlass- und des Auslassnockens in einer Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads beinhalten, während das Anpassen als Reaktion auf die dritte Pedalfreigabe des Bedieners ferner das Anpassen der variablen Nockensteuerung zum Bewegen des Einlass- und des Auslassnockens weg von der Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads beinhaltet. Das Reduzieren des Motordrehmoments durch Verzögern des Zündzeitpunkts als Reaktion auf die Pedalfreigabe des Bedieners im Drift-Modus kann beinhalten, dass der Zündzeitpunkt verzögert wird, bis eine Abgaskatalysatortemperatur über einem Schwellenwert liegt und dass als Reaktion darauf, dass das Motordrehmoment mit verzögertem Zündzeitpunkt über dem durch den Bediener angeforderten Drehmoment liegt, der Zündzeitpunkt verzögert bleibt, während die Öffnung der Ansaugdrossel reduziert wird. Außerdem kann die Steuerung während sowohl der ersten als auch der zweiten Pedalfreigabe des Bedieners das Umgehungsventil intermittierend öffnen, um ein Druckverhältnis über dem Kompressorverdichter von einer Pumpgrenze weg zu bewegen. Darüber hinaus kann die Steuerung während sowohl der ersten als auch der zweiten Pedalfreigabe des Bedieners den Elektromotor als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand einer an den Elektromotor gekoppelten Batterie unter eine Schwellenwertladung fällt, intermittierend deaktivieren.
  • Auf diese Weise wird die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs für einen aufgeladenen Motor verbessert, besonders wenn Fahrzeugmanöver auf ausgewähltem Gelände durchgeführt werden und wenn ausgewählte Fahrzeugmanöver durchgeführt werden, die häufige Änderungen des Drehmomentbedarfs erfordern. Durch Halten von Luft- und Ladewegaktoren in Positionen, die einen Drosseleinlassdruck trotz Änderungen des Drehmomentbedarfs, einschließlich Bedingungen, bei denen der Drehmomentbedarf abfällt, auf einem erhöhten Wert halten, können vorübergehende Drehmomentdefizite, die auftreten, wenn der Drehmomentbedarf zunimmt kurz nachdem er abgefallen ist, reduziert werden. Durch vollständiges Geschlossenhalten eines Abgas-Wastegate-Ventils während der ausgewählten Modi und Manöver, unabhängig davon, ob ein Drehmomentbedarf des Bedieners zunimmt oder abnimmt, kann ein Turboladerverdichter am Drehen gehalten werden, sodass Ladedruck bereitgestellt werden kann, sobald er benötigt wird. Gleichermaßen kann durch vollständiges Geschlossenhalten eines Kompressorumgehungsventils und fortgesetztem vollständigen Betätigen eines Elektromotors des Kompressors während der ausgewählten Modi und Manöver, unabhängig davon, ob ein Drehmomentbedarf des Bedieners zunimmt oder abnimmt, ein Kompressorverdichter am Drehen gehalten werden, sodass vorübergehender Ladedruck bereitgestellt werden kann, sobald er benötigt wird. Gleichzeitig können koordinierte Anpassungen zwischen Zylinderkraftstoffzufuhr, Zündzeitpunkt und Ansaugdrosselöffnung verwendet werden, um das Motordrehmoment zu modulieren, wodurch der Drosseleinlassdruck über dem Umgebungsluftdruck gehalten werden kann. Durch Halten des Drosseleinlassdrucks oder Krümmerdrucks auf einem erhöhten Wert während einer Pedalfreigabe, kann ein Zeitraum bis zum Drehmoment während einer darauffolgenden Pedalbetätigung erheblich reduziert werden, wodurch die Manövrierbarkeit und das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird. Zusätzlich können die Anfahrzeiten des Fahrzeugs reduziert werden.
  • Ein beispielhaftes Verfahren für ein Fahrzeug umfasst Folgendes: als Reaktion auf eine Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners vollständiges Schließen sowohl eines an eine Turboladerturbine gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils als auch eines an einen Turboladerverdichter gekoppelten Rückführventils als auch eines an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts des Turboladerverdichters angeordnet ist, gekoppelten Umgehungsventils; vollständiges Öffnen eines Ansaugdrosselventils; und Betätigen eines an den Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotors. Bei dem vorangehenden Beispiel umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder alternativ das Anpassen einer variablen Nockensteuerung, um als Reaktion auf die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners den Einlass- und den Auslassnocken bei einer Position für den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad zu halten. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Betätigen des Elektromotors das Anweisen eines vollen Arbeitszyklus am Elektromotor. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele erfolgt zusätzlich oder optional die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners, während das Fahrzeug in einem durch den Fahrer ausgewählten Leistungsmodus betrieben wird, wobei der ausgewählte Leistungsmodus eines von Betreiben des Fahrzeugs auf einem ausgewählten Gelände und Betreiben des Fahrzeugs mit ausgewählten Manövern beinhaltet. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional der ausgewählte Leistungsmodus einen von einem Sand-Modus, bei das Fahrzeug auf sandigem Gelände gefahren wird, einem Baja-Modus, bei dem das Fahrzeug auf einem felsigen Gelände gefahren wird, und einem Drift-Modus, bei dem das Fahrzeug Rutschmanöver durchführt. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Halten eines Drosseleinlassdrucks über dem Umgebungsluftdruck als Reaktion auf die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Reduzieren des Motordrehmomentausgangs auf Grundlage des abnehmenden Drehmomentbedarfs des Bedieners durch Abschalten des Kraftstoffs zu einem oder mehreren Motorzylindern, wobei eine Anzahl der abgeschalteten Zylinderkraftstoffeinspritzvorrichtungen zunimmt, wenn der Drehmomentbedarf des Bedieners abnimmt. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf eine Abnahme des Abstands zur Pumpgrenze für den Kompressorverdichter das vorübergehenden Öffnen des Umgehungsventils und, wenn der Abstand zur Pumpgrenze zunimmt, das Zurückdrehen des Umgehungsventils in eine vollständig geschlossene Position. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele erfolgt zusätzlich oder optional die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners als Reaktion auf eine Pedalfreigabe des Bedieners direkt im Anschluss an eine Pedalbetätigung des Bedieners. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das vollständige Geschlossenhalten sowohl des Abgas-Wastegate-Ventils als auch des Rückführventils als auch des Umgehungsventils, das vollständige Offenhalten des Ansaugdrosselventils und das Fortsetzen der Betätigung des Elektromotors als Reaktion auf einen durch den Bediener ausgewählten Anfahrmodus des Fahrzeugs.
  • Ein anderes beispielhaftes Verfahren für einen Fahrzeugmotor umfasst Folgendes: als Reaktion auf eine erste Pedalfreigabe des Bedieners Halten des Krümmerdrucks über dem Umgebungsluftdruck durch Anpassen eines oder mehrerer Luftwegaktoren; und als Reaktion auf eine zweite Pedalfreigabe des Bedieners Reduzieren des Krümmerdrucks auf den Umgebungsluftdruck durch Anpassen des einen oder der mehreren Luftwegaktoren. Bei dem vorangehenden Beispiel erfolgt zusätzlich oder optional die erste Pedalfreigabe des Bedieners, während das Fahrzeug in einem Leistungsmodus betrieben wird, und wobei die zweite Pedalfreigabe des Bedieners erfolgt, während das Fahrzeug in einem Standardmodus betrieben wird. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional der Leistungsmodus als Reaktion auf eine über eine Fahrzeuganzeige oder das Armaturenbrett empfangene Bedienerauswahl selektiv betätigt, wobei der Leistungsmodus entweder einen Sand-Modus, bei dem das Fahrzeug auf Sand betrieben wird oder einen Baja-Modus, bei dem das Fahrzeug auf felsigem Gelände und bei niedriger Umgebungsfeuchtigkeit betrieben wird, beinhaltet. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Anpassen als Reaktion auf die erste Pedalfreigabe des Bedieners das Schließen sowohl eines an eine Turboladerturbine gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils als auch eines an einen Turboladerverdichter gekoppelten Rückführventils als auch eines an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts vom Turboladerverdichter angeordnet ist, gekoppelten Umgehungsventils als auch einer Ansaugdrossel, während ein an den Kompressorverdichter gekoppelter Elektromotor betätigt wird, und wobei das Anpassen als Reaktion auf die zweite Pedalfreigabe des Bedieners das Öffnen sowohl des Abgas-Wastegate-Ventils als auch des Rückführventils als auch des Umgehungsventils, während die Öffnung der Ansaugdrossel reduziert wird und während der Elektromotor deaktiviert wird, beinhaltet. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Anpassen als Reaktion auf die erste Pedalfreigabe des Bedieners ferner das Anpassen einer variablen Nockensteuerung zum Halten des Einlass- und des Auslassnockens bei einer Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads und wobei das Anpassen als Reaktion auf die zweite Pedalfreigabe des Bedieners ferner das Anpassen der variablen Nockensteuerung zum Bewegen des Einlass- und des Auslassnockens weg von der Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads beinhaltet. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf die erste Pedalfreigabe des Bedieners selektives Deaktivieren von an eine Reihe von Zylindern gekoppelten Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, wobei die Anzahl der Zylinder zunimmt, wenn der Drehmomentbedarf des Bedieners während der ersten Pedalfreigabe des Bedieners abnimmt, und als Reaktion auf die zweite Pedalfreigabe des Bedieners Reduzieren des allen Motorzylindern zugeführten Kraftstoffs auf Grundlage der reduzierten Öffnung der Ansaugdrossel. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das intermittierende Öffnen des Umgehungsventils während der ersten Pedalfreigabe des Bedieners, um ein Druckverhältnis über dem Kompressorverdichter von einer Pumpgrenze weg zu bewegen und das intermittierende Deaktivieren des Elektromotors als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand einer an den Elektromotor gekoppelten Batterie unter eine Schwellenwertladung fällt.
  • Ein anderes beispielhaftes Fahrzeugsystem umfasst Folgendes: einen Motor, der einen Ansaugkanal aufweist; einen ersten Ansaugverdichter, der durch einen Elektromotor angetrieben wird; einen zweiten Ansaugverdichter, der durch eine Abgasturbine angetrieben wird und entlang des Ansaugkanals stromabwärts des ersten Verdichters positioniert ist; eine Ansaugdrossel, die stromabwärts des zweiten Verdichters gekoppelt ist; ein Wastegate, das ein über die Abgasturbine gekoppeltes Wastegate-Ventil beinhaltet; eine erste Verdichterumgehung, die ein über den ersten Verdichter gekoppeltes erstes Umgehungsventil beinhaltet; eine zweite Verdichterumgehung, die ein über den zweiten Verdichter gekoppeltes zweites Umgehungsventil beinhaltet; eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die an jeden Zylinder des Motors gekoppelt ist; einen Drucksensor zum Schätzen eines Krümmerdrucks an einem Einlass der Ansaugdrossel; eine Fahrzeuganzeige, die eine Vielzahl von durch den Bediener auswählbaren Tasten beinhaltet; und eine Steuerung. Die Steuerung ist mithilfe in nichtflüchtigem Speicher gespeicherter computerlesbarer Anweisungen für Folgendes konfiguriert: Schalten des Motors in einen eines Sand- oder Baja-Modus auf Grundlage einer über die Fahrzeuganzeige empfangenen Bedienerauswahl; und als Reaktion auf eine Abnahme des durch den Bediener angeforderten Drehmoments im Sand- oder Baja-Modus, Halten des Krümmerdrucks über dem Umgebungsluftdruck durch vollständiges Schließen sowohl des Wastegate-Ventils als auch des ersten Umgehungsventils als auch des zweiten Umgehungsventils, vollständiges Öffnen der Ansaugdrossel und Betätigen des Elektromotors bis zu einem vollen Arbeitszyklus. Bei dem vorangehenden Beispiel beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder optional Anweisungen zum Deaktivieren der an eine Reihe von Zylindern gekoppelten Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei die Anzahl der ausgewählten Zylinder zunimmt, wenn das durch den Bediener angeforderte Drehmoment abnimmt. In einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet die Steuerung ferner zusätzlich oder optional Anweisungen zu Folgendem: Halten des Motors in einem Standardmodus als Reaktion auf ein Ausbleiben einer Bedienerauswahl; und als Reaktion auf eine Abnahme des durch den Bediener angeforderten Drehmoments im Standardmodus Reduzieren des Krümmerdrucks auf den Umgebungsluftdruck durch Vergrößern einer Öffnung sowohl des Wastegate-Ventils als auch des ersten Umgehungsventils als auch des zweiten Umgehungsventils, während die Öffnung der Ansaugdrossel verkleinert wird und der Elektromotor auf einen Null-Arbeitszyklus deaktiviert wird.
  • Ein anderes beispielhaftes Verfahren für ein Fahrzeug umfasst Folgendes: als Reaktion auf eine Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners im Drift-Modus vollständiges Schließen sowohl eines an eine Turboladerturbine gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils als auch eines an einen Turboladerverdichter gekoppelten Rückführventils als auch eines an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts des Turboladerverdichters angeordnet ist, gekoppelten Umgehungsventils; vollständiges Öffnen eines Ansaugdrosselventils; und Betätigen eines an den Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotors. Bei dem vorangehenden Beispiel umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder alternativ das Anpassen einer variablen Nockensteuerung zum Halten des Einlass- und des Auslassnockens an einer Position für den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad als Reaktion auf die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional der Drift-Modus als Reaktion auf eine über eine Fahrzeuganzeige oder das Armaturenbrett empfangene Bedienerauswahl betätigt und wobei das Fahrzeug im Drift-Modus Rutschmanöver durchführt. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf die Bedienerauswahl des Drift-Modus das Anpassen von Fahrzeugtraktionssteuerungseinstellungen, um das den Hinterrädern relativ zu den Vorderrädern zugeführte Motordrehmoment zu erhöhen und das Motordrehmoment ungleichmäßig zwischen den Fahrzeugrädern auf der linken und der rechten Seite zu verteilen. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Reduzieren des Motordrehmomentausgangs auf Grundlage des abnehmenden Drehmomentbedarfs des Bedieners durch Verzögern des Zündzeitpunkts vom MBT, während die Ansaugdrossel vollständig geöffnet gehalten wird, bis eine Zündgrenze erreicht ist, wobei die Zündgrenze auf der Motorverbrennungsstabilität und einem Temperaturschwellenwert des Abgaskatalysators beruht. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das weitere Reduzieren des Motordrehmomentausgangs nach Erreichen der Zündgrenze durch Reduzieren einer Öffnung der Ansaugdrossel, während der Zündzeitpunkt bis zur Zündgrenze verzögert bleibt. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf eine Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners bei Betrieb im Drift-Modus Geschlossenhalten sowohl des Abgas-Wastegate-Ventils als auch des Rückführventils als auch des Umgehungsventils und Fortsetzen der Betätigung des Elektromotors und Erhöhen des Motordrehmomentausgangs auf Grundlage des erhöhten Drehmomentbedarfs durch Bewegen des Zündzeitpunkts in Richtung des MBT, während die Ansaugdrossel vollständig geöffnet gehalten wird, und weiteres Erhöhen des Motordrehmomentausgangs, nachdem der Zündzeitpunkt das MBT erreicht hat, durch Vergrößern einer Öffnung des Ansaugdrosselventils, während der Zündzeitpunkt beim MBT gehalten wird. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Halten eines Drosseleinlassdrucks über dem Umgebungsluftdruck als Reaktion auf sowohl die Zunahme als auch die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf eine Abnahme des Abstands zur Pumpgrenze für den Kompressorverdichter das vorübergehenden Öffnen des Umgehungsventils und, wenn der Abstand zur Pumpgrenze zunimmt, das Zurückdrehen des Umgehungsventils in eine vollständig geschlossene Position.
  • Ein anderes beispielhaftes Verfahren für einen Fahrzeugmotor umfasst Folgendes: als Reaktion auf eine erste Pedalfreigabe des Bedieners Halten des Krümmerdrucks über dem Umgebungsluftdruck durch Anpassen eines oder mehrerer Luftwegaktoren, während das Motordrehmoment durch Deaktivieren der Zylinderkraftstoffzufuhr reduziert wird; und als Reaktion auf eine zweite Pedalfreigabe des Bedieners Halten des Krümmerdrucks über dem Umgebungsluftdruck durch Anpassen des einen oder der mehreren Luftwegaktoren, während das Motordrehmoment durch Verzögern des Zündzeitpunkts reduziert wird. Bei dem vorangehenden Beispiel umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf eine dritte Pedalfreigabe des Bedieners Reduzieren des Krümmerdrucks auf den Umgebungsluftdruck durch Anpassen des einen oder der mehreren Luftwegaktoren. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele erfolgt zusätzlich oder optional die erste Pedalfreigabe des Bedieners, während das Fahrzeug in einem Sand-Modus betrieben wird, die zweite Pedalfreigabe des Bedieners erfolgt, während das Fahrzeug in einem Drift-Modus betrieben wird, und die dritte Pedalfreigabe des Bedieners erfolgt, während das Fahrzeug in einem Standardmodus betrieben wird. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional der Baja-Modus als Reaktion auf eine erste über eine Fahrzeuganzeige oder das Armaturenbrett empfangene Bedienerauswahl selektiv betätigt, wobei der Baja-Modus beinhaltet, dass das Fahrzeug auf felsigem Gelände und bei geringer Umgebungsfeuchtigkeit betrieben wird, wobei der Drift-Modus als Reaktion auf eine zweite über die Fahrzeuganzeige oder das Armaturenbrett empfangene Bedienerauswahl selektiv betätigt wird, wobei der Drift-Modus Rutschfahrzeugmanöver beinhaltet, und wobei der Standardmodus als Reaktion auf das Ausbleiben des Empfangens einer Bedienerauswahl betätigt wird. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Anpassen als Reaktion auf sowohl die erste als auch die zweite Pedalfreigabe des Bedieners das Schließen sowohl eines an eine Turboladerturbine gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils als auch eines an einen Turboladerverdichter gekoppelten Rückführventils als auch eines an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts vom Turboladerverdichter angeordnet ist, gekoppelten Umgehungsventils als auch einer Ansaugdrossel, während ein an den Kompressorverdichter gekoppelter Elektromotor betätigt wird, und wobei das Anpassen als Reaktion auf die dritte Pedalfreigabe des Bedieners das Öffnen sowohl des Abgas-Wastegate-Ventils als auch des Rückführventils als auch des Umgehungsventils, während eine Öffnung der Ansaugdrossel reduziert wird und während der Elektromotor deaktiviert wird, beinhaltet. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Anpassen als Reaktion auf sowohl die erste als auch die zweite Pedalfreigabe des Bedieners ferner das Anpassen einer variablen Nockensteuerung zum Halten des Einlass- und des Auslassnockens bei einer Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads und wobei das Anpassen als Reaktion auf die dritte Pedalfreigabe des Bedieners ferner das Anpassen der variablen Nockensteuerung zum Bewegen des Einlass- und des Auslassnockens weg von der Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads beinhaltet. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Reduzieren des Motordrehmoments durch Verzögern des Zündzeitpunkts als Reaktion auf die Pedalfreigabe des Bedieners im Drift-Modus, dass der Zündzeitpunkt verzögert wird, bis eine Abgaskatalysatortemperatur über einem Schwellenwert liegt und dass als Reaktion darauf, dass das Motordrehmoment mit verzögertem Zündzeitpunkt über dem durch den Bediener angeforderten Drehmoment liegt, der Zündzeitpunkt verzögert bleibt, während die Öffnung der Ansaugdrossel reduziert wird. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das intermittierende Öffnen des Umgehungsventils während sowohl der ersten als auch der zweiten Pedalfreigabe des Bedieners, um ein Druckverhältnis über dem Kompressorverdichter von einer Pumpgrenze weg zu bewegen und das intermittierende Deaktivieren des Elektromotors als Reaktion darauf, dass ein Ladezustand einer an den Elektromotor gekoppelten Batterie unter eine Schwellenwertladung fällt.
  • Noch ein anderes beispielhaftes Verfahren für einen aufgeladenen Fahrzeugmotor umfasst Folgendes: Schalten des Motors in einen Drift-Betriebsmodus als Reaktion auf eine Bedienerauswahl; und während des Betriebs im Drift-Modus vollständiges Geschlossenhalten sowohl eines an eine Turboladerturbine gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils als auch eines an einen Turboladerverdichter gekoppelten Rückführventils als auch eines an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts des Turboladerverdichters angeordnet ist, gekoppelten Umgehungsventils, vollständiges Offenhalten einer Ansaugdrossel und Betätigen eines an den Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotors, unabhängig vom Drehmomentbedarf des Bedieners. Bei dem vorangehenden Beispiel beinhaltet zusätzlich oder optional das Betätigen des Elektromotors das Halten eines Arbeitszyklus des Elektromotors bei einem vollen Arbeitszyklus. Bei einem beliebigen oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional bei Betrieb im Drift-Modus als Reaktion auf eine Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners Reduzieren des Motordrehmoments durch Verzögern des Zündzeitpunkts vom MBT, während die Ansaugdrossel vollständig geöffnet ist, bis eine Zündgrenze erreicht ist, und anschließend weiteres Reduzieren des Motordrehmoments durch Beibehalten des bis zur Zündgrenze verzögerten Zündzeitpunkts, während eine Ansaugdrosselöffnung reduziert wird; und als Reaktion auf eine Zunahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners Erhöhen des Motordrehmoments durch Vorverlegen des Zündzeitpunkts in Richtung des MBT, während die Ansaugdrossel vollständig geöffnet ist, und nachdem der Zündzeitpunkt das MBT erreicht, weiteres Erhöhen des Motordrehmoments durch Halten des Zündzeitpunkts beim MBT, während die Ansaugdrosselöffnung vergrößert wird.
  • In einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren für einen Motor Folgendes: als Reaktion auf eine Pedalfreigabe des Bedieners Deaktivieren der Kraftstoffzufuhr, während ein an eine Turbine eines Turboladers gekoppeltes Abgas-Wastegate-Ventil und ein an einen Verdichter des Turboladers gekoppeltes Ansaugrückführventil vollständig geschlossen gehalten werden; und Betätigen eines Elektromotors zum Beschleunigen eines Kompressorverdichters, der in einem Motoransaugkanal stromaufwärts des Turboladerverdichters positioniert ist.
  • In noch einer anderen Darstellung umfasst ein Verfahren für einen Motor Folgendes: während eines durch den Bediener ausgewählten Drift-Modus des Fahrzeugbetriebs, unabhängig von einem Drehmomentbedarf des Bedieners, vollständiges Geschlossenhalten eines an eine Turbine eines Turboladers gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils und eines an einen Verdichter des Turboladers gekoppelten Ansaugrückführventils und Fortsetzen der Betätigung eines an einen Kompressorverdichter, der stromaufwärts des Turboladerverdichters positioniert ist, gekoppelten Elektromotors; und Bereitstellen des durch den Bediener angeforderten Drehmoments über Anpassungen sowohl des Zündzeitpunkts als auch einer Ansaugdrosselöffnung.
  • Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, wiedergeben. Somit können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können je nach der konkreten eingesetzten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der im nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, durchgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne 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 verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Patentansprüche 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 im Rahmen dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche, egal ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, werden ebenfalls als in dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6938420 [0003]

Claims (15)

  1. Verfahren für ein Fahrzeug, umfassend: als Reaktion auf eine Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners vollständiges Schließen eines an eine Turboladerturbine gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils, eines an einen Turboladerverdichter gekoppelten Rückführventils und eines an einen Kompressorverdichter, der stufenweise stromaufwärts des Turboladerverdichters angeordnet ist, gekoppelten Umgehungsventils; vollständiges Öffnen eines Ansaugdrosselventils; und Betätigen eines an den Kompressorverdichter gekoppelten Elektromotors.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Anpassen einer variablen Nockensteuerung, um einen Einlass- und einen Auslassnocken als Reaktion auf die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners an einer Position für den höchsten volumetrischen Wirkungsgrad zu halten.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betätigen des Elektromotors das Anweisen eines vollen Arbeitszyklus am Elektromotor beinhaltet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abnahme des Drehmomentbedarfs des Bedieners erfolgt, während das Fahrzeug in einem durch den Fahrer ausgewählten Leistungsmodus betrieben wird, wobei der ausgewählte Leistungsmodus eines von Betreiben des Fahrzeugs auf einem ausgewählten Gelände und Betreiben des Fahrzeugs mit ausgewählten Manövern beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der ausgewählte Leistungsmodus einen von einem Sand-Modus, bei das Fahrzeug auf sandigem Gelände gefahren wird, einem Baja-Modus, bei dem das Fahrzeug auf einem felsigen Gelände gefahren wird, und einem Drift-Modus, bei dem das Fahrzeug Rutschmanöver durchführt, beinhaltet.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Halten eines Drosselansaugdrucks über einem Umgebungsluftdruck als Reaktion auf den Abfall des Drehmomentbedarfs des Bedieners.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Reduzieren des Motordrehmomentausgangs auf Grundlage des abnehmenden Drehmomentbedarfs des Bedieners durch Abschalten des Kraftstoffs zu einem oder mehreren Motorzylindern, wobei eine Anzahl der abgeschalteten Zylinderkraftstoffeinspritzvorrichtungen zunimmt, wenn der Drehmomentbedarf des Bedieners abnimmt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend als Reaktion auf eine Abnahme des Abstands zur Pumpgrenze für den Kompressorverdichter das vorübergehende Öffnen des Umgehungsventils und das Zurückdrehen des Umgehungsventils in eine vollständig geschlossene Position, wenn der Abstand zur Pumpgrenze zunimmt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Absinken des Drehmomentbedarfs des Bedieners als Reaktion auf eine Pedalfreigabe des Bedieners unmittelbar im Anschluss an eine Pedalbetätigung des Bedieners erfolgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das vollständige Geschlossenhalten sowohl des Abgas-Wastegate-Ventils als auch des Rückführventils als auch des Umgehungsventils, das vollständige Offenhalten des Ansaugdrosselventils und das Fortsetzen der Betätigung des Elektromotors als Reaktion auf einen durch den Bediener ausgewählten Anfahrmodus des Fahrzeugs.
  11. Fahrzeugsystem, umfassend: einen Motor, der eine Saugseite aufweist; einen ersten Ansaugverdichter, der durch einen Elektromotor angetrieben wird; einen zweiten Ansaugverdichter, der durch eine Abgasturbine angetrieben wird und entlang des Ansaugkanals stromabwärts des ersten Verdichters positioniert ist; eine Ansaugdrossel, die stromabwärts des zweiten Verdichters gekoppelt ist; ein Wastegate, das ein über die Abgasturbine gekoppeltes Wastegate-Ventil beinhaltet; eine erste Verdichterumgehung, die ein über den ersten Verdichter gekoppeltes erstes Umgehungsventil beinhaltet; eine zweite Verdichterumgehung, die ein über den zweiten Verdichter gekoppeltes zweites Umgehungsventil beinhaltet; eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die an jeden Zylinder des Motors gekoppelt ist; einen Drucksensor zum Schätzen eines Krümmerdrucks an einem Einlass der Ansaugdrossel; eine Fahrzeuganzeige, die eine Vielzahl von durch den Bediener auswählbaren Tasten beinhaltet; und eine Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen für Folgendes: Schalten des Motors in einen eines Sand- oder Baja-Modus auf Grundlage einer über die Fahrzeuganzeige empfangenen Bedienerauswahl; und als Reaktion auf eine Abnahme des durch den Bediener angeforderten Drehmoments im Sand- oder Baja-Modus, Halten des Krümmerdrucks über dem Umgebungsluftdruck durch vollständiges Schließen sowohl des Wastegate-Ventils als auch des ersten Umgehungsventils als auch des zweiten Umgehungsventils, vollständiges Öffnen der Ansaugdrossel und Betätigen des Elektromotors zu einem vollen Arbeitszyklus.
  12. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung zusätzlich oder optional Anweisungen zum Deaktivieren der an eine Reihe von Zylindern gekoppelten Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhaltet, wobei die Anzahl der ausgewählten Zylinder zunimmt, wenn das durch den Bediener angeforderte Drehmoment abnimmt.
  13. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet zum: Halten des Motors in einem Standardmodus als Reaktion auf ein Ausbleiben einer Bedienerauswahl; und als Reaktion auf eine Abnahme des durch den Bediener angeforderten Drehmoments im Standardmodus Reduzieren des Krümmerdrucks auf den Umgebungsluftdruck durch Vergrößern einer Öffnung sowohl des Wastegate-Ventils als auch des ersten Umgehungsventils als auch des zweiten Umgehungsventils, während die Öffnung der Ansaugdrossel verkleinert wird und der Elektromotor auf einen Null-Arbeitszyklus deaktiviert wird.
  14. System nach Anspruch 11, wobei der Sand- oder Baja-Modus als Reaktion auf eine über die Fahrzeuganzeige empfangene Bedienerauswahl selektiv betätigt wird, wobei der Sand-Modus ausgewählt wird, wenn das Fahrzeug auf Sand betrieben wird und der Baja-Modus ausgewählt wird, wenn das Fahrzeug auf felsigem Gelände und bei niedriger Luftfeuchtigkeit betrieben wird.
  15. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet zum: Anpassen einer variablen Nockensteuerung zum Halten des Einlass- und des Auslassnockens bei einer Position des höchsten volumetrischen Wirkungsgrads als Reaktion auf die Abnahme des durch den Bediener angeforderten Drehmoments im Sand- oder Baja-Modus.
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