DE102018132552A1 - Verfahren und system für einen aufgeladenen motor - Google Patents

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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Verbessern von vorübergehender Leistung in einem aufgeladenen Motor mit gestuften Luftverdichtungssystemen bereitgestellt. Ein elektrischer Kompressorverdichter ist stromabwärts von einem Turboladerverdichter in einer Umgehung gestuft, wobei Luftstrom von einem Hauptansaugkanal durch Schließen eines Umgehungsventils zu der Umgehung umgeleitet wird. Während ausgewählter Bedingungen, wenn der Kompressorverdichter sich nicht dreht, kann das Umgehungsventil geschlossen werden, um Luft zu dem Motor zu leiten, nachdem sie in einem Standby-Modus durch den Kompressor geströmt ist, wodurch eine vorübergehende Zunahme von Drehmoment schnell erreicht werden kann.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme für ein aufgeladenes Motorsystem mit gestuften Ladungsaufladungsvorrichtungen.
  • Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
  • Motoren können mit Aufladungsvorrichtungen, wie etwa Turboladern oder Kompressoren, konfiguriert sein, um den Luftstrom 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 mechanisch durch eine Abgasturbine angetrieben wird, beinhaltet ein elektrischer Kompressor einen Verdichter, der elektrisch durch einen Elektromotor angetrieben wird. In einigen Motorsystemen können eine oder mehrere Ansaugladungsvorrichtungen in Reihe oder parallel gestuft sein, was als Aufladungsverbundkonfiguration bezeichnet werden kann. Zum Beispiel kann eine schnelle, Hilfsaufladungsvorrichtung (z. B. der elektrische Kompressor) verwendet werden, um die vorübergehende Leistung einer langsameren, primären Aufladungsvorrichtung (z. B. des Turboladers) zu erhöhen. In solch einer Konfiguration kann der Turbolader vergrößert werden, um die Spitzenleistung und die Drehmomentleistung des Motors zu erhöhen, was aggressivere verkleinerte Motoren ermöglicht.
  • 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 eine vorübergehende Zunahme von Drehmomentbedarf vorliegt, und während der Turboladerverdichter nicht hochgedreht wurde, kann ein Öffnen des ESBV eingestellt werden, um Luft durch den elektrischen Kompressor zu strömen, der gedreht wird, um einen vorübergehenden positiven Ladedruck bereitzustellen. Dies reduziert das Turboloch. Dann, wenn der Turboladerverdichter ausreichend hochgedreht wurde, wird die ESBV-Öffnung neu eingestellt, um Strom durch den Turbolader umzuleiten, während der elektrische Kompressor deaktiviert ist, um zuzulassen, dass der Turbolader den erwünschten Ladedruck bereitstellt.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel können Anpassungen an der Position des ESBV vorübergehende aufgeladene Motorleistung verschlechtern. Konkret kann das ESBV per Befehl geöffnet sein, wenn der elektrische Verdichter des elektrischen Kompressors nicht aktiv ist, um Flussbeschränkungen zu reduzieren und dadurch die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Dann, wenn der elektrische Verdichter angeschaltet ist, wird das ESBV geschlossen. Kommunikative und mechanische Verzögerung können jedoch verursachen, dass eine wesentliche Zeitdauer für das ESBV erforderlich ist, um zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position zu wechseln. In einem Beispiel kann die Verzögerung insgesamt 230 ms betragen. Dies kann eine Verzögerung bei der Verbesserung der vorübergehenden Motorleistung verursachen. Als ein weiteres Beispiel kann der häufige Zyklus des Umgehungsventils zwischen geöffneten und geschlossenen Zuständen die Ventilverschlechterung beschleunigen. Beispielsweise kann das häufige Zuschlagen des Ventils aus einem geöffneten in einen geschlossenen Zustand die Haltbarkeit des Umgehungsventils beeinträchtigen.
  • In einem Beispiel können die zuvor beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Betreiben eines aufgeladenen Motors angegangen werden: während ausgewählter Bedingungen mit niedriger Last, wenn ein elektrisch angetriebener Verdichter, der mit einem turbinenangetriebenen Verdichter gekoppelt ist, nicht angeschaltet ist, Befehlen eines Schließens eines Umgehungsventils, um Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu einem Motor zu leiten. Auf diese Art und Weise kann die vorübergehende Aufladeleistung verbessert werden.
  • Als ein Beispiel kann ein aufgeladenes Motorsystem einen elektrischen Kompressorverdichter beinhalten, der stromabwärts von einem Turboladerverdichter gestuft ist. Luftstrom von dem Turboladerverdichter kann durch den Kompressorverdichter über Anpassungen zu einer Öffnung eines Umgehungsventils (hierin auch als das Umgehungsventil des elektrischen Kompressors oder ESBV bezeichnet) geleitet werden. Insbesondere kann das ESBV geöffnet werden, um Luft zu dem Ansaugkrümmer zu strömen, während der elektrische Kompressor umgangen wird, und das ESBV kann geschlossen werden, um Luft durch den Kompressorverdichter zu leiten. Während vorübergehender Zunahmen des Drehmomentbedarfs, während der Turboladerverdichter hochfährt, kann das ESBV geschlossen werden, während der Kompressor angeschaltet wird, um einen vorübergehenden Ladedruck bereitzustellen. Wenn die Aufladung nicht durch den elektrischen Kompressor ergänzt werden muss, kann eine Motorsteuerung die Kraftstoffeffizienz des Motors mit geschlossenen ESBV mit einem Schwellenwert vergleichen. Beispielsweise kann es bestätigt werden, dass die Kraftstoffeffizienz des Motors über einem Schwellenwert liegt, selbst wenn der Luftstrom zu dem Ansaugkrümmer über das Schließen des ESBV beschränkt ist. Wenn die Effizienz des Motors mit dem geschlossenen ESBV nicht unter den Schwellenwert fällt und wenn zusätzlich die Drosselspanne des Kompressorverdichters nicht durch das Schließen des ESBV reduziert wird, kann die Steuerung das ESBV geschlossen halten, selbst wenn der elektrische Kompressor abgeschaltet ist. Dementsprechend, wenn eine nachfolgende Zunahme von Drehmomentbedarf vorliegt, kann der vorübergehende Reaktion des aufgeladenen Motors durch Anschalten des elektrischen Kompressorverdichters erreicht werden, während der Turboladekompressor hochfährt.
  • Auf diese Weise werden Verzögerungen beim Anschalten eines elektrischen Kompressorverdichters in einem gestuften aufgeladenen Motorsystem reduziert. Der technische Effekt des Geschlossenhaltens des Umgehungsventils des elektrischen Kompressors selbst während Bedingungen, bei denen der Kompressorverdichter nicht angeschaltet ist und Luftstrom durch den Kompressorverdichter nicht angefordert ist, besteht darin, dass kommunikative und mechanische Verzögerungen, die während des Übergangs des Umgehungsventils aus dem geöffneten in den geschlossenen Zustand auftreten, reduziert werden. Zusätzlich kann Luft, die durch den elektrischen Kompressorverdichter bei geschlossenem Umgehungsventil strömt, bei der Beschleunigung des Verdichterrads behilflich sein, wenn der Kompressorverdichter wieder angeschaltet wird. Ferner kann die Reduzierung im Betriebszyklus von Ereignissen, die hohen Strom verwenden, um das Ventil in die geschlossene Position zuzuschlagen, die Haltbarkeit und den Hub des Ventils verbessern. Durch wahlweises Schließen des Ventils, wenn Aufladungsunterstützung auf Grundlage des Effekts des Schließens des Ventils auf die Kraftstoffeffizienz nicht erforderlich ist, wird die gesamte aufgeladene Motorleistung verbessert. Zusätzlich wird die Steuerkomplexität, die zum Anschalten des Umgehungsventils und die Koordinierung des Umgehungsventils mit Anpassungen an ein Abgas-Wastegate erforderlich ist, reduziert.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Schutzumfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile überwinden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines aufgeladenen Motorverbundsystems mit mehreren gestuften Einlassverdichtungsvorrichtungen und einem Umgehungsventil.
    • 2 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel eines aufgeladenen Motorverbundsystems mit mehreren gestuften Einlassverdichtungsvorrichtungen und einem Umgehungsventil dar.
    • 3 stellt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene zum Betreiben des aufgeladenen Motorverbundsystems dar, um den Drehmomentbedarf während Transienten zu erfüllen.
    • 4 stellt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene zum Betätigen des Umgehungsventils, das mit dem aufgeladenen Motorverbundsystem gekoppelt ist, dar.
    • 5 stellt eine beispielhafte Motorbetriebskarte dar, die dazu verwendet werden kann, Regionen von Motorbetrieb zu identifizieren, in denen Kraftstoffeffizienz des Motors durch das Schließen des Umgehungsventils nicht beeinflusst wird.
    • 6 stellt ein prophetisches Beispiel der Druckverhältniskoordination eines Turboladers und elektrischen Kompressors während des Fahrzeugbetriebs dar.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zur Aufladungssteuerung in einem Motorsystem mit gestuften Aufladungsvorrichtungen, wobei mindestens eine der Aufladungsvorrichtungen mit elektrischer Unterstützung konfiguriert ist. Nicht einschränkende Beispiele von solch einem aufgeladenen Motorsystem sind in 1-2 gezeigt, wobei ein Turbolader stromaufwärts von einem elektrischen Kompressor gestuft ist. Eine Motorsteuerung kann ausgelegt sein, um eine Steuerroutine, wie zum Beispiel die beispielhafte Routine aus 3, auszuführen, um Aufladungssteuerung des Aufladungsverbundsystems durch Zuordnen von unterschiedlichen Druckverhältnisbefehlen zu jeder Verdichtungsvorrichtung bereitzustellen. Zusätzlich kann die Motorsteuerung ferner vorübergehende Aufladungsreaktion durch Geschlossenhalten eines Umgehungsventils, das Luftstrom durch einen elektrisch betätigten Verdichter leitet, im Standby, bevor der elektrische Verdichter aktiviert wird (4). Eine Motorsteuerung kann dazu konfiguriert sein, sich auf eine Karte zu beziehen, wie etwa die beispielhafte Karte aus 5, um Motorbetriebsregionen zu identifizieren, in denen das Umgehungsventil geschlossen gehalten werden kann, während der elektrische Verdichter abgeschaltet ist, ohne die Kraftstoffeffizienz zu beeinträchtigen. Ein prophetisches Beispiel zum Koordinieren von Umgehungsventilbetätigung mit Betrieb des elektrischen Verdichters in einem gestuften aufgeladenen Motorsystem ist in 6 gezeigt.
  • 1 zeigt schematisch Aspekte eines beispielhaften Motorsystems 100, das einen in einem Fahrzeug 102 gekoppelten Motor 10 beinhaltet. In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 102 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 47 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen handelt es sich beim Fahrzeug 102 um ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet ein Antriebsstrang des Fahrzeugs 102 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motor/Generator handeln. Der Motor 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 48 mit den Fahrzeugrädern 47 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 53 eingekuppelt sind. Bei dem dargestellten 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 von jeder 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. Zum Beispiel kann Drehmoment vom Motor 10 über eine Kurbelwelle 40, ein Getriebe 48 und eine Antriebsstrangwelle 84 zu den Fahrzeugrädern 47 übertragen werden, wenn die Kupplungen 53 eingekuppelt sind. Das Getriebe 48 kann ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart sein. Das Getriebe 48 kann ein fest übersetztes Getriebe sein, das eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen beinhaltet, um dem Motor 10 zu ermöglichen, sich bei einer anderen Drehzahl als die Räder 47 zu drehen. Durch Ändern einer Drehmomentübertragungskapazität der ersten Kupplung 53 (z. B. eines Ausmaßes des Kupplungsschlupfs) kann ein Betrag an Motordrehmoment, der über die Antriebsstrangwelle 84 an die Räder weitergeleitet wird, moduliert werden.
  • Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, einschließlich als ein Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug. In Ausführungsformen als Elektrofahrzeug kann eine Systembatterie 45 eine Traktionsbatterie sein, die der elektrischen Maschine 52 elektrische Leistung zuführt, um den Fahrzeugrädern 47 Drehmoment bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 52 auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Systembatterie 45 bereitzustellen. Es versteht sich, dass die Systembatterie 45 in anderen Ausführungsformen, einschließlich Ausführungsformen als Nicht-Elektrofahrzeug, eine typische Starter-, Licht- und Zündungs(starting, lighting, ignition battery - SLI)-Batterie sein kann, die an eine Lichtmaschine 46 gekoppelt ist.
  • Die Lichtmaschine 46 kann dazu konfiguriert sein, die Systembatterie 45 unter Verwendung von Motordrehmoment, das von der Kurbelwelle bei laufendem Motor bezogen wird, zu laden. Zusätzlich kann die Lichtmaschine 46 ein oder mehrere elektrische Systeme des Motors, wie etwa ein oder mehrere Hilfssysteme, zu denen ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK-)System, Fahrzeugleuchten, ein bordeigenes Unterhaltungssystem und andere Hilfssysteme gehören können, auf Grundlage ihrer elektrischen Bedarfe mit Leistung versorgen. Ein Spannungsregler kann an die Lichtmaschine 46 gekoppelt sein, um die Leistungsausgabe der Lichtmaschine auf Grundlage von Systemnutzungsanforderungen, einschließlich Hilfssystembedarfen, zu regulieren.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Motor 10 ein aufgeladener Verbundmotor, der mit mehreren gestuften Aufladungsvorrichtungen konfiguriert ist. Insbesondere beinhaltet der Motor 10 eine erste Aufladungsvorrichtung, die stromaufwärts einer zweiten Aufladungsvorrichtung gestuft ist. Hier ist die erste Aufladungsvorrichtung eine primäre Aufladungsvorrichtung und die zweite Aufladungsvorrichtung ist eine Hilfsaufladungsvorrichtung, obwohl andere Konfigurationen möglich sein können. Die dargestellte Konfiguration führt dazu, dass ein erster Verdichter 114 (der ersten Aufladungsvorrichtung) in einem Motoransaugkanal 42 stromaufwärts eines zweiten Verdichters 110 (der zweiten Aufladungsvorrichtung) positioniert ist. Mindestens eine der Aufladungsvorrichtungen kann mit elektrischer Unterstützung von einem elektrischen Motor konfiguriert sein. In dem vorliegenden Beispiel ist die zweite Aufladungsvorrichtung ein elektrischer Kompressor 13, der dazu konfiguriert ist, mit elektrischer Unterstützung von einem elektrischen Motor zu arbeiten, während die erste Aufladungsvorrichtung ein Turbolader 15 ist. Es können jedoch andere Kombinationen und Konfigurationen von Aufladungsvorrichtungen möglich sein, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel kann der Turbolader 15 in alternativen Ausführungsformen ein elektrischer Turbolader sein, der einen elektrischen Motor aufweist, der an den Verdichter, die Turbine oder die Turboladerwelle gekoppelt ist, während der Kompressor als ein elektrischer oder mechanischer Kompressor konfiguriert ist. In noch anderen Beispielen können sowohl die erste als auch die zweite Aufladungsvorrichtung elektrische Kompressoren oder elektrische Turbolader sein.
  • Der Turbolader 15 beinhaltet den ersten Verdichter 114, der durch eine Turbine 116 angetrieben wird. Der erste Verdichter 114 ist als Turboladerverdichter gezeigt, der mechanisch über eine Welle 19 an die Turbine 116 gekoppelt ist, wobei die Turbine 116 durch sich ausdehnende Motorabgase angetrieben wird. In einer Ausführungsform kann der Turbolader eine Twin-Scroll-Vorrichtung sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Turbolader mit veränderlicher Geometrie (variable geometry turbocharger - VGT) sein, wobei die Turbinengeometrie aktiv in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen variiert wird.
  • Frischluft wird entlang des Ansaugkanals 42 über einen Luftkasten 112 in den Motor 10 eingespeist und strömt zum ersten Verdichter 114. Unter ausgewählten Bedingungen kann, wie nachfolgend ausgeführt, durch den Turbolader 15 verdichtete Luft durch einen Verdichterrezirkualtionskanal 60 von einem Auslass zu einem Einlass des ersten Verdichters 114 zurückgeführt werden, indem eine Öffnung eines Verdichterrückführungsventils (compressor recirculation valve - CRV) 62 angepasst wird. Das CRV 62 kann ein stufenlos einstellbares Ventil sein und das Vergrößern der Öffnung des CRV 62 kann das Betätigen (oder Speisen) eines Solenoids des Ventils beinhalten.
  • Der elektrische Kompressor 13 beinhaltet einen zweiten Verdichter 110, der von einem elektrischen Motor 108 angetrieben wird. Konkret kann ein Lüfter des zweiten Verdichters 110 durch von dem elektrischen Motor 108 empfangene Leistung entlang einer Kompressorverdichterwelle 80 angetrieben werden. In einigen Beispielen kann der zweite Verdichter 110 des Kompressors 13 zusätzlich über eine Kupplung und einen Getriebemechanismus durch die Motorkurbelwelle angetrieben werden. Der elektrische Motor 108 kann durch eine bordeigene Energiespeichervorrichtung mit Leistung versorgt werden, wie etwa eine Systembatterie 45. Der elektrische Motor 108 kann zusätzlich oder alternativ von einer Lichtmaschine 46 mit Leistung versorgt werden. Eine Menge an elektrischer Leistung, die dem elektrischen Motor 108 zugeführt wird, kann variiert werden, um einen Arbeitszyklus des Kompressors anzupassen. In einem Beispiel kann die Menge an elektrischer Leistung, die dem elektrischen Motor 108 zugeführt wird, erhöht werden, um die Drehzahl des zweiten Verdichters 110 zu erhöhen. Als Folge der elektrischen Unterstützung kann der Kompressor 13 schnell hochgelaufen sein, was eine schnell wirkende oder hochfrequente Aufladungsbetätigung vorsieht.
  • Der zweite Verdichter 110 ist in einer Umgehung 70 positioniert, parallel zu und versetzt von dem Ansaugkanal 42. Luft, die entlang des Ansaugkanals 42 empfangen wird, tritt in den ersten Verdichter 114 ein und strömt dann in Richtung des Ansaugkrümmers 22. Luft kann durch Anpassungen der Position eines Umgehungsventils des elektrischen Kompressors (ESBV) 72 aus dem Ansaugkanal 42 stromabwärts von dem ersten Verdichter 114 in die Umgehung 20 und durch den zweiten Verdichter 110 geleitet werden. Das ESBV 72 ist entlang des Ansaugkanals 42 stromaufwärts von einem Einlass der Umgehung 70 positioniert. Wenn das ESBV 72 per Befehl geöffnet wird, kann Luft aus dem ersten Verdichter 114 zu dem Ansaugkrümmer 22 strömen, ohne durch die Umgehung 70 und den zweiten Verdichter 110 zu laufen. In einem Beispiel kann das ESBV 72 per Befehl geöffnet werden, wenn der zweite Verdichter nicht betätigt wird, wie etwa, wenn der Turbolader hochgefahren hat, sodass Ansaugluft, die durch den Turboladerverdichter 114 verdichtet ist, an die Motorzylinder bereitgestellt werden kann, ohne durch den Kompressor zu strömen. Wenn das ESBV 72 per Befehl geschlossen wird, kann Luft aus dem ersten Verdichter 114 nach dem Strömen durch die Umgehung 70 und den zweiten Verdichter 110 zu dem Ansaugkrümmer 22 strömen. In einem Beispiel kann das ESBV 72 per Befehl geschlossen werden, wenn der zweite Verdichter betätigt wird, wie etwa, wenn der Turbolader nicht hochgefahren hat, und eine vorübergehende Zunahme von Drehmoment- oder Aufladungsbedarf vorliegt. Dementsprechend wird Ansaugluft durch den Kompressorverdichter 110 verdichtet und dann an Motorzylinder bereitgestellt, während sie durch die Umgehung 70 strömt. Durch das Hochdrehen des elektrischen Kompressors über den elektrischen Motor kann ein Ladedruckstoß dem Motor schnell bereitgestellt werden, was die vorübergehende Aufladungsreaktion verbessert, während der Turbolader hochfährt.
  • Der elektrische Motor 108 kann als ein Motor-Generator konfiguriert sein. Somit kann der elektrische Motor während Bedingungen, bei denen elektrische Unterstützung zum Aufladungsaufbau erforderlich ist, positives Drehmoment bereitstellen, um entweder den Kreiselverdichter des Kompressors (oder die Turboladerwelle) anzutreiben, um die vorübergehende Ladedruckabgabe zu verbessern. Allerdings ist der elektrische Motor außerdem in der Lage der Energierückgewinnung durch „Bremsen“ der Elektromotorwelle. Darin kann negatives Drehmoment auf den Verdichter (oder die Welle) angewandt werden, wodurch die Verdichterdrehzahl reduziert wird und gleichzeitig die Systembatterie (wie etwa die Batterie 45), die an den Elektromotor gekoppelt ist, aufgeladen wird.
  • Eines oder beide von CRV 62 und ESBV 72 können stufenlos einstellbare Ventile sein, wobei eine Position des Ventils stufenlos von einer vollständig geschlossenen Position zu einer vollständig geöffneten Position variiert werden kann. Alternativ dazu kann das CRV 62 ein stufenlos einstellbares Ventil sein, während das ESBV 72 ein Schaltventil ist. In einigen Ausführungsformen kann das CRV 62 während eines Betriebs mit aufgeladenem Motor teilweise geöffnet sein, um einen Abstand zur Pumpgrenze bereitzustellen. Hierbei kann die teilweise offene Position eine Standardventilposition sein. Dann kann die Öffnung des CRV 62 als Reaktion auf eine Pumpangabe vergrößert werden. Beispielsweise kann das CRV 62 aus einer teilweise offenen Standardposition in eine vollständig offene Position eingestellt werden, wobei der Öffnungsgrad auf der Pumpangabe (z. B. dem Verdichterverhältnis, der Verdichterströmungsrate, einer Druckdifferenz am Verdichter usw.) beruhen kann. In alternativen Beispielen kann das CRV 62 während des Betriebs mit aufgeladenem Motor (z. B. Spitzenleistungsbedingungen) geschlossen gehalten werden, um die Ladereaktionszeit zu reduzieren und die Spitzenleistung zu erhöhen.
  • Luft, die durch den ersten oder zweiten Verdichter verdichtet ist, wird dann durch jeden von einem Ladeluftkühler (charge-air cooler - CAC) 18 (hier auch als ein Zwischenkühler bezeichnet) und ein Drosselventil 20 in dieser Reihenfolge zu dem Ansaugkrümmer 22 geleitet. Der CAC 18 kann zum Beispiel ein Luft-Luft- oder Wasser-Luft-Wärmetauscher sein. Der Ansaugkrümmerdruck (z. B. ein Druck der Luftladung im Ansaugkrümmer) kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck(manifold absolute pressure - MAP)-Sensors 124 bestimmt werden.
  • Somit resultiert der Fluss durch die Umgehung 70 und den zweiten Verdichter 110 in einer Flussbeschränkung relativ zu dem unbeirrten Fluss durch den Ansaugkanal 42. Dementsprechend kann das ESBV 72 per Befehl geöffnet sein, wenn der elektrische Kompressor 13 nicht angeschaltet ist, um Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Die Erfinder hierin haben jedoch erkannt, dass die Verzögerung, die beim Schließen des ESBV erfolgt, wenn der elektrische Kompressor 13 angeschaltet ist, die aufgeladene Motorleistung verschlechtern kann. Beispielsweise, während der elektrische zweite Verdichter 110 angeschaltet ist, um sich über den Elektromotor zu drehen, kann eine kommunikative und mechanische Verzögerung vorliegen (z. B. eine Verzögerung von insgesamt 230 ms), die entsteht, wenn sich das ESBV aus eine vollständig geöffneten in eine vollständig geschlossene Position bewegt. Dies verursacht eine Verzögerung bei der vorübergehenden Motorleistung. Wie hierin unter Bezugnahme auf 3-4 ausgearbeitet, kann eine Motorsteuerung wahlweise das ESBV selbst bei Bedingungen schließen, wenn der Kompressorverdichter nicht angeschaltet ist. Insbesondere, wenn bei einer beliebigen gegebenen Betriebsbedingung das geschlossene ESBV die Kraftstoffeffizienz (oder die Motoreffizienz) um nicht mehr als eine tolerierbare Menge verschlechtert, kann die Steuerung das ESBV geschlossen (oder teilweise geschlossen) halten. Durch Schließen des ESBV per Befehl im Standby vor dem Anschalten des elektrischen Verdichters wird, wenn der elektrische Verdichter nachfolgend angeschaltet wird, entsteht keine Verzögerung beim Schließen des ESBV und es kann eine im Wesentlichen unmittelbare Druckverhältnisreaktion bereitgestellt werden. Dies resultiert in einer unmittelbaren Aufladungs- und Drehmomentreaktion, die die Motorleistung während Transienten verbessert.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1 ist der Ansaugkrümmer 22 durch eine Reihe von Einlassventilen (nicht gezeigt) an eine Reihe von Brennkammern 30 gekoppelt. Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nicht gezeigt) an einen Abgaskrümmer 36 gekoppelt. In der abgebildeten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 36 dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten beinhalten. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerteilabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass Abstrom aus unterschiedlichen Brennkammern zu unterschiedlichen Stellen in dem Motorsystem geleitet wird.
  • In einer Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile elektronisch betätigt oder gesteuert werden. In einer anderen Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile über Nocken betätigt oder gesteuert werden. Unabhängig davon, ob eine elektronische Betätigung oder eine Betätigung über Nocken vorliegt, kann die zeitliche Abstimmung des Öffnens und Schließens des Auslass- und des Einlassventils für die gewünschte Verbrennungs- und Emissionssteuerleistung angepasst werden. Beispielsweise kann die Nockensteuerung über ein variables Nockensteuerungssystem so angepasst werden, dass der Einlass- und der Auslassnocken zu einer Position bewegt werden, die den optimalen 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, Einspritzung mit einer Düse pro Einlasskanal, Drosselventilkörpereinspritzung oder eine beliebige Kombination daraus zugeführt werden. In dem dargestellten Beispiel wird Kraftstoff jeder Brennkammer 30 über Direkteinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 bereitgestellt (während in 1 nur eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gezeigt ist, beinhaltet jede Brennkammer eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die daran gekoppelt ist). Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, zu dem ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteiler gehören. In den Brennkammern kann die Verbrennung über Fremdzündung und/oder Selbstzündung eingeleitet werden.
  • Wie in 1 gezeigt, wird Abgas zum Antreiben der Turbine von dem Abgaskrümmer 36 zu der Turbine 116 geleitet. Wenn reduziertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann ein Teil des Abgases stattdessen durch ein Wastegate 90 geleitet werden, wobei die Turbine umgangen wird. Ein Wastegate-Aktor 92 (z. B. Wastegate-Ventil) kann zum Öffnen betätigt werden, um mindestens etwas Abgasdruck von stromaufwärts der Turbine 116 über das Wastegate 90 zu einer Stelle stromabwärts der Turbine 116 abzulassen. Durch Reduzieren des Abgasdrucks stromaufwärts der Turbine 116 kann die Turbinendrehzahl reduziert werden. Wenn erhöhter Ladedruck angefordert ist, kann der erste Verdichter 114 durch Hochfahren der Turbine 116 hochgefahren werden. Dadurch wird durch Leiten eines größeren Teils von zu leitendem Abgas durch die Turbine und nicht durch das Wastegate 90 mehr Turbinendrehmoment bereitgestellt. Der Wastegate-Aktor 92 (z. B. Wastegate-Ventil) kann zum Schließen betätigt werden, um den Abgasdruck stromaufwärts von der Turbine 116 zu erhöhen. Durch Erhöhen des Abgasdrucks stromaufwärts der Turbine 116 kann die Turbinendrehzahl erhöht werden.
  • Der kombinierte Strom aus der Turbine 116 und dem Wastegate 90 strömt durch eine Emissionssteuervorrichtung 170. Im Allgemeinen kann die Emissionssteuervorrichtung 170 eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponenten beinhalten, die dazu konfiguriert sind, eine Menge von einer oder mehreren Substanzen im Abgasstrom zu reduzieren. Zum Beispiel kann eine Abgasnachbehandlungskomponente dazu konfiguriert sein, NOx aus dem Abgasstrom einzuschließen, wenn der Abgasstrom mager ist, und das eingeschlossene NOx zu reduzieren, wenn der Abgasstrom fett ist. In anderen Beispielen kann eine Abgasnachbehandlungskomponente dazu konfiguriert sein, NOx zu disproportionieren oder NOx mithilfe eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. In noch weiteren Beispielen beinhaltet die Emissionssteuervorrichtung 170 einen Dreiwegekatalysator, der dazu konfiguriert ist, restliche Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxide zu oxidieren, während NOx im Abgasstrom reduziert wird. Unterschiedliche Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung mit einer derartigen Funktionalität können in Washcoats oder an anderen Stellen in der Emissionssteuervorrichtung 170 entweder separat oder gemeinsam angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann die Emissionssteuervorrichtung 170 ferner einen regenerierbaren Rußfilter beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Rußpartikel im Abgasstrom einzuschließen und zu oxidieren.
  • Das behandelte Abgas aus der Emissionssteuervorrichtung 170 kann ganz oder teilweise über eine Abgasleitung 35 in die Atmosphäre abgegeben werden. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann jedoch ein Teil des Abgases stattdessen über einen Abgasrückführungs(AGR)-Kanal (nicht gezeigt), das einen AGR-Kühler und ein AGR-Ventil beinhaltet, zum Ansaugkanal 42 umgeleitet werden. Die AGR kann zum Einlass des ersten Verdichters 110, zum Einlass des zweiten Verdichters 114 oder zu beiden zurückgeführt werden.
  • Ein oder mehrere Sensoren können zudem stromaufwärts des ersten Verdichters 114 an den Ansaugkanal 42 gekoppelt sein, um eine Zusammensetzung und eine Bedingung der in den Verdichter eintretenden Luftladung zu bestimmen. Diese Sensoren beinhalten beispielsweise einen Drucksensor 58 zum Schätzen eines barometrischen Drucks von Luft stromaufwärts von dem Luftkasten 112. Andere Sensoren beinhalten einen Temperatursensor 55 zum Schätzen einer Verdichtereinlasstemperatur und einen Drucksensor 56 zum Schätzen eines Verdichtereinlassdrucks. Zu wieder anderen Sensoren können zum Beispiel Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren, Luftfeuchtigkeitssensoren usw. gehören. Gleichermaßen können außerdem ein oder mehrere Sensoren stromabwärts des ersten Verdichters 114 und stromaufwärts des zweiten Verdichters 110 an den Ansaugkanal 42 gekoppelt sein, um eine Zusammensetzung und einen Zustand von in den zweiten Verdichter eintretender Luftfüllung zu bestimmen. In anderen Beispielen können eine oder mehrere der ersten oder zweiten Verdichtereinlassbedingungen (wie etwa Luftfeuchtigkeit, Temperatur usw.) auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen abgeleitet werden. Die Sensoren können eine Bedingung der am zweiten Verdichtereinlass aus dem Ansaugkanal empfangenen Ansaugluft schätzen. Zusätzlich kann ein Drosseleinlassdruck(TIP)-Sensor 59 stromabwärts des CAC 18 und stromaufwärts des Drosselventils 20 gekoppelt sein, um einen dem Motor zugeführten Ladedruck zu schätzen.
  • 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 erfolgt aufgrund von Verzögerungen beim Hochdrehen der Turbine 116, da es sich bei dem Turbolader um eine langsamer wirkende Verdichtungsvorrichtung handelt, und einer vorübergehenden Reduzierung des Stroms durch den ersten Verdichter 114, wenn sich das Drosselventil 20 bei der Pedalbetätigung öffnet. 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 die schneller wirkende, elektrisch betätigte Verdichtungsvorrichtung, der elektrische Kompressor 13, verwendet werden, um die vorübergehende Aufladungsreaktion zu verbessern. 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 zweiten Verdichter 110 bereitgestellt werden. Das Aktivieren des Kompressors 13 kann die Entnahme von Energie aus der Systembatterie 45 zum Drehen des elektrischen Motors 108 beinhalten, um dadurch den zweiten Verdichter 110 zu beschleunigen. Zusätzlich kann das ESBV 72 geschlossen (z. B. vollständig geschlossen) werden, um zu ermöglichen, dass ein größerer Teil der Ansaugluft durch die Umgehung 70 strömt und von dem zweiten Verdichter 110 verdichtet wird. Zusätzlich kann das CRV 62 geschlossen (z. B. vollständig geschlossen) werden, damit der Strom durch den ersten Verdichter 114 erhöht werden kann. Wenn die Turbine ausreichend hochgefahren ist und der Turbolader in der Lage ist, den angeforderten Betrag an Aufladung bereitzustellen, kann der zweite Verdichter 110 durch Deaktivieren des elektrischen Motors 108 verlangsamt werden (z. B. durch Unterbrechen der Energieversorgung zum elektrischen Motor 108 von der Batterie 45). Zusätzlich kann das ESBV 72 geöffnet werden, damit ein größerer Anteil der Luft den zweiten Verdichter 110 umgehen kann.
  • Während eines Pedalloslassereignisses 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 liegt an einem verringerten Strom durch den ersten Verdichter 114, wenn sich das Drosselventil 20 bei dem Loslassen des Pedals schließt. Der reduzierte Vorwärtsstrom durch den ersten Verdichter kann zu einer Überspannung führen und die Turboladerleistung beeinträchtigten. Zusätzlich kann Pumpen zu Problemen hinsichtlich Geräuschen, Schwingungen und Rauigkeit (noise, vibration and harshness - NVH), wie etwa unerwünschten Geräuschen aus dem Motoransaugsystem, führen. Um zu ermöglichen, dass während eines Standardmodus des Fahrzeugbetriebs der Drehmomentbedarf als Reaktion auf das Loslassen des Pedals schnell reduziert wird, ohne ein Pumpen des Verdichters zu verursachen, kann zumindest ein Teil der durch den ersten Verdichter 114 verdichteten Luftfüllung zum Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Dadurch kann übermäßiger Ladedruck im Wesentlichen sofort abgebaut werden. Insbesondere kann das CRV 62 geöffnet werden, um (warme) Druckluft vom Auslass des ersten Verdichters 114 stromaufwärts des CAC 18 zum Einlass des ersten Verdichters 114 zurückzuführen. In einigen Ausführungsformen kann das Verdichterrückführungssystem zusätzlich oder alternativ einen Rückführungskanal zum Rückführen von gekühlter Druckluft von stromabwärts des CAC 18 zum Einlass des ersten Verdichters 114 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 Steuerung 12 kann in einem Steuersystem 14 enthalten sein. Der Darstellung nach empfängt die Steuerung 12 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die hier verschiedene Beispiele beschrieben sind) und sendet Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 81 (für die hier verschiedene Beispiele beschrieben sind). Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen stromaufwärts der Turbine 116 angeordneten Abgassensor 126, MAP-Sensor 124, einen Abgastemperatursensor 128, einen Abgasdrucksensor 129, Verdichtereinlasstemperatursensor 55, Verdichtereinlassdrucksensor 56, einen Luftmassenstrom(MAF)-sensor 57, einen Drucksensor 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 das Drosselventil 20, das CRV 62, das ESBV 72, den elektrischen Motor 108, den Wastegate-Aktor 92 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 beinhalten. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die verschiedenen Aktoren einsetzen, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und in einem Speicher der Steuerung gespeicherter Anweisungen einzustellen. 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 3-4 beschriebenen Verfahren beinhalten. Als ein Beispiel kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass die gemessenen Drücke ein Ladedruckdefizit beim Betreiben des Turboladers angeben, den elektrischen Motor betätigen, der den Kompressorverdichter antreibt, und das ESBV zur geschlossenen Position betätigen, um zusätzliche Aufladung über den Kompressorverdichter bereitzustellen.
  • Eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines aufgeladenen Motorverbundsystems ist in 2 gezeigt. Bereits eingeführte Komponenten können ähnlich nummeriert sein. 2 stellt ein beispielhaftes aufgeladenes Motorsystem 200 mit einer Doppelturbolader- und Doppelkompressorkonfiguration mit Doppelturboladern 120 und 130 und Doppelkompressoren 122 und 132 dar.
  • Das Motorsystem 200 kann Ansaugluft über einen Ansaugkanal 42 erhalten. Der Ansaugkanal 42 kann einen Luftfilter 112 und ein Luftansaugsystem (AIS)-Drosselventil 230 beinhalten. Die AIS-Drossel 230 kann in dem Motoreinlass stromaufwärts von dem ersten und dem zweiten Verdichter 114a, 114b und stromaufwärts von einem Trennungspunkt, von wo der erste und der zweite parallele Ansaugkanal 142a und 142b abzweigen, positioniert sein.
  • Das Motorsystem 200 kann ein Doppelturbolader- und Doppelkompressor-Motorsystem mit verzweigtem Luftansaugsystem sein. Darin ist der Ansaugkanal 42 stromabwärts von dem AIS-Drosselventil 230 an einem ersten Verzweigungspunkt 150 in einen ersten und einen zweiten parallelen Ansaugkanal (oder -zweig) 142a und 142b verzweigt, jeweils beinhaltend einen Turboladerverdichter. Konkret wird zumindest ein Teil von Ansaugluft über den ersten parallelen Ansaugkanal 142a zu dem Verdichter 114a des Turboladers 120 geleitet und zumindest ein weiterer Teil der Ansaugluft wird über den zweiten parallelen Ansaugkanal 142b zu dem Verdichter 114b des Turboladers 130 geleitet. Der Verdichter 114a des Turboladers 120 wird durch die Drehung der Turbine 116a angetrieben, während der Verdichter 114b des Turboladers 130 durch die Drehung der Turbine 116b angetrieben wird.
  • Der erste Teil der gesamten Ansaugluft, der durch den Verdichter 114a verdichtet wird, kann sich mit dem zweiten Teil der gesamten Ansaugluft, der durch den Verdichter 114b verdichtet wird, an dem zweiten Verzweigungspunkt 152 kombinieren. Die Ansaugluft aus den Ansaugkanälen 142a und 142b wird an einem gemeinsamen Ansaugkanal 252 neu kombiniert, bevor sie den Ansaugkrümmer 160 erreicht. Der Fluss der neu kombinierten Luft aus den Verdichtern 114a und 114b wird in gemeinsame Ansaugkanäle 252 geleitet, wenn das Umgehungsventil 72 geöffnet ist. Das Umgehungsventil 72 kann während Bedingungen geöffnet sein, wenn aufgeladene Luft nicht erforderlich ist oder wenn die Turboladerverdichter in der Lage sind, den Ladedruckbedarf zu erfüllen. Vom gemeinsamen Ansaugkanal 252 kann die Ansaugluft an den Motor bereitgestellt werden. Die gemeinsamen Ansaugkanäle 252 vereinigen sich mit dem Ansaugkanal 149 stromaufwärts von einem Ladeluftkühler 18 zum Kühlen von aufgeladener Luft, die von den Turboladerverdichtern und stromabwärts von dem Vereinigungspunkt 154 (nachfolgend beschrieben) empfangen wird. Die Luftansaugdrossel 20 kann stromabwärts von dem Ladeluftkühler 18 in dem Motoreinlass positioniert sein. Der Ansaugkrümmer 160 kann einen Ansaugkrümmerdrucksensor 182 zum Schätzen eines Krümmerdrucks (Manifold Pressure - MAP) und/oder einen Ansaugkrümmertemperatursensor 183 zum Schätzen einer Krümmerlufttemperatur (Manifold Air Temperature - MCT), die jeweils mit der Steuerung 12 kommunizieren, beinhalten.
  • Wenn das Umgehungsventil 72 geschlossen ist, kann Luft durch die Umgehungskanäle 242a, 242b, die jeweils einen Kompressorverdichter beinhalten, geleitet werden anstatt durch den gemeinsamen Ansaugkanal 252 zu strömen. Das Umgehungsventil 72 kann während Bedingungen geschlossen sein, wenn die Kompressoren 122, 132 betätigt werden und die Turboladerverdichter nicht in der Lage sind, die vorübergehende Zunahme von Ladedruckbedarf zu erfüllen. Insbesondere, wenn die Turboladerverdichter hochfahren, werden die Kompressorverdichter über deren entsprechende Elektromotoren versorgt, um Druckluft für den Motoransaugkrümmer bereitzustellen. Konkret wird ein Teil der Luft, die an dem zweiten Verzweigungspunkt 152 empfangen wird, durch den Umgehungskanal 242a und den ersten Kompressorverdichter 110a geleitet, während ein verbleibender Teil der Luft, die an dem zweiten Verzweigungspunkt 152 empfangen wird, durch den Umgehungskanal 242b und den zweiten Kompressorverdichter 110b geleitet wird. Der Verdichter 110a des Kompressors 122 wird durch die Drehung des Elektromotors 108a angetrieben, während der Verdichter 110b des Turboladers 132 durch die Drehung des Elektromotors 108b angetrieben wird. Der erste Teil der gesamten Ansaugluft, der durch den Verdichter 110a verdichtet wird, kann sich mit dem zweiten Teil der gesamten Ansaugluft, der durch den Verdichter 110b verdichtet wird, an dem Vereinigungspunkt 154 kombinieren. Die Ansaugluft aus den Umgehungskanälen 242a und 242b wird an einem gemeinsamen Ansaugkanal 149 neu kombiniert, bevor sie den Ansaugkrümmer 160 erreicht.
  • Der Motor 10 kann eine Vielzahl von Zylindern 14 beinhalten. In dem dargestellten nicht einschränkenden Beispiel ist der Motor 10 mit sechs Zylinder, die in einer V-Konfiguration angeordnet sind, gezeigt. Konkret sind die sechs Zylinder in zwei Bänken (oder Gruppen von Zylindern) 15a und 15b angeordnet, wobei jede Bank drei Zylinder beinhaltet. Jeder Zylinder 14 kann mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 konfiguriert sein. In dem dargestellten Beispiel ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 Zylinderdirekteinspritzvorrichtung. In anderen Beispielen kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 jedoch als Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung konfiguriert sein.
  • Die Ansaugluft, die über den gemeinsamen Ansaugkanal 149 an die Zylinder 14 bereitgestellt wird, kann zur Kraftstoffverbrennung verwendet werden. Verbrennungsprodukte können dann über bankspezifische parallele Abgaskanäle 135a, 135b ausgestoßen werden. In dem abgebildeten Beispiel wird Abgas aus der ersten Gruppe von Zylindern 15a zu dem ersten parallelen Abgaskanal 135a, der die Turbine 116a des Turboladers 120 beinhaltet, geleitet, während Abgas aus der zweiten Gruppe von Zylindern 15b zu dem zweiten parallelen Abgaskanal 135b, der die Turbine 116b des Turboladers 130 beinhaltet, geleitet wird. Abgas, das durch die parallelen Abgaskanäle 135a, 135b geleitet wird, treibt die entsprechenden Abgasturbinen 116a, 116b an, die wiederum mechanische Arbeit für die entsprechenden Verdichter 114a, 114b über die Welle 19 bereitstellen können, um Verdichtung für die Ansaugluft bereitzustellen. Alternativ kann ein Teil oder die Gesamtheit des Abgases in den parallelen Abgaskanälen 135a, 135b die Turbinen über entsprechende Wastegates (hier nicht gezeigt, aber vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben) umgehen.
  • Ein oder mehrere zusätzliche Ventile und Sensoren, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Motorsystem aus 1 beschrieben sind, können gleichermaßen in dem Motorsystem aus 2 beinhaltet sein, wie etwa ein Verdichterrezirkulationsventil, Wastegate-Ventile und verschiedene Druck- und Temperatursensoren.
  • In einigen Beispielen können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbinen mit variabler Geometrie konfiguriert sein, wobei die Steuerung 12 die Position der Turbinenräder (oder - schaufeln) einstellt, um das Niveau von Energie, das aus dem Abgasstrom erlangt wird und an deren entsprechenden Verdichter weitergegeben wird, zu variieren. Alternativ können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbinen mit variabler Düse konfiguriert sein, wobei die Steuerung 12 die Position der Turbinendüse einstellt, um das Niveau von Energie, das aus dem Abgasstrom erlangt wird und an deren entsprechende Verdichter weitergegeben wird, zu variieren. Beispielsweise kann das Steuersystem dazu konfiguriert sein, die Schaufel- oder Düsenposition der Abgasturbinen 116a und 116b über entsprechende Aktoren zu variieren. Zusätzlich kann jeder der parallelen Abgaskanäle eine Emissionssteuervorrichtung beinhalten, so wie unter Bezugnahme auf 1 ausgearbeitet.
  • Wie unter Bezugnahme auf 3-4 ausgearbeitet, kann die Steuerung 12 das Öffnen und Schließen des Umgehungsventils 72 auf Grundlage von Drehmoment- oder Ladedruckmangel und ferner auf Grundlage einer Änderung von Motorkraftstoffeffizienz beim Schließen des Ventils steuern. Der Ladedruckmangel kann durch Vergleichen der Druckverhältnisse an unterschiedlichen Teilen des Motorsystems bestimmt werden. Beispielsweise kann ein erstes Druckverhältnis P0 auf Grundlage des Drucks bestimmt werden, der an dem zweiten Verzweigungspunkt 152 (stromabwärts von den Turboladerverdichtern und stromaufwärts von den Kompressorverdichtern) gemessen wird. Das Druckverhältnis P0 kann auf Grundlage des Kompressorverdichtereinlassdrucks, geschätzt über den Drucksensor 156, in Bezug auf den barometrischen Druck, geschätzt über den BP-Sensor 58, geschätzt werden. Als ein weiteres Beispiel kann eine zweite Reihe von Druckverhältnissen P1 und P2 auf Grundlage des Drucks bestimmt werden, der an dem Zusammenführungspunkt 154 (an dem Kompressorverdichter) gemessen wird. Die Druckverhältnisse P1 und P2 können auf Grundlage des Kompressorverdichterauslassdrucks, abgeleitet auf Grundlage von Betriebsbedingungen, in Bezug auf den Kompressorverdichtereinlassdruck, geschätzt über den Drucksensor 156, geschätzt werden. Als ein weiteres Beispiel kann ein drittes Druckverhältnis P3 auf Grundlage des Drucks bestimmt werden, der an der Drossel 20 gemessen wird. Das Druckverhältnis P3 kann auf Grundlage des Drosseleinlassdrucks, geschätzt über einen TIP-Sensor 59, in Bezug auf den abgeleiteten Kompressorverdichterauslassdruck geschätzt werden.
  • Während Bedingungen, bei denen ein Mangel auftritt, wie etwa Hochlastbedingungen, kann das Umgehungsventil geschlossen werden, um Ansaugluft über die Umgehungskanäle und mit Fluss durch die Kompressorverdichter zu den Motorzylindern zu leiten. Gleichzeitig können die Kompressorverdichter angeschaltet werden, indem elektrische Leistung an deren entsprechende Elektromotoren bereitgestellt wird. Das Drehen der Kompressorverdichter über die Elektromotoren verdichtet die Ansaugluft, die dort hindurch strömt und erhöht das Druckverhältnis, um den Mangel des Ladedruckverhältnisses zu kompensieren. Gleichzeitig werden Turbolader-Wastegates geschlossen, um die Turbinen hochzufahren. Sobald die Turbinen ausreichend hochgefahren sind und das Druckverhältnis an den Turboladern gestiegen ist, kann das Umgehungsventil geöffnet werden.
  • Während ausgewählter Niedriglastbedingungen kann das Umgehungsventil geschlossen werden, um Ansaugluft über die Umgehungskanäle und mit Fluss durch die abgeschalteten Kompressorverdichter zu den Motorzylindern zu leiten. Die Kompressorverdichter können abgeschaltet werden, indem elektrische Leistung zu deren entsprechenden Elektromotoren deaktiviert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird keine elektrische Leistung durch die Elektromotoren an die Kompressorverdichter bereitgestellt und zusätzlich wird keine elektrische Leistung an den Elektromotoren über die Kompressorverdichter generiert. Insbesondere sind die Kompressorverdichter freilaufend. Optional können elektrische Einstellungen angepasst werden, um die elektromotorische Gegenkraft (oder Rück-EMF), die durch eine Lichtmaschine angewendet wird, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, zu reduzieren, um so weiter das Freilaufen der Kompressorverdichter zu ermöglichen. Die ausgewählten Niedriglastbedingungen können auf Grundlage einer Zuordnung von Motorleistung und Kraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil gegenüber geöffnetem Umgehungsventil ausgewählt werden, so wie unter Bezugnahme auf 5 ausgearbeitet.
  • In noch weiteren Beispielen kann das Umgehungsventil aus 1-2 auf Grundlage einer Drehzahl des/der abgeschalteten Kompressorverdichter(s) nach dem Schließen des Umgehungsventils diagnostiziert werden. Wenn beispielsweise die Drehzahl niedriger als ein Schwellenwert ist (oder wenn eine Änderung/Zunahme des Drehzahlschwellenwerts unter einem Schwellenwert vorliegt), nachdem das Umgehungsventil per Befehl geschlossen wird, kann es angezeigt sein, dass das Umgehungsventil beeinträchtigt ist. Zum Beispiel kann abgeleitet werden, dass das Umgehungsventil teilweise oder vollständig geöffnet festhängt, wenn ein Schließen befohlen ist.
  • Auf diese Weise ermöglichen es die Komponenten aus 1-2 einem Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: einen Motor; ein verzweigtes Ansaugkanalsystem, beinhaltend eine gemeinsame stromabwärts gelegene Ansaugkanalverzweigung in erste und zweite parallele Zweige und wiedervereinend in einem gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal; einen Doppelturbolader, beinhaltend einen ersten Ansaugverdichter in dem ersten Zweig, angetrieben durch eine erste Abgasturbine, und einen zweiten Ansaugverdichter in dem zweiten Zweig, angetrieben durch eine zweite Abgasturbine; einen Doppelkompressor, beinhaltend einen dritten Ansaugverdichter, angetrieben durch einen ersten Elektromotor, wobei der dritte Ansaugverdichter in einem ersten Umgehungskanal untergebracht ist, der den gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal umgeht, und einen vierten Ansaugverdichter, angetrieben durch einen zweiten Elektromotor, wobei der vierte Ansaugverdichter in einem zweiten Umgehungskanal untergebracht ist, der den gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal umgeht, wobei die erste Umgehung und die zweite Umgehung zueinander und zu dem gemeinsamen stromabwärts gelegenen Kanal parallel sind; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren, auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Anweisungen zu Folgendem konfiguriert sein: während des Betreibens des Motors mit jedem von dem ersten, zweiten, dritten und vierten Ansaugverdichter abgeschaltet, wahlweises Schließen des Umgehungsventils, um die gesamte Ansaugluft über eine Kombination des ersten und des zweiten Zweigs und dann über eine Kombination des ersten und des zweiten Umgehungskanals zu dem Motor zu leiten, während der gemeinsame stromabwärts gelegene Kanal umgangen wird, wobei das wahlweise Schließen auf Motorkraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil relativ zu geöffnetem Umgehungsventil basiert; und als Reaktion auf eine Zunahme des Drehmomentbedarfs, Beibehalten des geschlossenen Umgehungsventils, während der dritte und der vierte Verdichter angeschaltet werden. In einem Beispiel basiert das wahlweise Schließen ferner auf einer Drosselgrenze von jedem von dem dritten und vierten Ansaugverdichter. In einigen Beispielen umfasst das Fahrzeugsystem ferner einen Sensor zum Schätzen einer Drehzahl von zumindest einem von dem dritten und vierten Verdichter, und die Steuerung beinhaltet ferner Anweisungen zum Angeben von Verschlechterung des Umgehungsventils als Reaktion auf eine unter einem Schwellenwert liegende Änderung der Drehzahl von dem zumindest einen des dritten und vierten Verdichters nach dem wahlweisen Schließen, wobei das Angeben der Verschlechterung ein Angeben beinhaltet, dass das Umgehungsventil in der offenen Position hängt.
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Betreiben eines aufgeladenen Motorverbundsystems mit gestuften Aufladungsvorrichtungen gezeigt. Das aufgeladene Motorverbundsystem kann mindestens zwei seriell angeordnete Einlassverdichtungsvorrichtungen beinhalten, wovon mindestens zwei eine elektrische Unterstützung beinhalten. Eine der mindestens zwei Verdichtungsvorrichtungen kann eine langsamer wirkende (niederfrequente) Verdichtungsvorrichtung, wie etwa ein Turbolader, der als die primäre Aufladungsvorrichtung konfiguriert ist, sein, während eine andere der zwei Verdichtungsvorrichtungen eine schneller wirkende (höherfrequente) Verdichtungsvorrichtung, wie etwa ein elektrischer Kompressor, der als die Hilfsaufladungsvorrichtung konfiguriert ist, sein kann. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der restlichen Verfahren, die hierin beinhaltet sind, können durch eine Steuerung (z. B. Steuerung 12 aus 1) auf Grundlage von Anweisungen ausgeführt werden, die in einem Speicher der Steuerung und in Verbindung mit Signalen gespeichert werden, die von Sensoren des Motorsystems eingehen, wie etwa den Sensoren, die weiter oben unter Bezugnahme auf die 1-2 beschrieben sind, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, wie etwa ein Umgehungsventil des elektrischen Kompressors (z. B. ESBV 72 aus 1-2), einen Elektromotor (wie etwa der Elektromotor 108 aus 1) und einen Turbolader-Wastegate-Aktor (z. B. Wastegate-Aktor 92 aus 1), um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 302 beinhaltet das Verfahren 300 Schätzen und/oder Messen von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen. Zum Beispiel können beurteilte Betriebsbedingungen Motordrehzahl, Pedalposition, Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers, Krümmerabsolutdruck, Krümmerluftstrom, Krümmerlufttemperatur, Umgebungsbedingungen (wie zum Beispiel Umgebungstemperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit), Motorkühlmitteltemperatur usw. beinhalten. Zum Beispiel kann der Luftdruck von einem Drucksensor, wie etwa dem Drucksensor 58 aus 1-2 gemessen werden.
  • Bei 304 beinhaltet das Verfahren 300 Bestimmen, ob Aufladung angefordert wird. Bei einem Beispiel kann eine Aufladung bei mittleren bis hohen Motorlasten angefordert sein. In einem anderen Beispiel kann eine Aufladung als Reaktion auf eine Pedalbetätigung durch einen Fahrzeugführer oder eine Zunahme des Drehmomentbedarfs des Fahrers angefordert sein. Falls keine Aufladung angefordert wird, wie etwa, wenn die Motorlast gering ist oder der Drehmomentbedarf des Fahrers gering ist, geht das Verfahren 300 zu 306 über und beinhaltet Betreiben des Motors mit natürlicher Ansaugung (z. B. Krümmervakuum). Das Betreiben des Motors mit natürlicher Ansaugung kann nicht Aktivieren der gestuften Aufladungsvorrichtungen beinhalten. Zum Beispiel kann ein elektrischer Motor zum Antreiben des elektrischen Kompressors (z. B. elektrischer Motor 108) nicht mit Leistung versorgt werden, und der Turbolader-Wastegate-Aktor kann per Befehl vollständig geöffnet sein, um einen Teil des Abgases durch das Wastegate zu leiten, während eine Turbine des Turboladers (z. B. die Turbine 116 aus 1 beschrieben) umgehen. Im Anschluss an 306 endet das Verfahren 300.
  • Wenn Aufladung bei 304 angefordert wird, wie etwa als Reaktion auf ein Pedalbetätigungsereignis, geht das Verfahren 300 zu 308 über und beinhaltet Einstellen eines Ladedruckaktors der langsamer handelnden primären Verdichtungsvorrichtung, wie etwa eines Wastegate-Ventils, das mit der Abgasturbine des Turboladers gekoppelt ist, auf Grundlage der angeforderten Aufladung. In einem Beispiel kann die Steuerung einen Befehl des gesamten Druckverhältnisses für die langsamere, primäre Verdichtungsvorrichtung auf Grundlage des Drehmoment-/Aufladungsbedarfs des Fahrzeugführers erzeugen. Vorliegend ist das gesamte Druckverhältnis ein stationäres gewünschtes Druckverhältnis, das der primären Verdichtungsvorrichtung allmählich befohlen wird und durch diese erreicht wird. Das gesamte befohlene Druckverhältnis kann als ein Verhältnis des gewünschten Drosseleinlassdrucks (oder eines gewünschten Drucks am Auslass des Aufladungsverbundsystems) relativ zu einem Einlassdruck des Aufladungsverbundsystems (oder einem barometrischen Druck) bestimmt werden. In einem Beispiel, in dem die primäre Verdichtungsvorrichtung ein Turbolader ist, kann die Steuerung einen Befehl für das Wastegate-Ventil, das an den Wastegate-Kanal an der Abgasturbine gekoppelt ist, auf Grundlage des erzeugten Befehls des gesamten Druckverhältnisses erzeugen. Der Befehl für das Wastegate kann auf einen Grad der Wastegate-Ventilöffnung hinweisen, der zum Wastegate-Aktor gesendet wird. In einem Beispiel kann der befohlene Grad der Öffnung des Wastegates verringert werden, wenn der Befehl für das gesamte Druckverhältnis zunimmt. Zum Beispiel kann das Wastegate bei Befehlen über dem Schwellendruckverhältnis vollständig geschlossen werden.
  • In einem Beispiel kann die Steuerung den Befehl für das gesamte Druckverhältnis und MAF (wie von einem Ansaug-MAF-Sensor bestimmt) in eine Lookup-Tabelle (oder ein Modell oder einen Algorithmus) eingeben, die eine Position des Turbolader-Wastegate-Aktors ausgibt, wobei die Position des Turbolader-Wastegate-Aktors einer Turbinendrehzahl und einer entsprechenden Turboladerverdichterdrehzahl entspricht. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung sich auf eine Verdichterabbildung beziehen, um eine gewünschte Turboladerverdichterdrehzahl für das befohlene gesamte Ladedruckverhältnis und die gewünschten Luftstrombedingungen zu bestimmen, und kann ferner die daraus folgende Turboladerverdichterdrehzahl auf eine entsprechende Position des Turbolader-Wastegate-Aktors beziehen. Ferner kann das tatsächliche Turboladerdruckverhältnis (das Verhältnis zwischen dem Druck an dem Auslass und dem Einlass des Turboladerverdichters) als Rückkopplung für die Wastegate-Steuerung verwendet werden. Wenn beispielsweise das tatsächliche Turboladerdruckverhältnis zunimmt, kann der Turbolader-Wastegate-Aktor zu einer weiter geöffneten Position angepasst werden. Zusätzlich oder alternativ, wenn sich der Turbolader in einem Schwellenpumpbereich befindet, können die Öffnungen von einem oder beiden des CRV und des Wastegate-Aktors erhöht werden.
  • Es versteht sich, dass das befohlene gesamte Druckverhältnis in weiteren Beispielen angepasst (z. B. begrenzt) werden kann, um mechanische Einschränkungen des aufgeladenen Motorsystems zu berücksichtigen, wie etwa eine Temperatur-, eine Druck- oder eine Drehzahleinschränkung der primären Verdichtungsvorrichtung, über der (Temperatur, Druck oder Drehzahl) die Leistung der primären Verdichtungsvorrichtung nachteilig beeinflusst werden kann, wie etwa aufgrund von Hardwareproblemen. In einem Beispiel kann die Steuerung das befohlene gesamte Druckverhältnis mit einem Faktor auf Grundlage der Differenz zwischen der vorhergesagten Temperatur und der Schwellentemperatur reduzieren, wenn das befohlene gesamte Druckverhältnis, das nur auf dem Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers beruht, der Vorhersage nach zu einer Temperatur des Verdichtereinlasses oder -auslasses (der primären Verdichtungsvorrichtung) führt, die höher als eine Schwellentemperatur ist, bei der die Hardware der primären Verdichtungsvorrichtung beeinträchtigt ist.
  • Aufgrund des Schließens des Wastegates wird mehr Abgas durch die Turbine geströmt, was die Turbine dazu veranlasst, hochzufahren, was wiederum den Verdichter des Turboladers veranlasst, ebenfalls hochzudrehen. Aufgrund der mechanischen Trägheit der Turbine kann jedoch eine Verzögerung dabei vorhanden sein, den Verdichter und die Turbine auf eine Drehzahl zu bekommen, bei der der Turbolader den Aufladungsbedarf unterstützen kann. Insbesondere kann aufgrund der langsameren Reaktionszeit der primären Verdichtungsvorrichtung, vorliegend des Turboladers, ein vorübergehender Ladedruckmangel vorliegen. Zum Beispiel kann der Mangel aufgrund einer stationären Ladedruckabgabe erfolgen, die erfordert, dass die Turbine hochgefahren wird, bevor sie den Turboladerverdichter antreiben kann.
  • Dementsprechend beinhaltet das Verfahren bei 310, während die Turbine hochdreht, Schätzen des Ladedruckdefizits oder -mangels. Die Steuerung kann auch einen entsprechenden Luftstrommangel schätzen, der erforderlich ist, um den Aufladungsbedarf zu erfüllen. In einem Beispiel kann der Mangel als eine Differenz zwischen dem angeforderten Ladedruck (auf Grundlage des Drehmomentbedarfs) und dem Ladedruckausgang durch den Turboladerverdichter bestimmt werden. Als ein weiteres Beispiel kann der Mangel als ein Druckverhältnismangel bestimmt werden, berechnet als ein Verhältnis oder eine Differenz des tatsächlichen Druckverhältnisses an der primären Verdichtungsvorrichtung relativ zum gewünschten oder befohlenen Druckverhältnis. Das tatsächliche Druckverhältnis kann als der Verdichtereinlassdruck der primären Verdichtungsvorrichtung relativ zum tatsächlichen Drosseleinlassdruck bestimmt werden. Dieses Ladedruckdefizit spiegelt den Aufladungs- oder Luftstrommangel an der primären Verdichtungsvorrichtung wider und kann verwendet werden, um ein Ausgabebefehl (z. B. Druckverhältnisbefehl) der Hilfsverdichtungsvorrichtung zuzuordnen.
  • Bei 312 vergleich das Verfahren den geschätzten Mangel mit einem Schwellenwert. Wenn der Mangel niedriger als der Schwellenwert ist, kann die Steuerung ableiten, dass der Turbolader in der Lage sein wird, den Ladedruckbedarf zu erfüllen. Dementsprechend beinhaltet das Verfahren bei 334 Beibehalten der Hilfsverdichtungsvorrichtung, hierin der elektrische Kompressorverdichter, in einem abgeschalteten Zustand. Die Hilfsvorrichtung, die abgeschaltet ist, beinhaltet keine elektrische Leistung, die an den Elektromotor bereitgestellt wird, der an den Kompressorverdichter gekoppelt ist. Zusätzlich kann keine elektrische Leistung über den Elektromotor, der an den Kompressorverdichter gekoppelt ist, erzeugt werden. Bei 336 ist, falls möglich, das Umgehungsventil, das Luftstrom von dem Auslass des Turboladerverdichters in den elektrischen Kompressorverdichter leitet, geschlossen. Dies beinhaltet Leiten der gesamten Ansaugluft über den elektrischen Kompressorverdichter zu den Motorzylindern. Wenn das ESBV geschlossen ist, wird keine Luft durch den Ansaugkanal stromabwärts von dem Turboladerverdichter geleitet. Zu diesem Zeitpunkt, wenn das ESBV geschlossen ist und der Kompressorverdichter abgeschaltet ist, kann der „Ventilator“ des Verdichters freilaufend sein. In einigen Beispielen kann die Steuerung ferner elektrische Schaltungseinstellungen anpassen, um so den Rück-EMF zu reduzieren, der an einer Lichtmaschine, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, zu reduzieren, um es dem Kompressorverdichter zu ermöglichen, einfacher freizulaufen. Durch Freilaufen des Kompressorverdichters durch Leiten der gesamten Ansaugluft, um durch den Kompressorverdichter zu strömen, wird der Kompressorverdichter in einen Standby-Modus versetzt, wobei das Druckverhältnis in Erwartung einer Zunahme des Drehmomentbedarfs erhöht ist. Andernfalls, wenn ein Schließen des ESBV nicht durchführbar ist, bleibt das ESBV geöffnet, wenn es bereits geöffnet ist. Wie unter Bezugnahme auf 4 ausgearbeitet, kann die Steuerung das ESBV opportunistisch schließen, wenn möglich, sodass das Druckverhältnis an dem Kompressor schnell weiter erhöht werden kann, wenn eine vorübergehende Zunahme von Aufladungsbedarf und ein Mangel über einem Schwellenwert vorhanden sind. Insbesondere können durch Geschlossenhalten des ESBV, wenn dies die Motoreffizienz nicht beeinträchtigt, mechanische und kommunikative Verzögerungen, die beim Schließen des ESBV auftreten, reduziert werden, was die vorübergehende Reaktion verbessert.
  • Zurück bei 312, wenn der Mangel größer als der Schwellenwert ist, kann es abgeleitet werden, dass ein Turboloch vorhanden sein kann und dass elektrische Unterstützung von der Hilfsverdichtungsvorrichtung erforderlich ist, um die vorübergehende Zunahme von Drehmomentbedarf zu erfüllen. Da die primäre und die Hilfsverdichtungsvorrichtung in Reihe angeordnet sind, kann das Gesamtdruckverhältnis an dem Aufladungsverbundsystem als das Produkt der Druckverhältnisse an jedem Verdichter in Reihe berechnet werden. Das Druckverhältnis stellt die Fähigkeit der Aufladungsvorrichtung dar (z. B. des elektrischen Kompressors, Turboladers oder des Aufladungsverbundsystems). Jedoch kann der Drosseleinlassdruck den Aufladungsbeitrag von jeder Vorrichtung nicht separieren. Somit kann die vorübergehende Aufladungsreaktion durch Koordinieren der Druckverhältnisse, die jeder Aufladungsvorrichtung befohlen werden, zusammen mit einem stationären gewünschten Druckverhältnis verbessert werden.
  • Bei 314, vor dem Befehligen des elektrischen Kompressors, zu arbeiten, wird das ESBV geschlossen, wenn es nicht bereits geschlossen ist. Dann, bei 316, beinhaltet das Verfahren Befehlen von elektrischer Unterstützung zur Hilfsverdichtungsvorrichtung. Insbesondere kann die Steuerung positives Elektromotordrehmoment von dem elektrischen Motor zu der Hilfsverdichtungsvorrichtung, wie etwa dem elektrischen Kompressor, als eine Funktion des Mangels befehlen. In einem Beispiel beinhaltet das Befehlen des positiven Elektromotordrehmoments Schätzen einer Verdichterdrehzahl des elektrischen Verdichters, der den gewünschten Verdichterauslassdruck am elektrischen Kompressor bereitstellt, wie etwa über eine Lookup-Tabelle, Abbildung oder einen Algorithmus, und dann Schätzen einer Elektromotordrehzahl des elektrischen Motors (oder eines Grades der elektrischen Unterstützung), die die geschätzte Verdichterdrehzahl bereitstellt. Die Steuerung kann dann einen Arbeitszyklus anpassen, der dem elektrischen Motor befohlen wird, um den Elektromotor bei der erforderlichen Elektromotordrehzahl zu betreiben.
  • In einem Beispiel kann die Steuerung einen Befehl des Druckverhältnisses für die schnelle Hilfsverdichtungsvorrichtung auf Grundlage des Luftstrommangels, des Druckverhältnisdefizits oder des Ladedruckmangels erzeugen. Beispielsweise kann die Steuerung einen Einlassdruck des elektrischen Kompressors (z. B. auf Grundlage eines gemessenen Luftdrucks) schätzen und eine Lookup-Tabelle, ein Modell oder einen Algorithmus verwenden, um einen gewünschten Auslassdruck des elektrischen Kompressors zu berechnen, der dem Luftstrommangel entspricht. Der Druckverhältnisbefehl für den elektrischen Kompressor kann dann als Verhältnis des tatsächlichen Einlassdrucks relativ zum gewünschten Auslassdruck bestimmt werden.
  • Danach kann bei 318 bestimmt werden, ob die Turbinendrehzahl über einer Schwellendrehzahl liegt. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob die Turbine auf die Drehzahl hochgefahren ist, über der der Turbolader in der Lage ist, den Aufladungsbedarf zu unterstützen. In einem alternativen Beispiel kann der tatsächliche Ladedruck mit dem Zieldrosseleinlassdruck verglichen werden, um zu bestimmen, ob der tatsächliche Ladedruck innerhalb eines Schwellenwerts des Zieldrosseleinlassdrucks (TIP) ist. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob der Auslassdruck des Turboladers innerhalb eines Schwellenwerts des gewünschten TIP ist, wie etwa, wenn eine Differenz zwischen dem Auslassdruck und dem gewünschten TIP kleiner als ein Schwellenwert ist. In noch einem weiteren Beispiel kann ein Verhältnis des Auslassdrucks des Turboladers mit dem Zieldrosseleinlassdruck verglichen werden.
  • Wenn die Turbinendrehzahl niedriger als ein Drehzahlschwellenwert ist oder wenn die Differenz (oder das Verhältnis) nicht innerhalb des Schwellenwerts liegt, dann kehrt das Verfahren zu 316 zurück, um das Bereitstellen von positivem Motordrehmoment von dem Elektromotor an den elektrischen Kompressorverdichter fortzusetzen, um die vorübergehende Aufladungsreaktion zu verbessern. Die Steuerung kann dauerhaft den positiven Drehmomentausgang für den elektrischen Kompressorverdichter anpassen, da der Aufladungsmangel sinkt, während die Turbinendrehzahl zunimmt. Beispielsweise, wenn die Turbine hochfährt und die Aufladungsfähigkeit des Turboladers zunimmt, kann das Druckverhältnis am Turbolader damit beginnen, sich dem befohlenen Druckverhältnis anzunähern, der Mangel kann damit beginnen, zurückzugehen, und dementsprechend kann das Druckverhältnis und die elektrische Unterstützung, das dem elektrischen Kompressor befohlen wurde, verringert werden.
  • Wenn die Turbinendrehzahl höher als der Schwellenwert ist oder wenn das Druckverhältnis innerhalb des Schwellenwerts liegt, dann wird bei 320 die elektrische Unterstützung deaktiviert. Konkret wird der elektrische Kompressor durch kein weiteres Fortsetzen von Bereitstellung von Motordrehmoment von dem Elektromotor an den Verdichter deaktiviert. Daraus resultierend kann der elektrische Kompressorverdichter damit beginnen, sich in den Ruhezustand zu drehen. Bei 322 wird, falls möglich, das Umgehungsventil, das Luftstrom von dem Auslass des Turboladerverdichters in den elektrischen Kompressorverdichter leitet, geschlossen gehalten. Andernfalls wird das ESBV in die geöffnete Position betätigt. Wie unter Bezugnahme auf 4 ausgearbeitet, kann die Steuerung das ESBV selbst bei deaktiviertem Kompressorverdichter opportunistisch schließen, wenn möglich, sodass das Druckverhältnis an dem Kompressor schnell erhöht werden kann, wenn eine nachfolgende vorübergehende Zunahme von Aufladungsbedarf und ein Mangel über einem Schwellenwert vorhanden sind.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Umgehungsventil auch auf Grundlage von Kompressorverdichterdrehzahl diagnostiziert werden, dass das Umgehungsventil per Befehl geschlossen ist. Beispielsweise kann die Steuerung eine Drehzahl des elektrisch angetriebenen Kompressorverdichters überwachen, während Ansaugluft über den abgeschalteten/deaktivierten Verdichter und mit per Befehl geschlossenem ESBV zu dem Motor geleitet wird. Die Steuerung kann das angeben, dass das Umgehungsventil als Reaktion darauf, dass die überwachte Drehzahl nach dem Befehlen, das Umgehungsventil zu schließen, kleiner als ein Drehzahlschwellenwert ist, verschlechtert ist (z. B. das Umgehungsventil hängt teilweise oder vollständig in der offenen Position). Alternativ kann die Steuerung angeben, dass das Umgehungsventil als Reaktion darauf, dass eine Änderung der überwachten Drehzahl nach dem Befehlen, das Umgehungsventil zu schließen, kleiner als ein Schwellenwert ist, in der offenen Position hängt.
  • Unter Bezugnahme auf 4 ist nun ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Einstellen des Zustands eines Umgehungsventils eines Aufladungsverbundsystems (wie etwa das ESBV 72 aus 1) gezeigt. Das Verfahren ermöglicht es dem Ventil, im Standby geschlossen zu werden, während ein Kompressorverdichter deaktiviert ist, was veranlasst, dass zumindest ein Teil der Luft über den deaktivierten Verdichter zu dem Ansaugkrümmer geleitet wird. Dementsprechend wird ein Druckverhältnis an dem Kompressorverdichter erhöht, noch bevor der Verdichter aktiviert wird, und das Druckverhältnis kann weiter schnell erhöht werden, wenn der Verdichter aktiviert wird, um eine vorübergehende Zunahme von Drehmomentbedarf zu erfüllen. In einem Beispiel wird das Verfahren aus 4 als Teil des Verfahrens aus 3 durchgeführt, wie etwa bei 322 und/oder 336.
  • Bei 402 wird das ESBV in seinem standardmäßigen geöffneten Zustand gehalten. Beispielsweise wird das ESBV vollständig geöffnet gehalten. Bei 404 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob Betätigung des elektrischen Verdichters bevorsteht. Wie hierin verwendet, bezieht sich elektrischer Verdichter auf den Verdichter der Hilfsverdichtungsvorrichtung, hierin der elektrische Kompressorverdichter. In einem Beispiel kann die Betätigung des elektrischen Verdichters bevorstehen, wenn eine Zunahme von Drehmomentbedarf über einem Schwellenwert vorliegt (wie etwa eine große Pedalbetätigung bei aufgeladen zu aufgeladen oder eine Pedalbetätigung von nicht aufgeladen zu aufgeladen). In einem weiteren Beispiel kann Betätigung des elektrischen Verdichters bevorstehen, wenn ein Ladedruckmangel besteht, nachdem der Turboladerverdichter (oder eine andere primäre Verdichtungsvorrichtung) betätigt wurde.
  • Wenn die Betätigung des elektrischen Verdichters bevorsteht, dann beinhaltet das Verfahren bei 406 das betätigen des ESBV in eine geschlossene Position, wie etwa durch Übergehen des Ventils aus der vollständig geöffneten Position in eine vollständig geschlossene Position. Die Steuerung kann ein Signal an einen Aktor des ESBV-Ventils senden, um das Ventil in die vollständig geschlossene Position zu bewegen.
  • Wenn die Betätigung des elektrischen Verdichters nicht bevorsteht, dann beinhaltet das Verfahren bei 410 das Bestimmen, ob Schließen des ESBV die Motoreffizienz unter einen Schwellenwert verringern kann. Beispielsweise kann die Steuerung die aktuellen Motorbetriebsbedingungen, darunter Motordrehzahl und -last, schätzen und dann auf eine Karte, wie etwa die Karte 500 aus 5 verweisen, um zu bestimmen, ob die Motoreffizienz beim Schließen des Ventils unter einen Schwellenwert fällt.
  • Unter kurzer Bezugnahme auf 5 stellt die Karte 500 eine Karte von Motoreffizienzverschlechterung dar, wenn das ESBV geschlossen ist im Vergleich dazu, wenn es geöffnet ist; die Insel 506 ist ein Bereich, in dem das ESBV keine Auswirkungen hat. Auf Grundlage der Karte kann die Steuerung eine erste Region von Motorbetrieb 502 identifizieren, wobei der Motor mit geschlossenem ESBV und nicht angeschaltetem elektrischen Verdichter und ohne an Effizienz zu verlieren arbeiten kann. Die Steuerung kann ferner eine zweite Region von Motorbetrieb 504 identifizieren, wobei der Motor nicht mit geschlossenem ESBV und angeschaltetem elektrischen Verdichter arbeiten kann, ohne an Effizienz zu verlieren. Daher wird in der Region 504 das ESBV geöffnet gehalten, bis der elektrische Verdichter angeschaltet ist.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 4 beinhaltet das Verfahren bei 414 ein Geöffnethalten des ESBV, wenn bestimmt wird, dass das Schließen des ESBV eine Abnahme der Motoreffizienz verursachen wird (wie etwa, wenn der Motor innerhalb der Region 504 von Karte 500 arbeitet). Andernfalls geht das Verfahren zu 412 über, um zu bestimmen, ob das Schließen des ESBV beliebige Hemmungs- und Beschränkungsbedingungen verursacht, die den Betrieb des elektrischen Verdichters beeinträchtigen können. Beispielsweise kann es bestimmt werden, ob das Schließen des ESBV den elektrischen Verdichter abwürgen kann (wobei weiterer Vorwärtsstrom von Luft durch den Verdichter gehemmt wird). Wenn eine Abwürgebedingung vorhergesagt ist, dann geht das Verfahren auch zu 414 über, um das ESBV geöffnet zu halten.
  • Wenn das Schließen des ESBV die Motoreffizienz nicht verringert oder verursacht, dass der elektrische Verdichter abgewürgt (oder anderweitig eingeschränkt) wird, dann beinhaltet das Verfahren bei 416 das Öffnen des ESBV (beispielsweise in eine vollständig geöffnete Position). Beispielsweise kann die Steuerung ein Signal an einen Aktor des ESBV senden, um das Ventil in die vollständig geschlossene Position zu bewegen.
  • Auf diese Weise wird durch Schließen des ESBV im Standby, während ein elektrischer Verdichter deaktiviert ist und bevor das Anschalten des elektrischen Verdichters befohlen wird, die kommunikative und mechanische Verzögerung, die beim Schließen des ESBV für das Anschalten des elektrischen Verdichters entsteht, reduziert. Daraus resultierend wird die vorübergehende Reaktion des Motors von dem elektrischen Verdichter verbessert. Die Luft, die durch den elektrischen Verdichter bei geschlossenem Umgehungsventil strömt, kann bei der Beschleunigung des Verdichterrads behilflich sein, wenn der elektrische Verdichter danach angeschaltet wird.
  • Auf diese Weise kann während ausgewählter Bedingungen mit niedriger Last, wenn ein elektrisch angetriebener Verdichter, der mit einem turbinenangetriebenen Verdichter gekoppelt ist, nicht angeschaltet ist, eine Steuerung ein Schließen eines Umgehungsventils befehlen, um Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu einem Motor zu leiten. In einem Beispiel beinhaltet der elektrisch angetriebene Verdichter, der abgeschaltet wird, dass keine elektrische Leistung an einen Elektromotor bereitgestellt wird, der mit dem elektrisch angetriebenen Verdichter gekoppelt ist, und dass keine elektrische Leistung durch den Elektromotor erzeugt wird. Ferner kann die Steuerung eine elektromotorische Gegenkraft einstellen, die durch eine Lichtmaschine angewendet wird, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, um Freilaufen des elektrisch angetriebenen Verdichters zu ermöglichen. Das Umgehungsventil kann in Erwartung einer Pedalbetätigung von der ausgewählten Niedriglastbedingung zu einer Motorbetriebsbedingung, bei der Aufladungsunterstützung von dem elektrisch angetriebenen Verdichter erforderlich ist, geschlossen werden. In einem Beispiel beinhalten die ausgewählten Niedriglastbedingungen Niedriglastbedingungen, bei denen die Motorkraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil und abgeschaltetem elektrisch angetriebenen Verdichter höher als die Motorkraftstoffeffizienz mit geöffnetem Umgehungsventil und abgeschaltetem elektrisch angetriebenen Verdichter ist. Beispielsweise können die ausgewählten Niedriglastbedingungen zugeordnet sein und können ein Erhöhen der Motordrehzahl aus dem Ruhezustand auf einen ersten Drehzahlschwellenwert und ein Verringern von dem ersten Drehzahlschwellenwert auf einen zweiten Drehzahlschwellenwert und gleichzeitig ein Erhöhen der Motorlast von einer ersten Last auf einen ersten Lastschwellenwert und dann Verringern von dem ersten Lastschwellenwert auf eine zweite Last beinhalten, wobei die zweite Last niedriger als die erste Last ist. Ferner kann eine Rate der sich erhöhenden Motordrehzahl aus dem Ruhezustand auf einen ersten Drehzahlschwellenwert höher als die Rate der sich verringernden Motordrehzahl von dem ersten Drehzahlschwellenwert auf den einen zweiten Drehzahlschwellenwert sein, und eine Rate der sich erhöhenden Motorlast von der ersten Last auf den ersten Lastschwellenwert kann höher als die Rate der sich verringernden Motorlast von dem ersten Lastschwellenwert auf die zweite Last sein. In einem Beispiel ist der turbinenangetriebene Verdichter in einem Ansaugkanal gekoppelt und der elektrisch angetriebene Verdichter ist in einem Umgehungskanal gekoppelt, wobei der Umgehungskanal stromaufwärts von dem Umgehungsventil mit dem Ansaugkanal gekoppelt ist. Hierin beinhaltet ein Leiten von Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu dem Motor ein Umleiten der gesamten Ansaugluft aus dem Ansaugkanal in den Umgehungskanal und ein Strömen der gesamten Ansaugluft aus dem Umgehungskanal zu dem Motor nach Durchlaufen des abgeschalteten elektrisch angetriebenen Verdichters. Der turbinenangetriebene Verdichter kann stromaufwärts von dem elektrisch angetriebenen Verdichter gestuft sein und die ausgewählten Niedriglastbedingungen können ferner beinhalten, dass der elektrisch angetriebene Verdichter nicht drosselbegrenzt ist. Ferner kann die Steuerung eine Drehzahl des elektrisch angetriebenen Verdichters während des Leitens von Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu dem Motor überwachen, und angeben, dass das Umgehungsventil als Reaktion darauf, dass die überwachte Drehzahl nach dem Befehlen, das Umgehungsventil zu schließen, kleiner als ein Drehzahlschwellenwert ist, zumindest teilweise in der offenen Position hängt.
  • Unter Bezugnahme auf 6 ist nun ein prophetisches beispielhaftes Diagramm 600 von koordinierte Steuerung des Turboladers und des elektrischen Kompressors dargestellt, wie etwa gemäß dem Verfahren aus 3 (und 4). Die Gaspedalposition ist in Verlauf 602 gezeigt und die Drehzahl des elektrischen Verdichters ist in Verlauf 604 gezeigt. Eine befohlene Position des Umgehungsventils des elektrischen Kompressors (ESBV) ist in Verlauf 608 (durchgehende Linie) gezeigt, während ein Ist-Grad von Öffnung des ESBV in Verlauf 609 (lang gestrichelte Linie) gezeigt ist. Eine Turboladerturbinendrehzahl ist in Verlauf 612 gezeigt, ein Druckverhältnis an dem elektrischen Kompressorverdichter (ES) ist in Verlauf 614 gezeigt, ein ES-Auslassdruck ist in Verlauf 618 gezeigt, das Motordrehmoment ist in Verlauf 622 gezeigt und eine Öffnungsgrad eines Turbolader-Wastegates ist in Verlauf 626 gezeigt. Der Drosseleinlassdruck (TIP) ist in Verlauf 628 gezeigt. Für alle Vorstehenden stellt die x-Achse die Zeit dar, wobei die Zeit entlang der x-Achse von links nach rechts zunimmt. Die Y-Achse stellt den gekennzeichneten Parameter dar, wobei sich die Werte von unten nach oben erhöhen. In dem vorliegenden Beispiel befindet sich der elektrische Kompressorverdichter stromabwärts des Turboladerverdichters, wie etwa in dem Motorsystem aus 1.
  • Vor Zeitpunkt t1 wird der Motor aufgrund eines geringeren Fahrerbedarfs ohne Aufladung betrieben (Verlauf 602), was einen geringeren TIP erfordert (Verlauf 626). Dementsprechend ist das Wastegate vollständig geöffnet (Verlauf 626) und die Turbine dreht sich nicht (Verlauf 612). Der ES wird ebenfalls nicht durch seinen Elektromotor gedreht (Verlauf 604). Das Motordrehmoment (Verlauf 622) wird auf Grundlage des Drehmomentbedarfs über den Motorbetrieb mit natürlicher Ansaugung bereitgestellt. Da keine Aufladung erforderlich ist, ist das ESBV ebenfalls geöffnet (Verlauf 609), sodass Luft zu dem Motoreinlass unter Umgehung des ES-Verdichters strömen kann. Zu diesem Zeitpunkt wird es auf Grundlage der Betriebsbedingungen auch bestimmt, dass das Schließen des ESBV (während sich der ES nicht dreht) verursachen kann, dass die Motoreffizienz um mehr als einen Schwellenwert fällt, und somit ist das ESBV per Befehl geöffnet (Verlauf 608) und wird nicht opportunistisch geschlossen.
  • Bei t1 steigt der Drehmomentbedarf der Bedienperson, während er immer noch unter einem Niveau bleibt, das Aufladung erfordert. Daher wird das Wastegate vollständig geöffnet gehalten. Sowohl die Turbine, als auch der ES drehen sich ebenfalls nicht. Aufgrund einer Änderung der Betriebsbedingungen wird es auch bestimmt, dass das Schließen des ESBV (während sich der ES nicht dreht) nicht verursachen wird, dass die Motoreffizienz um mehr als den Schwellenwert fällt. Daher wird das ESBV bei t1 auf Befehl geschlossen (Verlauf 608). Aufgrund einer mechanischen und kommunikativen Verzögerung schließt sich das ESBV tatsächlich vollständig (Verlauf 609) kurz nachdem der Befehl empfangen wird.
  • Resultierend aus dem Schließen des ESBV wird Luft von stromabwärts des Turboladerverdichters (der sich nicht über die Turbine dreht) über eine Umgehung, darunter den ES-Verdichter (der sich ebenfalls nicht über seinen Elektromotor dreht) zu den Motorzylindern geleitet. Der Strom von Luft durch den ES veranlasst den ES-Verdichter, ein Drehen bei einer sehr niedrigen Drehzahl zu starten. Die Kombination aus dem Strom durch den ES und dem niedrigen Drehen des ES-Verdichters veranlasst, dass das Druckverhältnis am ES zu steigen beginnt, obwohl kein Aufladungsbedarf vorhanden ist und obwohl der ES nicht durch seinen Elektromotor gedreht wird. Durch Schließen des ESBV und schrittweises Anheben des Verdichtungsverhältnisses an dem ES wird der ES in einem Standby-Modus gehalten, der die vorübergehende Reaktion des ES ermöglicht und es dadurch ermöglicht, dass der aufgeladene Motor verbessert wird, wenn eine nachfolgende Zunahme von Drehmomentbedarf besteht.
  • Bei t2 besteht eine Zunahme von Drehmomentbedarf der Bedienperson aufgrund einer größeren Pedalbetätigung (wie etwa eine Pedalbetätigung von nicht aufgeladenem zu aufgeladenem Motorbetrieb). Der gestiegene Drehmomentbedarf erfordert aufgeladenen Motorbetrieb. Daher ist bei t2 das Wastegate vollständig geschlossen, um so das Drehen der Turbine zu starten, um den Turboladerverdichter anzutreiben. Aufgrund des Turbolochs während des Hochfahrens der Turbine wird der ES-Verdichter hochgedreht, um die vorübergehende Zunahme von Drehmomentbedarf, der durch den Turbolader nicht erfüllt werden kann, zu erfüllen. Insbesondere wird ein Arbeitszyklus am Elektromotor, der mit dem ES gekoppelt ist, befohlen, um die ES-Drehzahl steigen zu lassen. Da das ESBV bereits geöffnet ist und Luft durch den ES-Verdichter strömt, ermöglicht das Drehen des Elektromotors ein schnelles Ansteigen des ES-Auslassdrucks und des ES-Druckverhältnisses. Dies führt zu einem Anstieg des TIP und dadurch des Motordrehmoments. Auf diese Weise nimmt der Motordrehmomentausgang aufgrund der ES-Einstellungen schnell zu, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen, während die Turbine hochfährt.
  • Wenn das ESBV bei t2 gleichzeitig mit dem ES-Drehen über den Elektromotor (wie mit der kurz gestrichelten Linie 610 gezeigt) per Befehl geschlossen wurde, wäre aufgrund der mechanischen und kommunikativen Verzögerung, die beim tatsächlichen Schließen des ESBV besteht, der tatsächliche Strom durch den ES mit einer Verzögerung aufgetreten. Insbesondere würde der ES-Auslassdruck später steigen (siehe gestrichelter Verlauf 620) und das ES-Druckverhältnis würde später und langsamer als gewünscht beginnen zu steigen (siehe gestrichelter Verlauf 616). Dementsprechend würde die TIP-Reaktion langsamer sein (siehe gestrichelter Verlauf 630) und der Anstieg des Motordrehmoments wäre langsamer (siehe gestrichelter Verlauf 624). Daraus resultierend wäre die vorübergehende Aufladungsreaktion des Motors verschlechtert. Beispielsweise kann der Motor als träge erscheinen, wenn die Pedalbetätigung erfolgt.
  • Bei t3 ist die Turbine ausreichend hochgefahren und der Turbolader ist in der Lage, den Drehmomentbedarf zu unterstützen. Daher wird das ESBV bei t3 auf Befehl geschlossen. Zusätzlich wird der an den ES gekoppelte Elektromotor deaktiviert und der ES dreht bis zum Ruhezustand herunter. Dies verursacht, dass der ES-Auslassdruck und das ES-Druckverhältnis ebenfalls beginnen, schrittweise zu fallen. Nach t3 wird Luft über den Turboladerverdichter verdichtet und unter Umgehung des ES an die Motorzylinder geliefert.
  • Somit, wenn das ESBV nicht in dem Standby-Modus betrieben wurde, in dem es geschlossen wurde, bevor dem ES befohlen wurde, sich zu drehen, kann das niedrigere ES-Verdichterverhältnis erfordert haben, dass das ESBV länger geschlossen bleibt und dass sich der ES weiter dreht, beispielsweise bis kurz vor t4, um sicherzustellen, dass ausreichend TIP und Motordrehmoment erzeugt werden, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen. Somit kann der verlängerte Betrieb des ES in einem Nettokraftstoffnachteil resultieren.
  • Bei t4 besteht ein kleines Loslassen des Pedals und ein resultierender Abfall von Drehmomentbedarf. Aufgeladener Betrieb ist jedoch noch erforderlich. Der verringerte Drehmomentbedarf wird durch Vergrößern der Öffnung des Wastegates im Verhältnis zu dem Abfall des Drehmomentbedarfs erfüllt. Bei t5 besteht ein größeres Loslassen des Pedals zu Nichtbetrieb. Der verringerte Drehmomentbedarf wird durch vollständiges Öffnen des Wastegates erfüllt. Bei t4 und t5 bleibt das ESBV dadurch geöffnet, dass die Betriebsbedingungen so sind, dass das Schließen des ESBV zu einem Abfall von Motoreffizienz führen würde. Bei t4 und t5 bleibt der ES ebenfalls deaktiviert.
  • Kurz nach t5 ändern sich die Betriebsbedingungen und das Schließen des ESBV verursacht keinen Abfall von Motoreffizienz. Während der ES deaktiviert ist, wird das ESBV geschlossen, um den ES in einem Standby-Modus zu bewegen, aus dem die ES-Reaktion schnell erhöht werden kann, wenn eine nachfolgende Zunahme von Drehmomentbedarf besteht.
  • Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung vor einer erwarteten Zunahme von Drehmomentbedarf wahlweise ein Druckverhältnis an einem elektrischen Kompressor durch Umleiten von Ansaugluft durch einen abgeschalteten Verdichter des elektrischen Kompressors von stromabwärts eines abgeschalteten Turboladerverdichters erhöhen. Das Umleiten beinhaltet Schließen eines Umgehungsventils, das in einem Ansaugkanal stromabwärts von dem Turboladerverdichter gekoppelt ist, um die gesamte Ansaugluft über eine Umgehung, die den elektrischen Kompressor beinhaltet, an die Motorzylinder umzuleiten. Das wahlweise Erhöhen beinhaltet Schließen des Umgehungsventils in einer Motordrehzahllastregion, wobei die Kraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil höher als ein Schwellenwert ist und die Motordrehzahllastregion durch Überlagern der Motoreffizienz mit dem ESBV im Vergleich von geschlossen zu geöffnet zugeordnet ist. Dann kann die Steuerung als Reaktion auf eine tatsächliche Zunahme des Drehmomentbedarfs, während das Umgehungsventil geschlossen bleibt, den Kompressorverdichter anschalten, um das Druckverhältnis weiter auf Grundlage des zugenommenen Drehmomentbedarfs zu erhöhen. Die Steuerung kann auch angeben, dass das Umgehungsventil als Reaktion darauf, dass die Kompressorverdichterdrehzahl während des Umleitens der Ansaugluft kleiner als ein Schwellenwert ist, in der offenen Position hängt. Das Umleiten der Ansaugluft durch den abgeschalteten Verdichter kann Freidrehen des abgeschalteten Verdichters des elektrischen Kompressors ohne Bereitstellen von elektrischer Leistung von einem Elektromotor an den abgeschalteten Verdichter und ohne Generieren von elektrischer Leistung an dem Elektromotor von dem abgeschalteten Verdichter beinhalten.
  • Auf diese Weise wird die vorübergehende Aufladungsreaktion eines aufgeladenen Verbundmotors durch Reduzieren von Verzögerungen beim Anschalten eines elektrischen Kompressorverdichters, der stromaufwärts oder stromabwärts von einem Turboladerverdichter gestuft ist, verbessert. Der technische Effekt des Schließens des Umgehungsventils des elektrischen Kompressors auf Befehl während Niedriglastbedingungen, wenn der Kompressorverdichter nicht angewiesen ist, sich über einen Elektromotor zu drehen, besteht darin, dass die gesamte Ansaugluft durch einen Umgehungskanal, der den Kompressorverdichter beinhaltet, geleitet werden kann. Durch Ermöglichen, dass sich der Verdichter während des Stroms von Luft dort hindurch frei drehen kann, kann der Luftstrom, der durch den Kompressorverdichter geleitet wird, vorteilhaft verwendet werden, um einem Druck an dem Kompressor zu erhöhen. Dann kann durch Anschalten des Elektromotors, wenn eine vorübergehende Zunahme von Drehmomentbedarf besteht, der Kompressorverdichter aus dem Standby-Modus hochgedreht werden und ein Druckverhältnis an dem Kompressor kann schnell zunehmen. Durch Schließen des Umgehungsventils per Befehl, bevor der Kompressorverdichter aktiviert wird, werden kommunikative und mechanische Verzögerungen, die während des Übergangs des Umgehungsventils aus dem geöffneten in den geschlossenen Zustand auftreten, reduziert. Zusätzlich kann die Reduzierung im Betriebszyklus von Ereignissen, die hohen Strom verwenden, um das Ventil in die geschlossene Position zuzuschlagen, die Haltbarkeit und den Hub des Ventils verbessern. Durch wahlweises Schließen des Ventils auf Grundlage des Effekts des Schließens des Ventils auf die Kraftstoffeffizienz wird die vorübergehende Aufladungsreaktion ohne unerwünschte Luftstrombeschränkung und ohne Auftreten eines nicht beabsichtigten Kraftstoffnachteils verbessert. Insgesamt wird eine Zeit bis zum Drehmoment für einen aufgeladenen Motor verbessert.
  • Ein Beispielverfahren für einen aufgeladenen Motor umfasst: während ausgewählter Bedingungen mit niedriger Last, wenn ein elektrisch angetriebener Verdichter, der mit einem turbinenangetriebenen Verdichter gekoppelt ist, nicht angeschaltet ist, Befehlen eines Schließens eines Umgehungsventils, um Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu einem Motor zu leiten. In dem vorhergehenden Beispiel, zusätzlich oder optional, beinhaltet der elektrisch angetriebene Verdichter, der abgeschaltet wird, dass keine elektrische Leistung an einen Elektromotor bereitgestellt wird, der mit dem elektrisch angetriebenen Verdichter gekoppelt ist, und dass keine elektrische Leistung durch den Elektromotor erzeugt wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, umfasst das Verfahren ferner Einstellen einer elektromotorischen Gegenkraft, die durch eine Lichtmaschine angewendet wird, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, um Freilaufen des elektrisch angetriebenen Verdichters zu ermöglichen. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, erfolgt das Schließen in Erwartung einer Pedalbetätigung von der ausgewählten Niedriglastbedingung zu einer Motorbetriebsbedingung, bei der Aufladungsunterstützung von dem elektrisch angetriebenen Verdichter erforderlich ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, beinhalten die ausgewählten Niedriglastbedingungen Niedriglastbedingungen, bei denen die Motorkraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil und abgeschaltetem elektrisch angetriebenen Verdichter höher als die Motorkraftstoffeffizienz mit geöffnetem Umgehungsventil und abgeschaltetem elektrisch angetriebenen Verdichter ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, beinhalten die ausgewählten Niedriglastbedingungen ein Erhöhen der Motordrehzahl aus dem Ruhezustand auf einen ersten Drehzahlschwellenwert und ein Verringern von dem ersten Drehzahlschwellenwert auf einen zweiten Drehzahlschwellenwert und gleichzeitig ein Erhöhen der Motorlast von einer ersten Last auf einen ersten Lastschwellenwert und dann Verringern von dem ersten Lastschwellenwert auf eine zweite Last, wobei die zweite Last niedriger als die erste Last ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, ist eine Rate der sich erhöhenden Motordrehzahl aus dem Ruhezustand auf einen ersten Drehzahlschwellenwert höher als die Rate der sich verringernden Motordrehzahl von dem ersten Drehzahlschwellenwert auf den einen zweiten Drehzahlschwellenwert, und eine Rate der sich erhöhenden Motorlast von der ersten Last auf den ersten Lastschwellenwert ist höher als die Rate der sich verringernden Motorlast von dem ersten Lastschwellenwert auf die zweite Last. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, ist der turbinenangetriebene Verdichter in einem Ansaugkanal gekoppelt und der elektrisch angetriebene Verdichter ist in einem Umgehungskanal gekoppelt, wobei der Umgehungskanal stromaufwärts von dem Umgehungsventil mit dem Ansaugkanal gekoppelt ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, beinhaltet Leiten von Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu dem Motor ein Umleiten der gesamten Ansaugluft aus dem Ansaugkanal in den Umgehungskanal und ein Strömen der gesamten Ansaugluft aus dem Umgehungskanal zu dem Motor nach Durchlaufen des abgeschalteten elektrisch angetriebenen Verdichters. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, ist der turbinenangetriebene Verdichter stromaufwärts von dem elektrisch angetriebenen Verdichter gestuft und die ausgewählten Niedriglastbedingungen beinhalten, dass der elektrisch angetriebene Verdichter nicht drosselbegrenzt ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, umfasst das Verfahren ferner Überwachen einer Drehzahl des elektrisch angetriebenen Verdichters während des Leitens von Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu dem Motor; und Angeben, dass das Umgehungsventil als Reaktion darauf, dass die überwachte Drehzahl nach dem Befehlen, das Umgehungsventil zu schließen, kleiner als ein Drehzahlschwellenwert ist, zumindest teilweise in der offenen Position hängt.
  • Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für einen aufgeladenen Motor umfasst: vor einer erwarteten Zunahme von Drehmomentbedarf, wahlweises Erhöhen eines Druckverhältnisses an einem elektrischen Kompressor durch Umleiten von Ansaugluft durch einen abgeschalteten Verdichter des elektrischen Kompressors von stromabwärts eines abgeschalteten Turboladerverdichters. In dem vorhergehenden Beispiel, zusätzlich oder optional, beinhaltet das Umleiten Schließen eines Umgehungsventils, das in einem Ansaugkanal stromabwärts von dem Turboladerverdichter gekoppelt ist, um die gesamte Ansaugluft über eine Umgehung, die den elektrischen Kompressor beinhaltet, an die Motorzylinder umzuleiten. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, beinhaltet das wahlweise Erhöhen Schließen des Umgehungsventils in einer Motordrehzahllastregion, wobei die Kraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil höher als ein Schwellenwert ist und die Motordrehzahllastregion durch Überlagern einer motorbremsspezifischen Kraftstoffverbrauchskarte mit geschlossenen ESBV-Ventil im Vergleich zu einer, bei der es geöffnet ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, umfasst das Verfahren ferner, als Reaktion auf eine tatsächliche Zunahme des Drehmomentbedarfs, während das Umgehungsventil geschlossen bleibt, Anschalten des Kompressorverdichters, um das Druckverhältnis weiter auf Grundlage des zugenommenen Drehmomentbedarfs zu erhöhen. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, umfasst das Verfahren ferner Angeben, dass das Umgehungsventil als Reaktion darauf, dass die Kompressorverdichterdrehzahl während des Umleitens der Ansaugluft kleiner als ein Schwellenwert ist, in der offenen Position hängt. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, beinhaltet das Umleiten der Ansaugluft durch den abgeschalteten Verdichter Freidrehen des abgeschalteten Verdichters des elektrischen Kompressors ohne Bereitstellen von elektrischer Leistung von einem Elektromotor an den abgeschalteten Verdichter und ohne Generieren von elektrischer Leistung an dem Elektromotor von dem abgeschalteten Verdichter.
  • Ein weiteres beispielhaftes Fahrzeugsystem umfasst einen Motor; ein verzweigtes Ansaugkanalsystem, beinhaltend eine gemeinsame stromabwärts gelegene Ansaugkanalverzweigung in erste und zweite parallele Zweige und wiedervereinend in einem gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal; einen Doppelturbolader, beinhaltend einen ersten Ansaugverdichter in dem ersten Zweig, angetrieben durch eine erste Abgasturbine, und einen zweiten Ansaugverdichter in dem zweiten Zweig, angetrieben durch eine zweite Abgasturbine; einen Doppelkompressor, beinhaltend einen dritten Ansaugverdichter, angetrieben durch einen ersten Elektromotor, wobei der dritte Ansaugverdichter in einem ersten Umgehungskanal untergebracht ist, der den gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal umgeht, und einen vierten Ansaugverdichter, angetrieben durch einen zweiten Elektromotor, wobei der vierte Ansaugverdichter in einem zweiten Umgehungskanal untergebracht ist, der den gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal umgeht, wobei die erste Umgehung und die zweite Umgehung zueinander und zu dem gemeinsamen stromabwärts gelegenen Kanal parallel sind; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die für Folgendes auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind: während des Betreibens des Motors mit jedem von dem ersten, zweiten, dritten und vierten Ansaugverdichter abgeschaltet, wahlweises Schließen des Umgehungsventils, um die gesamte Ansaugluft über eine Kombination des ersten und des zweiten Zweigs und dann über eine Kombination des ersten und des zweiten Umgehungskanals zu dem Motor zu leiten, während der gemeinsame stromabwärts gelegene Kanal umgangen wird, wobei das wahlweise Schließen auf Motorkraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil relativ zu geöffnetem Umgehungsventil basiert; und als Reaktion auf eine Zunahme des Drehmomentbedarfs, Beibehalten des geschlossenen Umgehungsventils, während der dritte und der vierte Verdichter angeschaltet werden. In dem vorhergehenden Beispiel, zusätzlich oder optional, basiert das wahlweise Schließen ferner auf einer Drosselgrenze von jedem von dem dritten und vierten Ansaugverdichter. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, umfasst das System ferner einen Sensor zum Schätzen einer Drehzahl von zumindest einem von dem dritten und vierten Verdichter, und die Steuerung beinhaltet ferner Anweisungen zum Angeben von Verschlechterung des Umgehungsventils als Reaktion auf eine unter einem Schwellenwert liegende Änderung der Drehzahl von dem zumindest einen des dritten und vierten Verdichters nach dem wahlweisen Schließen, wobei das Angeben der Verschlechterung ein Angeben beinhaltet, dass das Umgehungsventil in der offenen Position hängt.
  • In einer anderen Darstellung ist das Fahrzeug ein Hybridfahrzeugsystem. In noch einer anderen Darstellung ist das Fahrzeugsystem ein Fahrzeugsystem, das mit autonomen Fahrfähigkeiten konfiguriert ist. In noch einer anderen Darstellung wird die Umgehungsventildiagnose durchgeführt, während das Fahrzeug in einem autonomen Modus betrieben wird.
  • Es ist anzumerken, 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 nichtflüchtigem Speicher gespeichert sein 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 wiedergeben, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Sequenz oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Maßnahmen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die oben ausgeführte Technik auf V-6-, 1-4-, 1-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, 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 einschließen, wobei sie zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für einen aufgeladenen Motor, während ausgewählter Bedingungen mit niedriger Last, wenn ein elektrisch angetriebener Verdichter, der mit einem turbinenangetriebenen Verdichter gekoppelt ist, nicht angeschaltet ist, Befehlen eines Schließens eines Umgehungsventils, um Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu einem Motor zu leiten.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der elektrisch angetriebene Verdichter, der abgeschaltet wird, dass keine elektrische Leistung an einen Elektromotor bereitgestellt wird, der mit dem elektrisch angetriebenen Verdichter gekoppelt ist, und dass keine elektrische Leistung durch den Elektromotor erzeugt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Einstellen einer elektromotorischen Gegenkraft, die durch eine Lichtmaschine angewendet wird, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, um Freilaufen des elektrisch angetriebenen Verdichters zu ermöglichen.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Schließen in Erwartung einer Pedalbetätigung von der ausgewählten Niedriglastbedingung zu einer Motorbetriebsbedingung, bei der Aufladungsunterstützung von dem elektrisch angetriebenen Verdichter erforderlich ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die ausgewählten Niedriglastbedingungen Niedriglastbedingungen, bei denen die Motorkraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil und abgeschaltetem elektrisch angetriebenen Verdichter höher als die Motorkraftstoffeffizienz mit geöffnetem Umgehungsventil und abgeschaltetem elektrisch angetriebenen Verdichter ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die ausgewählten Niedriglastbedingungen ein Erhöhen der Motordrehzahl aus dem Ruhezustand auf einen ersten Drehzahlschwellenwert und ein Verringern von dem ersten Drehzahlschwellenwert auf einen zweiten Drehzahlschwellenwert und gleichzeitig ein Erhöhen der Motorlast von einer ersten Last auf einen ersten Lastschwellenwert und dann Verringern von dem ersten Lastschwellenwert auf eine zweite Last, wobei die zweite Last niedriger als die erste Last ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist eine Rate der sich erhöhenden Motordrehzahl aus dem Ruhezustand auf einen ersten Drehzahlschwellenwert höher als die Rate der sich verringernden Motordrehzahl von dem ersten Drehzahlschwellenwert auf den einen zweiten Drehzahlschwellenwert, und eine Rate der sich erhöhenden Motorlast von der ersten Last auf den ersten Lastschwellenwert ist höher als die Rate der sich verringernden Motorlast von dem ersten Lastschwellenwert auf die zweite Last.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der turbinenangetriebene Verdichter in einem Ansaugkanal gekoppelt und der elektrisch angetriebene Verdichter ist in einem Umgehungskanal gekoppelt, wobei der Umgehungskanal stromaufwärts von dem Umgehungsventil mit dem Ansaugkanal gekoppelt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Leiten von Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu dem Motor ein Umleiten der gesamten Ansaugluft aus dem Ansaugkanal in den Umgehungskanal und ein Strömen der gesamten Ansaugluft aus dem Umgehungskanal zu dem Motor nach Durchlaufen des abgeschalteten elektrisch angetriebenen Verdichters.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der turbinenangetriebene Verdichter stromaufwärts von dem elektrisch angetriebenen Verdichter gestuft und die ausgewählten Niedriglastbedingungen beinhalten, dass der elektrisch angetriebene Verdichter nicht drosselbegrenzt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Überwachen einer Drehzahl des elektrisch angetriebenen Verdichters während des Leitens von Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu dem Motor; und Angeben, dass das Umgehungsventil als Reaktion darauf, dass die überwachte Drehzahl nach dem Befehlen, das Umgehungsventil zu schließen, kleiner als ein Drehzahlschwellenwert ist, zumindest teilweise in der offenen Position hängt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für einen aufgeladenen Motor, vor einer erwarteten Zunahme von Drehmomentbedarf, wahlweises Erhöhen eines Druckverhältnisses an einem elektrischen Kompressor durch Umleiten von Ansaugluft durch einen abgeschalteten Verdichter des elektrischen Kompressors von stromabwärts eines abgeschalteten Turboladerverdichters.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Umleiten Schließen eines Umgehungsventils, das in einem Ansaugkanal stromabwärts von dem Turboladerverdichter gekoppelt ist, um die gesamte Ansaugluft über eine Umgehung, die den elektrischen Kompressor beinhaltet, an die Motorzylinder umzuleiten.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das wahlweise Erhöhen Schließen des Umgehungsventils in einer Motordrehzahllastregion, wobei die Kraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil höher als ein Schwellenwert ist und die Motordrehzahllastregion durch Überlagern einer motorbremsspezifischen Kraftstoffverbrauchskarte mit geschlossenen Umgehungsventil auf eine entsprechende Karte mit geöffnetem Umgehungsventil.
  • Gemäß einer Ausführungsform, als Reaktion auf eine tatsächliche Zunahme des Drehmomentbedarfs, während das Umgehungsventil geschlossen bleibt, Anschalten des Kompressorverdichters, um das Druckverhältnis weiter auf Grundlage des zugenommenen Drehmomentbedarfs zu erhöhen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Angeben, dass das Umgehungsventil als Reaktion darauf, dass die Kompressorverdichterdrehzahl während des Umleitens der Ansaugluft kleiner als ein Schwellenwert ist, in der offenen Position hängt.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Umleiten der Ansaugluft durch den abgeschalteten Verdichter Freidrehen des abgeschalteten Verdichters des elektrischen Kompressors ohne Bereitstellen von elektrischer Leistung von einem Elektromotor an den abgeschalteten Verdichter und ohne Generieren von elektrischer Leistung an dem Elektromotor von dem abgeschalteten Verdichter.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, aufweisend einen Motor; ein verzweigtes Ansaugkanalsystem, beinhaltend eine gemeinsame stromabwärts gelegene Ansaugkanalverzweigung in erste und zweite parallele Zweige und wiedervereinend in einem gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal; einen Doppelturbolader, beinhaltend einen ersten Ansaugverdichter in dem ersten Zweig, angetrieben durch eine erste Abgasturbine, und einen zweiten Ansaugverdichter in dem zweiten Zweig, angetrieben durch eine zweite Abgasturbine; einen Doppelkompressor, beinhaltend einen dritten Ansaugverdichter, angetrieben durch einen ersten Elektromotor, wobei der dritte Ansaugverdichter in einem ersten Umgehungskanal untergebracht ist, der den gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal umgeht, und einen vierten Ansaugverdichter, angetrieben durch einen zweiten Elektromotor, wobei der vierte Ansaugverdichter in einem zweiten Umgehungskanal untergebracht ist, der den gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal umgeht, wobei die erste Umgehung und die zweite Umgehung zueinander und zu dem gemeinsamen stromabwärts gelegenen Kanal parallel sind; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die für Folgendes auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind: während des Betreibens des Motors mit jedem von dem ersten, zweiten, dritten und vierten Ansaugverdichter abgeschaltet, wahlweises Schließen des Umgehungsventils, um die gesamte Ansaugluft über eine Kombination des ersten und des zweiten Zweigs und dann über eine Kombination des ersten und des zweiten Umgehungskanals zu dem Motor zu leiten, während der gemeinsame stromabwärts gelegene Kanal umgangen wird, wobei das wahlweise Schließen auf Motorkraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil relativ zu geöffnetem Umgehungsventil basiert; und als Reaktion auf eine Zunahme des Drehmomentbedarfs, Beibehalten des geschlossenen Umgehungsventils, während der dritte und der vierte Verdichter angeschaltet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform basiert das wahlweise Schließen ferner auf einer Drosselgrenze von jedem von dem dritten und vierten Ansaugverdichter.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Sensor zum Schätzen einer Drehzahl von zumindest einem von dem dritten und vierten Verdichter, wobei die Steuerung ferner Anweisungen zum Angeben von Verschlechterung des Umgehungsventils als Reaktion auf eine unter einem Schwellenwert liegende Änderung der Drehzahl von dem zumindest einen des dritten und vierten Verdichters nach dem wahlweisen Schließen beinhaltet, wobei das Angeben der Verschlechterung ein Angeben beinhaltet, dass das Umgehungsventil in der offenen Position hängt.
  • 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 (14)

  1. Verfahren für einen aufgeladenen Motor, umfassend: während ausgewählter Bedingungen mit niedriger Last, wenn ein elektrisch angetriebener Verdichter, der mit einem turbinenangetriebenen Verdichter gekoppelt ist, nicht angeschaltet ist, Befehlen eines Schließens eines Umgehungsventils, um Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu einem Motor zu leiten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der elektrisch angetriebene Verdichter, der abgeschaltet wird, beinhaltet, dass keine elektrische Leistung an einen Elektromotor bereitgestellt wird, der mit dem elektrisch angetriebenen Verdichter gekoppelt ist, und dass keine elektrische Leistung durch den Elektromotor erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend Einstellen einer elektromotorischen Gegenkraft, die durch eine Lichtmaschine angewendet wird, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, um Freilaufen des elektrisch angetriebenen Verdichters zu ermöglichen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schließen in Erwartung einer Pedalbetätigung von der ausgewählten Niedriglastbedingung zu einer Motorbetriebsbedingung, bei der Aufladungsunterstützung von dem elektrisch angetriebenen Verdichter erforderlich ist, erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ausgewählten Niedriglastbedingungen Niedriglastbedingungen beinhalten, bei denen die Motorkraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil und abgeschaltetem elektrisch angetriebenen Verdichter höher als die Motorkraftstoffeffizienz mit geöffnetem Umgehungsventil und abgeschaltetem elektrisch angetriebenen Verdichter ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die ausgewählten Niedriglastbedingungen ein Erhöhen der Motordrehzahl aus dem Ruhezustand auf einen ersten Drehzahlschwellenwert und ein Verringern von dem ersten Drehzahlschwellenwert auf einen zweiten Drehzahlschwellenwert und gleichzeitig ein Erhöhen der Motorlast von einer ersten Last auf einen ersten Lastschwellenwert und dann Verringern von dem ersten Lastschwellenwert auf eine zweite Last beinhalten, wobei die zweite Last niedriger als die erste Last ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Rate der sich erhöhenden Motordrehzahl aus dem Ruhezustand auf einen ersten Drehzahlschwellenwert höher als die Rate der sich verringernden Motordrehzahl von dem ersten Drehzahlschwellenwert auf den einen zweiten Drehzahlschwellenwert ist, und wobei eine Rate der sich erhöhenden Motorlast von der ersten Last auf den ersten Lastschwellenwert höher als die Rate der sich verringernden Motorlast von dem ersten Lastschwellenwert auf die zweite Last ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der turbinenangetriebene Verdichter in einem Ansaugkanal gekoppelt ist und wobei der elektrisch angetriebene Verdichter in einem Umgehungskanal gekoppelt ist, wobei der Umgehungskanal stromaufwärts von dem Umgehungsventil mit dem Ansaugkanal gekoppelt ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Leiten von Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu dem Motor ein Umleiten der gesamten Ansaugluft aus dem Ansaugkanal in den Umgehungskanal und ein Strömen der gesamten Ansaugluft aus dem Umgehungskanal zu dem Motor nach Durchlaufen des abgeschalteten elektrisch angetriebenen Verdichters beinhaltet.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der turbinenangetriebene Verdichter stromaufwärts von dem elektrisch angetriebenen Verdichter gestuft ist und wobei die ausgewählten Niedriglastbedingungen beinhalten, dass der elektrisch angetriebene Verdichter nicht drosselbegrenzt ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Überwachen einer Drehzahl des elektrisch angetriebenen Verdichters während des Leitens von Ansaugluft über den abgeschalteten Verdichter zu dem Motor; und Angeben, dass das Umgehungsventil als Reaktion darauf, dass die überwachte Drehzahl nach dem Befehlen, das Umgehungsventil zu schließen, kleiner als ein Drehzahlschwellenwert ist, zumindest teilweise in der offenen Position hängt.
  12. Fahrzeugsystem, umfassend: einen Motor; ein verzweigtes Ansaugkanalsystem, beinhaltend eine gemeinsame stromabwärts gelegene Ansaugkanalverzweigung in erste und zweite parallele Zweige und wiedervereinend in einem gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal; einen Doppelturbolader, beinhaltend einen ersten Ansaugverdichter in dem ersten Zweig, angetrieben durch eine erste Abgasturbine, und einen zweiten Ansaugverdichter in dem zweiten Zweig, angetrieben durch eine zweite Abgasturbine; einen Doppelkompressor, beinhaltend einen dritten Ansaugverdichter, angetrieben durch einen ersten Elektromotor, wobei der dritte Ansaugverdichter in einem ersten Umgehungskanal untergebracht ist, der den gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal umgeht, und einen vierten Ansaugverdichter, angetrieben durch einen zweiten Elektromotor, wobei der vierte Ansaugverdichter in einem zweiten Umgehungskanal untergebracht ist, der den gemeinsamen stromabwärts gelegenen Ansaugkanal umgeht, wobei die erste Umgehung und die zweite Umgehung zueinander und zu dem gemeinsamen stromabwärts gelegenen Kanal parallel sind; ein Umgehungsventil, gekoppelt in dem gemeinsamen stromabwärts gelegenen Kanal, stromabwärts zu einem Einlass von jedem von der ersten und der zweiten Umgehung; und eine Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen für Folgendes: während des Betreibens des Motors mit jedem von dem ersten, zweiten, dritten und vierten Ansaugverdichter abgeschaltet, wahlweises Schließen des Umgehungsventils, um die gesamte Ansaugluft über eine Kombination des ersten und des zweiten Zweigs und dann über eine Kombination des ersten und des zweiten Umgehungskanals zu dem Motor zu leiten, während der gemeinsame stromabwärts gelegene Kanal umgangen wird, wobei das wahlweise Schließen auf Motorkraftstoffeffizienz mit geschlossenem Umgehungsventil relativ zu geöffnetem Umgehungsventil basiert; und als Reaktion auf eine Zunahme des Drehmomentbedarfs, Beibehalten des geschlossenen Umgehungsventils, während der dritte und der vierte Verdichter angeschaltet werden.
  13. System nach Anspruch 12, wobei das wahlweise Schließen ferner auf einer Drosselgrenze von jedem von dem dritten und vierten Ansaugverdichter basiert.
  14. System nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Sensor zum Schätzen einer Drehzahl von zumindest einem von dem dritten und vierten Verdichter, wobei die Steuerung ferner Anweisungen zum Angeben von Verschlechterung des Umgehungsventils als Reaktion auf eine unter einem Schwellenwert liegende Änderung der Drehzahl von dem zumindest einen des dritten und vierten Verdichters nach dem wahlweisen Schließen beinhaltet, wobei das Angeben der Verschlechterung ein Angeben beinhaltet, dass das Umgehungsventil in der offenen Position hängt.
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