DE102019101104A1 - Systeme und verfahren zur wastegatediagnose - Google Patents

Systeme und verfahren zur wastegatediagnose Download PDF

Info

Publication number
DE102019101104A1
DE102019101104A1 DE102019101104.3A DE102019101104A DE102019101104A1 DE 102019101104 A1 DE102019101104 A1 DE 102019101104A1 DE 102019101104 A DE102019101104 A DE 102019101104A DE 102019101104 A1 DE102019101104 A1 DE 102019101104A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
engine
wastegate valve
intake
wastegate
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019101104.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Aed Dudar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of DE102019101104A1 publication Critical patent/DE102019101104A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F02B37/186—Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D27/00—Controlling engines characterised by their being reversible
    • F02D27/02—Controlling engines characterised by their being reversible by performing a programme
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414—Air temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0418—Air humidity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/06—Reverse rotation of engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
    • F02M26/46—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition
    • F02M26/47—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition the characteristics being temperatures, pressures or flow rates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Verfahren und Systeme zur Diagnose eines Wastegateventils während Fahrzeugausschaltbedingungen werden bereitgestellt. In einem Beispiel kann der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoff rückwärts rotiert werden und kann ein Luftstrom über den Ansaugkrümmer geschätzt und mit einem Referenzluftstrom verglichen werden. Ein offen festsitzendes Wastegateventil kann auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom angegeben werden.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Durchführen einer Diagnose eines Wastegateventils, das an einen Wastegatekanal einer Abgasturbine gekoppelt ist.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Bestimmte Verbrennungsmotoren nutzen eine Verdichtungsvorrichtung, wie zum Beispiel einen Turbolader, um das Verbrennungsmotordrehmoment/Leistungsausgabedichte zu erhöhen. In einem Beispiel kann ein Turbolader einen Verdichter und eine Turbine beinhaltet, die durch eine Antriebswelle verbunden sind, wobei die Turbine an eine Abgaskrümmerseite gekoppelt ist und der Verdichter an eine Ansaugkrümmerseite des Verbrennungsmotors gekoppelt ist. Auf diese Weise liefert die abgasangetriebene Turbine Energie zu dem Verdichter, um den Druck (z. B. Aufladung oder Ladedruck) in dem Ansaugkrümmer zu erhöhen und um den Luftstrom in den Verbrennungsmotor zu erhöhen. Die Aufladung kann gesteuert werden, indem man die Gasmenge anpasst, welche die Turbine erreicht, zum Beispiel mit einem Wastegate. Ein federbelastetes Wastegateventil kann auf der Grundlage von Betriebsbedingungen gesteuert werden, um die gewünschte Aufladung zu erreichen. Die Feder des Wastegateventils kann sich im Lauf der Zeit verschlechtern, was bewirkt, dass das Wastegateventil in einer mindestens teilweise offenen Position festsitzt. Ein teilweise offen festsitzendes Wastegateventil kann den Ladedruck reduzieren und sich negativ auf die Verbrennungsmotoremissionen auswirken.
  • Ein beispielhafter Ansatz zum Diagnostizieren des Betriebs eines Wastegateventils ist durch Propernick in der US-Patentanmeldung Nr. 20020148224 gezeigt. Die Diagnose von Komponenten eines Turboladers, einschließlich eines Wastegateventils, kann während Verbrennungsmotorausschaltbedingungen ausgeführt werden. Unter Druck stehende Luft von einer Quelle kann an den Turbolader abgegeben werden und der Luftdruck innerhalb des Turboladers kann über ein Manometer geschätzt werden. Beliebige Undichtigkeiten in dem Turboladersystem, einschließlich des Wastegateventils, können unter dem angewendeten Druck detektiert werden.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme im Zusammenhang mit derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel können zusätzliche Komponenten, einschließlich einer Luftzufuhrquelle, Leitungen für die Luftzufuhr und eines oder mehrerer Manometer, benötigt werden, um die Diagnose des Wastegates auszuführen, wodurch Kosten und Bedenken hinsichtlich des Einbaus erhöht werden.
  • Kurzdarstellung
  • In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor angegangen werden, umfassend: Testen eines Wastegateventils auf Verschlechterung, das in einem Wastegatekanal positioniert ist, der parallel zu einer Turbine gekoppelt ist, die in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors positioniert ist, durch Leiten eines Luftstroms von dem Abgassystem durch das Wastegateventil in einen Einlass des Verbrennungsmotors und Vergleichen des Luftstroms in dem Einlass mit einem Referenzluftstrom durch das Wastegateventil in den Verbrennungsmotoreinlass. Auf diese Weise ist es durch das Leiten von Umgebungsluft durch das Wastegateventil während Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingungen möglich, eine Verschlechterung des Wastegateventils zu detektieren.
  • In einem Beispiel kann eine Diagnoseroutine des Wastegateventils opportunistisch während Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingungen ausgeführt werden, wenn der Verbrennungsmotor nicht betrieben wird. Der Verbrennungsmotor kann ein aufgeladener Verbrennungsmotor sein, der einen über eine Turbine angetriebenen Ansaugluftverdichter und einen elektrisch angetriebenen Ansaugluftverdichter (hier ebenfalls als ein durch eine Batterie betriebener elektrischer Booster bezeichnet) umfasst, der selektiv betrieben wird, um zusätzliche Aufladung während eines erhöhten Drehmomentbedarfs bereitzustellen. Während einer Fahrzeugausschaltbedingung kann sich das Wastegateventil in einem standardmäßig geschlossenen Zustand befinden. Der Motor kann ohne Kraftstoff rückwärts rotiert werden und der elektrische Booster wird ebenfalls rückwärts rotiert, um Umgebungsluft von dem Endrohr anzusaugen und die Luft über die Abgasturbine zu dem Ansaugkrümmer zu leiten. Der Ansaugluftstrom kann über einen Krümmerluftstromsensor geschätzt und mit einem Referenzluftstrom verglichen werden. Bei der Installation des Wastegateventils kann der Referenzluftstrom durch das Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors, Rückwärtsrotieren des elektrischen Boosters und Schätzen des Luftstroms durch den Ansaugkrümmer über den MAF-Sensor erhalten werden. Das Wastegateventil kann als Reaktion darauf, dass der Ansaugluftstrom größer als der Referenzluftstrom ist, als in einer mindestens teilweise offenen Position festsitzend diagnostiziert werden. Ein Grad der Öffnung des Wastegateventils kann auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom geschätzt werden, wobei der Grad der Öffnung bei einer Erhöhung der Differenz zwischen dem Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom zunimmt. Bei der Detektion einer Verschlechterung des Wastegateventils kann während eines unmittelbar anschließenden Verbrennungsmotorbetriebs der Betrieb des elektrischen Boosters angepasst werden, um den Rückgang des Ladedrucks aufgrund eines ungewünschten Abgasstroms über das verschlechterte Wastegateventil zu berücksichtigen.
  • Auf diese Weise kann durch das opportunistische Verwenden existierender Verbrennungsmotorkomponenten, wie zum Beispiel eines elektrischen Boosters und eines Krümmerluftstromsensors, der Bedarf für zusätzliche Sensoren und/oder Ausstattung für die Diagnose eines Wastegateventils reduziert oder eliminiert werden. Durch das Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors kann der Rückgang des Abgasdrucks genutzt werden, um Umgebungsluft anzusaugen und die Wastegatediagnose auszuführen. Der technische Effekt des Strömenlassens von Luft durch den Turbolader während einer Verbrennungsmotorbedingung ohne Verbrennung besteht darin, dass es möglich ist, ein Ausmaß der Öffnung des verschlechterten Wastegateventils auf der Grundlage des Vergleichs zwischen dem Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom zu bestimmen. Durch das Identifizieren der Verschlechterung des Wastegateventils können geeignete Behebungsschritte während anschließender Verbrennungsmotorzyklen unternommen werden, um die Verbrennungsmotorleistung zu verbessern. Im Allgemeinen können durch das regelmäßige Überwachen des Zustands des Wastegateventils die Kraftstoffeffizienz und die Emissionsqualität verbessert werden.
  • 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 vorgesehen, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile vermeiden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch ein beispielhaftes Fahrzeugsystem, das einen Turbolader enthält.
    • 2 zeigt ein beispielhaftes elektrisches Wastegate gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 zeigt ein beispielhaftes pneumatisches Wastegate gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 4 veranschaulicht schematisch ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems für autonomes Fahren.
    • Die 5A und 5B zeigen schematisch eine beispielhafte H-Brückenschaltung, die dazu verwendet werden kann, einen Fahrzeugverbrennungsmotor in eine Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu rotieren.
    • 6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Diagnoseroutine zum Diagnostizieren eines verschlechterten Wastegateventils veranschaulicht.
    • 7 zeigt eine beispielhafte Diagnose eines Wastegateventils während einer Verbrennungsmotorausschaltbedingung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Diagnostizieren eines Wastegates, das an eine Abgasturbine gekoppelt ist, die in einem in 1 veranschaulichten beispielhaften Verbrennungsmotor enthalten ist. Das Wastegate kann ein elektrisches Wastegate, wie in 2 gezeigt, oder ein pneumatisches Wastegate, wie in 3 gezeigt, sein. Die Wastegatediagnose kann in einigen Beispielen in einem autonomen Fahrzeug ausgeführt werden, wobei 4 ein beispielhaftes Steuersystem eines autonomen Fahrzeugs darstellt. Während der Diagnose kann zum Drehen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoff in die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung eine H-Brückenschaltung genutzt werden, wie zum Beispiel die in den 5A-5B dargestellte H-Brückenschaltung. Während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung kann eine Verbrennungsmotorsteuerung des Fahrzeugs konfiguriert sein, um eine beispielhafte Routine zum Angeben einer Verschlechterung des Wastegateventils durchzuführen. In einem Beispiel kann eine in 6 veranschaulichte Diagnoseroutine durchgeführt werden. Beispielhafte Verbrennungsmotorbetriebe zum Ermöglichen einer Wastegatediagnose bei einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung sind in 7 gezeigt.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht 101 eines Fahrzeugsystems 102 mit einem beispielhaften Verbrennungsmotorsystem 100, das einen Verbrennungsmotor 10 beinhaltet. In einem Beispiel kann das Verbrennungsmotorsystem 100 ein Dieselverbrennungsmotorsystem sein. In einem anderen Beispiel kann das Verbrennungsmotorsystem 100 ein Benzinverbrennungsmotorsystem sein. In der dargestellten Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 10 ein aufgeladener Verbrennungsmotor, der an einen Turbolader 15 gekoppelt ist, der einen Verdichter 114 beinhaltet, der durch eine Turbine 116 angetrieben wird. Konkret wird Frischluft entlang des Ansaugkanals 42 über den Luftreiniger 112 in den Verbrennungsmotor 10 eingebracht und strömt zu dem Verdichter 114. Der Verdichter kann ein beliebiger geeigneter Ansaugluftverdichter wie etwa ein durch einen Elektromotor angetriebener oder durch eine Antriebswelle angetriebener Kompressorverdichter sein. In dem Verbrennungsmotorsystem 10 ist der Verdichter ein Turboladerverdichter, der mechanisch über eine Welle 19 an die Turbine 116 gekoppelt ist, wobei die Turbine 116 durch sich ausdehnende Verbrennungsmotorabgase angetrieben wird.
  • Wie in 1 gezeigt, ist der Verdichter 114 durch den Ladeluftkühler (charge-air cooler - CAC) 118 an das Drosselventil 20 gekoppelt. Das Drosselventil 20 ist an den Motoransaugkrümmer 122 gekoppelt. Aus dem Verdichter strömt die verdichtete Luftladung durch den Ladeluftkühler 118 und das Drosselventil 20 zu dem Ansaugkrümmer 122. In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Luftstrom durch den Ansaugkrümmer 122 durch den Krümmerluftstromsensor (manifold air flow sensor - MAF-Sensor) 124 erfasst. Die Temperatur der Umgebungsluft, die in den Ansaugkanal 42 eintritt, kann über einen Ansauglufttemperatursensor (intake air temperature sensor - IAT-Sensor) 51 geschätzt werden.
  • Ein oder mehrere Sensoren können an einen Einlass des Verdichters 114 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann ein Temperatursensor 55 zum Schätzen einer Verdichtereinlasstemperatur an den Einlass gekoppelt sein und kann ein Drucksensor 56 zum Schätzen eines Verdichtereinlassdrucks an den Einlass gekoppelt sein. Als ein anderes Beispiel kann ein Umgebungsluftfeuchtigkeitssensor 57 zum Schätzen einer Luftfeuchtigkeit einer in den Ansaugkrümmer eintretenden Luftfüllung an den Einlass gekoppelt sein. Zu noch anderen Sensoren können zum Beispiel Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren usw. gehören. In anderen Beispielen können eine oder mehrere der Verdichtereinlassbedingungen (wie etwa Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Druck usw.) auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen abgeleitet werden. Zusätzlich können die Sensoren eine Temperatur, einen Druck, eine Luftfeuchtigkeit und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luftladungsgemisches, einschließlich Frischluft, zurückgeführter verdichteter Luft und Restabgase, die an dem Verdichtereinlass aufgenommen wurden, schätzen.
  • Um den Turbolader 15 zu unterstützen, kann ein zusätzlicher Ansaugluftverdichter, der hier ebenfalls als ein elektrischer Booster 155 bezeichnet wird, in das Fahrzeugantriebssystem integriert werden. Der elektrische Booster 155 kann über eine bordeigene Energiespeichervorrichtung 250 angetrieben werden, die eine Batterie, einen Kondensator, einen Superkondensator usw. umfassen kann. Der elektrische Booster kann einen durch einen Elektromotor angetriebenen Verdichter beinhalten. Eine Betriebsdrehzahl des elektrischen Boosters kann das Einstellen einer Betriebsdrehzahl des Elektromotors beinhalten, wobei der Elektromotor über die bordeigene Energiespeichervorrichtung 250 betrieben wird.
  • In einem Beispiel kann der elektrische Booster 155 als Reaktion auf einen Bedarf für erhöhtes Raddrehmoment betätigt werden, um die gewünschte Aufladeluft schnell für den Verbrennungsmotor bereitzustellen, während die Turbine des Turboladers hochfährt. Infolgedessen kann das erhöhte Drehmoment erreicht werden, ohne das Turboloch zu verursachen, was andernfalls aufgetreten wäre, falls die Unterstützung anhand des elektrischen Boosters nicht verfügbar gewesen wäre. In einem derartigen Beispiel kann der elektrische Booster 155 als Reaktion auf das Hochfahren des Turboladers auf eine Schwellendrehzahl (z. B. 70.000 rpm) ausgeschaltet oder abgeschaltet werden. Insbesondere kann die Betriebssteuerung des elektrischen Boosters 155 auf Grundlage von Befehlssignalen (z. B. Tastverhältnis- oder Impulsbreitensignalen) erreicht werden, die von der Fahrzeugsteuerung (z. B. der Steuerung 12) empfangen werden. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal an einen Aktor 155b des elektrischen Boosters senden, das den elektrischen Booster einschalten kann. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung ein Signal an den Aktor 155b des elektrischen Boosters senden, das den elektrischen Booster ausschalten kann. In einem Beispiel kann der Aktor des elektrischen Boosters einen Elektromotor umfassen, der die Verdichtung von Luft antreibt.
  • Der elektrische Booster 155 kann zwischen einer ersten Leitung 159a des elektrischen Boosters und einer zweiten Leitung 159b des elektrischen Boosters positioniert sein. Die erste Leitung 159a des elektrischen Boosters kann den Ansaugkanal 42 stromaufwärts des Umgehungsventils 161 des elektrischen Boosters fluidisch an den elektrischen Booster 155 koppeln. Die zweite Leitung 159b des elektrischen Boosters kann den elektrischen Booster 155 stromabwärts des Umgehungsventils 161 des elektrischen Boosters fluidisch an den Ansaugkanal 42 koppeln. Als ein Beispiel kann Luft über die erste Leitung 159a des elektrischen Boosters stromaufwärts des Umgehungsventils 161 des elektrischen Boosters in den elektrischen Booster 155 gesaugt werden, und verdichtete Luft aus dem elektrischen Booster 155 kann austreten und über die zweite Leitung des elektrischen Boosters stromabwärts des Umgehungsventils 161 des elektrischen Boosters zum Ansaugkanal 42 geleitet werden. Auf diese Weise kann verdichtete Luft zum Motoreinlass 122 geleitet werden.
  • Unter Umständen, bei denen der elektrische Booster 155 angeschaltet wird, um Aufladung schneller bereitzustellen, als wenn ausschließlich der Turbolader 15 verwendet würde, versteht es sich, dass das Umgehungsventil 161 des elektrischen Boosters in eine geschlossene Stellung befohlen werden kann, während der elektrische Booster 155 angeschaltet ist. Auf diese Weise kann Ansaugluft durch den Turbolader 15 und durch den elektrischen Booster 155 strömen. Sobald der Turbolader die Schwellendrehzahl erreicht, können der elektrische Booster 155 ausgeschaltet und das Umgehungsventil 161 des elektrischen Boosters in eine offene Position befohlen werden.
  • Ein Wastegate 92 kann an den Abgaskanal 104 gekoppelt sein, um das Volumen des Abgases, das durch die Turbine strömt, zu regulieren. Der Wastegatekanal kann von stromaufwärts der Turbine 116 zu stromabwärts der Turbine 116 an den Abgaskanal 104 gekoppelt sein, wobei das Wastegateventil, das an den Wastegatekanal 90 gekoppelt ist, den Abgasstrom über die Abgasturbine 116 regulieren kann. Ein Wastegateventil (-aktor) 91 kann zum Öffnen betätigt werden, um mindestens einen Teil des Abgasdrucks von stromaufwärts der Turbine über den Wastegatekanal 90 zu einer Stelle stromabwärts der Turbine abzulassen. Das Wastegateventil 91 kann in einer standardmäßig geschlossenen Position gehalten werden, um das Abgas über die Turbine 116 zu leiten. Auf der Grundlage des Aufladungsbedarfs kann die Steuerung einen Drucksollwert für das Öffnen des Wastegateventils 91 schätzen. Wenn der Abgasdruck stromaufwärts der Turbine den Sollwertdruck übersteigt, kann sich das Wastegateventil 91 öffnen, um mindestens einen Teil des Abgases von stromaufwärts der Turbine 116 zu stromabwärts der Turbine 116 über den Wastegatekanal 90 zu leiten, bis sich der Abgasdruck unter den Sollwert reduziert. Indem der Abgasdruck stromaufwärts der Turbine reduziert wird, kann die Turbinendrehzahl reduziert werden, was wiederum dazu beiträgt, dass Verdichterpumpen reduziert wird. Die 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele eines Wastegates 92.
  • Da Abgas durch den Wastegatekanal 90 geleitet wird, können sich im Lauf der Zeit Ruß und andere Kohlenstoffmaterialien in dem Wastegatesystem ansammeln. Als ein Beispiel kann Wastegateventil 91 mit Verkokung beladen werden, was in einigen Beispielen dazu führen kann, dass das Wastegateventil 91 eine Verschlechterung zeigt (z. B. in zumindest einer teilweise offenen Position festsitzt). Eine Diagnoseroutine für das Wastegateventil 91 kann periodisch oder opportunistisch während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung durchgeführt werden. Der Verbrennungsmotor kann ohne Kraftstoff über einen Elektromotor rückwärts rotiert werden und der elektrische Booster 155 kann ebenfalls rückwärts rotiert werden, um Umgebungsluft von dem Abgassystem durch das Wastegateventil 91 und die Turbine 116 zu dem Verbrennungsmotoransaugkrümmer 122 zu leiten. Der Luftstrom in dem Ansaugkrümmer 122 kann über einen Krümmerluftstromsensor (MAF-Sensor) 124 geschätzt und mit einem Referenzluftstrom verglichen werden. Der Referenzluftstrom kann über den MAF-Sensor 124 während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung bei der Installation des Wastegateventils 91 durch das Leiten von Umgebungsluft durch das Wastegateventil 91 während der Rückwärtsrotation von jedem des Verbrennungsmotors und des elektrischen Boosters 155 etabliert werden. Während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung kann das Wastegateventil 91 in einer standardmäßig geschlossenen Position gehalten werden und kann das gesamte Volumen der Umgebungsluft von dem Abgaskanal 104 über die Turbine 116 zu dem Ansaugkrümmer 122 strömen. Wenn das Wastegateventil 91 verschlechtert ist und in einer offenen Position festsitzt, kann eine Erhöhung des Luftstroms vorhanden sein, da ein weniger einengender Strömungsweg (im Vergleich zu der Turbine 116) für den Luftstrom vorhanden ist. Die Verschlechterung des Wastegateventils kann als Reaktion darauf angegeben werden, dass der Luftstrom in dem Ansaugkrümmer 122 größer als der Referenzluftstrom ist. Als Reaktion darauf, dass der Luftstrom in dem Ansaugkrümmer 122 im Wesentlichen gleich dem Referenzluftstrom ist (wie zum Beispiel innerhalb von 5 % des Referenzluftstroms), kann angegeben werden, dass das Wastegateventil 91 nicht verschlechtert ist. Als Reaktion auf das Angeben, dass das Wastegateventil verschlechtert ist, kann ein Diagnosecode festgelegt werden und während eines unmittelbar anschließenden Verbrennungsmotorbetriebs kann der Betrieb des elektrischen Boosters 155 angepasst werden, um die Verschlechterung des Wastegateventils auszugleichen.
  • Der Ansaugkrümmer 122 ist durch eine Reihe von Einlassventilen (nicht gezeigt) an eine Reihe von Brennkammern 30 gekoppelt. Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nicht gezeigt) an den Abgaskrümmer 36 gekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 36 gezeigt. In anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten beinhalten. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass Abstrom aus unterschiedlichen Brennkammern zu unterschiedlichen Stellen in dem Verbrennungsmotorsystem geleitet wird.
  • In einer Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile elektronisch betätigt oder gesteuert werden. In einer anderen Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile über Nocken betätigt oder gesteuert werden. Unabhängig davon, ob eine elektronische Betätigung oder eine Betätigung über Nocken vorliegt, kann die zeitliche Abstimmung des Öffnens und Schließens des Auslass- und des Einlassventils, wie für die gewünschte Verbrennungs- und Emissionssteuerleistung erforderlich, angepasst werden.
  • Den Brennkammern 30 können über die Einspritzvorrichtung 66 ein oder mehrere Kraftstoffe wie etwa Benzin, Alkohol-Kraftstoff-Gemische, Diesel, Biodiesel, verdichtetes Erdgas usw. zugeführt werden. Der Kraftstoff kann den Brennkammern über Direkteinspritzung, Saugrohreinspritzung, Drosselventilkörpereinspritzung oder eine beliebige Kombination davon zugeführt werden. In den Brennkammern kann die Verbrennung über Fremdzündung und/oder Selbstzündung eingeleitet werden.
  • Wie in 1 gezeigt, kann Abgas aus einem oder mehreren Abgaskrümmerabschnitten zu der Turbine 116 geleitet werden, um die Turbine anzutreiben. Der kombinierte Strom aus der Turbine und dem Wastegate strömt dann durch die Emissionssteuervorrichtung 170. In einem Beispiel kann es sich bei der Emissionssteuervorrichtung 170 um einen Vorkatalysator handeln. Im Allgemeinen ist die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 170 dazu konfiguriert, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge von einer oder mehreren Substanzen im Abgasstrom zu reduzieren. Zum Beispiel kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 170 dazu konfiguriert sein, NOx aus dem Abgasstrom einzufangen, wenn der Abgasstrom mager ist, und das eingeschlossene NOx zu reduzieren, wenn der Abgasstrom fett ist. In anderen Beispielen kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 170 dazu konfiguriert sein, NOx zu disproportionieren oder NOx mithilfe eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. In noch anderen Beispielen kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 170 dazu konfiguriert sein, Kohlenwasserstoff- und/oder Kohlenstoffmonoxidrückstände im Abgasstrom zu oxidieren. Unterschiedliche Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung mit einer derartigen Funktionalität können in Washcoats oder an anderen Stellen in den Abgasnachbehandlungsstufen entweder separat oder gemeinsam angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen können die Abgasnachbehandlungsstufen ein regenerierbares Rußfilter beinhalten, das dazu konfiguriert ist, Rußpartikel im Abgasstrom einzufangen und zu oxidieren.
  • Ein Abgasrückführungs(AGR)-Zufuhrkanal 180 kann an den Abgaskanal 104 stromaufwärts der Turbine 116 gekoppelt sein, um dem Verbrennungsmotoransaugkrümmer stromabwärts des Verdichters 114 eine Hochdruck-AGR (HD-AGR) bereitzustellen. Ein AGR-Ventil 152 kann an der Verbindungsstelle des AGR-Kanals 180 und des Ansaugkanals 42 an den AGR-Kanal 180 gekoppelt sein. Das AGR-Ventil 152 kann geöffnet werden, um eine gesteuerte Menge an Abgas für eine gewünschte Verbrennungs- und Emissionssteuerleistung zum Verdichterauslass einzulassen. Das AGR-Ventil 152 kann als ein stufenlos verstellbares Ventil oder als ein Auf/Zu-Ventil ausgelegt sein. In weiteren Ausführungsformen kann das Verbrennungsmotorsystem einen Niederdruck-AGR(ND-AGR)-Strömungsweg beinhalten, wobei Abgas von stromabwärts von der Turbine 116 angesaugt und stromaufwärts von dem Verdichter 114 zu dem Verbrennungsmotoransaugkrümmer zurückgeführt wird.
  • Ein oder mehrere Sensoren können an den AGR-Kanal 180 gekoppelt sein, um Details hinsichtlich der Zusammensetzung und des Zustands der AGR bereitzustellen. Zum Beispiel kann ein Temperatursensor bereitgestellt sein, um eine Temperatur der AGR zu bestimmen, kann ein Feuchtigkeitssensor bereitgestellt sein, um eine Feuchtigkeit oder einen Wassergehalt der AGR zu bestimmen, und kann ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor bereitgestellt sein, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der AGR zu schätzen. Alternativ können AGR-Zustände durch den einen oder die mehreren Temperatur-, Druck-, Feuchtigkeits- und Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren abgeleitet werden, die an den Verdichtereinlass gekoppelt sind.
  • Eine Vielzahl von Sensoren, einschließlich eines Abgastemperatursensors 128, einer Abgaslambdasonde, eines Abgasstromsensors und eines Abgasdrucksensors 129, kann an den Hauptabgaskanal 104 gekoppelt sein. Bei der Lambdasonde kann es sich um lineare Lambdasonden oder UEGO-Sonden (universal or wide-range exhaust gas oxygen sensors - Breitband- oder Weitbereichslambdasonden), Zweizustands-Lambdasonden oder EGO-, HEGO- (beheizte EGO-), NOx-, HC- oder CO-Sonden handeln.
  • Das Verbrennungsmotorsystem 100 kann ferner das Steuersystem 14 beinhalten. Es ist gezeigt, dass das Steuersystem 14 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (wofür hier verschiedene Beispiele beschrieben sind) empfängt und Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 18 (wofür hier verschiedene Beispiele beschrieben sind) sendet. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 den stromaufwärts der Turbine 116 angeordneten Abgassensor 126, den MAF-Sensor 124, den Abgastemperatursensor 128, den Abgasdrucksensor 129, den Verdichtereinlasstemperatursensor 55, den Verdichtereinlassdrucksensor 56, den Umgebungsluftfeuchtigkeitssensor 57, den IAT-Sensor 51, einen Motorkühlmitteltemperatursensor und einen AGR-Sensor beinhalten. Andere Sensoren, wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Luft-Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können an verschiedene Stellen in dem Verbrennungsmotorsystem 100 gekoppelt sein. Darüber hinaus können an die Außenseite des Fahrzeugsystems gekoppelte Sensoren, wie zum Beispiel der Regensensor (Windschutzscheibensensor) 130, zum Schätzen der Umgebungsluftfeuchtigkeit verwendet werden.
  • Zu den Aktoren 18 können zum Beispiel das Umgehungsventil 161 des elektrischen Boosters, die Drossel 20, der Aktor 155b des elektrischen Boosters, das AGR-Ventil 152, das Wastegateventil 91 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gehören. Das Steuersystem 14 kann eine Steuerung 12 beinhalten. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und verschiedene Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer darin programmierten Anweisung oder eines darin programmierten Codes, die bzw. der einer oder mehreren Routinen entspricht, auslösen. In einem Beispiel kann die Steuerung 12 während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung ein Signal an einen Elektromotor und den Aktor 155b des elektrischen Boosters senden, um jeden des Verbrennungsmotors bzw. des elektrischen Boosters 155 rückwärts zu rotieren, um Umgebungsluft über die Turbine 116 strömen zu lassen. Der Ansaugluftstrom wird über den MAF-Sensor 124 geschätzt und die Gegenwart oder Abwesenheit einer Verschlechterung des Wastegateventils 91 kann auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Ansaugluftstrom und einem Referenzluftstrom angegeben werden.
  • In einigen Beispielen kann die Steuerung in einen Modus mit reduzierter Leistung oder Schlafmodus versetzt werden, in dem die Steuerung nur essentielle Funktionen aufrechterhält und mit einem geringeren Batterieverbrauch als in einem entsprechenden Wachmodus arbeitet. Zum Beispiel kann die Steuerung im Anschluss an ein Fahrzeugausschaltereignis in einen Schlafmodus versetzt werden, um eine Zeit lang nach dem Fahrzeugausschaltereignis eine Diagnoseroutine durchzuführen. Die Steuerung kann über eine Weckeingabe verfügen, dank derer die Steuerung basierend auf einer Eingabe, die von einem oder mehreren Sensoren empfangen wird, in einen Wachmodus zurückversetzt werden kann. Zum Beispiel kann das Öffnen einer Fahrzeugtür eine Rückkehr in einen Wachmodus auslösen. Beispielsweise kann eine Weckfähigkeit eine Schaltung dazu befähigen, die Steuerung zu wecken, um eine Fehlerdiagnose des Wastegateventils 91 opportunistisch vorzunehmen.
  • In einigen Beispielen kann es sich bei dem Fahrzeug 102 um ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen handeln, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 157 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 102 ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Verbrennungsmotor oder ein Elektrofahrzeug nur mit (einer) elektrischen Maschine(n). In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 102 einen Verbrennungsmotor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motor/Generator handeln. Die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 157 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 156 eingekuppelt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 156 zwischen der Kurbelwelle und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 156 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 156 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so die Kurbelwelle mit bzw. von der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit bzw. von dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Das Getriebe 54 kann ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart sein. Der Antriebsstrang kann verschiedenartig ausgelegt sein, einschließlich als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
  • Die elektrische Maschine 52 nimmt elektrische Leistung von einer Traktionsbatterie 58 auf, um den Fahrzeugrädern 157 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Traktionsbatterie 58 bereitzustellen.
  • Nun wird auf 2 Bezug genommen, in welcher ein Beispiel für ein Wastegate 200 gezeigt ist, bei welchem es sich um das Wastegate 92 aus 1 handeln kann. Das Wastegate 200 ist entlang eines Abschnitts des in 1 gezeigten Abgaskanals 104 enthalten. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Wastegate 200 ein elektrisches Wastegate und wird durch den Aktor 150 angetrieben, bei dem es sich in diesem Beispiel um eine Magnetspule handelt, obwohl verschiedene geeignete Vorrichtungen zum Antreiben des Wastegates verwendet werden können. Der Aktor 150 überträgt eine Antriebskraft über eine Kopplung 204 (z. B. eine zylindrische Stange) an ein Wastegateventil 206, welches von einer vollständig geschlossenen Position in eine vollständig offene Position übergehen kann und eine beliebige Position dazwischen einnehmen kann. Die Position des Wastegateventils 206 kann somit stufenlos verstellbar sein und kann über einen Positionssensor 203 überwacht werden, der dazu konfiguriert ist, Signale an eine Verbrennungsmotorsteuerung, wie zum Beispiel die Steuerung 12 aus 1, zu senden. Man wird jedoch verstehen, dass der Zustand des Wastegateventils 206 auf andere Weise verfolgt werden kann, zum Beispiel durch andere Arten von Sensoren oder weichen Modellen.
  • Wenn das Wastegateventil 206 von der vollständig geschlossenen Position aus geöffnet wird, kann eine Öffnung erzeugt werden, durch welche Gase, die durch den Abgaskanal 104 strömen, in eine Kammer 207 strömen können. Von der Kammer 207 können Gase zu einer Entlüftung 208 strömen, die Gas aus dem Abgaskanal 104 aufnehmen und ausstoßen kann, wenn sich das Wastegateventil 206 nicht in der vollständig geschlossenen Position befindet. Somit kann die Menge an Aufladung, die einem Verbrennungsmotor bereitgestellt wird, durch das Antreiben des Wastegateventils 206 über den Aktor 150 gesteuert werden, wodurch die Position des Wastegateventils 206 und die Menge an Gas, welche einen Ansaugkrümmer und eine Turbine eines Turboladers (z. B. Turbine 116 in 1) erreicht, verändert werden. In einem Beispiel kann das Ventil 206 über einen Düsenzapfen ausgebildet werden, wobei eine Oberfläche dem Strom durch den Krümmer 202 zugewandt ist. Die Druckdifferenz bei dem Düsenzapfen kann Kräfte erzeugen, die dazu dienen, den Düsenzapfen zu bewegen. Obwohl nicht gezeigt, kann das Wastegate 200 einen Elektromotor und ein Getriebe beinhalten, wobei sich die Kopplung 204 von einer Ausgangswelle des Getriebes zu dem Wastegateventil 206 erstreckt. In einigen Ausführungsformen kann der Positionssensor 203 die Ausrichtung derartiger Komponenten messen, wie zum Beispiel die translationale Position der Kopplung 204, die Rotationsausrichtung der Ausgangswelle oder einer anderen Komponente innerhalb des Elektromotors. In diesem Beispiel können derartige Messungen verwendet werden, um die Position des Wastegateventils 206 indirekt zu bestimmen. Darüber hinaus kann die Position des Wastegateventils in anderen Ausführungsformen auf der Grundlage eines weichen Modells unter Verwendung von einem oder mehreren der vorstehend in Bezug auf 1 beschriebenen und an die Steuerung 12 gesendeten Signale (z. B. AUFLADUNG) bestimmt werden.
  • Das Wastegate 200 kann optional eine Vorspannung 210 beinhalten. Die Vorspannung 210 ist einem Ende am Wastegate 200 und am anderen Ende am Wastegateventil 206 befestigt. In einigen Ausführungsformen ist die Vorspannung 210 ausgewählt, um eine Schließkraft bereitzustellen, welche das Wastegateventil 206 bis zu einem Schwellendruck in einer vollständig geschlossenen Position hält. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Vorspannung 210 ausgewählt sein, um dem Wastegateventil 206 das Öffnen für eine mittlere Druckdifferenz bei der Turboladerturbine zwischen 0,75 bar und 1 bar zu ermöglichen. Im Falle der Verschlechterung des Wastegates, zum Beispiel aufgrund eines Verlustes der Leistung des Aktors 150, kann das Wastegateventil 206 bis zu einem Schwellendruck über die Federvorbelastung in einer vollständig geschlossenen Position gehalten werden, wodurch sichergestellt wird, dass eine ausreichende Ansammlung von Aufladung an den Verbrennungsmotor abgegeben wird. Eine derartige Konfiguration kann in verkleinerten Verbrennungsmotoren besonders vorteilhaft sein, da das Ausmaß der Verkleinerung nicht eingeschränkt werden muss, um die Möglichkeit der Verschlechterung des Wastegateaktors zu berücksichtigen. Im Gegensatz dazu kann die Vorspannung 210 dem Wastegateventil 206 bei oder über dem Schwellendruck das Bewegen in eine vollständig offene Position ermöglichen, wodurch die maximale Aufladung eingeschränkt wird, insbesondere bei hohen Lasten. Darüber hinaus können die Größe eines Wastegateaktors (z. B. des Aktors 150) und sein Leistungsverbrauch reduziert werden, da die Vorspannung 210 eine zusätzliche Schließkraft für das Wastegate 200 bereitstellt. Daher kann der Aktor das Ventil während des nicht verschlechterten Betriebs in der vollständig geschlossenen Position mit einem Stromniveau halten, das niedriger ist, als wäre die Federvorbelastung null. Der Strom, der dem Aktor 150 bereitgestellt wird, kann ausgewählt sein, um die Schließkraft einer Vorspannung, wie zum Beispiel der Feder, zu berücksichtigen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Vorspannung 210 als eine Feder in einem bereits zusammengedrückten Zustand gezeigt, obwohl verschiedene Strukturen verwendet werden können, um eine zusätzliche Schließkraft für das Wastegate 200 bereitzustellen. Falls eine Feder genutzt wird, kann die Federkonstante ausgewählt sein, um eine Schließkraft bis zu einem konkreten Schwellendruck bereitzustellen und ausreichend Aufladung für den Verbrennungsmotor bereitzustellen.
  • In der vollständig geschlossenen Position gelangt das Wastegateventil 206 in Kontakt mit einem Ventilsitz 212, wodurch es an den Ventilsitz anstößt und das Wastegate 200 fluidisch von dem Abgaskanal 104 abdichtet, derart, dass Gase, die durch den Abgaskanal strömen, nicht in das Wastegate eintreten. In dieser Position kann in Abhängigkeit von anderen Bedingungen, wie der Position der Drossel 20 aus 1, eine maximale Aufladung für den Verbrennungsmotor 10 bereitgestellt werden. 2 stellt ebenfalls eine Kleinhebungsregion 214 dar, die eine Region kennzeichnet, in welcher die Trennung zwischen dem Wastegateventil 206 und dem Ventilsitz 212 für die Vielzahl von Positionen (z.B. Hebungen) des Wastegateventils in dieser Kleinhebungsregion als relativ klein betrachtet wird. Im vorliegenden Zusammenhang kann sich „Hebung“ gleichermaßen auf die Trennung eines Wastegateventils von einem entsprechenden Ventilsitz beziehen. Die Kleinhebungsregion 214 kann sich von einer oberen Fläche 216 des Ventilsitzes 212 zu einem beliebigen definierten Punkt innerhalb der Kammer 207 erstrecken und kann von dieser oberen Fläche bis zu der oberen Fläche des Wastegateventils 206 gemessen werden. Zum Beispiel kann sich die Kleinhebungsregion 214 von der oberen Fläche 216 des Ventilsitzes 212 bis zu einer Höhe von ungefähr 20 % der Gesamthöhe der Kammer 207 erstrecken. Man wird jedoch verstehen, dass geeignete Kleinhebungsregionen auf der Grundlage der physischen Merkmale eines Wastegates vorbestimmt sein können oder auf der Grundlage von verschiedenen Betriebsparametern dynamisch bestimmt werden können.
  • Nun wird auf 3 Bezug genommen, in welcher ein weiteres Beispiel für ein Wastegate 300 gezeigt ist, bei welchem es sich um das Wastegate 92 aus 1 handeln kann. Wie das in 2 gezeigte elektrische Wastegate 200 ist auch das Wastegate 300 entlang eines Abschnitts des in 1 gezeigten Abgaskanals 104 enthalten und beinhaltet ein Wastegateventil 302, das an eine Kopplung 304 (z. B. zylindrische Stange) gekoppelt ist. Das Wastegate 300 ist jedoch ein pneumatisches Wastegate, das über unter Druck stehendes Fluid gesteuert wird. Daher ist die Kopplung 304 an eine Membran 306 gekoppelt, die wiederum an eine Vorspannung 308 gekoppelt ist, bei welcher sich um die Vorspannung 210 aus 2 oder eine beliebige andere geeignete Vorspannung handeln kann. Die Vorspannung 308 kann das Wastegateventil 302 und die Membran 306 in eine beliebige geeignete Position vorspannen - z. B. in eine vollständig geschlossene Position, eine vollständig offene Position oder irgendwo dazwischen. Ein Positionssensor 303 verfolgt die Position des Wastegateventils 302 und übermittelt die verfolgte Position an eine Verbrennungsmotorsteuerung, wie zum Beispiel die Steuerung 12 aus 1. Alternativ oder zusätzlich kann das Wastegate 300 einen Drucksensor 305 zum Erleichtern des Verfolgens des Zustands des Wastegates beinhalten.
  • Um das pneumatische Positionieren des Wastegateventils 302 zu ermöglichen, stellt eine Quelle 310 für unter Druck stehendes Fluid variierende Niveaus von unter Druck stehendem Fluid (z. B. unter Druck stehender Luft) über einen ersten Schacht 313 für eine erste Kammer 312 des Wastegates 300 bereit. Unter Druck stehendes Fluid, das in die erste Kammer 312 eintritt, wirkt gegen die Membran 306, wodurch die Position der Membran 306 angepasst wird und somit das Wastegateventil 302 mit ausreichenden Drücken. Wenn sich das Wastegateventil 302 in einer vollständig geschlossenen Position befindet (stößt z. B. vollständig gegen einen Ventilsitz 314 und dichtet Gase, die durch den Abgaskanal 104 strömen, fluidisch von der ersten Kammer 312 ab), stellt unter Druck stehendes Fluid, das von der Quelle 310 für unter Druck stehendes Fluid abgegeben wird, den Mechanismus bereit, durch welchen sich das Wastegateventil 302 zu öffnen beginnen kann. In anderen teilweise offenen Positionen kann sich unter Druck stehendes Fluid, das von der Quelle 310 für unter Druck stehendes Fluid abgegeben wird, jedoch mit Abgasen kombinieren, die von dem Abgaskanal 104 aus in die erste Kammer 312 eintreten, um das Wastegateventil 302 zu positionieren. Bei der Quelle 310 für unter Druck stehendes Fluid kann es sich zum Beispiel um einen Luftverdichter oder eine Quelle für Ansaugluft von dem Verbrennungsmotor 10 aus 1 handeln. Obwohl nicht gezeigt, kann die Quelle 310 für unter Druck stehendes Fluid einen Vakuumregler und/oder ein oder mehrere Ventile zum Steuern der Zufuhr von unter Druck stehendem Fluid an die erste Kammer 312 beinhalten. Gleichermaßen kann das Wastegate 300 optional eine zweite Quelle 316 für unter Druck stehendes Fluid beinhalten, die dazu konfiguriert ist, ein unter Druck stehendes Fluid (z. B. unter Druck stehende Luft) für eine zweite Kammer 318 in dem Wastegate 300 über einen zweiten Schacht 320 bereitzustellen. Unter Druck stehendes Fluid, das von dieser Quelle an die zweite Kammer 318 abgegeben wird, kann in einer Richtung, die derjenigen des Fluids, das an die erste Kammer 312 abgegeben wird, entgegengesetzt ist, gegen die Membran 306 wirken. Durch die Einbindung eines Vakuumreglers und/oder eines oder mehrerer Ventile in die zweite Quelle 316 für unter Druck stehendes Fluid und/oder den zweiten Schacht 320 kann die genaue Positionierung des Wastegateventils 302 über eine ausgeglichene Zufuhr von unter Druck stehendem Fluid an sowohl die erste aus auch die zweite Kammer 312 und 318 erreicht werden. Man wird verstehen, dass geeignete Modifikationen an dem Wastegate 300 vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel kann eine Entlüftung (nicht gezeigt) bereitgestellt sein, um bei der Druckregulierung im Wastegate weiter zu unterstützen.
  • 3 zeigt ebenfalls eine Kleinhebungsregion 322, in welcher die Trennung zwischen dem Wastegateventil 302 und dem Ventilsitz 314 für die Vielzahl von Positionen (z.B. Hebungen) des Wastegateventils in dieser Kleinhebungsregion als relativ klein betrachtet wird. Wie auch die in 2 gezeigte Kleinhebungsregion 214 kann sich die Kleinhebungsregion 322 von einer oberen Fläche 324 des Ventilsitzes 314 zu einem beliebigen definierten Punkt innerhalb der ersten Kammer 312 erstrecken und kann von dieser oberen Fläche bis zu der oberen Fläche des Wastegateventils 302 gemessen werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann sich die Kleinhebungsregion 322 von einer oberen Fläche 324 des Ventilsitzes 314 zu einer Höhe von ungefähr 15 % der Summe der Höhe der ersten und zweiten Kammer 312 und 318 erstrecken. Die Kleinhebungsregion 322 kann als ein beliebiger geeigneter Abschnitt der Summe der Höhe der ersten und zweiten Kammer 312 und 318 definiert sein und kann auf der Grundlage der physischen Merkmale des Wastegates 300 vorbestimmt sein oder auf der Grundlage verschiedener gewünschter Betriebsparameter dynamisch bestimmt werden.
  • Diagnoseroutinen für das Wastegateventil 91 können in einem Fahrzeug vorgenommen werden, das als autonomes Fahrzeug konfiguriert ist, wobei nachfolgend in Bezug auf 4 ein beispielhaftes System für autonomes Fahren erläutert wird. 4 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems für autonomes Fahren 400, welches das vorstehend bei 1 beschriebene Fahrzeug 102 betreiben kann. Das System für autonomes Fahren 400 beinhaltet wie gezeigt eine Benutzerschnittstellenvorrichtung 410, ein Navigationssystem 415, mindestens einen Sensor für autonomes Fahren 420 und eine Steuerung des autonomen Modus 425.
  • Die Benutzerschnittstellenvorrichtung 410 kann dazu konfiguriert sein, Fahrzeuginsassen unter Bedingungen, bei denen ein Fahrzeuginsasse anwesend sein kann, Informationen darzustellen. Es versteht sich jedoch, dass das Fahrzeug in Abwesenheit von Fahrzeuginsassen unter bestimmten Bedingungen autonom betrieben werden kann.
  • Die dargestellten Informationen können akustische Informationen oder visuelle Informationen beinhalten. Außerdem kann die Benutzerschnittstellenvorrichtung 410 dazu konfiguriert sein, Benutzereingaben zu empfangen. Somit kann die Benutzerschnittstellenvorrichtung 410 in der Fahrgastzelle (nicht gezeigt) des Fahrzeugs angeordnet sein. Bei einigen möglichen Ansätzen kann die Benutzerschnittstellenvorrichtung 410 einen berührungsempfindlichen Anzeigebildschirm beinhalten.
  • Das Navigationssystem 415 kann dazu konfiguriert sein, einen aktuellen Standort des Fahrzeugs zum Beispiel unter Verwendung eines Global-Positioning-System(GPS)-Empfängers zu bestimmen, der zum Triangulieren der Position des Fahrzeugs im Verhältnis zu Satelliten oder terrestrischen Sendemasten konfiguriert ist. Das Navigationssystem 415 kann ferner dazu konfiguriert sein, Routen von dem aktuellen Standort zu einem ausgewählten Ziel zu entwickeln sowie eine Karte anzuzeigen und Fahranweisungen zu dem ausgewählten Ziel zum Beispiel über die Benutzerschnittstellenvorrichtung 410 darzustellen.
  • Die Sensoren für autonomes Fahren 420 können eine beliebige Anzahl von Vorrichtungen beinhalten, die zum Erzeugen von Signalen konfiguriert sind, die beim Navigieren des Fahrzeugs helfen. Zu Beispielen für Sensoren für autonomes Fahren 420 können ein Radarsensor, ein Lidarsensor, ein Sichtsensor (z. B. eine Kamera), Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Infrastruktur-Netzwerke oder dergleichen gehören. Die Sensoren für autonomes Fahren 420 können das Fahrzeug dazu befähigen, die Fahrbahn und die Umgebung des Fahrzeugs zu „sehen“ und/oder verschiedene Hindernisse zu überwinden, während das Fahrzeug 102 im autonomen Modus betrieben wird. Die Sensoren für autonomes Fahren 420 können dazu konfiguriert sein, Sensorsignale zum Beispiel an die Steuerung des autonomen Modus 425 auszugeben.
  • Die Steuerung des autonomen Modus 425 kann dazu konfiguriert sein, ein oder mehrere Teilsysteme 430 zu steuern, während das Fahrzeug in dem autonomen Modus betrieben wird. Zu Beispielen für Teilsysteme 430, die durch die Steuerung des autonomen Modus 425 gesteuert werden können, können ein Bremsteilsystem, ein Aufhängungsteilsystem, ein Lenkteilsystem und ein Antriebsstrangteilsystem gehören. Die Steuerung des autonomen Modus 425 kann ein beliebiges oder mehrere dieser Teilsystem 430 steuern, indem sie Signale an mit den Teilsystemen 430 assoziierte Steuereinheiten ausgibt. In einem Beispiel kann das Bremsteilsystem ein Antiblockierteilsystem umfassen, das dazu ausgelegt ist, eine Bremskraft auf eines oder mehrere der Räder anzuwenden. Wie hier erläutert, kann das Anwenden der Bremskraft auf eines oder mehrere der Fahrzeugräder als Aktivieren der Bremsen bezeichnet werden. Um das Fahrzeug autonom zu steuern, kann die Steuerung des autonomen Modus 425 zweckmäßige Befehle an die Teilsysteme 430 ausgeben. Die Befehle können die Teilsysteme dazu veranlassen, gemäß den Fahreigenschaften zu arbeiten, die mit dem ausgewählten Fahrmodus assoziiert sind. Zu Fahreigenschaften kann beispielsweise gehören, wie aggressiv das Fahrzeug beschleunigt und abbremst, wie viel Platz das Fahrzeug hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug lässt, wie häufig das autonome Fahrzeug die Spur wechselt usw.
  • Die 5A und 5B zeigen eine beispielhafte Schaltung 500, die dazu verwendet werden kann, eine Drehausrichtung eines Elektromotors umzukehren. Die Schaltung 500 stellt schematisch eine H-Brückenschaltung dar, die dazu verwendet werden kann, einen Elektromotor 510 in einer ersten (Vorwärts-)Richtung und alternativ in einer zweiten (Rückwärts-)Richtung laufen zu lassen. Die H-Brückenschaltung kann opportunistisch verwendet werden, um einen Verbrennungsmotor (wie zum Beispiel den Verbrennungsmotor 10 in 1) ohne Kraftstoff in eine Vorwärts- oder eine Rückwärtsrichtung über den Elektromotor zu drehen. Die Schaltung 500 umfasst eine erste (LO-)Seite 520 und eine zweite (HI-)Seite 530. Die Seite 520 beinhaltet die Transistoren 521 und 522, während die Seite 530 die Transistoren 531 und 532 beinhaltet. Die Schaltung 500 beinhaltet ferner eine Leistungsquelle 540.
  • In 5A sind die Transistoren 521 und 532 angeschaltet (mit Energie versorgt), während die Transistoren 522 und 531 ausgeschaltet sind. In dieser Konfiguration ist die linke Leitung 551 des Elektromotors 510 mit der Leistungsquelle 540 verbunden und ist die rechte Leitung 552 des Elektromotors 510 geerdet. Auf diese Art und Weise kann der Elektromotor 500 in eine Vorwärts(oder Standard)-Richtung laufen. Wenn der Motor über den Elektromotor in einer Vorwärtsrichtung betrieben wird, kann sich der Verbrennungsmotor zum anfänglichen Beginn der Verbrennung in einem Anlassmodus befinden. Wenn der Verbrennungsmotor über den Elektromotor in einer Vorwärtsrichtung betrieben wird, kann sich der Verbrennungsmotor (und Elektromotor oder ein anderer Elektromotor) zusätzlich und/oder alternativ dazu in einem Antriebsmodus befinden, um das Fahrzeug anzutreiben. Es versteht sich, dass der Verbrennungsmotor in einigen Beispielen unter Bedingungen, bei denen das Fahrzeug stationär ist und es gewünscht ist, dass nur der Verbrennungsmotor ohne Verbrennung in die Vorwärtsrichtung gedreht oder rotiert wird, in die Vorwärtsrichtung (z. B. Standardrichtung) gedreht werden kann.
  • In 5B sind die Transistoren 522 und 531 angeschaltet (mit Energie versorgt), während die Transistoren 521 und 532 ausgeschaltet sind. In dieser Konfiguration ist die rechte Leitung 552 des Elektromotors 510 mit der Leistungsquelle 540 verbunden und ist die linke Leitung 551 des Elektromotors 510 geerdet. Auf diese Art und Weise kann der Elektromotor 510 in eine Rückwärtsrichtung laufen.
  • Auf diese Weise ermöglichen die Komponenten aus den 1-5B ein System, umfassend: ein Fahrzeug, das ein autonomes Fahrzeug und/oder ein Hybridfahrzeug beinhaltet, eine elektrische Maschine, einen Verbrennungsmotor, der einen Ansaugkanal und einen Abgaskanal beinhaltet, eine Ansaugdrossel, die an den Ansaugkanal gekoppelt ist, einen Turbolader, der einen Ansaugverdichter, der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, und eine Abgasturbine beinhaltet, die an den Abgaskanal gekoppelt ist, einen Wastegatekanal, der über die Abgasturbine an den Abgaskanal gekoppelt ist, ein Wastegateventil, das an den Wastegatekanal gekoppelt ist, einen Krümmerluftstromsensor (MAF-Sensor), der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, eine Leitung, die stromabwärts des Ansaugverdichters und stromaufwärts eines Ladeluftkühlers an den Ansaugkanal gekoppelt ist, wobei die Leitung einen elektromotorbetriebenen elektrischen Booster beinhaltet, und eine Steuerung mit in einem nicht transitorischen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: Erhalten eines Referenzluftstroms über den MAF-Sensor durch Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors durch die elektrische Maschine, wenn das Wastegateventil zum ersten Mal installiert wird; und nach der Verwendung des Wastegateventils für eine Schwellendauer seit der Installation des Wastegateventils und während der Verbrennungsmotor durch die elektrische Maschine rückwärts rotiert wird, Erhalten eines ersten Ansaugluftstroms über den MAF-Sensor; und als Reaktion darauf, dass der erste Ansaugluftstrom größer als der Referenzluftstrom ist, Angeben der Verschlechterung des Wastegateventils.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 600, das umgesetzt werden kann, um eine Diagnose eines Wastegateventils während einer Verbrennungsmotorbedingung ohne Verbrennung auszuführen. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 600 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf der Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Verbrennungsmotoraktoren des Verbrennungsmotorsystems einsetzen, um den Verbrennungsmotorbetrieb gemäß den unten beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 602 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob Bedingungen zum Einleiten einer Diagnose für ein Wastegateventil (wie zum Beispiel dem Wastegateventil 91 in 1) erfüllt sind. In einem Beispiel kann zu den Bedingungen zum Einleiten einer Diagnose für ein Wastegateventil eine Fahrzeugausschaltbedingung gehören, wenn das Fahrzeug unbesetzt ist (sich kein Insasse im Fahrzeug befindet). Es können Sitzlastzellen, (eine) fahrzeuginterne Kamera(s) und/oder Türerfassungstechnologie genutzt werden, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug nicht besetzt ist. In einem anderen Beispiel kann die Diagnose für ein Wastegateventil in einem autonomen Fahrzeugmodus durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug ohne menschlichen Fahrer betrieben und wenn das Fahrzeug nicht mittels Verbrennungsmotordrehmoment angetrieben wird. Der Fahrzeugbetrieb kann von einem entfernten Standort aus gesteuert werden oder im Vorhinein im Speicher der Steuerung programmiert worden sein. Während des Fahrzeugbetriebs im autonomen Modus kann die Diagnose opportunistisch ausgeführt werden, wenn das Fahrzeug an einer Lichtsignalanlage hält, oder unmittelbar nach Abschluss eines Fahrzyklus. In einem weiteren Beispiel kann die Diagnose für ein Wastegateventil als Reaktion auf ein Wecken der Steuerung nach einer vorbestimmten Dauer nach einem Zündschlüsselausschaltereignis ausgeführt werden. Zu den Bedingungen zum Einleiten einer Diagnose des Wastegateventils gehört eine Bestätigung, dass die Verbrennungsmotorsensoren wie etwa der MAF-Sensor, die Lambdasonden usw. nicht verschlechtert sind und allgemein keine Diagnosecodes (Markierungen) gesetzt sind, die auf eine Verschlechterung einer Verbrennungsmotorkomponente hinweisen würden. Vor dem Einleiten der Diagnose für das Wastegateventil kann die Steuerung ferner verifizieren, ob ein vorbestimmter Zeitraum seit der Ausführung einer vorherigen Wastegateventildiagnoseroutine verstrichen ist. In manchen Beispielen kann solch ein vorbestimmter Zeitraum einen Tag, mehr als einen Tag, aber weniger als zwei Tage, mehr als zwei Tage usw. umfassen. In anderen Beispielen kann der vorbestimmte Zeitraum eine Anzahl zurückgelegter Meilen, eine Anzahl der Stunden des Fahrzeugbetriebs oder andere Parameter beinhalten.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Bedingungen zum Einleiten der Diagnose für ein Wastegateventil nicht erfüllt sind, dann kann die Wastegateventildiagnoseroutine bei 603 aufgeschoben werden, bis die Bedingungen erfüllt sind. Sind die Bedingungen für die Diagnose des Wastegateventils nicht erfüllt, so können in manchen Beispielen aktuelle Betriebsparameter beibehalten werden, bis die Bedingungen für die Diagnose des Wastegateventils erfüllt sind. Zu derartigen Betriebsparametern kann gehören, dass, wenn das Fahrzeug in Betrieb ist, Kraftstoff über Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Kraftstoffsystems an einen oder mehrere Verbrennungsmotorzylinder abgegeben wird und in den Zylindern eine Verbrennung von Luft und Kraftstoff stattfindet. Das Verbrennungsmotordrehmoment, das durch die Verbrennung in den Verbrennungsmotorzylindern erzeugt wird, kann zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet werden. Auf der Grundlage des Ladedrucks und der Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen kann die Steuerung einen Druckschwellenwert schätzen, über welchem sich das Wastegateventil öffnen kann, damit ein Teil des Abgases über den Wastegatekanal (wie zum Beispiel den Wastegatekanal 90 in 1) strömen kann und die Abgasturbine (wie zum Beispiel die Abgasturbine 116 in 1) umgeht. In einem Beispiel kann die Steuerung eine Lookup-Tabelle verwenden, um den Sollwertdruck des Wastegateventils zu bestimmen. Der Drehmomentbedarf und der Abgasdruck können als Eingaben für die Lookup-Tabelle verwendet werden und bei dem Sollwertdruck kann es sich um die Ausgabe der Tabelle handeln. Wenn der Abgasdruck stromaufwärts der Turbine niedriger als der Sollwertdruck ist, kann das Wastegateventil in einem standardmäßig geschlossenen Zustand gehalten werden und kann das Gesamte Abgasvolumen durch die Turbine geleitet werden, um den gewünschten Ladedruck bereitzustellen.
  • Ein elektrischer Booster (wie etwa der elektrische Booster 155 in 2) kann an eine parallel zu einem Ansaugkanal verlaufende Leitung gekoppelt sein, und bei Bedingungen, in denen der Ladedruck, welcher durch Betreiben des Turboladers (wie etwa des Ansaugverdichters 114 und der Abgasturbine 116 in 2) bereitgestellt wird, niedriger als ein gewünschter Ladedruck ist, kann der elektrische Booster unter Verwendung von Energie von einer bordeigenen Energiespeichervorrichtung betrieben werden, um die gewünschte Aufladung bereitzustellen.
  • Wird bestimmt, dass die Bedingungen zum Einleiten der Diagnose des Wastegateventils erfüllt sind, so beinhaltet die Routine bei 604 das Rotieren oder Drehen des Verbrennungsmotor ohne Kraftstoff bei einer vorbestimmt Drehzahl (z. B. einer vorbestimmten RPM) in der Rückwärtsrichtung. Das Rotieren des Verbrennungsmotors in der Rückwärtsrichtung kann umfassen, dass der Verbrennungsmotor in entgegengesetzter Richtung als jener rotiert wird, wenn der Verbrennungsmotor zum Verbrennen von Luft und Kraftstoff betrieben wird. Das Rotieren des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoff in der Rückwärtsrichtung kann einen niedrigeren Druck in dem Abgaskanal erzeugen und bewirken, dass Umgebungsluft durch das Abgassystem, den Verbrennungsmotor und den Ansaugkrümmer, in dieser Reihenfolge, strömt. Das Rotieren des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoff in der Rückwärtsrichtung kann das Rotieren des Verbrennungsmotors über einen Elektromotor (wie zum Beispiel die elektrische Maschine 52 in 1) umfassen, wobei der Elektromotor über die bordeigene Batterie (wie zum Beispiel die Batterie 58 in 1) betrieben werden kann. In einem Nicht-Hybridfahrzeug kann der Verbrennungsmotor mittels eines Anlassers und einer Batterie des Fahrzeugs rückwärts rotiert werden. Um den Verbrennungsmotor rückwärts zu rotieren, kann eine H-Brückenschaltung, wie zum Beispiel die in den 5A-5B dargestellte, eingesetzt werden. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors kann über den Elektromotor auf die vorbestimmte Drehzahl gesteuert werden. Die vorbestimmte Verbrennungsmotordrehzahl kann eine Drehzahl umfassen, bei welcher solide Messungen des Luftstroms anhand des MAF-Sensors (wie zum Beispiel des MAF-Sensors 124 in 1) erhalten werden können, während der Verbrennungsmotor rückwärts gedreht wird. In einem Beispiel kann die vorbestimmte Drehzahl weniger als 500 rpm betragen.
  • Bei 606 kann ein elektrischer Booster (wie zum Beispiel der elektrische Booster 155 in 1) in eine Rückwärtsrichtung rotiert werden. Bei Bedingungen, bei denen der Ladedruck, welcher durch das Betreiben des Turboladers bereitgestellt wird, niedriger als ein gewünschter Ladedruck ist, kann der elektrische Booster in einer Vorwärtsrichtung, Standardrichtung, betrieben werden, um die gewünschte Aufladung bereitzustellen. Die Rückwärtsrotation des elektrischen Boosters erzeugt einen niedrigeren Druck bei dem Ansaugkrümmer relativ zu dem Druck bei dem Abgaskrümmer, wodurch ein Luftstrom von dem Abgassystem zu dem Ansaugkrümmer ermöglicht wird. Die Steuerung kann ein Signal an den Aktor des elektrischen Boosters (wie etwa den Aktor 155b in 1) senden, damit der elektrische Booster unter Verwendung von Energie von der Energiespeichervorrichtung (wie etwa der Energiespeichervorrichtung 250 in 1), die an den elektrischen Booster gekoppelt ist, betätigt wird. Die Drehzahl des elektrischen Boosters während der Diagnoseroutine kann geringer als die Drehzahl des elektrischen Boosters sein, wenn er betrieben wird, um die Verzögerung des mechanischen Turboladers auszugleichen. In einem Beispiel kann die Drehzahl des elektrischen Boosters während der Diagnoseroutine 2500 RPM betragen. Indem der elektrische Booster bei einer geringeren Drehzahl betrieben wird, kann der Leistungsverbrauch reduziert werden; auch die Geräuschentwicklung während des Betriebs des elektrischen Boosters kann verringert werden. Durch die gleichzeitige Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors und des elektrischen Boosters kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors während der Wastegatediagnose niedriger sein als die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors. Durch das Rotieren des Verbrennungsmotors bei einer niedrigeren als der Leerlaufdrehzahl kann der Leistungsverbrauch durch die elektrische Maschine reduziert werden.
  • In einem Beispiel kann Schritt 606 des Verfahrens 600 optional sein und kann die Diagnose des Wastegateventils ohne das Drehen des elektrischen Boosters ausgeführt werden. Der elektrische Booster kann in einem abgeschalteten Zustand gehalten werden, während der Verbrennungsmotor während der Wastegateventildiagnoseroutine rückwärts rotiert wird. In einem weiteren Beispiel kann der elektrische Booster während der Wastegateventildiagnose rückwärts rotiert werden, ohne dass der Verbrennungsmotor rückwärts rotiert wird. Der Verbrennungsmotor kann in einem abgeschalteten Zustand gehalten werden, während der elektrische Booster rückwärts rotiert wird, um Umgebungsluft von dem Abgaskrümmer zu dem Ansaugkrümmer strömen zu lassen. In noch einem weiteren Beispiel kann jeder des Verbrennungsmotors und des elektrischen Boosters rückwärts rotiert werden, bis ein Schwellenluftstrom ungleich null erreicht wird, und dann kann der elektrische Booster abgeschaltet werden, um den Energieverbrauch zu reduzieren.
  • Bei 607 kann die Steuerung ein Signal an die Drossel (wie zum Beispiel das Drosselventil 20 in 1), die an den Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, senden, um die Drossel in eine vollständig offene Position zu betätigen. Da der Verbrennungsmotor und der elektrische Booster in ihrer jeweiligen Rückwärtsrichtung rotiert werden, wird am Verbrennungsmotorabgaskrümmer ein niedrigerer Druck erzeugt und kann Umgebungsluft kann über den Abgaskanal in das Verbrennungsmotorsystem eintreten. Da die Drossel in eine weit geöffnete Position geöffnet wird, kann ein höherer Teil der Umgebungsluft über den Abgaskanal in den Verbrennungsmotors eintreten und über die Turbine und den Wastegatekanal zu dem Verbrennungsmotoreinlass strömen. Die Umgebungsluft kann dann über die Ansaugdrossel an die Atmosphäre abgegeben werden.
  • Bei 608 kann ein Referenzansaugluftstrom von einer Datenbank in dem Speicher der Steuerung abgerufen werden. In einem Beispiel kann der Referenzluftstrom während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung über den MAF-Sensor bei der Installation des Wastegateventils durch das Kurbeln des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoff in die Rückwärtsrichtung und das Rotieren des elektrischen Boosters in die Rückwärtsrichtung geschätzt werden. In einem Beispiel kann die Installation des Wastegateventils das Einbauen des Wastegateventils in den Verbrennungsmotor in einer Produktionsstätte beinhalten. In einem anderen Beispiel kann die Installation des Wastegateventils den Austausch eines älteren Wastegateventils durch eine neues Wastegateventil an einem Wartungsstandort beinhalten. Der Referenzluftstrom kann innerhalb einer ersten Schwellendauer seit der Installation des Wastegateventils geschätzt werden, während die Diagnose des Wastegateventils ausgeführt werden kann, wenn das Wastegateventil länger als eine zweite Schwellendauer verwendet worden ist, wobei die zweite Schwellendauer länger als die erste Schwellendauer ist. In einem Beispiel kann die erste Schwellendauer einen Tag seit der Installation des Wastegateventils betragen. In einem anderen Beispiel kann die zweite Schwellendauer 30 Tage seit der Installation des Wastegateventils betragen. Alternativ dazu kann der Referenzluftstrom innerhalb einer ersten Schwellenfahrtstrecke (des Fahrzeugs) seit der Installation des Wastegateventils geschätzt werden, während die Diagnose des Wastegateventils ausgeführt werden kann, wenn das Wastegateventil für mehr als eine zweite Schwellenfahrtstrecke verwendet worden ist, wobei die zweite Schwellenstrecke länger als die erste Schwellenstrecke ist. In einem Beispiel kann die erste Schwellenstrecke 30 Meilen seit der Installation des Luftfilters betragen. In einem anderen Beispiel kann die zweite Schwellenstrecke 300 Meilen seit der Installation des Luftfilters betragen.
  • Der Referenzluftstrom kann während des Betreibens des Verbrennungsmotors und des elektrischen Boosters bei dem vorbestimmten Satz von Bedingungen erhalten werden, einschließlich einer Verbrennungsmotordrehzahl, einer Dauer des Kurbelns des Verbrennungsmotors, einer offenen Ansaugdrosselposition und einer Drehzahl des elektrischen Boosters. Als ein Beispiel ist der vorbestimmte Satz an Bedingungen, bei dem der Referenzluftstrom geschätzt wird, der gleiche wie der vorbestimmte Satz an Bedingungen, bei dem der Verbrennungsmotor bei Schritt 604 gedreht und der elektrische Booster bei Schritt 606 rotiert wird.
  • Wenn der Referenzluftstrom während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung geschätzt wird, kann sich das neu installierte Wastegateventil in dem standardmäßig geschlossenen Zustand befinden, wodurch bewirkt wird, dass Umgebungsluft von dem Abgaskanal durch die Abgasturbine zu dem Ansaugkrümmer strömt. Die Turbine kann einen einengenden Luftstromweg bereitstellen, wodurch bewirkt wird, dass eine niedrigere Menge an Luft durch die Verbrennungsmotorkomponenten (vom Abgaskanal zu dem Ansaugkrümmer) als im Vergleich zu der Menge an Luft strömt, die durch die Verbrennungsmotorkomponenten verlaufen wäre, wenn das Wastegateventil offen wäre.
  • Bei 610 setzt das Verfahren die Diagnoseroutine für das Wastegateventil fort und schätzt einen Luftstrom durch den Ansaugkrümmer über den MAF-Sensor (Ansaugluftstrom). Da das Wastegateventil während Verbrennungsmotorbedingungen ohne Verbrennung in einer standardmäßig geschlossenen Position gehalten wird, kann Umgebungsluft von dem Abgaskanal über die Abgasturbine zu dem Ansaugkrümmer strömen.
  • Bei 612 beinhaltet die Routine das Bestimmen, ob der Ansaugluftstrom größer als der Referenzluftstrom ist. In einem Beispiel kann bestimmt werden, ob der Ansaugluftstrom über 5 % größer als der Referenzluftstrom ist. Wenn bestimmt wird, dass der Ansaugluftstrom nicht größer als der Referenzluftstrom ist, kann bei 614 abgeleitet werden, dass der Ansaugluftstrom im Wesentlichen gleich dem Referenzluftstrom ist (wie zum Beispiel innerhalb von 5 % des Referenzluftstroms), und Luft strömt von dem Abgaskanal zu dem Ansaugkrümmer durch den einengenden Weg, einschließlich der Abgasturbine (nicht durch den Wastegatekanal). Bei 614 kann angegeben werden, dass das Wastegateventil nicht verschlechtert ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass der Ansaugluftstrom größer als der Referenzluftstrom ist, kann abgeleitet werden, dass mindestens ein Teil der Umgebungsluft, die in den Abgaskanal eintritt, von dem Abgaskanal über den Wastegatekanal zu dem Ansaugkrümmer strömen kann. Im Vergleich zur Abgasturbine stellt der Wastegatekanal einen Strömungsweg mit niedrigerer Einengung bereit, wodurch bewirkt wird, dass eine größere Menge an Luft von dem Abgaskanal zu dem Ansaugkrümmer strömt. Daher ist eine Erhöhung des geschätzten Ansaugluftstroms vorhanden. Da erwartet wird, dass das Wastegateventil während der Diagnoseroutine in der standardmäßig geschlossenen Position gehalten wird, kann auf der Grundlage des Luftstroms durch den Wastegatekanal abgeleitet werden, dass das Wastegateventil in einer mindestens teilweise offenen Position festsitzt. In einem Beispiel können sich Kohlenstoffpartikel aus dem Abgasstrom in dem Wastegateventil anreichern, was bewirkt, dass das Ventil in einer teilweise offenen Position festsitzt. Bei 618 kann ein Diagnosecode (Markierung) festgelegt werden, der eine Blockierung oder Verschlechterung des Wastegateventils angibt. In einem Beispiel kann der Grad der Öffnung des Wastegateventils auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom geschätzt werden. Daher kann die Differenz zwischen dem Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom bei einer Erhöhung des Grads der Öffnung des Wastegateventils zunehmen. Die Steuerung kann eine Lookup-Tabelle verwenden, um den Grad der Öffnung des Wastegateventils auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom zu bestimmen. Die Differenz zwischen dem Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom kann als eine Eingabe der Lookup-Tabelle verwendet werden und bei dem Grad der Öffnung des Wastegateventils kann es sich um die Ausgabe der Tabelle handeln.
  • Da das Wastegateventil verschlechtert ist, kann während anschließender Verbrennungsmotorbetriebe eine größere als gewünschte Menge an Abgas durch den Wastegatekanal strömen und die Abgasturbine umgehen. Aufgrund der niedrigeren Menge an Abgas, die durch die Turbine strömt, kann sich die Drehzahl der Turbine nicht auf das gewünschte Niveau erhöhen. Daher kann bei 620 während eines anschließenden Verbrennungsmotorbetriebs die Drehzahl des elektrischen Boosters angepasst werden, um die Verschlechterung des Wastegateventils auszugleichen. In einem Beispiel kann eine Drehzahl des elektrischen Boosters als Reaktion auf die Verschlechterung des Wastegateventils erhöht werden. Die Steuerung kann die Drehzahl des elektrischen Boosters auf der Grundlage des Drehmomentbedarfs und des Grads der Öffnung des Wastegateventils schätzen. In einem Beispiel kann die Drehzahl des elektrischen Boosters bei einer Erhöhung von jedem des Drehmomentbedarfs und des Grads der Öffnung des Wastegateventils erhöht werden. Die Steuerung kann eine Lookup-Tabelle verwenden, um die Drehzahl des elektrischen Boosters zu bestimmen. Jedes des Drehmomentbedarfs und des Grads der Öffnung des Wastegateventils kann als eine Eingabe der Lookup-Tabelle verwendet werden und die Drehzahl des elektrischen Boosters kann als die Ausgabe der Tabelle verwendet werden.
  • Bei 616 ist die Diagnoseroutine abgeschlossen und jeder des Verbrennungsmotors und des elektrischen Boosters braucht nicht mehr rotiert zu werden. Die Steuerung kann ein Signal an den Elektromotor, der den Verbrennungsmotor antriebt, senden, um das Rotieren des Motors zu stoppen. Die Steuerung kann auch ein Signal an den Aktor, der an den elektrischen Booster gekoppelt ist, senden, um den Betrieb des elektrischen Boosters zu unterbrechen, und das Fahrzeug kann in die Zündschlüsselausschaltbedingung zurückkehren.
  • Auf diese Weise kann während einer ersten Verbrennungsmotorbedingung, ein Verbrennungsmotor rückwärts rotiert werden, um Umgebungsluft durch eins oder mehrere von einer Abgasturbine, die in einem Auslass des Verbrennungsmotors positioniert ist, und eines Wastegateventils, das in einem Wastegatekanal positioniert ist, der die Abgasturbine umgeht, zu leiten, und kann ein Referenzansaugluftstrom aufgezeichnet werden; während einer zweiten Verbrennungsmotorbedingung kann der Verbrennungsmotor rückwärts rotiert werden, um Umgebungsluft durch eins oder mehrere der Abgasturbine und des Wastegateventils zu leiten, und kann ein aktualisierter Ansaugluftstrom aufgezeichnet werden, und kann als Reaktion darauf, dass der aktualisierte Ansaugluftstrom größer als der Referenzansaugluftstrom ist, angegeben werden, dass das Wastegateventil in einer offenen Position festsitzt. Als ein Beispiel kann die erste Verbrennungsmotorbedingung eine Verbrennungsmotorbedingung, wenn eine unter einem ersten Schwellenwert liegende Dauer seit der Installation des Wastegateventils verstrichen ist, beinhalten und kann die zweite Verbrennungsmotorbedingung eine verwendete Verbrennungsmotorbedingung, wenn das Wastegateventil für mehr als eine über einem zweiten Schwellenwert liegende Dauer verwendet wird, beinhalten, wobei die zweite Schwellendauer länger als die erste Schwellendauer ist.
  • 7 zeigt eine beispielhafte Zeitachse 700, welche die Diagnose eines Wastegateventils (wie zum Beispiel des Wastegateventils 91 in 1) zeigt, das an einen Wastegatekanal (wie zum Beispiel den Wastegatekanal 90 in 1) gekoppelt ist, welcher eine Abgasturbine umgeht. Die Horizontale (x-Achse) stellt die Zeit dar, und die vertikalen Markierungen t0-t5 stellen wichtige Zeitpunkte in der Routine für die Diagnose des Ansaugluftfilters dar.
  • Der erste Verlauf, Linie 702, zeigt die Variation der Fahrzeuggeschwindigkeit im Verlauf der Zeit. Der zweite Verlauf, Linie 704, zeigt eine Rotationsrichtung des Verbrennungsmotors. Der Verbrennungsmotor kann beispielsweise bei einem Verbrennungsmotorbetrieb mit Luft- und Kraftstoffverbrennung in den Verbrennungsmotorzylindern in Vorwärtsrichtung, Standardrichtung, rotiert werden, wobei der Kraftstoff den Verbrennungsmotorzylindern über Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zugeführt wird. Alternativ kann der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoff in eine Rückwärtsrichtung rotiert werden, wie etwa anhand einer elektrischen Maschine, die an das Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV) gekoppelt ist, oder anhand eines Anlassers. Der dritte Verlauf, Linie 706, zeigt eine Rotationsrichtung eines elektrischen Boosters (wie etwa des elektrischen Boosters 155 in 1), der an eine Leitung parallel zum Ansaugkrümmer stromabwärts eines Ansaugverdichters und stromaufwärts eines Ladeluftkühlers (CAC) gekoppelt ist. Der elektrische Booster kann in einer Vorwärtsrichtung oder einer Rückwärtsrichtung rotiert werden, indem eine Schaltung eines an den elektrischen Booster gekoppelten Aktors umgekehrt wird, wobei der elektrische Booster über eine bordeigene Energiespeichervorrichtung mit Leistung versorgt wird. Die Vorwärtsrichtung der Rotation des elektrischen Boosters ist der Rückwärtsrichtung der Rotation des elektrischen Boosters entgegengesetzt. Der vierte Verlauf, Linie 707, zeigt den Betrieb der elektrischen Maschine, die an das Hybridelektrofahrzeug (HEV) gekoppelt ist. Die Maschine kann dazu betrieben werden, Elektromotordrehmoment zum Antreiben des HEV bereitzustellen. Der fünfte Verlauf, Linie 708, zeigt eine Öffnung des Wastegateventils. Während einer Verbrennungsmotorbedingung ohne Verbrennung wird das Wastegateventil in einer standardmäßig geschlossenen Position gehalten. Der sechste Verlauf, Linie 710, zeigt den Messwert eines MAF-Sensors (wie etwa des MAF-Sensors 124 in 1), der an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist. Während der Diagnose des Wastegateventils entspricht der Messwert des MAF-Sensors dem Ansaugluftstrom. Der siebte Verlauf, gestrichelte Linie 716, zeigt eine Markierung, die einen zum Angeben eines verschlechterten Abgasanpassungsventils festgelegten Diagnosecode symbolisiert.
  • Vor Zeitpunkt t0 wird eine neues (nicht verwendetes) Wastegateventil im Wastegatekanal des Fahrzeugs in einer Produktionsstätte installiert. Bei der Installation des Wastegateventil wird zwischen Zeitpunkt t0 und t1, wenn das Fahrzeug nicht über Verbrennungsmotordrehmoment oder Elektromotordrehmoment angetrieben wird, ein Referenzluftstrom geschätzt. Bei Zeitpunkt t0 sendet die Steuerung ein Signal an die HEV-Maschine, um den Verbrennungsmotor ohne Kraftstoff bei einer ersten Verbrennungsmotordrehzahl in eine Rückwärtsrichtung zu drehen. Zudem sendet die Steuerung ein Signal an den Aktor, der an den elektrischen Booster gekoppelt ist, um den elektrischen Boosters bei einer ersten Drehzahl des elektrischen Boosters in eine Rückwärtsrichtung zu rotieren. Da der Verbrennungsmotor und der elektrische Booster in ihre jeweilige Rückwärtsrichtung rotiert werden, wird am Verbrennungsmotorabgaskrümmer ein niedrigerer Druck erzeugt und Umgebungsluft tritt über den Abgaskanal in das Verbrennungsmotorsystem ein. Während der Verbrennungsmotorbedingung ohne Verbrennung wird das Wastegateventil in einer standardmäßig geschlossenen Position gehalten. Die Umgebungsluft strömt dann durch die Abgasturbine, den Ansaugkrümmer, und wird dann über den Ansaugkanal in die Atmosphäre geleitet. Zwischen Zeitpunkt t0 und t1 wird der Ansaugluftstrom, wie über den MAF-Sensor geschätzt, wie durch die gestrichelte Linie 709 gezeigt, in einer bordeigenen Datenbank als der Referenzluftstrom gespeichert, der einem nicht verwendeten (nicht verschlechterten) Wastegateventil entspricht. Dieser Referenzluftstrom 709 wird später während der Diagnose des Wastegateventils verwendet. Da das Wastegateventil nicht als verschlechtert angegeben wird, wird die Markierung in einer Aus-Position gehalten.
  • Bei Zeitpunkt t1, sobald der Referenzluftstrom im Speicher der Steuerung gespeichert worden ist, sendet die Steuerung ein Signal an jedes der HEV-Maschine und des Aktors des elektrischen Boosters, um den Betrieb zu unterbrechen und das Rotieren des Verbrennungsmotors bzw. des elektrischen Boosters (zum Zwecke der Diagnoseroutine) zu stoppen. Der Zeitraum zwischen Zeitpunkt t1 und t2 entspricht einer Schwellendauer, nach welcher es gewünscht ist, dass eine Diagnoseroutine bezüglich des Ansaugluftfilters opportunistisch ausgeführt wird. Die Dauer zwischen Zeitpunkt t1 und t2 beinhaltet eine Vielzahl Fahrzyklen und Zeitspannen, in denen das Fahrzeug nicht betrieben (nicht mittels Verbrennungsmotordrehmoment oder Maschinendrehmoment angetrieben) wird.
  • Bei Zeitpunkt t2 startet das Fahrzeug aus dem Ruhezustand und wird mittels Verbrennungsmotordrehmoment betrieben. Der Verbrennungsmotor wird durch Verbrennung angetrieben und in die Vorwärtsrichtung rotiert. Auf der Grundlage des Drehmomentbedarfs bestimmt die Steuerung einen Sollwertdruck zum Öffnen des Wastegateventils. Auf der Grundlage des Drucks, der größer als der Sollwertabgasdruck ist, wird das Wastegateventil geöffnet, um einen Teil des Abgases von stromaufwärts der Turbine zu stromabwärts der Turbine über den Wastegatekanal zu leiten. Da der gewünschte Ladedruck durch den Turbolader (Abgasturbine und Ansaugverdichter) erfüllt wird, wird der elektrische Booster nicht betrieben. Die HEV-Maschine wird nicht zur Verbrennungsmotorrotation oder zum Fahrzeugantrieb betrieben. Zwischen Zeitpunkt t2 und t3 kennzeichnet der MAF-Messwert die Luftmenge, welche über den Ansaugkanal zur Verbrennung in den Verbrennungsmotor eintritt. Die in den Ansaugkanal eintretende Luftmenge ist proportional zur Drosselöffnung.
  • Bei Zeitpunkt t3 geht die Fahrzeuggeschwindigkeit auf null zurück, und zwischen Zeitpunkt t3 und t4 wird das Fahrzeug nicht mehr unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment und/oder Maschinendrehmoment betrieben (die Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung setzt ein). Aus diesem Grund wird der Verbrennungsmotor bei Zeitpunkt t3 abgeschaltet, indem die Kraftstoffeinspritzung und Zündfunkenabgabe an die Verbrennungsmotorzylinder unterbrochen werden. Nach der Abschaltung des Verbrennungsmotors, da sich der Abgasdruck auf unter den Sollwertdruck reduziert, kehrt das Wastegateventil in die standardmäßig geschlossene Position zurück. Zwischen Zeitpunkt t3 und t4 wird der Verbrennungsmotor im Aus-Zustand gehalten.
  • Bei Zeitpunkt t4, nachdem eine Schwellendauer seit der Fahrzeugzündschlüsselausschaltung bei Zeitpunkt t3 verstrichen ist, wird die Diagnose des Wastegateventils durch das Wecken der Steuerung eingeleitet. Die Steuerung sendet ein Signal an die HEV-Maschine, um den Verbrennungsmotor ohne Kraftstoff bei der ersten Verbrennungsmotordrehzahl in eine Rückwärtsrichtung zu drehen. Zudem sendet die Steuerung ein Signal an den Aktor, der an den elektrischen Booster gekoppelt ist, um den elektrischen Boosters bei der ersten Drehzahl des elektrischen Boosters in eine Rückwärtsrichtung zu rotieren. Da der Verbrennungsmotor und der elektrische Booster in ihrer jeweiligen Rückwärtsrichtung rotiert werden, wird am Verbrennungsmotorabgaskrümmer ein niedrigerer Druck erzeugt und kann Umgebungsluft kann über den Abgaskanal in das Verbrennungsmotorsystem eintreten. Die Ansaugdrossel wird in eine weit geöffnete Position geöffnet, um den Strom von Umgebungsluft durch die Verbrennungsmotorkomponenten zu ermöglichen. Zwischen Zeitpunkt t4 und t5 strömt Umgebungsluft durch den Abgaskanal, die Abgasturbine, die Verbrennungsmotorzylinder und den Ansaugkrümmer, in dieser Reihenfolge. Der Referenzluftstrom 709, wie zwischen Zeitpunkt t0 und t1 geschätzt, wird aus der bordeigenen Datenbank abgerufen und mit dem Ansaugluftstrom, wie auf der Grundlage des MAF-Messwerts geschätzt, verglichen.
  • Zwischen Zeitpunkt t4 und t5 wird beobachtet, dass der Ansaugluftstrom im Wesentlichen gleich dem Referenzluftstrom 709 ist. Daher wird abgeleitet, dass sich das Wastegateventil während der Verbrennungsmotorbedingung ohne Verbrennung in der geschlossenen Position befindet. Bei Zeitpunkt t5, am Ende der Diagnoseroutine, sendet die Steuerung sowohl an die HEV-Maschine als auch den Aktor des elektrischen Boosters ein Signal, um den Betrieb zu unterbrechen und das Rotieren des Verbrennungsmotors bzw. des elektrischen Boosters zu stoppen. Nach Zeitpunkt t5 wird das Fahrzeug nicht unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment und/oder Maschinendrehmoment angetrieben, und der Verbrennungsmotor wird bis zu einer anschließenden Fahrzeugzündschlüsselaktivierung im abgeschalteten Zustand gehalten. Die Markierung, welche die Verschlechterung des Wastegateventils angibt, wird in dem Aus-Zustand gehalten.
  • Wenn zwischen Zeitpunkt t4 und t5 der Ansaugluftstrom jedoch nicht im Wesentlichen gleich dem Referenzluftstrom 709 wäre, wäre abgeleitet worden, dass das Wastegateventil verschlechtert ist, und wäre eine Markierung festgelegt worden, welche die Verschlechterung des Ventils angibt. Wenn in einem Beispiel der Ansaugluftstrom größer als der erste Schwellenluftstrom 713, aber kleiner als ein zweiten Schwellenluftstrom 714 wäre, wäre abgeleitet worden, dass das Wastegateventil teilweise offen festsitzt, wodurch ermöglicht wird, dass Umgebungsluft von dem Abgaskanal über den Wastegatekanal zu dem Ansaugkrümmer strömt. Als ein Beispiel ist der erste Schwellenluftstrom 713 20% größer als der Referenzluftstrom und ist der zweite Schwellenluftstrom 714 50 % größer als der Referenzluftstrom. Wenn in einem weiteren Beispiel der Ansaugluftstrom größer als der zweite Schwellenluftstrom 714 wäre, wäre abgeleitet worden, dass das Wastegateventil vollständig offen festsitzt, wodurch ermöglicht wird, dass eine größere Menge an Umgebungsluft von dem Abgaskanal über den Wastegatekanal zu dem Ansaugkrümmer strömt.
  • Auf diese Weise können bestehende Verbrennungsmotorkomponenten, wie zum Beispiel der MAF-Sensor, als ein Messgerät für den Ansaugstrom für die Diagnose des Wastegateventils umfunktioniert werden. Der technische Effekt des Bestimmens eines Grads der Öffnung des Wastegateventils besteht darin, dass während anschließender Verbrennungsmotorzyklen geeignete Behebungsmaßnahmen ergriffen werden können, um einen gewünschten Ladedruck bereitzustellen. Insgesamt kann durch das opportunistische Überwachen des Zustands des Wastegateventils die Verschlechterung des Ventils rechtzeitig detektiert ein offen festsitzendes Wastegateventil kurzfristig gewartet werden.
  • Ein beispielhaftes Verfahren umfasst: Testen eines Wastegateventils auf Verschlechterung, das in einem Wastegatekanal positioniert ist, der parallel zu einer Turbine gekoppelt ist, die in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors positioniert ist, durch Leiten eines Luftstroms von dem Abgassystem durch das Wastegateventil in einen Einlass des Verbrennungsmotors und Vergleichen des Luftstroms in dem Einlass mit einem Referenzluftstrom durch das Wastegateventil in den Verbrennungsmotoreinlass. In einem beliebigen vorhergehenden Beispiel geschieht das Leiten des Luftstroms von dem Abgassystem durch das Wastegate zusätzlich oder optional durch Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors, um Umgebungsluft in das Abgassystem zu treiben. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist der Verbrennungsmotor zusätzlich oder optional in einem Fahrzeug gekoppelt und wird die Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors bei einem vorbestimmten Satz von Bedingungen über einen Elektromotor ausgeführt, der unter Bedingungen, wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt, durch eine Batterie angetrieben wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional der Wastegatekanal von stromaufwärts der Turbine zu stromabwärts der Turbine an einen Verbrennungsmotorabgaskanal gekoppelt, wobei das Wastegateventil den Abgasstrom über die Abgasturbine reguliert. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele befindet sich zusätzlich oder optional das Wastegateventil während des Testens in einer standardmäßig geschlossenen Position. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner, während des Testens, Betreiben eines elektrischen Ansaug-Boosters, der an den Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, in einer Rückwärtsrichtung, um einen Luftstrom von dem Abgassystem über das Wastegateventil zu dem Einlass zu leiten. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner eine Ansaugdrossel, die an den Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, und wobei der vorbestimmte Satz an Bedingungen eine Verbrennungsmotordrehzahl, eine Dauer des Kurbelns des Verbrennungsmotors, eine Position der Ansaugdrossel und eine Drehzahl des elektrischen Ansaug-Boosters beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional der Luftstrom in dem Einlass über einen Krümmerluftstromsensor (MAF-Sensor) geschätzt, der an den Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner Angeben, dass das Wastegateventil verschlechtert ist, als Reaktion darauf umfasst, dass der Luftstrom in dem Einlass größer als der Referenzluftstrom ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner Angeben, dass das Wastegateventil nicht verschlechtert ist, als Reaktion darauf, dass der Luftstrom in dem Einlass im Wesentlichen gleich dem Referenzluftstrom ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional der Referenzluftstrom über den MAF-Sensor bei der Installation des Wastegateventils durch Leiten von Umgebungsluft durch das Wastegateventil während der Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors bei dem vorbestimmten Satz von Bedingungen etabliert. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner, als Reaktion auf Angeben, dass das Wastegateventil verschlechtert ist, Festlegen eines Diagnosecodes, und während eines unmittelbar anschließenden Verbrennungsmotorbetriebs, Anpassen des Betriebs des elektrischen Boosters, um die Verschlechterung des Wastegateventils auszugleichen.
  • Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für einen Verbrennungsmotor umfasst: während einer ersten Verbrennungsmotorbedingung, Rückwärtsrotieren eines Verbrennungsmotors, um Umgebungsluft durch eins oder mehrere von einer Abgasturbine, die in einem Auslass des Verbrennungsmotors positioniert ist, und eines Wastegateventils, das in einem Wastegatekanal positioniert ist, der die Abgasturbine umgeht, zu leiten, und Aufzeichnen eines Referenzansaugluftstroms; während einer zweiten Verbrennungsmotorbedingung, Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors, um Umgebungsluft durch eins oder mehrere der Abgasturbine und des Wastegateventils zu leiten, und Aufzeichnen eines aktualisierten Ansaugluftstroms; und Angeben, dass das Wastegateventil in einer offenen Position festsitzt, als Reaktion darauf, dass der aktualisierte Ansaugluftstrom größer als der Referenzansaugluftstrom ist. In einem beliebigen vorhergehenden Beispiel umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner, während jeder der ersten Verbrennungsmotorbedingung und der zweiten Verbrennungsmotorbedingung, Betätigen des Wastegateventils in eine geschlossene Position und Betätigen einer Drossel, die an einen Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, in eine vollständig offene Position. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die erste Verbrennungsmotorbedingung eine Verbrennungsmotorbedingung, wenn eine unter einem ersten Schwellenwert liegende Dauer seit der Installation des Wastegateventils verstrichen ist, und beinhaltet die zweite Verbrennungsmotorbedingung eine verwendete Verbrennungsmotorbedingung, wenn das Wastegateventil für mehr als eine über einem zweiten Schwellenwert liegende Dauer verwendet wird, wobei die zweite Schwellendauer länger als die erste Schwellendauer ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele treibt zusätzlich oder optional der Verbrennungsmotor ein Fahrzeug an, welches ein autonomes Fahrzeug und/oder ein Hybridfahrzeug umfasst, und wobei sowohl bei der ersten Betriebsbedingung als auch bei der zweiten Betriebsbedingung der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoff über einen Elektromotor während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung rückwärts rotiert wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional jeder des Referenzansaugluftstroms und des aktualisierten Ansaugluftstroms über einen Krümmerluftstromsensor (MAF-Sensor) geschätzt, der an einen Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner Schätzen eines Grads der Öffnung des Wastegateventils auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem aktualisierten Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom, wobei der Grad der Öffnung bei einer Erhöhung der Differenz zwischen dem aktualisierten Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom zunimmt.
  • In noch einem weiteren Beispiel umfasst ein System: ein Fahrzeug, das ein autonomes Fahrzeug und/oder ein Hybridfahrzeug beinhaltet, eine elektrische Maschine, einen Verbrennungsmotor, der einen Ansaugkanal und einen Abgaskanal beinhaltet, eine Ansaugdrossel, die an den Ansaugkanal gekoppelt ist, einen Turbolader, der einen Ansaugverdichter, der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, und eine Abgasturbine beinhaltet, die an den Abgaskanal gekoppelt ist, einen Wastegatekanal, der über die Abgasturbine an den Abgaskanal gekoppelt ist, ein Wastegateventil, das an den Wastegatekanal gekoppelt ist, einen Krümmerluftstromsensor (MAF-Sensor), der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, eine Leitung, die stromabwärts des Ansaugverdichters und stromaufwärts eines Ladeluftkühlers an den Ansaugkanal gekoppelt ist, wobei die Leitung einen elektromotorbetriebenen elektrischen Booster beinhaltet, und eine Steuerung mit in einem nicht transitorischen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: Erhalten eines Referenzluftstroms über den MAF-Sensor durch Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors durch die elektrische Maschine, wenn das Wastegateventil zum ersten Mal installiert wird; und nach der Verwendung des Wastegateventils für eine Schwellendauer seit der Installation des Wastegateventils und während der Verbrennungsmotor durch die elektrische Maschine rückwärts rotiert wird, Erhalten eines ersten Ansaugluftstroms über den MAF-Sensor; und als Reaktion darauf, dass der erste Ansaugluftstrom größer als der Referenzluftstrom ist, Angeben der Verschlechterung des Wastegateventils. In einem beliebigen vorhergehenden Beispiel geschieht zusätzlich oder optional Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die Steuerung weitere Anweisungen zum: während eines anschließenden Verbrennungsmotorzyklus, Erhöhen einer Drehzahl des elektrischen Boosters als Reaktion auf die Verschlechterung des Wastegateventils.
  • Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Verbrennungsmotorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern wird vielmehr zur einfacheren Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nicht transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Verbrennungsmotorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedene Verbrennungsmotorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende 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 Konfigurationen und sonstige hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen, wobei sie zwei oder mehr derartiger Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche im Rahmen dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche 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 Testen eines Wastegateventils auf Verschlechterung, das in einem Wastegatekanal positioniert ist, der parallel zu einer Turbine gekoppelt ist, die in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors positioniert ist, durch Leiten eines Luftstroms von dem Abgassystem durch das Wastegateventil in einen Einlass des Verbrennungsmotors und Vergleichen des Luftstroms in dem Einlass mit einem Referenzluftstrom durch das Wastegateventil in den Verbrennungsmotoreinlass.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Leiten des Luftstroms von dem Abgassystem durch das Wastegate durch Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors geschieht, um Umgebungsluft in das Abgassystem zu treiben.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug gekoppelt und wird die Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors bei einem vorbestimmten Satz von Bedingungen über einen Elektromotor ausgeführt, der unter Bedingungen, wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt, durch eine Batterie angetrieben wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Wastegatekanal von stromaufwärts der Turbine zu stromabwärts der Turbine an einen Verbrennungsmotorabgaskanal gekoppelt, wobei das Wastegateventil den Abgasstrom über die Abgasturbine reguliert.
  • Gemäß einer Ausführungsform befindet sich das Wastegateventil während des Testens in einer standardmäßig geschlossenen Position.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch, während des Testens, Betreiben eines elektrischen Ansaug-Boosters, der an den Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, in einer Rückwärtsrichtung, um einen Luftstrom von dem Abgassystem über das Wastegateventil zu dem Einlass zu leiten.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Ansaugdrossel, die an den Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, und wobei der vorbestimmte Satz an Bedingungen eine Verbrennungsmotordrehzahl, eine Dauer des Kurbelns des Verbrennungsmotors, eine Position der Ansaugdrossel und eine Drehzahl des elektrischen Ansaug-Boosters beinhaltet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom in dem Einlass über einen Krümmerluftstromsensor (MAF-Sensor) geschätzt wird, der an den Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner Angeben, dass das Wastegateventil verschlechtert ist, als Reaktion darauf umfasst, dass der Luftstrom in dem Einlass größer als der Referenzluftstrom ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Angeben, dass das Wastegateventil nicht verschlechtert ist, als Reaktion darauf, dass der Luftstrom in dem Einlass im Wesentlichen gleich dem Referenzluftstrom ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der Referenzluftstrom über den MAF-Sensor bei der Installation des Wastegateventils durch Leiten von Umgebungsluft durch das Wastegateventil während der Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors bei dem vorbestimmten Satz von Bedingungen etabliert.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch, als Reaktion auf Angeben, dass das Wastegateventil verschlechtert ist, Festlegen eines Diagnosecodes, und während eines unmittelbar anschließenden Verbrennungsmotorbetriebs, Anpassen des Betriebs des elektrischen Boosters, um die Verschlechterung des Wastegateventils auszugleichen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor, während einer ersten Verbrennungsmotorbedingung, Rückwärtsrotieren eines Verbrennungsmotors, um Umgebungsluft durch eins oder mehrere von einer Abgasturbine, die in einem Auslass des Verbrennungsmotors positioniert ist, und eines Wastegateventils, das in einem Wastegatekanal positioniert ist, der die Abgasturbine umgeht, zu leiten, und Aufzeichnen eines Referenzansaugluftstroms; während einer zweiten Verbrennungsmotorbedingung, Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors, um Umgebungsluft durch eins oder mehrere der Abgasturbine und des Wastegateventils zu leiten, und Aufzeichnen eines aktualisierten Ansaugluftstroms; und Angeben, dass das Wastegateventil in einer offenen Position festsitzt, als Reaktion darauf, dass der aktualisierte Ansaugluftstrom größer als der Referenzansaugluftstrom ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch, während jeder der ersten Verbrennungsmotorbedingung und der zweiten Verbrennungsmotorbedingung, Betätigen des Wastegateventils in eine geschlossene Position und Betätigen einer Drossel, die an einen Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, in eine vollständig offene Position.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die erste Verbrennungsmotorbedingung eine Verbrennungsmotorbedingung, wenn eine unter einem ersten Schwellenwert liegende Dauer seit der Installation des Wastegateventils verstrichen ist, und beinhaltet die zweite Verbrennungsmotorbedingung eine verwendete Verbrennungsmotorbedingung, wenn das Wastegateventil für mehr als eine über einem zweiten Schwellenwert liegende Dauer verwendet wird, wobei die zweite Schwellendauer länger als die erste Schwellendauer ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform treibt der Verbrennungsmotor ein Fahrzeug an, welches ein autonomes Fahrzeug und/oder ein Hybridfahrzeug umfasst, und wobei sowohl bei der ersten Betriebsbedingung als auch bei der zweiten Betriebsbedingung der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoff über einen Elektromotor während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung rückwärts rotiert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird jeder des Referenzansaugluftstroms und des aktualisierten Ansaugluftstroms über einen Krümmerluftstromsensor (MAF-Sensor) geschätzt, der an einen Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Schätzen eines Grads der Öffnung des Wastegateventils auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem aktualisierten Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom, wobei der Grad der Öffnung bei einer Erhöhung der Differenz zwischen dem aktualisierten Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom zunimmt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, aufweisend ein Fahrzeug, das ein autonomes Fahrzeug und/oder ein Hybridfahrzeug beinhaltet; eine elektrische Maschine; einen Verbrennungsmotor, der einen Ansaugkanal und einen Abgaskanal beinhaltet; eine Ansaugdrossel, die an den Ansaugkanal gekoppelt ist; einen Turbolader, der einen Ansaugverdichter, der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, und eine Abgasturbine beinhaltet, die an den Abgaskanal gekoppelt ist, einen Wastegatekanal, der über die Abgasturbine an den Abgaskanal gekoppelt ist, ein Wastegateventil, das an den Wastegatekanal gekoppelt ist; einen Krümmerluftstromsensor (MAF-Sensor), der an den Ansaugkanal gekoppelt ist; eine Leitung, die stromabwärts des Ansaugverdichters und stromaufwärts eines Ladeluftkühlers an den Ansaugkanal gekoppelt ist, wobei die Leitung einen elektromotorbetriebenen elektrischen Booster beinhaltet; und eine Steuerung mit in einem nicht transitorischen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: Erhalten eines Referenzluftstroms über den MAF-Sensor durch Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors durch die elektrische Maschine, wenn das Wastegateventil zum ersten Mal installiert wird; und nach der Verwendung des Wastegateventils für eine Schwellendauer seit der Installation des Wastegateventils und während der Verbrennungsmotor durch die elektrische Maschine rückwärts rotiert wird, Erhalten eines ersten Ansaugluftstroms über den MAF-Sensor; und als Reaktion darauf, dass der erste Ansaugluftstrom größer als der Referenzluftstrom ist, Angeben der Verschlechterung des Wastegateventils.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung geschieht.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen zum: während eines anschließenden Verbrennungsmotorzyklus, Erhöhen einer Drehzahl des elektrischen Boosters als Reaktion auf die Verschlechterung des Wastegateventils.
  • 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 20020148224 [0003]

Claims (15)

  1. Verfahren, umfassend: Testen eines Wastegateventils auf Verschlechterung, das in einem Wastegatekanal positioniert ist, der parallel zu einer Turbine gekoppelt ist, die in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors positioniert ist, durch Leiten eines Luftstroms von dem Abgassystem durch das Wastegateventil in einen Einlass des Verbrennungsmotors und Vergleichen des Luftstroms in dem Einlass mit einem Referenzluftstrom durch das Wastegateventil in den Verbrennungsmotoreinlass.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Leiten des Luftstroms von dem Abgassystem durch das Wastegate durch Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors geschieht, um Umgebungsluft in das Abgassystem zu treiben.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug gekoppelt ist und die Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors bei einem vorbestimmten Satz von Bedingungen über einen Elektromotor ausgeführt wird, der unter Bedingungen, wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt, durch eine Batterie angetrieben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wastegatekanal von stromaufwärts der Turbine zu stromabwärts der Turbine an einen Verbrennungsmotorabgaskanal gekoppelt ist, wobei das Wastegateventil den Abgasstrom über die Abgasturbine reguliert.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich das Wastegateventil während des Testens in einer standardmäßig geschlossenen Position befindet.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, während des Testens, Betreiben eines elektrischen Ansaug-Boosters, der an den Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, in einer Rückwärtsrichtung, um einen Luftstrom von dem Abgassystem über das Wastegateventil zu dem Einlass zu leiten.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Ansaugdrossel, die an den Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, und wobei der vorbestimmte Satz an Bedingungen eine Verbrennungsmotordrehzahl, eine Dauer des Kurbelns des Verbrennungsmotors, eine Position der Ansaugdrossel und eine Drehzahl des elektrischen Ansaug-Boosters beinhaltet.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Luftstrom in dem Einlass über einen Krümmerluftstromsensor (MAF-Sensor) geschätzt wird, der an den Verbrennungsmotoreinlass gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner Angeben, dass das Wastegateventil verschlechtert ist, als Reaktion darauf, dass der Luftstrom in dem Einlass größer als der Referenzluftstrom ist, oder Angeben, dass das Wastegateventil nicht verschlechtert ist, als Reaktion darauf, dass der Luftstrom in dem Einlass im Wesentlichen gleich dem Referenzluftstrom ist, umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Referenzluftstrom über den MAF-Sensor bei der Installation des Wastegateventils durch Leiten von Umgebungsluft durch das Wastegateventil während der Rückwärtsrotation des Verbrennungsmotors bei dem vorbestimmten Satz von Bedingungen etabliert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend, als Reaktion auf Angeben, dass das Wastegateventil verschlechtert ist, Festlegen eines Diagnosecodes, und während eines unmittelbar anschließenden Verbrennungsmotorbetriebs, Anpassen des Betriebs des elektrischen Boosters, um die Verschlechterung des Wastegateventils auszugleichen.
  11. System, umfassend: ein Fahrzeug, das ein autonomes Fahrzeug und/oder ein Hybridfahrzeug beinhaltet; eine elektrische Maschine, einen Verbrennungsmotor, der einen Ansaugkanal und einen Abgaskanal beinhaltet; eine Ansaugdrossel, die an den Ansaugkanal gekoppelt ist; einen Turbolader, der einen Ansaugverdichter, der an den Ansaugkanal gekoppelt ist, und eine Abgasturbine beinhaltet, die an den Abgaskanal gekoppelt ist; einen Wastegatekanal, der über die Abgasturbine an den Abgaskanal gekoppelt ist, ein Wastegateventil, das an den Wastegatekanal gekoppelt ist; einen Krümmerluftstromsensor (MAF-Sensor), der an den Ansaugkanal gekoppelt ist; eine Leitung, die stromabwärts des Ansaugverdichters und stromaufwärts eines Ladeluftkühlers an den Ansaugkanal gekoppelt ist, wobei die Leitung einen elektromotorbetriebenen elektrischen Booster beinhaltet; und eine Steuerung mit in einem nicht transitorischen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: während einer ersten Verbrennungsmotorbedingung, Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors, um Umgebungsluft durch eins oder mehrere der Abgasturbine und des Wastegateventils zu leiten, Umgehen der Abgasturbine, und Aufzeichnen eines Referenzansaugluftstroms über den MAF-Sensor; während einer zweiten Verbrennungsmotorbedingung, Rückwärtsrotieren des Verbrennungsmotors, um Umgebungsluft durch eins oder mehrere der Abgasturbine und des Wastegateventils zu leiten, und Aufzeichnen eines aktualisierten Ansaugluftstroms über den MAF-Sensor; und Angeben, dass das Wastegateventil in einer offenen Position festsitzt, als Reaktion darauf, dass der aktualisierte Ansaugluftstrom größer als der Referenzansaugluftstrom ist.
  12. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet zum: während jeder der ersten Verbrennungsmotorbedingung und der zweiten Verbrennungsmotorbedingung, Betätigen des Wastegateventils in eine geschlossene Position und Betätigen der Ansaugdrossel in eine vollständig offene Position.
  13. System nach Anspruch 11, wobei die erste Verbrennungsmotorbedingung eine Verbrennungsmotorbedingung, wenn eine unter einem ersten Schwellenwert liegende Dauer seit der Installation des Wastegateventils verstrichen ist, beinhaltet und die zweite Verbrennungsmotorbedingung eine verwendete Verbrennungsmotorbedingung, wenn das Wastegateventil für mehr als eine über einem zweiten Schwellenwert liegende Dauer verwendet wird, beinhaltet, wobei die zweite Schwellendauer länger als die erste Schwellendauer ist.
  14. System nach Anspruch 11, wobei sowohl bei der ersten Betriebsbedingung als auch bei der zweiten Betriebsbedingung der Verbrennungsmotor ohne Kraftstoff über die elektrische Maschine während einer Fahrzeugzündschlüsselausschaltbedingung rückwärts rotiert wird.
  15. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet zum: Schätzen eines Grads der Öffnung des Wastegateventils auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem aktualisierten Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom, wobei der Grad der Öffnung bei einer Erhöhung der Differenz zwischen dem aktualisierten Ansaugluftstrom und dem Referenzluftstrom zunimmt.
DE102019101104.3A 2018-01-17 2019-01-16 Systeme und verfahren zur wastegatediagnose Pending DE102019101104A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/873,626 2018-01-17
US15/873,626 US10544748B2 (en) 2018-01-17 2018-01-17 Systems and methods for wastegate diagnostics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019101104A1 true DE102019101104A1 (de) 2019-07-18

Family

ID=67068492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019101104.3A Pending DE102019101104A1 (de) 2018-01-17 2019-01-16 Systeme und verfahren zur wastegatediagnose

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10544748B2 (de)
CN (1) CN110043360A (de)
DE (1) DE102019101104A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10632996B2 (en) * 2017-05-09 2020-04-28 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for controlling a hybrid electric powertrain
US10690081B2 (en) * 2018-04-23 2020-06-23 Fca Us Llc Diagnostic techniques for a surge valve of a turbocharged engine
JP7088089B2 (ja) * 2019-03-14 2022-06-21 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両、及びハイブリッド車両の異常診断方法
US11421619B2 (en) * 2020-12-01 2022-08-23 Garrett Transportation I Inc. Wear monitoring for electrical actuators

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020148224A1 (en) 2001-04-13 2002-10-17 Ronald Propernick Apparatus and method for diagnosing pressure-related problems in turbocharged engines

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007023559B3 (de) 2007-05-21 2008-12-04 Continental Automotive Gmbh Diagnoseverfahren und Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine
US10385794B2 (en) * 2015-09-24 2019-08-20 Ai Alpine Us Bidco Inc. Method and engine controller for diagnosing waste gate valve malfunction and related power generation system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020148224A1 (en) 2001-04-13 2002-10-17 Ronald Propernick Apparatus and method for diagnosing pressure-related problems in turbocharged engines

Also Published As

Publication number Publication date
US20190218988A1 (en) 2019-07-18
US10544748B2 (en) 2020-01-28
CN110043360A (zh) 2019-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018130727A1 (de) Systeme und verfahren zur turbowastegatediagnose
DE102019100042A1 (de) Systeme und verfahren für die zylinderauslassventildiagnose
DE102018131980A1 (de) Verfahren und systeme zur ansaugluftfilterdiagnose
DE102018133215A1 (de) Systeme und Verfahren für die AGR-Ventil-Diagnose
DE102019100073A1 (de) Systeme und verfahren zur prüfung eines elektrisch beheizten abgaskatalysators
DE102018131943A1 (de) Verfahren und Systeme zur Fehlerdiagnose von Abgasanpassungsventilen
DE102019101104A1 (de) Systeme und verfahren zur wastegatediagnose
DE102019115695A1 (de) Verfahren und System zur Diagnose eines Abgasrückführungssystems
DE102018124534A1 (de) Verdunstungsemissionssystemdiagnose für GTDI-Verbrennungsmotoren unter Verwendung eines elektronischen Boosters
DE102019104450A1 (de) Verfahren und Systeme zum Entfernen von Feuchtigkeit aus dem Motorabgassystem
DE102018117787A1 (de) Systeme und Verfahren für einen Motor mit Zylinderabschaltung
DE102019115049A1 (de) Systeme und verfahren für die druckbasierte diagnose für zweistufige turbo-verbrennungsmotoren
DE102016108457B4 (de) Verfahren zum detektieren von undichtigkeiten in einem einlasskrümmer
DE102019102086A1 (de) Umgebungstemperatursensorrationalitätsprüfung
DE102018128468A1 (de) Verfahren und systeme für das entfernen von feuchtigkeit von motorkomponenten
DE102016101122A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Ansaugvorrichtungs-Antriebsstroms
DE102018118596A1 (de) Verfahren und system zum steuern von motorluftstrom mit einer hilfsdrossel, die in reihe mit einem venturi und parallel zu einer hauptansaugdrossel angeordnet ist
DE102018111684A1 (de) Verfahren und system für ein aufgeladenes verbrennungsmotorsystem
DE102018127425A1 (de) Systeme und verfahren zum diagnostizieren eines fahrzeugmotoransaugkrümmers und -abgassystems
DE102016121897A1 (de) Verfahren und Systeme zum Spülen von Kondensat aus einem Ladeluftkühler
DE102019113575A1 (de) Systeme und verfahren zur beschleunigten fahrzeugabkühlung
DE102019100025A1 (de) Systeme und verfahren zur verbrennungsmotorkühlung während s/s-ereignissen
DE102018116362A1 (de) Verfahren und systeme zum diagnostizieren eines einlassluftfeuchtigkeitssensors eines motors
DE102019107060A1 (de) Systeme und verfahren zur partikelfilterregeneration
DE102018127778A1 (de) Systeme und Verfahren für Steuermodul-Alarmaufwachen

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: LORENZ SEIDLER GOSSEL RECHTSANWAELTE PATENTANW, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: LORENZ SEIDLER GOSSEL RECHTSANWAELTE PATENTANW, DE