DE102019101549A1

DE102019101549A1 - System und verfahren zur ladedruckregelung

Info

Publication number: DE102019101549A1
Application number: DE102019101549.9A
Authority: DE
Inventors: Julia Helen Buckland; Baitao Xiao; Tyler Kelly; David Bell
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2019-07-25
Also published as: US20190226391A1; US10895197B2; CN110067642A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Verbessern der Pumpregelung in einem aufgeladenen Motorsystem bereitgestellt, das mit einem Elektromotor zum Bereitstellen von elektrischer Ladeunterstützung konfiguriert ist. Ein Pumpen bei Pedalbetätigung und beim Pedalloslassen wird durch Erhöhen der Öffnung eines Verdichterrückführventils und Abstimmen der Öffnung des Rückführventils mit Einstellungen einer Abgas-Wastegate-Position und einer von dem Elektromotor abgegebenen Leistung behoben. Die Einstellungen ermöglichen es, dass ein Ansaugluftstrom bereitgestellt wird, bei dem der Verdichter außerhalb eines Pumpbereichs betrieben wird, während ein Soll-Ladedruck mit zunehmendem oder abnehmendem Fahrerdrehmomentbedarf bereitgestellt wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zur abgestimmten Regelung eines elektrisch unterstützen Turboladers und eines stufenlos verstellbaren Rückführventils (Continuously Variable Recirculation Valve - CCRV).
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Motorsysteme können mit Aufladungsvorrichtungen, wie z. B. Turboladern oder Kompressoren, konfiguriert sein, um eine aufgeladene Luftladung bereitzustellen und Spitzenleistungsabgaben zu verbessern. Die Verwendung eines Verdichters ermöglicht es, dass ein Motor mit kleinerem Hubraum genauso viel Leistung bereitstellt wie ein Motor mit größerem Hubraum, jedoch mit zusätzlichen Vorteilen bezüglich der Kraftstoffeffizienz. Turbolader sind jedoch dem Turboloch ausgesetzt. Da die Verdichterdrehzahl von der Drehzahl abhängig ist, mit der eine Turbine hochgedreht werden kann, kann bei einer transienten Erhöhung des Drehmomentbedarfs eine Verzögerung zwischen dem Anfordern des Ladedrucks und dessen Zufuhr auftreten.
Die transiente Reaktion des aufgeladenen Motors kann durch zusätzliche elektrische Unterstützung für den Turbolader verbessert werden. Ein Beispiel für ein aufgeladenes Motorsystem, das mit einer elektrischen Unterstützung konfiguriert ist, wird von Barthelet et al. in US-Patent Nr. 7.779.634 dargestellt. Darin kann ein Elektromotor eine Turboladerwelle antreiben, die eine Abgasturbine an einen Ansaugverdichter koppelt. Durch Einstellen der Leistung des Elektromotors, wenn eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs vorliegt, lässt sich die Ladereaktion verbessern, während die Turbine hochdreht.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei einem derartigen Ansatz zur Ladedruckregelung erkannt. Als ein Beispiel kann die elektrische Unterstützung zu einem Überschwingen des Ladedrucks führen. Konkret kann, wenn die elektrische Unterstützung aggressiv geregelt wird, um eine schnelle Reaktionszeit zu erreichen, die hohe Trägheit des Elektromotors zur Folge haben, dass der Ist-Ladedruck den Soll-Ladedruck überschwingt. Dies kann dazu führen, dass der Verdichter in einen Pumpbereich gerät, wodurch sich der Vorwärtsstrom durch den Verdichter verringert. Darüber hinaus können pumpbedingte NVH-Probleme, wie z. B. störende Geräusche aus dem Motoransaugsystem, auftreten. Selbst wenn der Verdichter nicht in oder nahe dem Pumpbereich betrieben wird, kann das Überschwingen dazu führen, dass der Verdichter eine Drehzahlgrenze oder eine Ladegrenze überschreitet, sodass sich die Verdichterlebensdauer verschlechtert. Weiterhin kann das Überschwingen zu einer unerwünschten Interaktion mit der Drosselsteuerung aufgrund eines Nichtminimalphasen(NMP)-Verhaltens führen. Wenn die elektrische Unterstützung gedrosselt wird, um das Überschwingen zu verringern, verschlechtert sich die transiente Ladereaktion. In einigen Beispielen kann der Elektromotor in einen Generatormodus geschaltet werden, um ein Nutzbremsdrehmoment (d. h. ein negatives Drehmoment) während der Überschwingbedingung anzuwenden. Es kann jedoch schwierig sein, die Zeit, in welcher der Elektromotor entweder als Motor oder als Generator zu betreiben ist, in Abhängigkeit des Ladedrucks genau zu steuern. Überdies kann das negative Drehmoment verschwendet sein, wenn eine an den Elektromotor gekoppelte Batterie nicht dazu imstande ist, die erzeugte Ladung aufzunehmen (wie z. B. wenn die Batterie bereits vollständig geladen ist).
KURZDARSTELLUNG
In einem Beispiel können einige der obengenannten Probleme durch ein Verfahren für einen aufgeladenen Motor gelöst werden, umfassend: in Reaktion auf ein vorhergesagtes Überschwingen der Aufladung Einstellen von sowohl einem von einem an eine Aufladungsvorrichtung gekoppelten Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoment und einer Öffnung eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils (CCRV), wobei das Einstellen auf einem Ladestand (State of Charge - SOC) einer an den Elektromotor gekoppelten Batterie beruht. Auf diese Weise kann eine elektrische Unterstützung verwendet werden, um die Ladereaktion zu verbessern, während ein Überschwingen der Aufladung und damit zusammenhängende Probleme verringert werden.
Als ein Beispiel kann ein aufgeladener Motor mit einem Turbolader konfiguriert sein, der einen durch eine Abgasturbine angetriebenen Ansaugverdichter und einen an den Turbolader, wie z. B. an die Turboladerwelle, gekoppelten Elektromotor aufweist. In Reaktion auf eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs kann eine Steuerung den Elektromotor betreiben, um eine elektrische Ladeunterstützung bereitzustellen. Der Betrieb des Elektromotors kann mit der Öffnung eines Wastegates, das an eine Abgasturbine gekoppelt ist, und eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils (CCRV), das an den Ansaugverdichter gekoppelt ist, abgestimmt werden, um den Ladedruckbedarf zu erfüllen. Beispielsweise kann, während der Elektromotor aggressiver betrieben wird, die Öffnung des Wastegates verringert werden, um das Hochdrehen der Turbine zu beschleunigen, während die Öffnung des CCRV erhöht wird, um den Abstand zur Pumpgrenze zu verbessern. Wenn ein Überschwingen des Ladedrucks zu erwarten ist, kann die Steuerung Maßnahmen ergreifen, um das Überschwingen zu verringern, wobei die ausgewählten Maßnahmen auf der Fähigkeit des aufgeladenen Motorsystems beruhen, die von dem Überschwingen der Aufladung abgeleitete Ladung aufzunehmen. Konkret kann, wenn ein Batterieladestand (SOC) niedriger als eine Schwellenladung ist, die Steuerung dazu übergehen, Drehmoment von dem Turbolader durch Betreiben des Elektromotors als Generator zu extrahieren, bevor der Soll-Ladedruck erreicht ist, um das Überschwingen der Aufladung zu verringern und die Batterie über das angewandte Nutzbremsdrehmoment (oder negative Drehmoment) zu laden. Darüber hinaus kann die Öffnung des Wastegates und des CCRV mit dem vom Elektromotor bereitgestellten Nutzbremsdrehmoment abgestimmt werden. Beispielsweise kann die Öffnung von sowohl dem Wastegate als auch dem CCRV erhöht werden (z. B. um ein verbliebenes Überschwingen der Aufladung nach Anwendung des Nutzbremsdrehmoments zu verringern). Andernfalls kann, wenn der Batterie-SOC höher als die Schwellenladung ist, die Steuerung den Elektromotor weiterhin im Motormodus, jedoch weniger aggressiv betreiben, während die Öffnung des CCRV auf Grundlage der Druckdifferenz (zwischen dem Soll-Ladedruck und dem Ist-Ladedruck bei aktivierter elektrischer Unterstützung) erhöht wird. Beispielsweise kann das CCRV in eine vollständig geöffnete Position geschaltet werden.
Es versteht sich, dass, während das vorstehende Beispiel in Bezug auf ein Motorsystem beschrieben wird, bei dem die Aufladungsvorrichtung ein Turbolader ist, die Aufladungsvorrichtung in alternativen Beispielen ein elektrischer Kompressor sein kann und die Einstellungen über einen an den Verdichter des Kompressors gekoppelten Elektromotor durchgeführt werden können.
Auf diese Weise kann der Betrieb eines Verdichterrückführventils mit der Menge an Elektromotordrehmoment, das an einen Turbolader (z. B. eine Turboladerwelle) bereitgestellt wird, abgestimmt werden, um die Ladedruckregelung und Reaktionsfähigkeit zu verbessern. Insbesondere kann ein Überschwingen des Ladedrucks verringert werden, während gleichzeitig ein Abstand zur Pumpgrenze erhöht wird, indem ein an einen Ansaugverdichter gekoppeltes CCRV geöffnet wird, während die Zufuhr von elektrischer Leistung an einen an die Turboladerwelle gekoppelten Elektromotor deaktiviert wird, oder indem Leistung von dem Elektromotor extrahiert wird, wodurch sich die Turboladerwelle verlangsamt. Die technische Wirkung eines Erhöhens der Öffnung des CCRV, während negatives Drehmoment von einem elektrischen Unterstützungsmotor aggressiver bereitgestellt wird, wenn eine Batterie dazu imstande ist, Ladung aufzunehmen, oder während der elektrische Unterstützungsmotor deaktiviert wird, wenn die Batterie nicht dazu imstande ist, Ladung aufzunehmen, besteht darin, dass eine schnellere Ladereaktion bereitgestellt werden kann. Durch Nutzen eines an einen Turbolader gekoppelten Elektromotors kann derselbe Elektromotor zum Verbessern der Ladedruckregelung während eines Pedalbetätigungsereignisses durch Hinzufügen von Drehmoment zu einer Turboladerwelle, wenn eine Ist-Aufladung unter einer angeforderten Aufladung liegt, und durch Abziehen von Drehmoment von der Turboladerwelle zum Laden einer Batterie, wenn vorhergesagt wird, dass die Ist- die angeforderte Aufladung überschreitet, verwendet werden. Insgesamt wird die Leistung des aufgeladenen Motors verbessert.
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 sind. Sie ist nicht dazu vorgesehen, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile vermeiden.
Figurenliste

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines aufgeladenen Motorsystems, das mit einem Elektromotor zum Bereitstellen von elektrischer Ladeunterstützung konfiguriert ist.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene zum Beheben eines Verdichterpumpens durch Abstimmen der Betätigung eines Verdichterrückführventils mit der Betätigung eines elektrischen Unterstützungsmotors.
3 zeigt ein vorausschauendes Beispiel für eine abgestimmte Betätigung eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils mit der Drehmomentzufuhr von einem elektrischen Unterstützungsmotor.
4 zeigt eine beispielhafte Verschiebung eines Betriebspunkts eines an einen Elektromotor gekoppelten Verdichters in einem Verdichterkennfeld im Verhältnis zu einem Pumpbereich des Kennfelds.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene eines beispielhaften Verfahrens zum Verbessern der Ladedruckregelung durch Abstimmen der Betätigung eines Verdichterrückführventils mit der Betätigung eines elektrischen Unterstützungsmotors.
6 zeigt ein beispielhaftes Kennfeld für ein Ladedruckverhältnis, das eine Ladedruckregelung über einen Elektromotor abbildet.
7 zeigt ein weiteres vorausschauendes Beispiel für eine abgestimmte Betätigung eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils mit der Drehmomentzufuhr von einem elektrischen Unterstützungsmotor.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Verbessern einer Ladedruckregelung und eines Abstands zur Pumpgrenze in einem Hybridfahrzeugsystem, das einen Motor mit einer Aufladungsvorrichtung aufweist, die mit elektrischer Unterstützung von einem Elektromotor konfiguriert ist. Ein nicht einschränkendes Beispiel für ein solches System ist in 1 dargestellt, in dem ein elektrischer Turbolader in einem Hybridelektrofahrzeug bereitgestellt ist. Eine Motorsteuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine, wie etwa die beispielhafte Routine aus 2, durchzuführen, um ein Pumpen durch Abstimmen der Betätigung eines Verdichterrückführventils mit Einstellungen eines Wastegate-Ventils und einer von dem Elektromotor bereitgestellten elektrischen Ladeunterstützung zu beheben. Ein vorausschauendes Beispiel zum Abstimmen eines elektrischen Unterstützungsmotors und eines CCRV-Betriebs in Reaktion auf Pumpen ist in 3 dargestellt. Eine beispielhafte Verschiebung des Verdichterdruckverhältnisses in Bezug auf einen Pumpbereich eines Verdichterkennfelds in Reaktion auf die Betätigung des CCRV und des Elektromotors ist in 4 dargestellt. Die Motorsteuerung kann ferner dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine, wie etwa die beispielhafte Routine aus 5, durchzuführen, um ein Überschwingen des Ladedrucks durch Abstimmen der Betätigung des CCRV mit Einstellungen des von dem elektrischen Unterstützungsmotor zugeführten Drehmoments zu verringern. Ein vorausschauendes Beispiel zum Abstimmen eines elektrischen Unterstützungsmotors und eines CCRV-Betriebs, um ein Überschwingen des Ladedrucks zu verringern, ist in 7 dargestellt. Eine beispielhafte Veränderung eines Verdichterdruckverhältnisses in Reaktion auf eine Betätigung des CCRV und des Elektromotors bei einer Überschwingverringerung ist in 6 dargestellt.
1 stellt Aspekte eines beispielhaften Fahrzeugsystems 100, das ein Motorsystem 101 mit einem Motor 10 beinhaltet, das in einem Fahrzeug 102 gekoppelt ist, schematisch dar. In dem abgebildeten Beispiel ist das Fahrzeug 102 ein Hybridelektrofahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 47 zur Verfügung stehen. Das Fahrzeugsystem 100 kann jedoch in alternativen Beispielen einen herkömmlichen nichthybriden Antriebsstrang beinhalten. In dem dargestellten Beispiel beinhaltet ein Antriebsstrang des Fahrzeugs 102 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motorgenerator handeln. Der Motor 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 48 mit den Fahrzeugrädern 47 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 53 eingerückt sind. In dem abgebildeten Beispiel ist eine (erste) Kupplung 53 zwischen dem Motor 10 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine (zweite) Kupplung 53 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 48 bereitgestellt.
Eine Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 53 senden, um die Kupplung einzurücken oder auszurücken, um so den Motor 10 mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder davon zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 48 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder davon zu trennen. Beispielsweise kann Drehmoment von dem Motor 10 über eine Kurbelwelle 40, ein Getriebe 48 und eine Antriebsstrangwelle 84 an die Fahrzeugräder 47 übertragen werden, wenn die Kupplungen 53 eingerückt sind. Das Getriebe 48 kann ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart sein. Das Getriebe 48 kann ein fest übersetztes Getriebe sein, das eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen beinhaltet, um dem Motor 10 zu ermöglichen, sich mit einer anderen Drehzahl als die Räder 47 zu drehen. Durch Ändern einer Drehmomentübertragungskapazität der ersten Kupplung 53 (z. B. eines Grads an Kupplungsschlupf) kann eine Menge an Motorotordrehmoment, die über die Antriebsstrangwelle 84 an die Räder weitergeleitet wird, moduliert werden.
Die elektrische Maschine 52 kann ein HEV-Elektromotor sein, der im Antriebsstrang zwischen dem Motor und dem Getriebe gekoppelt ist. In wieder anderen Beispielen kann die elektrische Maschine 52 ein Kurbelwellen-Startergenerator (KSG) sein. Der KSG kann an eine Ausgangswelle des Motors gekoppelt sein, sodass der KSG während eines Starts des Hybridfahrzeugsystems Drehmoment zum Drehen des Motors bereitstellen kann, um den Start des Motors zu erleichtern. Unter einigen Bedingungen kann der KSG eine Drehmomentabgabe bereitstellen, um das Motordrehmoment zu ergänzen oder zu ersetzen. Wie hier ausgeführt, kann der KSG ferner unter einigen Bedingungen eine negative Drehmomentabgabe bereitstellen (das heißt, Drehmoment des Antriebsstrangs oder Motors aufnehmen), die in elektrische Energie, wie etwa zum Aufladen einer Systembatterie, umgewandelt werden kann.
Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weise konfiguriert sein, darunter als ein Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug. In Ausführungsformen als Elektrofahrzeug kann eine elektrische Systemenergievorrichtung, wie z. B. eine Systembatterie 45a, an den Antriebsstrang gekoppelt sein. Die Systembatterie 45a kann eine Traktionsbatterie, wie z. B. eine 48-V-Batterie, sein, die der elektrischen Maschine 52 elektrische Leistung zuführt, um den Fahrzeugrädern 47 Drehmoment bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 52 zudem als Generator betrieben werden, um beispielsweise während eines Bremsbetriebs unter Verwendung von Nutzbremsdrehmoment elektrische Leistung zum Laden der Systembatterie 45a bereitzustellen. Es versteht sich, dass die Systembatterie 45a in anderen Ausführungsformen, einschließlich Ausführungsformen als Nicht-Elektrofahrzeug, eine typische Starter-, Licht- und Zündungs(Starting, Lighting, Ignition - SLI)-Batterie sein kann, die an eine Lichtmaschine 46 gekoppelt ist.
Es versteht sich, dass, während die elektrische Systemenergiespeichervorrichtung 45a hier als eine Batterie dargestellt ist, die elektrische Energiespeichervorrichtung 45a in anderen Beispielen ein Kondensator sein kann.
In der abgebildeten Ausführungsform ist der Motor 10 ein aufgeladener Motor, der mit einer Aufladungsvorrichtung konfiguriert ist, die hier als Turbolader 15 dargestellt ist. Der Turbolader 15 beinhaltet einen Verdichter 114, der mechanisch über eine Welle 19 an eine Turbine 116 gekoppelt ist und von dieser angetrieben wird, wobei die Turbine 116 durch Expandieren von Motorabgas angetrieben wird. In einer Ausführungsform kann der Turbolader eine Twin-Scroll-Vorrichtung sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Variable-Turbinengeometrie-Lader (VTG-Lader) sein, wobei die Turbinengeometrie aktiv in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen variiert wird. Der Turbolader 15 kann ferner als ein elektrisch unterstützter Turbolader mit einem Elektromotor 108 konfiguriert sein (hier als ein elektrischer Unterstützungsmotor bezeichnet), der dazu konfiguriert ist, dem Verdichter, der Turbine oder der Turboladerwelle elektrische Unterstützung bereitzustellen. In dem abgebildeten Beispiel ist der Elektromotor 108 an die Welle 19 gekoppelt, obwohl der Elektromotor in anderen Beispielen selektiv an den Verdichter 114 oder die Turbine 116 gekoppelt sein kann. Der Elektromotor 108 kann durch eine bordeigene Energiespeichervorrichtung, wie z. B. eine Systembatterie 45b (wie dargestellt, oder durch die Systembatterie 45a in einem alternativen Beispiel), mit Leistung versorgt werden. Der Elektromotor 108 kann zusätzlich oder alternativ von der Lichtmaschine 46 mit Leistung versorgt werden. Eine Menge an elektrischer Leistung, die dem Elektromotor 108 zugeführt wird, kann variiert werden, um einen Arbeitszyklus des Turboladers einzustellen. In einem Beispiel kann die Menge an elektrischer Leistung, die dem Elektromotor 108 zugeführt wird, erhöht werden, um die Drehzahl des Verdichters 114 zu erhöhen. Infolge der elektrischen Unterstützung kann der Verdichter 114 des Turboladers 15 schnell hochdrehen, wodurch sich ein Turboloch verringert.
Es versteht sich, dass, während das abgebildete Beispiel den Turbolader als die Aufladungsvorrichtung zeigt, wobei der Turbolader mit elektrischer Unterstützung konfiguriert ist, dies nicht einschränkend gemeint ist. In wieder anderen Beispielen kann der Motor ein Turbo-Compound-Motorsystem mit einem elektrischen Kompressor (nicht dargestellt) sein, der vorgelagert oder nachgelagert zu dem Turbolader im Motoreinlass gekoppelt ist. Dabei kann der Kompressor die Aufladungsvorrichtung sein, die dazu konfiguriert ist, elektrische Unterstützung von dem Elektromotor 108 zu empfangen, während der Turbolader 15 dazu konfiguriert sein oder nicht, elektrische Unterstützung von dem Elektromotor 108 zu empfangen. Durch das Hochdrehen des elektrischen Kompressors über den Elektromotor kann ein Ladedruckstoß dem Motor schnell bereitgestellt werden.
Der Elektromotor 108 kann als ein Motorgenerator konfiguriert sein. Somit kann der Elektromotor während Bedingungen, bei denen elektrische Unterstützung zum Aufladungsaufbau erforderlich ist, positives Drehmoment (hier auch als Elektromotordrehmoment bezeichnet) bereitstellen, um entweder den Kreiselverdichter des Kompressors oder die Turboladerwelle anzutreiben, sodass sich die transiente Ladedruckzufuhr verbessert. Der Elektromotor ist jedoch auch zur Energierückgewinnung durch „Bremsen“ der Elektromotorwelle imstande. Dabei kann negatives Drehmoment (hier auch als Nutzbremsdrehmoment bezeichnet) auf den Verdichter (oder die Welle oder Turbine) angewandt werden, wodurch die Verdichterdrehzahl verringert und gleichzeitig die an den Elektromotor 108 gekoppelte Systembatterie (wie z. B. die Batterie 45b) geladen wird.
Frischluft wird entlang des Ansaugkanals 42 über einen Luftkasten 112 in den Motor 10 eingespeist und strömt zum Verdichter 114. Anschließend wird Luft am Verdichter 114 verdichtet und in den Motor 10 eingespeist. Durch den Turbolader 15 verdichtete Luft kann außerdem durch einen Verdichterrückführungskanal 60 von nachgelagert zum Verdichter 114 und nachgelagert zu einem Ladeluftkühler 18 zu einem Einlass des Verdichters 114 zurückgeführt werden, indem eine Öffnung eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils (CCRV) 62 eingestellt wird. Das CCRV 62 kann ein stufenlos verstellbares Ventil sein und das Erhöhen der Öffnung des CCRV 62 kann ein Betätigen (oder Speisen) eines Elektromotors oder Elektromagneten zum Öffnen des Ventils beinhalten. In alternativen Beispielen kann der Verdichterrückführungskanal 60 den Verdichterauslass vorgelagert zum CAC 18 an den Einlass des Verdichters 114 koppeln.
Bei dem CCRV 62 kann es sich um ein stufenlos verstellbares Ventil handeln, wobei eine Position des Ventils stufenlos von einer vollständig geschlossenen Position in eine vollständig geöffnete Position verstellbar ist. In einigen Ausführungsformen kann das CCRV 62 während eines Betriebs mit aufgeladenem Motor teilweise geöffnet sein, um einen Pumpgrenzabstand bereitzustellen. Hierbei kann die teilweise geöffnete Position eine Standardventilposition sein. Dann kann die Öffnung des CCRV 62 in Reaktion auf eine Pumpangabe erhöht werden. Beispielsweise kann das CCRV 62 aus der teilweise geöffneten Standardposition in eine vollständig geöffnete Position eingestellt werden, wobei ein Öffnungsgrad auf der Pumpangabe (z. B. dem Verdichterdruckverhältnis, dem Verdichterdurchsatz, einer Druckdifferenz am Verdichter usw.) beruhen kann. In alternativen Beispielen kann das CCRV 62 während des Betriebs mit aufgeladenem Motor (z. B. Spitzenleistungsbedingungen) geschlossen gehalten werden, um die Ladereaktionszeit zu verringern und die Spitzenleistung zu erhöhen.
Der Verdichter 114 ist durch einen Ladeluftkühler (Charge-Air Cooler - CAC) 18 (hier auch als Zwischenkühler bezeichnet) an ein Drosselventil 20 gekoppelt. Luft strömt von dem Verdichter 114 durch den CAC 18 und das Drosselventil 20 zu einem Ansaugkrümmer 22. Der CAC 18 kann z. B. ein Luft-Luft- oder Wasser-Luft-Wärmetauscher sein. Der Ansaugkrümmerdruck (z. B. ein Druck der Luftladung im Ansaugkrümmer) kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck(Manifold Absolute Pressure - MAP)-Sensors 124 bestimmt werden.
Der Ansaugkrümmer 22 ist durch eine Reihe von Einlassventilen (nicht dargestellt) an eine Reihe von Brennkammern 30 gekoppelt. Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nicht dargestellt) an einen Abgaskrümmer 36 gekoppelt. In der abgebildeten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 36 dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten beinhalten. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten aufweisen, können es ermöglichen, dass Abgas aus unterschiedlichen Brennkammern an unterschiedliche Stellen in dem Motorsystem geleitet wird.
In einer Ausführungsform können sowohl das Auslass- als auch das Einlassventil elektronisch betätigt oder gesteuert werden. In einer anderen Ausführungsform können sowohl das Auslass- als auch das Einlassventil über Nocken betätigt oder gesteuert werden. Unabhängig davon, ob eine elektronische Betätigung oder eine Betätigung über Nocken vorliegt, können die Zeiten, zu denen das Auslass- und das Einlassventil geöffnet und geschlossen sind, auf die gewünschte Verbrennungs- und Emissionssteuerleistung eingestellt werden. Beispielsweise kann die Nockenansteuerung über ein variables Nockenansteuerungssystem so eingestellt werden, dass der Einlass- und der Auslassnocken in eine Position bewegt werden, die den optimalen Liefergrad für die jeweiligen Betriebsbedingungen bereitstellt.
Den Brennkammern 30 können ein oder mehrere Kraftstoffe, wie z. B. 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 dem abgebildeten Beispiel wird Kraftstoff jeder Brennkammer 30 über Direkteinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 bereitgestellt (während in 1 nur eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung dargestellt ist, beinhaltet jede Brennkammer eine daran gekoppelte Kraftstoffeinspritzvorrichtung). Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, zu dem ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteiler gehören. In den Brennkammern kann die Verbrennung über Fremdzündung und/oder Selbstzündung eingeleitet werden.
Wie in 1 dargestellt, wird Abgas zum Antreiben der Turbine von dem Abgaskrümmer 36 zu der Turbine 116 geleitet. Wenn ein verringertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann ein Teil des Abgases stattdessen durch ein Wastegate 90 geleitet werden, wobei die Turbine umgangen wird. Ein Wastegate-Aktor 92 (z. B. Wastegate-Ventil) kann zum Öffnen betätigt werden, um mindestens etwas Abgasdruck von vorgelagert zur Turbine 116 über das Wastegate 90 zu einer Stelle nachgelagert zur Turbine 116 abzulassen. Durch Verringern des Abgasdrucks vorgelagert zur Turbine 116 kann die Turbinendrehzahl verringert werden.
Der kombinierte Strom aus der Turbine 116 und dem Wastegate 90 strömt durch eine Emissionssteuervorrichtung 170. Im Allgemeinen kann die Emissionssteuervorrichtung 170 eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponenten beinhalten, die dazu konfiguriert sind, eine Menge von einer oder mehreren Substanzen in dem Abgasstrom zu verringern. Beispielsweise kann eine Abgasnachbehandlungskomponente dazu konfiguriert sein, NO_x aus dem Abgasstrom einzufangen, wenn der Abgasstrom mager ist, und das eingefangene NO_x zu reduzieren, wenn der Abgasstrom fett ist. In anderen Beispielen kann eine Abgasnachbehandlungskomponente dazu konfiguriert sein, NO_x zu disproportionieren oder NO_x mithilfe eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. In wieder anderen Beispielen beinhaltet die Emissionssteuervorrichtung 170 einen Dreiwegekatalysator, der dazu konfiguriert ist, restliche Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxid zu oxidieren, während NO_x im Abgasstrom reduziert wird. Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung mit einer derartigen Funktionalität können in Washcoats oder an anderen Stellen in der Emissionssteuervorrichtung 170 entweder getrennt oder gemeinsam angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann die Emissionssteuervorrichtung 170 ferner ein regenerierbares Rußfilter beinhalten, das dazu konfiguriert ist, Rußpartikel im Abgasstrom einzufangen und zu oxidieren.
Das behandelte Abgas aus der Emissionssteuervorrichtung 170 kann ganz oder teilweise über eine Abgasleitung 35 in die Atmosphäre abgegeben werden. Je nach den Betriebsbedingungen kann jedoch ein Teil des Abgases stattdessen über einen Abgasrückführungs(AGR)-Kanal (nicht dargestellt), der einen AGR-Kühler und ein AGR-Ventil beinhaltet, zum Ansaugkanal 42 umgeleitet werden. Die AGR kann zum Einlass des Verdichters 114 zurückgeführt werden.
Ein oder mehrere Sensoren können an den Einlass des Verdichters 114 gekoppelt sein. Beispielsweise kann ein Temperatursensor 55 zum Schätzen einer Verdichtereinlasstemperatur an den Einlass des Verdichters 114 gekoppelt sein. Als ein anderes Beispiel kann ein Drucksensor 56 zum Schätzen eines Drucks von in den Verdichter eintretender Luft an den Einlass des Verdichters 114 gekoppelt sein. Zu wieder anderen Sensoren können z.B. Luft-KraftstoffVerhältnis-Sensoren, Luftfeuchtigkeitssensoren usw. gehören. In anderen Beispielen können eine oder mehrere der Verdichtereinlassbedingungen (wie etwa Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Druck usw.) auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen abgeleitet werden. Die Sensoren können eine Bedingung der am Verdichtereinlass aus dem Ansaugkanal aufgenommenen Ansaugluft sowie der durch den Kanal 60 zurückgeführten Luftladung schätzen. Ein oder mehrere Sensoren können zudem vorgelagert zum Verdichter 114 an den Ansaugkanal 42 gekoppelt sein, um eine Zusammensetzung und eine Bedingung der in den Verdichter eintretenden Luftladung zu bestimmen. Zu diesen Sensoren kann z. B. ein Drucksensor 58 gehören. Überdies kann ein Drosseleinlassdruck(Throttle Inlet Pressure - TIP)-Sensor 59 vorgelagert zum CAC 18 und nachgelagert zum Drosselventil 20 gekoppelt sein, um einen dem Motor zugeführten Ladedruck zu schätzen.
Während eines Pedalbetätigungsereignisses durch den Fahrzeugführer kann, wenn in Reaktion auf eine Erhöhung des Fahrerdrehmomentbedarfs von einem Motorbetrieb ohne Aufladung zu einem Motorbetrieb mit Aufladung (das heißt, Pedalbetätigung von nichtaufgeladen zu aufgeladen) übergegangen wird, ein Turboloch auftreten. Dies ist auf Verzögerungen beim Hochdrehen der Turbine 116 aufgrund der Trägheit des Turboladers und der Abhängigkeit von Abgasenergie zum Antreiben der Turbine zurückzuführen. Das gleiche kann auch passieren, wenn sich der Motor im aufgeladenen Betrieb befindet und es zu einer transienten Zunahme des Ladebedarfs aufgrund einer Erhöhung der Fahrpedalbetätigung durch den Fahrzeugführer (d. h. Pedalbetätigung von aufgeladen zu aufgeladen) kommt. Um dieses Turboloch während dieser ausgewählten Bedingungen zu verringern, kann der Turbolader 15 durch Empfangen von positivem Drehmoment von dem Elektromotor 108 elektrisch unterstützt werden. Insbesondere kann in Reaktion auf die Pedalbetätigung der Wastegate-Aktor 92 geschlossen (z. B. vollständig geschlossen) werden, um den Abgasstrom durch die Turbine 116 zu erhöhen. Bevor ausreichend Turbinenleistung verfügbar ist, um den Verdichter mit der Drehzahl zu drehen, die nötig ist, um die erforderliche Aufladung bereitzustellen, kann der Elektromotor die Leistung zur Turboladerwelle erhöhen. Wenn die Turbine ausreichend Druck aufweist und der Strom der Abgase und der Turbolader dazu imstande sind, die erforderliche Lademenge bereitzustellen, kann die elektrische Unterstützung für den Turbolader vom Elektromotor 108 deaktiviert werden. Wie in Bezug auf 5 ausgeführt, kann die Steuerung während einer Pedalbetätigung bestimmen, wann die elektrische Unterstützung zu deaktivieren ist, um ein Überschwingen der Aufladung zu verringern. Darüber hinaus kann die Steuerung auf Grundlage des Ladestands der an den Elektromotor gekoppelten Batterie Nutzbremsdrehmoment von dem Elektromotor anwenden, um das Überschwingen der Aufladung zu verringern. Alternativ dazu kann, wenn ein Kompressor in der Motorkonfiguration enthalten ist, ein Turboloch durch elektrisches Aktivieren des Kompressors unter Verwendung von positivem Drehmoment, das von dem Elektromotor 108 empfangen wird, verringert werden. Insbesondere kann die schneller wirkende, elektrisch betätigte Kompressorvorrichtung verwendet werden, um die transiente Ladereaktion zu verbessern, während der Turbolader hochdreht.
Während eines Pedalloslassereignisses durch den Fahrzeugführer kann es, wenn von einem Motorbetrieb mit Aufladung zu einem Motorbetrieb ohne Aufladung (das heißt, Pedalloslassen von aufgeladen zu nichtaufgeladen) übergegangen wird, zu Verdichterpumpen kommen. Das liegt an einem verringerten Strom durch den Verdichter 114, wenn sich das Drosselventil 20 bei dem Loslassen des Pedals schließt. Der verringerte Vorwärtsstrom durch den Verdichter kann zu einem Pumpen führen und die Turboladerleistung beeinträchtigten. Überdies kann Pumpen zu Problemen mit Geräuschen, Schwingungen und Rauigkeit (Noise, Vibration and Harshness - NVH), wie z. B. störenden Geräuschen von dem Motoreinlasssystem, führen. Um zu ermöglichen, dass während eines Standardmodus des Fahrzeugbetriebs der Drehmomentbedarf in Reaktion auf das Loslassen des Pedals schnell verringert wird, ohne Verdichterpumpen zu verursachen, kann zumindest ein Teil der durch den Verdichter 114 verdichteten Luftladung zum Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Dadurch ist es möglich, dass weiterhin eine ausreichende Strömung durch den Verdichter strömt, während dem Ansaugkrümmer eine verringerte Strömung zugeführt wird. Insbesondere kann das CCRV 62 geöffnet werden, um (kühle) Druckluft vom Auslass des Verdichters 114 nachgelagert zum CAC 18 zum Einlass des Verdichters 114 zurückzuführen. In einigen Ausführungsformen kann das Verdichterrückführungssystem zusätzlich oder alternativ einen Rückführungskanal zum Zurückführen von warmer Druckluft vom Verdichterauslass vorgelagert zum CAC 18 zum Einlass des Verdichters 114 beinhalten. Zudem kann der Wastegate-Aktor 92 in eine weiter geöffnete (z. B. vollständig geöffnete) Position bewegt werden, damit ein größerer Teil des Abgasstroms zum Auspuffrohr strömt, während er die Turbine umgeht und somit das Runterdrehen der Turbine beschleunigt. Wie in Bezug auf 2 ausgeführt, kann eine Steuerung die Einstellungen einer CCRV-Position mit Einstellungen einer Wastegate-Position abstimmen, um den Pumpgrenzabstand zu verbessern, während auch der Soll-Ladedruck bereitgestellt wird. Beispielsweise kann eine Öffnung von sowohl dem CCRV als auch dem Wastegate erhöht werden.
Ferner kann während eines Pedalloslassereignisses durch den Fahrzeugführer, wenn von einer Betriebsbedingung mit Aufladung zu einer Betriebsbedingung mit verringerter Aufladung (d. h. Pedalloslassen von aufgeladen zu aufgeladen) übergegangen wird, Verdichterpumpen aufgrund eines verringerten Stroms durch den Verdichter auftreten. In Fällen, in denen die neue Betriebsbedingung immer noch eine Aufladung erfordert, kann das CCRV zu einem dosierten Grad geöffnet werden, um einen ausreichenden Strom durch den Verdichter zu ermöglichen, sodass ein Pumpen vermieden wird, jedoch nicht so viel, dass der Ladedruck unter den erforderlichen Druck sinkt. Der Verdichter kann dann in einem Zustand betrieben werden, der mehr Leistung der Turboladerwelle erfordert. Durch vollständiges Schließen des Wastegates kann es möglich sein, dass die Turbine möglichst viel Leistung bereitstellt. Wenn die maximal verfügbare Turbinenleistung nicht ausreicht, um den Betriebspunkt des Verdichters beizubehalten, kann der Elektromotor aktiviert werden, um zusätzliche Leistung an die Turboladerwelle bereitzustellen. Dadurch es ist möglich, einen Pumpgrenzabstand zu verbessern, während es zudem möglich ist, den angeforderten Ladedruck zuzuführen.
Verdichterpumpen kann zudem während einer Pedalbetätigung aufgrund einer Kombination aus einem relativ hohen Druckverhältnis und einem relativ geringen Durchsatz durch den Verdichter auftreten, die dazu führt, dass er in dem Pumpbereich betrieben wird. Dies kann bei schnellen Transienten vorkommen, wenn ein Elektromotor den Turbolader schnell beschleunigt. Wie in Bezug auf 2 ausgeführt, kann eine Steuerung während solcher Bedingungen die Einstellungen einer CCRV-Position mit Einstellungen der von dem Elektromotor bereitgestellten Leistung und einer Wastegate-Position abstimmen, um den Abstand zur Pumpgrenze zu verbessern, während auch der Soll-Ladedruck bereitgestellt wird. Eine mit dem CCRV abgestimmte Regelung ist gegenüber der alleinigen Verwendung des Elektromotors und des Wastegates aufgrund der verschiedenen Zeitrahmen der drei Aktoren vorteilhaft. Konkret reagieren Druck und Strömung sehr schnell auf CCRV-Einstellungen, während die sich aus den Einstellungen des Elektromotors und des Wastegates ergebende Reaktion aufgrund der Trägheit des Turboladers in einem langsameren Zeitrahmen abläuft. Aufgrund der Interaktion mit Abgasenergie kann die Reaktion auf das Wastegate sogar noch langsamer sein.
Die Steuerung 12 kann in einem Steuersystem 14 enthalten sein. Der Darstellung nach empfängt die Steuerung 12 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die hier verschiedene Beispiele beschrieben sind) und sendet Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 81 (für die hier verschiedene Beispiele beschrieben sind). Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen vorgelagert zur Turbine 116 angeordneten Abgassensor 126, einen MAP-Sensor 124, einen Abgastemperatursensor 128, einen Abgasdrucksensor 129, einen Verdichtereinlasstemperatursensor 55, einen Verdichtereinlassdrucksensor 56 (z. B. zum Messen von P₁ ), einen Luftmassenstrom(MAF)-Sensor 57, einen Drucksensor 58 und einen TIP-Sensor 59 einschließen. Weitere Sensoren, wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Luft-KraftstoffVerhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können an verschiedene Stellen im Fahrzeugsystem 100 gekoppelt sein. Zusätzlich zu den oder anstelle der abgebildeten Sensoren kann die Steuerung Werte für Drücke, Temperaturen und/oder Durchsätze auf Grundlage von Betriebsbedingungen ableiten oder modellieren. Zu den Aktoren 81 können z. B. das Drosselventil 20, das CCRV 62, den Elektromotor 108, den Wastegate-Aktor 92 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gehören. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die verschiedenen Aktoren einsetzen, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und in einem Speicher der Steuerung gespeicherter Anweisungen einzustellen. Die Steuerung kann die Aktoren in Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer Anweisung oder eines Codes einsetzen, die bzw. der darin entsprechend einer oder mehreren Routinen, wie z. B. den hier unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen beispielhaften Steuerroutinen, programmiert ist. Als ein Beispiel kann in Reaktion auf eine Angabe von Pumpen am Ansaugverdichter bei einer Pedalbetätigung, wie anhand eines oder mehrerer von Krümmerstrom, Pedalposition, Verdichtereinlassdruck und Ladedruck abgeleitet, die Steuerung ein Befehlssignal an einen Wastegate-Ventilaktor senden, um das Wastegate-Ventil in eine weiter geschlossene Position zu bewegen, während gleichzeitig ein Befehlssignal an den Elektromotor, um die Verdichterleistung zu erhöhen, und an einen CCRV-Aktor, um das CCRV in eine weiter geöffnete Position zu bewegen, gesendet wird.
Auf diese Weise ermöglichen die Komponenten aus 1 ein Fahrzeugsystem, umfassend einen Motor; einen Turbolader, der einen an eine Abgasturbine über eine Welle gekoppelten Ansaugverdichter und einen an die Welle gekoppelten Elektromotor zum Bereitstellen von elektrischer Unterstützung an den Turbolader beinhaltet; ein Wastegate, das einen an die Abgasturbine des Turboladers gekoppelten Wastegate-Aktor beinhaltet; eine Verdichterumgehung, die ein stufenlos verstellbares Verdichterrückführventil beinhaltet, das an den Ansaugverdichter des Turboladers gekoppelt ist; einen Drucksensor, der an den Ansaugverdichter nachgelagert zum Verdichter zum Schätzen eines Druckverhältnisses an dem Verdichter gekoppelt ist; und eine Steuerung, um mit Drehmomenttransienten wie etwa Pumpen und Überschwingen der Aufladung verbundene Probleme zu beheben.
Beispielsweise kann die Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum Schätzen eines Abstands zu einer Pumpgrenze des Verdichters während einer Drehmomenttransiente in Reaktion auf eine Eingabe von dem Drucksensor; und in Reaktion darauf, dass der Abstand kleiner als ein Schwellenwert ist, Erhöhen einer Öffnung des Verdichterrückführventils, um den Abstand auf über den Schwellenwert zu erhöhen; und Einstellen einer von dem Elektromotor abgegebenen Leistung auf Grundlage einer Differenz zwischen einem Ist-Ladedruck bei der erhöhten Öffnung des Verdichterrückführventils und einem Soll-Ladedruck auf Grundlage der Drehmomenttransiente konfiguriert sein. Beispielsweise kann, wenn die Drehmomenttransiente ein Pedalloslassereignis von aufgeladen zu aufgeladen beinhaltet, die CCRV-Öffnung um einen geringeren Grad erhöht werden und beinhaltet die eingestellte vom Elektromotor abgegebene Leistung ein positives Elektromotordrehmoment und kann, wenn die Drehmomenttransiente ein Pedalloslassereignis von aufgeladen zu nichtaufgeladen beinhaltet, die Öffnung um einen höheren Grad erhöht werden und beinhaltet die eingestellte vom Elektromotor abgegebene Leistung ein Nutzbremselektromotordrehmoment. Ferner kann, wenn die Drehmomenttransiente ein langsameres Pedalbetätigungsereignis beinhaltet, die CCRV-Öffnung um einen geringeren Grad erhöht werden und beinhaltet die eingestellte vom Elektromotor abgegebene Leistung eine geringere Menge an positivem Elektromotordrehmoment, während, wenn die Drehmomenttransiente ein schnelleres Pedalbetätigungsereignis beinhaltet, die Öffnung um einen höheren Grad erhöht werden kann und die eingestellte vom Elektromotor abgegebene Leistung eine höhere Menge an positivem Elektromotordrehmoment beinhaltet. Die Steuerung kann weitere Anweisungen zum Verringern einer Öffnung des Wastegate-Aktors, wenn die Drehmomenttransiente ein Pedalloslassereignis oder ein Pedalbetätigungsereignis von aufgeladen zu aufgeladen beinhaltet; und Erhöhen der Öffnung des Wastegate-Aktors, wenn die Drehmomenttransiente ein Pedalloslassereignis von aufgeladen zu nichtaufgeladen beinhaltet, einschließen.
Weiterhin kann die Steuerung Anweisungen zum Beheben eines Überschwingens der Aufladung beinhalten. Beispielsweise kann die Steuerung während eines schweren Pedalbetätigungsereignisses (von aufgeladen zu aufgeladen) positives Elektromotordrehmoment von dem Elektromotor für eine Dauer bereitstellen, bis der Ist-Ladedruck innerhalb eines Schwellenwerts von dem angeforderten Ladedruck liegt. Dann kann die Steuerung ein Überschwingen der Aufladung um einen ersten Grad verringern, indem sie eine Öffnung des Verdichterrückführventils erhöht, während sie das Überschwingen der Aufladung um einen zweiten Grad weiter verringert, indem sie Nutzbremsdrehmoment von dem Elektromotor bereitstellt, wobei der erste Grad im Verhältnis zu dem zweiten Grad auf Grundlage von sowohl einem vorhergesagten Grad an Überschwingen des Ladedrucks nach der Dauer als auch einem Ladestand der Batterie variiert wird. Wenn der Ladestand der Batterie z. B. höher als ein Schwellenwert ist, kann der erste Grad so eingestellt werden, dass er höher als der zweite Grad ist, und wenn der Ladestand der Batterie niedriger als der Schwellenwert ist, kann der zweite Grad so eingestellt werden, dass er höher als der erste Grad ist. Ferner kann der erste Grad im Verhältnis zu dem zweiten Grad auf Grundlage eines Abstands zur Pumpgrenze bei dem Pedalbetätigungsereignis weiter eingestellt werden. Die Steuerung kann weitere Anweisungen zum Vorhersagen des Abstands zur Pumpgrenze auf Grundlage des Verdichterstroms beinhalten, wobei der Elektromotor Nutzbremsdrehmoment bereitstellt und den ersten Grad bei abnehmendem Abstand zur Pumpgrenze erhöht. Die Steuerung kann ferner Anweisungen zum Geschlossenhalten des Wastegate-Ventils, wenn der Ist-Ladedruck bei oder unter dem angeforderten Ladedruck nach Erhöhen der Öffnung des CCRV und Bereitstellen von Nutzbremsdrehmoment von dem Elektromotor liegt; und Erhöhen einer Öffnung des Wastegate-Ventils, wenn der Ist-Ladedruck über dem angeforderten Ladedruck nach Erhöhen der Öffnung des CCRV und Bereitstellen von Nutzbremsdrehmoment von dem Elektromotor liegt, beinhalten. Auf diese Weise kann das Wastegate während des schweren Pedalbetätigungsereignisses in eine geschlossene Position bewegt werden, kann das CCRV in eine leicht geöffnete Position bewegt werden und kann das Elektromotordrehmoment erhöht werden, um ein positives Drehmoment an den Turbolader bereitzustellen. Wenn der Soll-Ladedruck erreicht ist, kann das CCRV schnell in einem höheren Grad geöffnet werden, um ein Überschwingen des Ladedrucks zu vermeiden. Gleichzeitig kann der langsamer wirkende Turbolader durch Verringern des Elektromotordrehmoments möglicherweise bis zu einem Punkt eines negativen Drehmoments an den Turbolader und durch Öffnen des Wastegates gesteuert werden. Wenn sich der Turbolader einem stabilen Betrieb bei der gewünschten Betriebsbedingung annähert, kann das CCRV in eine weiter geschlossene Position bewegt werden.
Nun stellt in Bezug auf 2 ein Verfahren 200 eine beispielhafte Routine zum Steuern eines aufgeladenen Motors mit einer Aufladungsvorrichtung dar, die dazu konfiguriert ist, eine aufgeladene Ansaugladung bereitzustellen. Bei dem abgebildeten Verfahren ist der aufgeladene Motor ein turboaufgeladener Motor. Das Verfahren ermöglicht es, Verdichterpumpen zu beheben, während abgestimmte Maßnahmen zwischen einem Wastegate-Ventil, einem Verdichterrückführventil und einem elektrischen Unterstützungsmotor genutzt werden. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangenen Signalen ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen. Es versteht sich, dass, während das Verfahren von 2 in Bezug auf einen Turbolader beschrieben ist, es nicht einschränkend gemeint ist und das Verfahren in anderen Beispielen auf einen Motor mit einer alternativen Aufladungsvorrichtung, wie z. B. einem elektrischen Kompressorverdichter, der vorgelagert oder nachgelagert zu einem Turboladerverdichter gekoppelt ist, angewandt werden kann, wobei der Turbolader selbst mit oder ohne elektrische Unterstützung umgesetzt ist.
Bei 202 beinhaltet das Verfahren Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Dazu gehören z. B. Fahrerdrehmomentbedarf, Motordrehzahl, ein Batterieladestand (SOC), Umgebungsbedingungen wie etwa Umgebungstemperatur, -druck und -luftfeuchtigkeit, MAF, MAP usw.
Bei 204 beinhaltet das Verfahren Bestimmen einer Ausgangsposition für jedes von einem Wastegate-Ventil, das an einen Wastegate-Kanal an einer Abgasturbine gekoppelt ist, und einem Verdichterrückführventil (wie z. B. einem stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventil, CCRV), das an einen Ansaugkanal an einem Ansaugverdichter gekoppelt ist. Darüber hinaus kann eine Leistung bestimmt werden, die von einem elektrischen Unterstützungsmotor abzugeben ist, der an den Turbolader (z. B. an die Turboladerwelle) gekoppelt ist. Die Bestimmungen können auf den geschätzten Ist-Betriebsbedingungen beruhen. Als ein Beispiel kann sich der Soll-Ladedruck mit zunehmendem Fahrerdrehmomentbedarf erhöhen. Demnach kann die Steuerung ein Signal zum Bewegen des Wastegate-Ventils in eine weiter geschlossene Position senden, sodass ein größerer Teil des Abgases durch die Turbine strömen kann, um die Turbine hochzudrehen. Darüber hinaus kann die Steuerung ein Signal zum Bewegen des CCRV in eine weiter geschlossene Position senden, sodass die Strömungsrückführung verringert und der Ladedruck erhöht wird. Überdies können die Einstellungen des Wastegates und des CCRV mit Einstellungen der Elektromotorleistung abgestimmt werden, um den Soll-Ladedruck bereitzustellen. Da der Elektromotor Leistung an die Welle unabhängig von der Turbine und dem Verdichter bereitstellen kann, kann das abgestimmte Drehmoment von dem Elektromotor und der Turbine an die Turboladerwelle den Verdichter mit einer Drehzahl drehen, die erforderlich ist, um den angeforderten Ladedruck bereitzustellen. Wenn z. B. der Ladedruck, der erforderlich ist, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen, niedriger als ein Schwellenwert ist, kann die Steuerung den Soll-Ladedruck nur über Einstellungen des Wastegates und des CCRV bereitstellen, während keine elektrische Unterstützung von dem an die Turboladerwelle gekoppelten Elektromotor bereitgestellt wird. In einem anderen Beispiel kann, wenn der Ladedruck, der erforderlich ist, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen, höher als der Schwellenwert ist, die Steuerung den Soll-Ladedruck über Einstellungen des Wastegates und des CCRV bereitstellen, während auch eine elektrische Unterstützung von dem an die Turboladerwelle gekoppelten Elektromotor bereitgestellt wird. Der Schwellenwert kann ein positiver Schwellenwert ungleich null sein. Das Bereitstellen von elektrischer Unterstützung von dem Elektromotor kann beinhalten, dass die Steuerung ein Steuersignal, wie z. B. ein Arbeitszyklussignal, an den Elektromotor sendet, um den Elektromotor mit einer Drehzahl zu drehen, die eine elektrische Leistung bereitstellt, die der angeforderten elektrischen Unterstützung für die Turboladerwelle entspricht. Die Steuerung kann auf eine Lookup-Tabelle, einen Algorithmus oder ein Modell Bezug nehmen, bei der bzw. dem der Soll-Ladedruck als Eingabe verwendet wird und eine entsprechende Wastegate-Ventilposition, CCRV-Position und Elektromotorleistung als Ausgabe bereitgestellt werden. Die Steuerung kann dann ein Signal an die entsprechenden Aktoren auf Grundlage der bestimmten Ventilpositionen und Elektromotorleistung befehlen.
Als Nächstes kann bei 206 bestimmt werden, ob ein Pedalbetätigungsereignis vorliegt. In einem Beispiel kann ein Pedalbetätigungsereignis bestätigt werden, wenn der Fahrerdrehmomentbedarf um mehr als eine Schwelllenmenge zunimmt, sich mit mehr als einer Schwellengeschwindigkeit erhöht und/oder in Reaktion auf ein Drücken des Fahrpedals. Wenn ein Pedalbetätigungsereignis nicht bestätigt wird, kann bei 208 bestimmt werden, ob ein Pedalloslassereignis vorliegt. In einem Beispiel kann ein Pedalloslassereignis bestätigt werden, wenn der Fahrerdrehmomentbedarf um mehr als eine Schwelllenmenge abnimmt, sich mit mehr als einer Schwellengeschwindigkeit verringert und/oder in Reaktion auf ein Loslassen des Fahrpedals. In jedem Fall ist der Schwellenwert ein positiver Schwellenwert (Geschwindigkeit, Menge usw.) ungleich null. Wenn ein Pedalloslassereignis bestätigt wird, kann bei 210 bestimmt werden, ob eine Angabe eines Verdichterpumpens beim Pedalloslassen vorliegt. In einem Beispiel kann das Pumpen beim Pedalloslassen aufgrund eines plötzlichen Abfalls des angeforderten Luftstroms durch den Verdichter auftreten. Während sich die Drosselöffnung in Reaktion auf die Abnahme des Drehmomentbedarfs beim Pedalloslassen verringert, kann der Luftstrom durch den Verdichter abnehmen. Während der Luftstrom durch den Verdichter abnimmt, bewegt sich der Verdichterbetriebspunkt näher an eine Pumpgrenze (das heißt, es liegt eine Abnahme des Abstands zur Pumpgrenze vor). In einem Beispiel kann ein Pumpen beim Pedalloslassen in Reaktion auf eine Verringerung des geschätzten Luftstroms angegeben werden, die eine Abnahme des Abstands des Verdichters zu einer Pumpgrenze anzeigt. Es ist zu beachten, dass es sich bei dem Pumpen in einigen Fällen um ein weiches Pumpen handeln kann, das ein störendes Rauschgeräusch von dem Verdichter aufweist, jedoch nicht zu einem harten Pumpen mit heftigen Geräuschimpulsen führt.
Wenn keine Angabe eines Verdichterpumpens beim Pedalloslassen vorliegt, dann beinhaltet das Verfahren bei 216 Bewegen des WG und des CCRV in ihre geplanten Positionen (wie etwa bei 204 bestimmt) und Einstellen des elektrischen Unterstützungsmotors, um den Soll-Ladedruck abzugeben. Wenn z. B. eine Verringerung des Soll-Ladedrucks vorliegt, kann das CCRV geschlossen gehalten werden, wenn ein ausreichender Pumpgrenzabstand vorliegt, und kann das WG in eine weiter geöffnete Position (z. B. eine vollständig geöffnete Position) bewegt werden. Darüber hinaus kann die Leistung des elektrischen Unterstützungsmotors verringert (z. B. kann keine elektrische Unterstützungsleistung bereitgestellt werden) oder als Generator verwendet werden, um überschüssiges Drehmoment von der Turboladerwelle aufzunehmen (z. B. kann Nutzbremsdrehmoment bereitgestellt werden).
Wenn eine Angabe eines Verdichterpumpens beim Pedalloslassen vorliegt, dann beinhaltet das Verfahren bei 212 Einstellen des Elektromotordrehmoments und des CCRV auf Grundlage der Pumpangabe. Beispielsweise kann die Öffnung des CCRV erhöht werden, um einen ausreichenden Pumpgrenzabstand bereitzustellen. Da die Reaktion auf Veränderungen des Wastegates (WG) langsamer ist als das Einsetzen des Pumpens, kann das WG während der Einstellung des Elektromotordrehmoments und des CCRV auf seine geplante Position eingestellt werden. Es versteht sich jedoch, dass das WG alternativ dazu auf eine vollständig geöffnete Position eingestellt werden kann. In einem Beispiel kann das CCRV in eine weiter geöffnete Position bewegt werden, während sich die Pumpangabe erhöht (das heißt, während sich ein Abstand zur Pumpgrenze verringert). Durch Öffnen des CCRV kann der Rückführungsstrom erhöht werden, was einen erhöhten Vorwärtsstrom durch den Verdichter zur Folge hat. Überdies kann das Öffnen des CCRV zu einer Verringerung des Ladedrucks führen, wodurch sich das Druckverhältnis am Verdichter verringert. Sowohl der erhöhte Luftstrom als auch das verringerte Druckverhältnis können den Betriebspunkt zum Erhöhen des Pumpgrenzabstands verschieben. Darüber hinaus kann die Steuerung den Elektromotor als Generator betreiben, um überschüssiges Drehmoment von der Turboladerwelle aufzunehmen. Durch Verwendung des Elektromotors als Generator in diesem Zustand ist es möglich, die Wellendrehzahl schneller zu verringern, als durch Öffnen des WG erreicht werden kann. Die WG-Öffnung kann auf die erforderliche eingestellt werden (entweder weiter geöffnet oder weiter geschlossen), um die Soll-Aufladung am Ende des Pedalloslassen zu erreichen.
Beispielsweise kann die Steuerung zunächst den Elektromotor betreiben, um das überschüssige Drehmoment von der Turboladerwelle aufzunehmen, sodass sich der Ladedruck verringert. Gleichzeitig kann die Steuerung eine Öffnung des CCRV erhöhen, um den Ansaugluftstrom einzustellen und den Pumpgrenzabstand des Verdichters zu verbessern. Sobald der Verdichter die gewünschte Betriebsbedingung erreicht, kann der Elektromotor freilaufend betrieben und kann das CCRV geschlossen werden. In einem anderen Beispiel kann ein Pedalloslassen von einer aufgeladenen Bedingung zu einer weniger aufgeladenen Bedingung vorliegen. Das CCRV kann geöffnet werden, um den Rückführstrom und damit den Vorwärtsstrom durch den Verdichter zu erhöhen, um den Pumpgrenzabstand beizubehalten. Um den erforderlichen Ladedruck bei zusätzlichem Verdichterstrom und bei verringertem Abgasstrom zu erreichen, kann das WG in der Schließrichtung bewegt werden. Wenn die von der Abgasturbine bereitgestellte Turboladerwellenleistung nicht ausreichend ist, um den Verdichter mit der gewünschten Aufladungs- und Strömungsbedingung zu betreiben, kann der Elektromotor betrieben werden, um Drehmoment zu der Turbowelle hinzuzufügen. Auf diese Weise kann die Kombination aus CCRV-Position, WG-Position und Betriebsbedingung des Elektromotors so eingestellt werden, dass der Soll-Ladepegel und der Verdichterdurchsatz bereitgestellt werden, um den Motor mit dem vom Fahrer angeforderten Drehmoment ohne Verdichterpumpen zu betreiben.
Wieder bei 206 kann, wenn ein Pedalbetätigungsereignis bestätigt wird, bei 214 bestimmt werden, ob eine Angabe eines Verdichterpumpens bei Pedalbetätigung vorliegt. Es ist zu beachten, dass es sich bei dem Pumpen in einigen Fällen um ein weiches Pumpen handeln kann, das ein störendes Rauschgeräusch von dem Verdichter aufweist, jedoch nicht zu einem harten Pumpen mit heftigen Geräuschimpulsen führt. In einem Beispiel kann ein Pumpen bei Pedalbetätigung aufgrund einer Erhöhung des Verdichterdruckverhältnisses ohne eine ausreichende Erhöhung des Verdichterdurchsatzes auftreten. Dies kann geschehen, wenn der Elektromotor verwendet wird, um schnelle Ladetransienten zu erzeugen. Beispielsweise kann das WG in Reaktion auf eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs geschlossen werden und kann der Elektromotor betrieben werden, um das Drehmoment und die Drehzahl der Turboladerwelle zu erhöhen. Die erhöhte Drehzahl der Welle ermöglicht es dem Verdichter, einen höheren Ladedruck zu erzeugen, als ohne die Verwendung des Elektromotors möglich wäre. Durch diesen höheren Ladedruck, während sich der Motor immer noch bei einer relativ geringen Betriebsdrehzahl befindet, kann sich der Pumpgrenzabstand verringern oder es dazu kommen, dass der Verdichter im Pumpbereich betrieben wird. In einem Beispiel kann ein Pumpen bei Pedalbetätigung in Reaktion auf eine Erhöhung des Verdichterauslassdrucks angegeben werden, die eine Abnahme des Abstands des Verdichters zu einer Pumpgrenze anzeigt.
Wenn keine Angabe eines Verdichterpumpens bei Pedalbetätigung vorliegt, dann beinhaltet das Verfahren bei 216 Bewegen des WG in seine geplante Position (wie etwa bei 204 bestimmt). Ferner kann die Steuerung, wie bei 5 ausgeführt, die Einstellung der CCRV-Position und des von dem elektrischen Unterstützungsmotor abgegebenen Elektromotordrehmoments (positiv oder negativ) abstimmen, um den Soll-Ladedruck zuzuführen, während ein Überschwingen des Ladedrucks verringert wird. Wenn z. B. eine Erhöhung des Soll-Ladedrucks vorliegt, kann das CCRV in eine teilweise geöffnete Position bewegt werden, die einen Abstand zur Pumpgrenze bei Pedalbetätigung bereitstellt, während positives Elektromotordrehmoment, das von dem elektrischen Unterstützungsmotor bereitgestellt wird, erhöht werden kann. Dann kann, bevor der Soll-Ladedruck erreicht wird (z. B. wenn er sich in einem Schwellenabstand von dem Soll-Ladedruck befindet), das positive Elektromotordrehmoment deaktiviert werden, sodass der Soll-Ladedruck über die Trägheit des Elektromotors erreicht werden kann, während die Öffnung des CCRV erhöht wird. Darüber hinaus kann die Steuerung je nach der Fähigkeit des Systems, Ladung aufzunehmen, wie z. B. auf Grundlage des Ladestands einer an den elektrischen Unterstützungsmotor gekoppelten Batterie, ein negatives Elektromotordrehmoment oder Nutzbremsdrehmoment auf die Verdichterwelle anwenden, um das Überschwingen der Aufladung zu verringern. Wenn der Batterie-SOC z. B. niedriger als ein Schwellen-SOC ist (und daher dazu imstande ist, Ladung aufzunehmen), kann der Elektromotor als Generator betrieben werden und kann die CCRV-Öffnung auf Grundlage des negativen Elektromotordrehmoments eingestellt werden, um den Ladedruck auf dem Solldruck zu halten.
Wenn eine Angabe eines Verdichterpumpens bei Pedalbetätigung vorliegt, dann beinhaltet das Verfahren bei 218 Einstellen einer Öffnung des CCRV auf Grundlage der Pumpangabe. Beispielsweise kann die Öffnung des CCRV mit steigender Pumpangabe erhöht werden. In einem Beispiel kann die Öffnung des CCRV erhöht werden, um den Luftstrom durch den Verdichter auf einen Schwellenluftstrom zu erhöhen, der erforderlich ist, um den Verdichter aus einem Pumpbereich eines Verdichterkennfelds herauszubewegen. Beispielsweise kann die Steuerung das bestehende Druckverhältnis und/oder den Abstand zur Pumpgrenze als Eingabe verwenden und kann einen gewünschten Soll-Luftstrom am Verdichter als Ausgabe berechnen. Die Steuerung kann dann weiterhin eine CCRV-Position bestimmen, die dem Soll-Luftstrom entspricht, und ein Steuersignal an einen Aktor des CCRV senden, um das Ventil in die bestimmte Position zu bewegen (z. B. durch Bewegen des CCRV in eine weiter geöffnete Position). Durch Öffnen des CCRV kann ein Luftstrom von nachgelagert zu dem Verdichter zu vorgelagert zu dem Verdichter zurückgeführt werden, wodurch sich der Vorwärtsstrom durch den Verdichter erhöht.
Bei 220 beinhaltet das Verfahren Einstellen der Öffnung des Wastegates auf Grundlage der Einstellungen des CCRV, um den Ladedruck beizubehalten und die Wellenleistung auszugleichen. Beispielsweise kann die Öffnung des WG mit sich erhöhender CCRV-Öffnung verringert werden. Durch Verringern der Öffnung des WG kann mehr Abgas durch die Turbine geleitet werden, sodass die Turbine hochdreht und sich damit das Verdichterdrehmoment erhöht, um den durch die Pedalbetätigung angeforderten Anstieg des Ladedrucks zu erfüllen.
Bei 222 kann bestimmt werden, ob das WG eine Grenze erreicht hat, z. B. ob das WG bereits vollständig geschlossen ist, oder in die vollständig geschlossene Position befohlen wurde. Sobald das WG in die vollständig geschlossene Position befohlen wurde, kann keine weitere Erhöhung des Ladedrucks mehr über Einstellungen des CCRV und WG allein bereitgestellt werden. Wenn das WG nicht in die vollständig geschlossene Position befohlen wurde, dann kann die Steuerung bei 224 weiterhin die WG- und CCRV-Einstellungen abstimmen, um einen Abstand zur Pumpgrenze zu erhöhen, während der Ladedruck beibehalten wird. Beispielsweise kann die Steuerung weiterhin eine Öffnung des CCRV erhöhen, während sie die Öffnung des WG verringert, sodass der Betriebspunkt des Verdichters weiter von der Pumpgrenze weg verschoben wird, während der Soll-Ladedruck auf Grundlage der Erhöhung des Drehmomentbedarfs bei der Pedalbetätigung bereitgestellt wird.
Wenn das WG vollständig geschlossen ist oder in die vollständig geschlossene Position befohlen wurde, diese Position jedoch noch nicht erreicht hat, dann kann die Steuerung bei 226 die Leistung des elektrischen Unterstützungsmotors einstellen, um den Ladedruck beizubehalten und die Wellenleistung auszugleichen. Beispielsweise kann die Leistung des elektrischen Unterstützungsmotors dadurch erhöht werden, dass die Steuerung ein Steuersignal, das einen höheren Arbeitszyklus anzeigt, an den elektrischen Unterstützungsmotor sendet. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass während Bedingungen eines Pumpens bei Pedalbetätigung, bei denen widersprüchliche Anforderungen (wie z. B. eine widersprüchliche Anforderung einer Erhöhung des Pumpgrenzabstands und einer Erhöhung des Drehmomentbedarfs) vorliegen können, die Kombination aus Turbinenleistung und Elektromotorleistung so abgestimmt werden kann, dass ein angeforderter Luftstrom bereitgestellt wird, um den Verdichter weiter weg von der Pumpgrenze zu bewegen. Hierbei wird die Fähigkeit des elektrischen Unterstützungsmotors, eine Leistung an die Turboladerwelle unabhängig von der an die Welle durch die Turbine bereitgestellten Leistung bereitzustellen, vorteilhafterweise zur Luftstromregelung bei Pumpen genutzt. Insbesondere kann, während das CCRV um einen dosierten Grad geöffnet wird, um sicherzustellen, dass sich der Soll-Luftstrom durch den Verdichter weg von dem Pumpbereich des Verdichterkennfelds bewegt, der elektrische Unterstützungsmotor betrieben werden, um eine Leistung an die Turboladerwelle bereitzustellen, die den Verdichter mit einer Drehzahl dreht, welche den gewünschten Aufladungsgrad bereitstellt, während ausreichend Luft zum Beheben des Pumpens strömt. Als ein Beispiel kann die Steuerung eine Erhöhung des Luftstroms schätzen, die erforderlich ist, um den Pumpgrenzabstand des Verdichters zu erhöhen (z. B. auf Grundlage eines Motorluftstroms, Verdichtereinlassdrucks, Ladedrucks usw.). Die Steuerung kann dann eine Öffnung des CCRV von einer Ist-Position auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Verdichtereinlassluftstrom bei der Ist-CCRV-Position im Verhältnis zu dem Soll-Luftstrom erhöhen. Dann kann die Steuerung das Elektromotordrehmoment schätzen, um welches das Turbinendrehmoment erhöht werden muss, um den Verdichter bei der Bedingung zu betreiben, welche den erwarteten Luftstrom und Ladedruck bereitstellt. Beispielsweise kann die Steuerung in Reaktion auf eine Erhöhung des Motordrehmomentbedarfs Lookup-Tabellen oder einen Luftstrommesser verwenden, um den Luftstrom zu schätzen und zu bestimmen, ob dieser Luftstrom wahrscheinlich Verdichterpumpen zur Folge hat. Die Steuerung kann die Öffnung des CCRV erhöhen und das WG vollständig schließen, während gleichzeitig die Leistung zum Turbounterstützungsmotor erhöht wird, um den Verdichter so zu betreiben, dass ein Betriebspunkt erreicht wird, der die erforderliche Aufladung und den erforderlichen Pumpgrenzabstand bereitstellt.
In einem Beispiel kann das WG in eine vollständig geöffnete Position (oder geplante Position) in Reaktion auf die Angabe eines Pumpens beim Pedalloslassen bewegt werden und kann in eine vollständig geschlossene Position in Reaktion auf die Angabe eines Pumpens bei Pedalbetätigung bewegt werden. In anderen Beispielen kann der Öffnungsgrad des CCRV und des WG auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen, einschließlich Motordrehzahl und des Grads der Pedalbetätigung oder des Pedalloslassens, ausgewählt werden.
Infolgedessen können Einstellungen des WG, CCRV und elektrischen Unterstützungsmotors abgestimmt werden, um einen Soll-Luftstrom bereitzustellen, der einen Verdichterbetriebspunkt weg von einem Pumpbereich eines Verdichterkennfelds bewegt und den Pumpgrenzabstand verbessert. Gleichzeitig kann ein Soll-Ladedruck ungeachtet dessen bereitgestellt werden, ob das Pumpen durch eine Zunahme oder Abnahme des angeforderten Drehmoments verursacht wurde.
Auf diese Weise kann eine Steuerung in Reaktion auf eine Angabe eines Pumpens bei Pedalbetätigung einen Pumpgrenzabstand erhöhen, während gleichzeitig der Ladedruck auf einem Pegel auf Grundlage des Fahrerbedarfs über Einstellungen von sowohl einer Leistung eines an eine Turboladerwelle gekoppelten Elektromotors als auch einer Öffnung eines an einen Ansaugverdichter gekoppelten Verdichterrückführventils gehalten wird. Hierbei beinhaltet das Erhöhen des Abstands, während der Ladedruck beibehalten wird, Erhöhen der Leistung des an die Turboladerwelle gekoppelten Elektromotors, während eine Öffnung des Verdichterrückführventils erhöht wird. In einem Beispiel wird die Öffnung des Verdichterrückführventils erhöht, um einen Luftstrom durch einen Ansaugverdichter des Turboladers zu erhöhen, wobei der Luftstrom mit abnehmendem Pumpgrenzabstand erhöht wird. Die Leistung des Elektromotors kann mit zunehmender Differenz zwischen einem Soll-Ladedruck auf Grundlage des Fahrerbedarfs und einem Ist-Ladedruck bei der erhöhten Öffnung des Verdichterrückführventils erhöht werden. In einem Beispiel beinhaltet das Erhöhen der Leistung des Elektromotors Zuführen von positivem Elektromotordrehmoment von dem Elektromotor zu der Turboladerwelle. Ferner kann die Steuerung eine Öffnung eines an eine Abgasturbine des Turboladers gekoppelten Wastegate-Ventils mit zunehmender Differenz zwischen dem Soll-Ladedruck auf Grundlage des Fahrerbedarfs und dem Ist-Ladedruck bei der erhöhten Öffnung des Verdichterrückführventils verringern. Weiterhin kann die Steuerung in Reaktion auf eine Angabe eines Pumpens beim Pedalloslassen die Leistung des Elektromotors verringern, während sich die Öffnung des Verdichterrückführventils erhöht. Als ein Beispiel beinhaltet das Verringern der Leistung des Elektromotors Zuführen von negativem Elektromotordrehmoment oder Nutzbremsdrehmoment von dem Elektromotor zu der Turboladerwelle. Die Leistung des Elektromotors kann mit zunehmender Differenz zwischen dem Soll-Ladedruck auf Grundlage des Fahrerbedarfs und dem Ist-Ladedruck bei der erhöhten Öffnung des Verdichterrückführventils verringert werden. In einigen Beispielen kann die Steuerung zudem eine Öffnung eines an eine Abgasturbine des Turboladers gekoppelten Wastegate-Ventils mit zunehmender Differenz zwischen dem Soll-Ladedruck auf Grundlage des Fahrerbedarfs und dem Ist-Ladedruck bei der erhöhten Öffnung des Verdichterrückführventils erhöhen. In einem anderen Beispiel, wie z. B. einem Pedalloslassen von aufgeladen zu aufgeladen, kann die Leistung des Elektromotors mit zunehmender Differenz zwischen dem Soll-Ladedruck auf Grundlage des Fahrerdrehmomentbedarfs und dem Ist-Ladedruck bei der erhöhten Öffnung des Verdichterrückführventils erhöht werden. Ferner kann die Steuerung eine Öffnung eines an eine Abgasturbine des Turboladers gekoppelten Wastegate-Ventils mit zunehmender Differenz zwischen dem Soll-Ladedruck auf Grundlage des Fahrerdrehmomentbedarfs und dem Ist-Ladedruck bei der erhöhten Öffnung des Verdichterrückführventils verringern. Als ein anderes Beispiel kann das Erhöhen der Öffnung des Wastegate-Ventils in Reaktion auf die Angabe eines Pumpens beim Pedalloslassen vollständiges Öffnen des Wastegate-Ventils beinhalten, während das Verringern der Öffnung des Wastegate-Ventils in Reaktion auf die Angabe eines Pumpens bei Pedalbetätigung vollständiges Schließen des Wastegate-Ventils beinhalten kann. In einem Beispiel kann eine Position von sowohl dem Wastegate-Ventil als auch dem Verdichterrückführventil zwischen einer vollständig geöffneten Position und einer vollständig geschlossenen Position stufenlos verstellbar sein.
Nun stellt in Bezug auf 3 ein Kennfeld 300 beispielhafte abgestimmte Einstellungen zwischen einer elektrischen Unterstützung, einem CCRV und einem WG dar, um eine Ladedruckzufuhr und einen Abstand zur Verdichterpumpgrenze zu verbessern. Das Kennfeld 300 zeigt eine Motordrehmomentanforderung bei Verlauf 301, einen Pumpgrenzabstand, wie er unter Verwendung der abgebildeten Strategie erreicht wird, bei Verlauf 302, insbesondere im Verhältnis zu einem harten Pumpbereich und einem weichen Pumpbereich eines Verdichterkennfelds, sowie einen Pumpgrenzabstand in Abwesenheit der Strategie bei Verlauf 303. Das Kennfeld 300 zeigt ferner die Öffnung eines Ansaug-CCRV bei Verlauf 304, die von einem elektrischen Unterstützungsmotor abgegebene Leistung bei Verlauf 306, die Öffnung eines Abgas-Wastegate(WG)-Ventils bei Verlauf 308 und einen Ladedruck bei Verlauf 310. Sämtliche Verläufe sind in Abhängigkeit der Zeit entlang der x-Achse dargestellt.
Vor t1 kann der Motor bei einem konstanten Drehmoment (Verlauf 301) mit positivem Ladedruck (Verlauf 310) betrieben werden. Bei t1 findet ein Pedalloslassen von aufgeladen zu aufgeladen statt. In Abwesenheit der Strategie würde sich durch die Verringerung der Strömung durch den Verdichter der Pumpgrenzabstand so weit verringern, dass Pumpen auftreten würde (gestrichelte Linie von Verlauf 303). Bei der abgebildeten Strategie reagiert die Steuerung durch Öffnen des CCRV (Verlauf 304) um einen dosierten Grad, um einen Pumpgrenzabstand beizubehalten, der verhindert, dass ein Pumpen eintritt (durchgehende Linie von Verlauf 302). Das Wastegate wird in eine weiter geöffnete Position bewegt, um die Verdichterleistung bereitzustellen, die an dem immer noch aufgeladenen, jedoch weniger aufgeladenen Betriebspunkt nötig ist. Der elektrische Unterstützungsmotor wird angetrieben, um zusätzliche Wellenleistung bereitzustellen, um die Verdichterleistung zu erreichen, die nötig ist, um den erforderlichen Ladedruck und die erforderliche Strömung, einschließlich der Strömung, die durch das CCRV zurückgeführt wird, zuzuführen. Bei t2 wird das Wastegate so positioniert, dass eine Aufladung ohne elektrische Unterstützung zugeführt wird, und wurde der Ladedruck auf den erforderlichen Pegel verringert. Der Elektromotor wird nicht mehr benötigt, um den Turbolader zu unterstützen, und seine Leistung wird auf null gesenkt. Die Motordrehmomentanforderung erhöht sich nach und nach zwischen t2 und t3.
Bei t3 findet ein vollständiges Pedalloslassen (das heißt von aufgeladenen zu nichtaufgeladenen Bedingungen) statt und wird die Drehmomentanforderung wesentlich verringert, wie z. B. auf ein Leerlaufniveau 311. In Abwesenheit der Strategie würde sich der Pumpgrenzabstand signifikant verringern und würde der Verdichter im harten Pumpbereich arbeiten. Bei der abgebildeten Strategie öffnet die Steuerung das CCRV zu einem hohen Grad, um hartes Pumpen zu vermeiden. Durch das geöffnete CCRV sinkt der Ladedruck schnell. Das Wastegate wird vollständig geöffnet, um die Turboladerdrehzahl und den Ladedruck zu verringern. Die Elektromotorleistung wird auf einen negativen Wert verringert, was dazu führt, dass der Elektromotor als Generator fungiert und Energie von der Turboladerwelle aufnimmt, wodurch sich deren Drehzahl weiter verringert. Der zunehmende negative Wert der elektrischen Leistung stellt die Verwendung von Nutzbremsdrehmoment zum Verringern der Turboladerdrehzahl dar. Konkret nimmt mit steigendem angewandtem Nutzbremsdrehmoment der Drehmomentwert des Elektromotors in negativer Richtung zu und bewegt sich weg vom Nullwert. Sobald die Turboladerdrehzahl bei t4 ausreichend verringert wurde, wird das CCRV geschlossen und der Elektromotor auf Nulleistung zurückgefahren, sodass die Anwendung von Nutzbremsdrehmoment deaktiviert wird.
Bei t5 findet eine langsame Pedalbetätigung statt, wie durch die allmähliche Erhöhung der Drehmomentanforderung angegeben. Das Wastegate schließt sich, um die Aufladung zu erhöhen, während das CCRV geschlossen bleibt. Der elektrische Unterstützungsmotor wird nicht benötigt. Bei t6 findet eine schnelle Pedalbetätigung mit einer schnellen Erhöhung der Drehmomentanforderung statt. Der Elektromotor wird angetrieben, um die erforderliche Aufladung bereitzustellen. Das CCRV wird geöffnet, um einen ausreichenden Luftstrom durch den Verdichter bereitzustellen, um den weichen Pumpbereich zu vermeiden. Bei t7 hat sich die Motordrehzahl erhöht und hat sich der vom Motor verbrauchte Luftstrom erhöht, sodass eine zusätzliche Strömung vom CCRV verringert werden kann. Zudem hat sich bei t7 die Turbinenleistung so weit erhöht, dass keine Elektromotorleistung mehr nötig ist, um die erforderliche Aufladung bereitzustellen.
Nun zeigt in Bezug auf ein Verdichterkennfeld 400 von 4 das Kennfeld eine Verringerung eines Druckverhältnisses an einem Turboladerverdichter durch Abstimmen des Betriebs eines Verdichterrückführventils mit Einstellungen zur Ladeunterstützung, die durch einen an eine Turboladerwelle gekoppelten Elektromotor bereitgestellt wird. Das Kennfeld 400 zeigt das Verdichterdruckverhältnis (entlang der y-Achse) bei verschiedenen Verdichterdurchsätzen (entlang der x-Achse) für einen Turboladerverdichter mit einem an dessen Welle gekoppelten Elektromotor. Die Linie 402 (durchgehend) zeigt eine harte Pumpgrenze für den Turboladerverdichter, während die Linie 404 (gestrichelt) eine weiche Pumpgrenze für den Verdichter zeigt. Die durchgehenden Linien 406 (nur 1 ist beschriftet) stellen die Linien konstanter Drehzahl des Turboladerverdichters dar. Ein Verdichterbetrieb bei Durchsätzen, die geringer als die harte Pumpgrenze 402 sind, hat einen Betrieb des Turboladerverdichters in einem harten Pumpbereich zur Folge, während ein Verdichterbetrieb bei Durchsätzen, die geringer als die weiche Pumpgrenze 404 und höher als die harte Pumpgrenze 402 sind, einen Turboladerbetrieb in einem weichen Pumpbereich zur Folge hat. Ein Verdichterbetrieb im harten Pumpbereich führt zu einem schlechten Fahrverhalten, störenden NVH und zu einer potentiellen Beeinträchtigung der Motorleistung.
Eine erste Pedalloslassbahn ist bei Verlauf 408 (kurz gestrichelte Linie) dargestellt, wobei keine Maßnahme ergriffen wird, um Pumpen in Reaktion auf das Pedalloslassen zu verhindern. Dabei fällt nach dem Pedalloslassen die Verdichterströmung zunächst in den weichen Pumpbereich ab, bevor sie zum harten Pumpen übergeht. Hierbei kann der Verdichter eine signifikante Zeitdauer im harten oder weichen Pumpbereich verbringen, was zu erheblichen Problemen bezüglich NVH und Fahrverhalten führt.
Eine zweite Pedalloslassbahn ist bei Verlauf 410 (mittellang gestrichelte Linie) dargestellt, wobei das Pumpen nur durch Betreiben des an die Welle gekoppelten Elektromotors geregelt wird. Dabei wird das CCRV nach dem Pedalloslassen geschlossen gehalten, während der Elektromotor verwendet wird, um negatives Drehmoment oder Nutzbremsdrehmoment auf die Welle anzuwenden, sodass sich die Turbodrehzahl verringert. In diesem Beispiel ist, während ein hartes Pumpen vermieden wird, die Reaktion aufgrund der hohen Trägheit des Turboladers und des hohen Batterieladestands nicht schnell genug, um weiches Pumpen zu vermeiden. Infolgedessen weicht die Bahn von der gewünschten Bahn ab, die entlang der weichen Pumpegrenze verläuft. Hierbei kann der Verdichter etwas Zeit im weichen Pumpbereich verbringen, bevor die Strömung ansteigt, was zu einigen Problemen bezüglich NVH und Fahrverhalten führt.
Eine dritte Pedalloslassbahn ist bei Verlauf 414 (lang gestrichelte Linie) dargestellt, wobei das Pumpen durch Abstimmen der Öffnung des CCRV mit dem Betrieb des Elektromotors geregelt wird. Hierbei wird das CCRV nach dem Pedaloslassen in eine weiter geöffnete Position geöffnet, um eine Bahn rechts der weichen Pumpgrenze beizubehalten. Durch das geöffnete CCRV sinkt der Ladedruck schnell und erhöht sich der Vorwärtsstrom durch den Verdichter. Der Elektromotor wird zunächst als Generator betrieben, um negatives Drehmoment bereitzustellen, sodass Energie von der Turboladerwelle aufgenommen werden kann und die Verdichterdrehzahl schnell verringert werden kann. Sobald der Batterieladestand hoch genug ist, wird die Nutzbremsung deaktiviert. Die kombinierten Maßnahmen des CCRV und des Elektromotors ermöglichen es, dass der Verdichter mit dem Soll-Druckverhältnis betrieben wird, während genug Luft strömt, um weiches Pumpen zu vermeiden. Infolgedessen folgt die Bahn weitgehend der gewünschten Bahn, sodass Probleme mit NHV und dem Fahrverhalten abgewendet werden.
Nun wird in Bezug auf 5 ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Abstimmen des Betriebs eines CCRV mit der von einem an einen Turbolader gekoppelten Elektromotor bereitgestellten elektrischen Unterstützung, um ein Überschwingen des Ladedrucks zu verringern, dargestellt. Das Verfahren von 5 kann in dem Ladedruckregelungsverfahren von 2, wie z. B. bei 216, enthalten sein.
Bei 502 beinhaltet das Verfahren wie bei 202 Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Dazu gehören z. B. Fahrerdrehmomentbedarf, Motordrehzahl, ein Batterieladestand (SOC), Umgebungsbedingungen wie etwa Umgebungstemperatur, -druck und - luftfeuchtigkeit, MAF, MAP usw. Bei 504 beinhaltet das Verfahren wie bei 204 Bestimmen einer Ausgangsposition von sowohl dem Wastegate als auch dem CCRV sowie einer Leistungsabgabe für den an den Turbolader gekoppelten elektrischen Unterstützungsmotor. Die Bestimmungen können auf den geschätzten Ist-Betriebsbedingungen, einschließlich des vom Fahrer angeforderten Drehmoments, beruhen. Als ein Beispiel kann sich der Soll-Ladedruck mit zunehmendem Fahrerdrehmomentbedarf erhöhen. Demnach kann die Steuerung ein Signal zum Bewegen des Wastegate-Ventils (WG) in eine weiter geschlossene Position senden, sodass ein größerer Teil des Abgases durch die Turbine strömen kann, um die Turbine hochzudrehen. Darüber hinaus kann die Steuerung ein Signal zum Bewegen des CCRV in eine weiter geschlossene Position senden, um die Menge an Druckluft zu verringern, die zum Verdichtereinlass zurückströmen kann. Überdies können die Einstellungen des Wastegates und des CCRV mit Einstellungen der Elektromotorleistung abgestimmt werden, um den Soll-Ladedruck bereitzustellen. Da der Elektromotor Leistung an die Welle unabhängig von der Turbine und dem Verdichter bereitstellen kann, kann das abgestimmte Drehmoment von dem Elektromotor und der Turbine an die Turboladerwelle den Verdichter mit einer Drehzahl drehen, die erforderlich ist, um den angeforderten Ladedruck bereitzustellen. Wenn z. B. der Ladedruck, der erforderlich ist, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen, niedriger als ein Schwellenwert ist, kann die Steuerung den Soll-Ladedruck nur über Einstellungen des Wastegates und des CCRV bereitstellen, während keine elektrische Unterstützung von dem an die Turboladerwelle gekoppelten Elektromotor bereitgestellt wird. In einem anderen Beispiel kann, wenn der Ladedruck, der erforderlich ist, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen, höher als der Schwellenwert ist, die Steuerung den Soll-Ladedruck über Einstellungen des Wastegates und des CCRV bereitstellen, während auch eine elektrische Unterstützung von dem an die Turboladerwelle gekoppelten Elektromotor bereitgestellt wird. Der Schwellenwert kann ein positiver Schwellenwert ungleich null sein. Das Bereitstellen von elektrischer Unterstützung von dem Elektromotor kann beinhalten, dass die Steuerung ein Steuersignal, wie z. B. ein Arbeitszyklussignal, an den Elektromotor sendet, um den Elektromotor mit einer Drehzahl zu drehen, die eine elektrische Leistung bereitstellt, die der angeforderten elektrischen Unterstützung für die Turboladerwelle entspricht. Die Steuerung kann auf eine Lookup-Tabelle, einen Algorithmus oder ein Modell Bezug nehmen, bei der bzw. dem der Soll-Ladedruck als Eingabe verwendet wird und eine entsprechende Wastegate-Ventilposition, CCRV-Position und Elektromotorleistung als Ausgabe bereitgestellt werden. Die Steuerung kann dann ein Signal an die entsprechenden Aktoren auf Grundlage der bestimmten Ventilpositionen und Elektromotorleistung befehlen.
Bei 506 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob der Ist-Ladedruck höher als der Soll-Ladedruck ist. Wenn der Ist-Ladedruck höher ist als das Soll, wird eine Überschwingbedingung des Ladedrucks bestätigt. Der Soll-Ladedruck kann auf dem Fahrerbedarf beruhen, während der Ist-Ladedruck über einen Drucksensor, wie z. B. einen Sensor für den Drosseleinlassdruck (TIP), abgeleitet oder gemessen werden kann. In einem Beispiel kann bei 506 bestimmt werden, ob ein Überschwingen der Aufladung eingetreten ist, während in anderen Beispiel vorhergesagt werden kann, ob ein Überschwingen des Ladedrucks zu erwarten ist (auf Grundlage einer Projektion der aktuellen Einstellungen). Wenn der Ist-Ladedruck nicht höher ist als das Soll, dann beinhaltet das Verfahren bei 508 Beibehalten von Einstellungen für das CCRV, das Wastegate und den elektrischen Unterstützungsmotor.
Wenn ein Überschwingen der Aufladung bestätigt wird, dann kann bei 510 bestimmt werden, ob der Batterie-SOC höher als ein erster Schwellenwert (Schwellenwert 1 oder Sw1) ist. Hierbei handelt es sich bei der Batterie um eine Energiespeichervorrichtung, die an den Elektromotor gekoppelt ist. In alternativen Beispielen kann die Ladungsaufnahmefähigkeit einer beliebigen anderen an den Elektromotor gekoppelten Energiespeichervorrichtung bestimmt werden. Der Schwellenwert kann ein positiver Schwellenwert ungleich null sein, und wenn der Batterie-SOC darunterliegt, ist die Batterie dazu imstande, eine signifikante Ladungsmenge aufzunehmen. Als ein Beispiel kann Sw1 als höchstmöglicher SOC bei Ist-Batteriebedingungen minus der Ladung, die durch ein negatives Elektromotordrehmoment erzeugt wird, um eine Ladedifferenz zu beseitigen, berechnet werden. Wenn das System dazu imstande ist, Ladung aufzunehmen (wie z.B. wenn der Batterie-SOC kleiner als 30 % ist), dann beinhaltet das Verfahren bei 512 Anwenden eines negativen Drehmoments oder Nutzbremsdrehmoments über den Elektromotor auf Grundlage der Ladedruckdifferenz, um ein Überschwingen der Aufladung zu verringern, während die Batterie geladen wird. Gleichzeitig kann die Position des Wastegates und des CCRV beibehalten werden. Beispielsweise können sowohl das Wastegate als auch das CCRV geschlossen oder nahezu geschlossen gehalten werden, sodass der Turboladerverdichter weiterhin den Ladebedarf bereitstellen kann, während der Elektromotor überschüssige Aufladung aufnimmt. In einem anderen Beispiel kann, wenn sich das über den Elektromotor bereitgestellte negative Drehmoment an einer Grenze befindet (wie z. B. wenn die Batterie keine weitere Ladung aufnehmen kann) und immer noch etwas Überschwingen der Aufladung vorliegt, das CCRV um einen Grad auf Grundlage des verbleibenden Überschwingens geöffnet werden, während das Wastegate geschlossen gehalten wird, um weiterhin ausreichend Ladedruck bereitzustellen.
Wenn der Batterie-SOC höher als der erste Schwellenwert ist, dann kann bei 514 bestimmt werden, ob der Batterie-SOC auch höher als ein zweiter Schwellenwert (Schwellenwert2 oder Sw2) ist, der höher als der erste Schwellenwert ist. Als ein Beispiel kann Sw2 bei einem SOC von 80 % liegen. Wenn der Batterie-SOC über Sw2 liegt, ist die Batterie nicht dazu imstande, Ladung aufzunehmen. Wenn der Batterie-SOC unter Sw2 liegt, ist die Batterie dazu imstande, etwas Ladung aufzunehmen, die jedoch kleiner als die Ladungsmenge ist, die bei 512 aufgenommen werden könnte. Alternativ dazu kann bei 514 bestimmt werden, ob die Batterie Ladung aufnehmen kann. Wenn das System dazu imstande ist, Ladung aufzunehmen (wie z. B. wenn der Batterie-SOC kleiner als 80 % ist), dann beinhaltet das Verfahren bei 518 Anwenden eines negativen Drehmoments oder Nutzbremsdrehmoments über den Elektromotor auf Grundlage des SOC-Bereichs, um ein Überschwingen der Aufladung zu verringern und die Batterie zu laden. Das heißt, das vom Elektromotor abgegebene Nutzbremsdrehmoment kann auf Grundlage des begrenzten Ladungsaufnahmepotenzials der Batterie (bei dem höheren SOC) begrenzt werden und die Batterie kann entsprechend geladen werden. Dann kann die Ladedruckdifferenz durch Öffnen des CCRV behoben werden. Konkret wird ein verbleibendes Überschwingen der Aufladung nach Betreiben des Elektromotors mit dem Nutzbremsdrehmoment durch Erhöhen der Öffnung des CCRV in Abhängigkeit des verbleibenden Überschwingens behoben. Gleichzeitig wird das Wastegate geschlossen gehalten, um zu ermöglichen, dass die aufgeladene Motorleistung erhöht bleibt.
Wieder bei 514 wird, wenn der Batterie-SOC über Sw2 liegt und er damit nicht dazu imstande ist, Ladung aufzunehmen, angesichts des begrenzten Ladepotenzials der Batterie bei 516 ein Überschwingen des Ladedrucks durch Öffnen des CCRV in Abhängigkeit des Überschwingens der Aufladung behoben.
Auf diese Weise kann das von dem elektrischen Unterstützungsmotor abgegebene Nutzbremsdrehmoment mit der Öffnung des CCRV angesichts des Ladungsaufnahmepotenzials der Systembatterie abgestimmt werden, um das Überschwingen des Ladedrucks zu verringern, ohne die aufgeladene Motorleistung zu beeinträchtigen.
Ein Beispiel für ein Verringern eines Überschwingens des Ladedrucks über die Abstimmung des CCRV und des Elektromotordrehmoments wird in Bezug auf ein Kennfeld 600 in 6 dargestellt. In dem Kennfeld 600 sind der Ladedruck entlang der y-Achse und die Zeit entlang der x-Achse dargestellt. Die Ist-Ladedruckreaktion, die über die oben erörterte Strategie erreicht wird, ist bei Verlauf 602 dargestellt. Eine Ladedruckreaktion in Abwesenheit der vorliegenden Strategie ist bei Verlauf 604 dargestellt. Eine gedrosselte Ladedruckreaktion ist bei Verlauf 606 dargestellt.
Vor t1 wird der Motor aufgrund einer Erhöhung des Drehmomentbedarfs mit Aufladung betrieben. Insbesondere wird der Motor mit elektrischer Aufladungsunterstützung betrieben, die ein positives Elektromotordrehmoment von dem an den Verdichter gekoppelten Elektromotor beinhaltet, um den Ladedruck auf den Sollwert zu erhöhen. Bei t1 wird, sobald der Ist-Ladedruck bei oder innerhalb eines Schwellenwerts des Soll-Ladepegels liegt, der Elektromotor deaktiviert. Wenn der Ladedruck über den elektrischen Unterstützungsmotor und das geschlossene Wastegate aggressiv geregelt wird, um eine schnelle Reaktion zu erreichen, kann es aufgrund der Trägheit des Turboladers zu einem Überschwingen des Ist-Ladedrucks gegenüber dem Solldruck kommen, nachdem der Elektromotor deaktiviert wurde, wie bei Verlauf 604 dargestellt. Dahingegen kann, wenn die Reaktion des Elektromotors gedrosselt wird, um ein Überschwingen des Ladedrucks zu verringern, der Ist-Ladedruck langsam den Sollwert, wie bei Verlauf 606 dargestellt, mit einer langsamen Ladeleistung erreichen, durch welche der Motor träge erscheinen kann.
Bei der abgebildeten Strategie wird, anstatt den Elektromotor bei t1 abzuschalten, der Betrieb des CCRV und des Elektromotors so abgestimmt, dass des Überschwingen des Ladedrucks verringert wird, während ein Ist-Ladeprofil 602 bereitgestellt wird, das dem Soll-Ladeprofil entspricht. Insbesondere kann zwischen t1 und t2, wenn der Batterieladestand unter einem Schwellenwert liegt, das CCRV geschlossen gehalten werden, um eine verbesserte Ladereaktion zu ermöglichen, während negatives Drehmoment von dem Elektromotor in Abhängigkeit der überschüssigen Aufladung angewandt wird. Dann kann bei t2, sobald das Überschwingen der Aufladung behoben ist, der Elektromotor deaktiviert werden. Alternativ dazu kann zwischen t1 und t2, wenn der Batterieladestand über einem Schwellenwert liegt, der Elektromotor abgeschaltet bleiben und das CCRV in Abhängigkeit der überschüssigen Aufladung geöffnet werden.
Nun stellt in Bezug auf 7 ein Kennfeld 700 beispielhafte abgestimmte Einstellungen zwischen einer von einem Elektromotor bereitgestellten elektrischen Unterstützung, einem CCRV und einem WG dar, um eine Ladedruckzufuhr und einen Abstand zur Verdichterpumpgrenze zu verbessern. Das Kennfeld 700 zeigt eine Motordrehmomentanforderung bei Verlauf 701, einen Pumpgrenzabstand, wie er unter Verwendung der abgebildeten Strategie erreicht wird, bei Verlauf 702, insbesondere im Verhältnis zu einem harten Pumpbereich und einem weichen Pumpbereich eines Verdichterkennfelds, sowie einen Pumpgrenzabstand in Abwesenheit der Strategie bei Verlauf 703. Das Kennfeld 700 zeigt ferner die Öffnung eines Ansaug-CCRV bei Verlauf 704, die von einem elektrischen Unterstützungsmotor abgegebene Leistung bei Verlauf 706, die Öffnung eines Abgas-Wastegate(WG)-Ventils bei Verlauf 708, einen Ladedruck bei Verlauf 710 und den Ladestand (SOC) einer an den elektrischen Unterstützungsmotor gekoppelten Batterie bei Verlauf 712. Sämtliche Verläufe sind in Abhängigkeit der Zeit entlang der x-Achse dargestellt.
Vor t1 kann der Motor bei einem konstanten niedrigen Drehmomentwert (Verlauf 701) mit einem niedrigen positiven Ladedruckwert (Verlauf 710) betrieben werden. Bei t1 findet eine Pedalbetätigung von aufgeladen zu aufgeladen statt. Das WG (Verlauf 708) wird verringert, um den Turbolader hochzudrehen und den abgegebenen Ladedruck zu erhöhen. Während die Turbine und der Verdichter des Turboladers hochdrehen, wird die transiente Erhöhung des Ladebedarfs erfüllt, indem elektrische Unterstützung von dem Elektromotor in Form eines positiven Elektromotordrehmoments bereitgestellt wird (Verlauf 706). Insbesondere wird der Elektromotor für eine Dauer von t1 bis t2 betrieben und kann dann, sobald der Ladedruck innerhalb eines Schwellenwerts von dem angeforderten Ladedruck liegt, der Elektromotor abgeschaltet und keine weitere elektrische Unterstützung bereitgestellt werden.
Aufgrund der Trägheit des Turboladers besteht jedoch, selbst nachdem der Elektromotor abgeschaltet wurde, die Möglichkeit eines Überschwingens der Aufladung (gestrichelter Verlauf 711). Darüber hinaus kann der über dem Sollwert liegende Ladedruck zu einem Pumpen bei Pedalbetätigung führen (Verlauf 703). Um das Überschwingen der Aufladung und das Pumpen zu beheben, werden abgestimmte Einstellungen zwischen dem CCRV und der elektrischen Unterstützung vorgenommen. Die Einstellungen beruhen auf der Fähigkeit des Elektromotors, Ladung aufzunehmen, wie vom SOC der Batterie abgeleitet. Bei t2 wird aufgrund dessen, dass die Batterie einen niedrigeren SOC (Verlauf 712) und damit eine höhere Ladungsaufnahmefähigkeit aufweist, ein größerer Anteil des Überschwingens der Aufladung durch Bereitstellen eines negativen Nutzbremsdrehmoments von dem Elektromotor an die Turboladerwelle behoben. Wie dargestellt, wird die bereitgestellte Menge an Nutzbremsdrehmoment erhöht, was ein zunehmendes negatives Drehmoment zur Folge hat, das weiter weg vom Drehmomentniveau von null in negativer Richtung liegt. Gleichzeitig wird ein kleinerer Anteil des Überschwingens der Aufladung durch Erhöhen der Öffnung des CCRV behoben. Während mit dem negativen Drehmoment von dem Elektromotor das Überschwingen der Aufladung behoben wird, wird die CCRV-Öffnung um einen geringen Grad geöffnet, um den Pumpgrenzabstand des Verdichters zu verbessern, während er mit dem negativen Drehmoment betrieben wird. Indem die Öffnung des CCRV nur um einen geringen Grad erhöht und das WG weiter geschlossen gehalten wird, kann der Ladedruck erhöht genug gehalten werden, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen.
Bei t3 findet ein Pedalloslassen von aufgeladen zu aufgeladen statt. In Abwesenheit der abgestimmten Einstellungen würde sich durch die Verringerung der Strömung durch den Verdichter der Pumpgrenzabstand so weit verringern, dass Pumpen auftreten würde (gestrichelte Linie von Verlauf 703). Bei der abgebildeten Strategie reagiert die Steuerung durch Öffnen des CCRV um einen dosierten Grad, um einen Pumpgrenzabstand beizubehalten, der verhindert, dass ein Pumpen eintritt. Das Wastegate wird in eine weiter geöffnete Position bewegt, um die Verdichterleistung bereitzustellen, die an dem immer noch aufgeladenen Betriebspunkt nötig ist. Der elektrische Unterstützungsmotor wird angetrieben, um zusätzliche Wellenleistung bereitzustellen, um die erforderliche Verdichterleistung zu erreichen, die nötig ist, um den erforderlichen Ladedruck und die erforderliche Strömung, einschließlich der Strömung, die durch das CCRV zurückgeführt wird, zuzuführen. Bei t4 wurde der Ladedruck auf den erforderlichen Pegel verringert. Das CCRV wird geschlossen, da der Pumpgrenzabstand ausreichend ist, ohne Luftstrom zurückzuführen. Der Elektromotor wird nicht mehr benötigt, um den Turbolader zu unterstützen, und seine Leistung wird auf null gesenkt.
Zwischen t4 und t5 ist das Drehmomentniveau konstant. Die Wastegate- und CCRV-Öffnung wird beibehalten. Der Elektromotor wird deaktiviert gehalten. Bei t5 findet eine weitere Pedalbetätigung von aufgeladen zu aufgeladen statt. Die Öffnung des WG wird verringert, um den Turbolader hochzudrehen und den abgegebenen Ladedruck zu erhöhen. Während die Turbine und der Verdichter des Turboladers hochdrehen, wird die transiente Erhöhung des Ladebedarfs erfüllt, indem elektrische Unterstützung von dem Elektromotor in Form eines positiven Elektromotordrehmoments bereitgestellt wird (Verlauf 706). Insbesondere wird der Elektromotor für eine Dauer von t5 bis t6 betrieben und kann dann, sobald der Ladedruck innerhalb eines Schwellenwerts von dem angeforderten Ladedruck liegt, der Elektromotor abgeschaltet und keine weitere elektrische Unterstützung bereitgestellt werden. Während der Pedalbetätigung wird das CCRV geöffnet, um ein weiches Pumpen des Verdichters zu verhindern.
Aufgrund der Trägheit des Turboladers besteht jedoch, selbst nachdem der Elektromotor abgeschaltet wurde, die Möglichkeit eines Überschwingens der Aufladung. Um das Überschwingen der Aufladung und das Pumpen zu beheben, werden abgestimmte Einstellungen zwischen dem CCRV und der elektrischen Unterstützung vorgenommen. Die Einstellungen beruhen auf der Fähigkeit des Elektromotors, Ladung aufzunehmen, wie vom SOC der Batterie abgeleitet. Bei t6 wird aufgrund dessen, dass die Batterie einen höheren SOC und damit eine geringere Ladungsaufnahmefähigkeit aufweist, ein größerer Anteil des Überschwingens der Aufladung durch Öffnen des CCRV behoben, während ein übriger kleinerer Anteil des Überschwingens der Aufladung unter Verwendung von Nutzbremsdrehmoment von dem Elektromotor an die Turboladerwelle behoben wird. Gleichzeitig wird ein kleinerer Anteil des Überschwingens der Aufladung durch Erhöhen der Öffnung des CCRV behoben. Insbesondere wird das Nutzbremsdrehmoment von dem Elektromotor auf Grundlage der begrenzten Fähigkeit der Batterie, Ladung aufzunehmen, eingestellt und wird die CCRV-Öffnung um einen höheren Grad geöffnet, um den Rest des Überschwingens der Aufladung zu beheben und den Pumpgrenzabstand des Verdichters zu verbessern. Indem die Öffnung des CCRV um einen höheren Grad erhöht wird, wenn der Batterie-SOC höher ist, und das WG geschlossen gehalten wird, kann der Ladedruck erhöht genug gehalten werden, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen, während das Überschwingen der Aufladung behoben wird.
Bei t7 findet ein Pedalloslassen von aufgeladen zu nichtaufgeladen statt. Die Steuerung reagiert durch Öffnen des CCRV und des Wastegates, während der Elektromotor deaktiviert gehalten wird.
Es versteht sich, dass, während die vorstehende Routine in Bezug auf ein elektrisch turboaufgeladenes Motorsystem erörtert wird, der Motor in anderen Beispielen ein mehrstufiges aufgeladenes Motorsystem sein kann, das einen elektrischen Kompressorverdichter aufweist, der mit einem Turboladerverdichter (entweder vorgelagert oder nachgelagert) in Reihe geschaltet ist. Dabei kann sich durch Öffnen des CCRV um einen dosierten Grad der Luftstrom zu beiden Verdichterstufen erhöhen. Wenn keine zusätzliche Turbinenleistung am Turbolader verfügbar ist, würde der Turbolader dazu tendieren, ein Druckverhältnis bei dem hinzugefügten Luftstrom zu verringern. In einer solchen Situation kann der elektrische Verdichter zusätzliche elektrische Leistung erhalten, um das Druckverhältnis zu erhöhen, was den gleichen Gesamtdruck am Ansaugkrümmer zur Folge hat. Da der Turbolader des mehrstufigen aufgeladenen Motorsystems dazu neigt, einen höheren Luftstrom und ein geringeres Druckverhältnis zu erfahren, wäre ein Pumpen hier weniger wahrscheinlich.
Auf diese Weise kann der abgestimmte Betrieb eines Verdichterrückführventils, eines Wastegate-Ventils und eines Elektromotordrehmoments von einem elektrischen Unterstützungsmotor verwendet werden, um den erforderlichen Luftstrom bereitzustellen, um einen Pumpgrenzabstand während Drehmomenttransienten, einschließlich während einer Pedalbetätigung und eines Pedalloslassens, zu verbessern. Die technische Wirkung des Erhöhens der Öffnung des CCRV, während die Leistung des elektrischen Unterstützungsmotors erhöht wird, besteht darin, dass das CCRV zu einem höheren Grad geöffnet werden kann, um eine schnelle Pumpentlastung bereitzustellen, ohne eine träge Motorreaktion zu verursachen, wenn das Pumpen während eines Spitzenleistungsbedarfs auftritt. Ferner ermöglicht das CCRV, dass eine Pumpentlastung bereitgestellt wird, indem ein Wastegate für eine längere Dauer weiter geschlossen und/oder geschlossen gehalten wird. Indem es ermöglicht wird, dass der Soll-Luftstrom über abgestimmte Einstellungen des CCRV, des elektrischen Unterstützungsmotors und des WG bereitgestellt wird, kann eine Pumpentlastung schneller bereitgestellt werden, wodurch pumpbedingte NVH-Probleme verringert werden. Im Großen und Ganzen verbessern sich die Reaktion eines aufgeladenen Motors und die Pumpminderung. Darüber hinaus ermöglicht es der abgestimmte Betrieb des Verdichterrückführventils und des elektrischen Unterstützungsmotors, dass sich ein Überschwingen der Aufladung während einer Pedalbetätigung besser beheben lässt. Durch Einstellen des Anteils der Überladung, der über eine CCRV-Öffnung im Verhältnis zur Verwendung von negativem Drehmoment von dem Elektromotor in Abhängigkeit eines Batterieladestands (SOC) behoben wird, kann ein Überschwingen der Aufladung effizienter behoben werden, während auch der Batterie-SOC verwaltet wird.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren: in Reaktion auf eine Angabe von Pumpen nach einem Pedalbetätigungs- oder Pedalloslassereignis Erhöhen eines Pumpgrenzabstands, während ein Ladedruck auf einem Pegel auf Grundlage eines Drehmomentbedarfs über Einstellungen von sowohl einer Leistung eines an eine Aufladungsvorrichtung gekoppelten Elektromotors als auch einer Öffnung eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils (CCRV) gehalten wird, wobei die Einstellungen auf Grundlage des Drehmomentbedarfs nach dem Pedalbetätigungs- oder Pedalloslassereignis ausgewählt werden. In dem vorhergehenden Beispiel beinhalten die Einstellungen zusätzlich oder gegebenenfalls, wenn der Drehmomentbedarf nach dem Pedalbetätigungs- oder Pedalloslasseireignis höher als ein Schwellenbedarf ist, Erhöhen eines von dem Elektromotor abgegebenen positiven Drehmoments, während die Öffnung des CCRV erhöht wird, und beinhalten die Einstellungen, wenn der Drehmomentbedarf nach dem Pedalbetätigungs- oder Pedalloslasseireignis niedriger als der Schwellenbedarf ist, Erhöhen eines von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments, während die Öffnung des CCRV erhöht wird. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele wird der Motor zusätzlich oder gegebenenfalls, wenn der Drehmomentbedarf höher als der Schwellenbedarf ist, mit Aufladung betrieben und wird der Motor, wenn der Drehmomentbedarf niedriger als der Schwellenbedarf ist, mit natürlicher Ansaugung betrieben. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beruhen die Einstellungen von sowohl der Leistung des Elektromotors als auch dem CCRV zusätzlich oder gegebenenfalls ferner auf einem Ladestand einer an den Elektromotor gekoppelten Batterie. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele wird das von dem Elektromotor abgegebene Nutzbremsdrehmoment zusätzlich oder gegebenenfalls, wenn der Drehmomentbedarf nach der Pedalbetätigung oder dem Pedalloslassen niedriger als der Schwellenbedarf ist, um einen höheren Grad mit abnehmendem Ladestand der Batterie erhöht, und wobei das Erhöhen der Öffnung des CCRV auf Grundlage des Erhöhens des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments eingestellt wird. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beruht die Öffnung des CCRV zusätzlich oder gegebenenfalls, wenn der Drehmomentbedarf nach der Pedalbetätigung oder dem Pedalloslassen höher als der Schwellenbedarf ist, auf dem Pumpgrenzabstand, während das von dem Elektromotor abgegebene positive Drehmoment auf einem Soll-Ladedruck auf Grundlage des Drehmomentbedarfs im Verhältnis zu einem Ist-Ladedruck bei der eingestellten Öffnung des CCRV beruht, und wobei, wenn der Drehmomentbedarf nach der Pedalbetätigung oder dem Pedalloslassen niedriger als der Schwellenbedarf ist, die Öffnung des CCRV auf dem Pumpgrenzabstand beruht, während das von dem Elektromotor abgegebene Nutzbremsdrehmoment auf dem Soll-Ladedruck auf Grundlage des Drehmomentbedarfs im Verhältnis zu dem Ist-Ladedruck bei der eingestellten Öffnung des CCRV beruht. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele wird die Öffnung des CCRV zusätzlich oder gegebenenfalls mit abnehmendem Pumpgrenzabstand erhöht, wobei das von dem Elektromotor abgegebene positive Drehmoment erhöht wird, während der Soll-Ladedruck auf Grundlage des Drehmomentbedarfs den Ist-Ladedruck bei der eingestellten Öffnung des CCRV überschreitet, und wobei das von dem Elektromotor abgegebene Nutzbremsdrehmoment erhöht wird, während der Ist-Ladedruck den Soll-Ladedruck auf Grundlage des Drehmomentbedarfs bei der eingestellten Öffnung des CCRV überschreitet. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet die Aufladungsvorrichtung zusätzlich oder gegebenenfalls eines von einem elektrischen Kompressor und einem Turbolader, wobei, wenn es sich bei der Aufladungsvorrichtung um den Turbolader handelt, der Elektromotor an eines von einer Welle, einem Ansaugverdichter und einer Abgasturbine des Turboladers gekoppelt ist, wobei die Öffnung des Verdichterrückführventils erhöht wird, um einen Luftstrom durch den Ansaugverdichter des Turboladers zu erhöhen, und wobei das Verfahren ferner Einstellen einer Position eines an die Abgasturbine gekoppelten Wastegate-Ventils auf Grundlage des Drehmomentbedarfs nach dem Pedalbetätigungs- oder Pedalloslassereignis umfasst. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele wird das Wastegate-Ventil zusätzlich oder gegebenenfalls geschlossen, wenn der Drehmomentbedarf nach der Pedalbetätigung oder dem Pedalloslassen höher als der Schwellenbedarf ist, und wobei das Wastegate-Ventil geöffnet wird, wenn der Drehmomentbedarf nach der Pedalbetätigung oder dem Pedalloslassen niedriger als der Schwellenbedarf ist.
Ein anderes beispielhaftes Verfahren umfasst: in Reaktion auf ein erstes Pedalloslassen zu einem aufgeladenen Motorbetrieb Öffnen eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils (CCRV) um einen ersten Grad, während eine von einem an einen Ansaugverdichter eines Turboladers gekoppelten Elektromotor abgegebene Leistung erhöht wird; und in Reaktion auf ein zweites Pedalloslassen zu einem nichtaufgeladenen Motorbetrieb Öffnen des CCRV um einen zweiten Grad, der größer als der erste Grad ist, während die von dem Elektromotor abgegebene Leistung verringert wird. In dem vorhergehenden Beispiel beinhaltet das Erhöhen der von dem Elektromotor abgegebenen Leistung zusätzlich oder gegebenenfalls Bereitstellen von positivem Elektromotordrehmoment von dem Elektromotor an den Verdichter, und wobei das Verringern der von dem Elektromotor abgegebenen Leistung Bereitstellen von Nutzbremselektromotordrehmoment von dem Elektromotor an den Verdichter beinhaltet. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beruht der erste Öffnungsgrad des CCRV zusätzlich oder gegebenenfalls, während des ersten Pedalloslassens, auf einem Pumpgrenzabstand des Verdichters, und wobei das positive Elektromotordrehmoment auf einem Drehmomentbedarf nach dem ersten Pedalloslassen beruht, und wobei, während des zweiten Pedalloslassens, der zweite Öffnungsgrad des CCRV auf dem Pumpgrenzabstand des Verdichters beruht und wobei das Nutzbremselektromotordrehmoment auf dem Drehmomentbedarf nach dem zweiten Pedalloslassen beruht. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele wird der erste Grad zusätzlich oder gegebenenfalls, während des ersten Pedalloslassens, mit abnehmendem Pumpgrenzabstand erhöht und wird das positive Elektromotordrehmoment erhöht, während ein Soll-Ladedruck auf Grundlage des Drehmomentbedarfs nach dem ersten Pedalloslassen einen Ist-Ladedruck bei dem ersten CCRV-Öffnungsgrad überschreitet; und wobei, während des zweiten Pedalloslassens, der zweite Grad mit abnehmendem Pumpgrenzabstand erhöht wird und das Nutzbremselektromotordrehmoment erhöht wird, während der Soll-Ladedruck auf Grundlage des Drehmomentbedarfs nach dem zweiten Pedalloslassen unter den Ist-Ladedruck bei dem zweiten Öffnungsgrad fällt. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder gegebenenfalls ferner, während des ersten Pedalloslassens, Verringern einer Öffnung eines an eine Abgasturbine des Turboladers gekoppelten Wastegate-Ventils, wobei die Öffnung weiter verringert wird, während der Soll-Ladedruck den Ist-Ladedruck bei dem ersten CCRV-Öffnungsgrad überschreitet, und, während des zweiten Pedalloslassen, Erhöhen der Öffnung des Wastegate-Ventils, wobei die Öffnung weiter erhöht wird, während der Soll-Ladedruck unter den Ist-Ladedruck bei dem zweiten CCRV-Öffnungsgrad fällt. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder gegebenenfalls ferner, nach sowohl dem ersten als auch zweiten Pedalloslassen, wenn der Ist-Ladedruck den Soll-Ladedruck erreicht, Schließen des CCRV und Deaktivieren des Elektromotors. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder gegebenenfalls ferner in Reaktion darauf, dass eine Pedalbetätigung zu einem aufgeladenen Motorbetrieb schneller als ein Schwellenwert ist, Öffnen des CCRV, während die von dem Elektromotor abgegebene Leistung erhöht wird, wobei die Öffnung des CCRV auf dem Pumpgrenzabstand und dem Erhöhen der Leistung beruht.
Ein anderes beispielhaftes Fahrzeugsystem umfasst: einen Motor; einen Turbolader, der einen an eine Abgasturbine über eine Welle gekoppelten Ansaugverdichter und einen an die Welle gekoppelten Elektromotor zum Bereitstellen von elektrischer Unterstützung an den Turbolader beinhaltet; ein Wastegate, das einen an die Abgasturbine des Turboladers gekoppelten Wastegate-Aktor beinhaltet; eine Verdichterumgehung, die ein stufenlos verstellbares Verdichterrückführventil (CCRV) beinhaltet, das an den Ansaugverdichter des Turboladers gekoppelt ist; einen Drucksensor, der an das Ansaugsystem nachgelagert zu dem Verdichter zum Schätzen eines Druckverhältnisses an dem Verdichter gekoppelt ist; und eine Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: Schätzen eines Abstands zu einer Pumpgrenze des Verdichters während einer Drehmomenttransiente in Reaktion auf eine Eingabe von dem Drucksensor; und in Reaktion darauf, dass der Abstand kleiner als ein Schwellenwert ist, Erhöhen einer Öffnung des CCRV, um den Abstand auf über den Schwellenwert zu erhöhen; und Einstellen einer von dem Elektromotor abgegebenen Leistung auf Grundlage einer Differenz zwischen einem Ist-Ladedruck bei der erhöhten Öffnung des CCRV und einem Soll-Ladedruck auf Grundlage der Drehmomenttransiente. In dem vorhergehenden Beispiel wird die CCRV-Öffnung zusätzlich oder gegebenenfalls, wenn die Drehmomenttransiente ein Pedalloslassereignis von aufgeladen zu aufgeladen beinhaltet, um einen geringeren Grad erhöht und beinhaltet die eingestellte von dem Elektromotor abgegebene Leistung ein positives Elektromotordrehmoment, wobei, wenn die Drehmomenttransiente ein Pedalloslassereignis von aufgeladen zu nichtaufgeladen beinhaltet, die CCRV-Öffnung um einen höheren Grad erhöht wird und die eingestellte von dem Elektromotor abgegebene Leistung ein Nutzbremselektromotordrehmoment beinhaltet. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele wird die CCRV-Öffnung zusätzlich oder gegebenenfalls, wenn die Drehmomenttransiente ein langsameres Pedalbetätigungsereignis beinhaltet, um einen geringeren Grad erhöht und beinhaltet die eingestellte von dem Elektromotor abgegebene Leistung eine geringere Menge an positivem Elektromotordrehmoment, und wobei, wenn die Drehmomenttransiente ein schnelleres Pedalbetätigungsereignis beinhaltet, die CCRV-Öffnung um einen höheren Grad erhöht wird und die eingestellte von dem Elektromotor abgegebene Leistung eine höhere Menge an positivem Elektrmotordrehmoment beinhaltet. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder gegebenenfalls ferner Anweisungen zum: Verringern einer Öffnung des Wastegate-Aktors, wenn die Drehmomenttransiente ein Pedalloslassereignis oder ein Pedalbetätigungsereignis von aufgeladen zu aufgeladen beinhaltet; und Erhöhen der Öffnung des Wastegate-Aktors, wenn die Drehmomenttransiente ein Pedalloslassereignis von aufgeladen zu nichtaufgeladen beinhaltet.
Ein anderes beispielhaftes Verfahren umfasst: in Reaktion auf ein vorhergesagtes Überschwingen der Aufladung Einstellen von sowohl einem von einem an eine Aufladungsvorrichtung gekoppelten Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoment und einer Öffnung eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils (CCRV), wobei das Einstellen auf einem Ladestand (SOC) einer an den Elektromotor gekoppelten Batterie beruht. In dem vorhergehenden Beispiel umfasst das Verfahren zusätzlich oder gegebenenfalls ferner Vorhersagen des Überschwingens der Aufladung nach einer Erhöhung des Drehmomentbedarfs, wobei positives Drehmoment durch den Elektromotor abgegeben wird. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Einstellen zusätzlich oder gegebenenfalls Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments mit abnehmendem Ladestand der Batterie zu einem Zeitpunkt des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung, während die Öffnung des CCRV mit abnehmendem von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoment erhöht wird. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Einstellen zusätzlich oder gegebenenfalls: wenn der Ladestand der Batterie niedriger ist, Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments in Abhängigkeit einer Ladedruckdifferenz des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung und Erhöhen der Öffnung des CCRV mit abnehmendem Pumpgrenzabstand des Verdichters, der mit der über den Elektromotor angewandten Nutzbremsdrehmomentabgabe betrieben wird; und wenn der Ladestand der Batterie höher ist, Erhöhen der Öffnung des CCRV mit zunehmender Ladedruckdifferenz des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung und Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments mit abnehmendem Pumpgrenzabstand des Verdichters, der bei der erhöhten Öffnung des CCRV betrieben wird. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet die Ladedruckdifferenz des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung zusätzlich oder gegebenenfalls eine Differenz zwischen einem Soll-Ladedruck auf Grundlage des Drehmomentbedarfs und einem Ist-Ladedruck und einer Anstiegsgeschwindigkeit der Differenz. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Einstellen zusätzlich oder gegebenenfalls: wenn der SOC niedriger als ein erster Schwellenwert ist, Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments, während das CCRV um einen ersten Grad geöffnet wird; wenn der SOC höher als der erste Schwellenwert, jedoch niedriger als ein zweiter Schwellenwert ist, Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments um einen zweiten Grad, der kleiner als der erste Grad ist, während das CCRV um einen zweiten Grad geöffnet wird, der höher als der erste Grad ist; und wenn der SOC höher als sowohl der erste als auch der zweite Schwellenwert ist, Deaktivieren des Elektromotors, während das CCRV um einen dritten Grad geöffnet wird, der größer als der zweite Grad ist, wobei der zweite Schwellenwert höher als der erste Schwellenwert ist. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet die Aufladungsvorrichtung zusätzlich oder gegebenenfalls eines von einem elektrischen Kompressor und einem Turbolader, wobei, wenn es sich bei der Aufladungsvorrichtung um den Turbolader handelt, der Elektromotor an eines von einer Welle, einem Ansaugverdichter und einer Abgasturbine des Turboladers gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner Geschlossenhalten eines an die Abgasturbine gekoppelten Wastegate-Ventils während des Einstellens umfasst. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Einstellen der Öffnung des CCRV zusätzlich oder gegebenenfalls Einstellen der Öffnung von einer Ausgangsposition auf Grundlage der Erhöhung des Drehmomentbedarfs. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele handelt es sich bei der Aufladungsvorrichtung zusätzlich oder gegebenenfalls um einen Turbolader, wobei ein Ansaugverdichter des Turboladers an eine Abgasturbine gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner Halten eines an die Abgasturbine gekoppelten Wastegate-Ventils an einer Position auf Grundlage der Erhöhung des Drehmomentbedarfs während des Einstellens umfasst.
Ein wieder anderes beispielhaftes Verfahren für einen aufgeladenen Motor umfasst: in Reaktion auf eine erste Überschwingbedingung der Aufladung Erhöhen einer Öffnung eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils (CCRV), während ein von einem an einen Ansaugverdichter einer Aufladungsvorrichtung gekoppelten Elektromotor abgegebenes Nutzbremsdrehmoment erhöht wird; in Reaktion auf eine zweite Überschwingbedingung der Aufladung Offenhalten des CCRV, während das von dem Elektromotor abgegebene Nutzbremsdrehmoment erhöht wird. In dem vorhergehenden Beispiel zusätzlich oder gegebenenfalls, während sowohl der ersten als auch der zweiten Überschwingbedingung der Aufladung, Beibehalten eines Abstands des Verdichters zu einer Pumpgrenze, der größer als ein Schwellenwert ist. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder gegebenenfalls, während der ersten Bedingung, ein Ladestand einer an den Elektromotor gekoppelten Batterie höher und ist, während der zweiten Bedingung, der Ladestand der Batterie niedriger. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beruht zusätzlich oder gegebenenfalls, während der ersten Bedingung, das Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments auf einer Differenz zwischen dem Ladestand der Batterie und einem Schwellenladestand, wobei das Nutzbremsdrehmoment mit zunehmender Differenz weiter erhöht wird, und wobei das Erhöhen der Öffnung des CCRV auf einem nach dem Betreiben bei dem erhöhten Nutzbremsdrehmoment verbleibenden Überschwingungsgrad der Aufladung beruht, wobei die Öffnung des CCRV mit zunehmendem Überschwingungsgrad der Aufladung weiter erhöht wird. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder gegebenenfalls ferner, während einer dritten Bedingung, bei welcher der Ladestand der Batterie höher als der Ladestand während sowohl der ersten als auch der zweiten Bedingung ist, Deaktivierthalten des Elektromotors, während die Öffnung des CCRV auf Grundlage eines Überschwingungsgrads der Aufladung erhöht wird. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele handelt es sich bei der Aufladungsvorrichtung zusätzlich oder gegebenenfalls um einen Turbolader, der einen an eine Abgasturbine gekoppelten Verdichter beinhaltet, wobei das Verfahren ferner, während sowohl der ersten, zweiten als auch dritten Bedingung, Geschlossenhalten eines an die Abgasturbine des Turboladers gekoppelten Abgase-Wastegate-Ventils umfasst.
Ein wieder anderes beispielhaftes Fahrzeugsystem umfasst: einen Motor; einen Turbolader, der einen an eine Abgasturbine über eine Welle gekoppelten Ansaugverdichter und einen an die Welle gekoppelten Elektromotor zum Bereitstellen von elektrischer Unterstützung an den Turbolader beinhaltet, wobei der Elektromotor durch eine Batterie angetrieben wird; ein Wastegate, das einen an die Abgasturbine des Turboladers gekoppelten Wastegate-Aktor beinhaltet; eine Verdichterumgehung, die ein stufenlos verstellbares Verdichterrückführventil (CCRV) beinhaltet, das an den Ansaugverdichter des Turboladers gekoppelt ist; und eine Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: in Reaktion auf ein Pedalbetätigungsereignis von aufgeladen zu aufgeladen Bereitstellen eines positiven Elektromotordrehmoments von dem Elektromotor für eine Dauer, bis ein Ist-Ladedruck innerhalb eines Schwellenwerts von angefordertem Ladedruck liegt; und dann Verringern eines Überschwingens der Aufladung um einen ersten Grad durch Erhöhen einer Öffnung des Verdichterrückführventils, während das Überschwingen der Aufladung um einen zweiten Grad weiter verringert wird, indem negatives Drehmoment von dem Elektromotor bereitgestellt wird, wobei der erste Grad im Verhältnis zu dem zweiten Grad auf Grundlage von sowohl einem vorhergesagten Überschwingungsgrad des Ladedrucks nach der Dauer als auch einem Ladestand der Batterie variiert wird. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele ist der erste Grad zusätzlich oder gegebenenfalls, wenn der Ladestand der Batterie höher als ein Schwellenwert ist, höher als der zweite Grad und ist der zweite Grad, wenn der Ladestand der Batterie niedriger als der Schwellenwert ist, höher als der erste Grad. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele wird der erste Grad zusätzlich oder gegebenenfalls im Verhältnis zu dem zweiten Grad weiter auf Grundlage eines Abstands zur Pumpgrenze bei dem Pedalbetätigungsereignis eingestellt. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das weitere Einstellen zusätzlich oder gegebenenfalls Vorhersagen des Abstands zur Pumpgrenze auf Grundlage des Verdichterstroms, wobei der Elektromotor negatives Drehmoment bereitstellt und den ersten Grad mit zunehmendem Abstand zur Pumpgrenze erhöht. In einem oder sämtlichen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder gegebenenfalls ferner Anweisungen zum: Geschlossenhalten des Wastegate-Ventils, wenn der Ist-Ladedruck bei oder unter dem angeforderten Ladedruck nach Erhöhen der Öffnung des CCRV und Bereitstellen von negativem Drehmoment von dem Elektromotor liegt; und Erhöhen einer Öffnung des Wastegate-Ventils, wenn der Ist-Ladedruck über dem angeforderten Ladedruck nach Erhöhen der Öffnung des CCRV und Bereitstellen von negativem Drehmoment von dem Elektromotor liegt.
In einer weiteren Darstellung ist der Motor in einem Hybridelektrofahrzeugsystem konfiguriert. In noch einer weiteren Darstellung ist der Motor in einem Fahrzeug konfiguriert, das autonom gefahren werden kann.
Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern wird vielmehr zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten 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-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente 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 Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche im Rahmen dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren: in Reaktion auf ein vorhergesagtes Überschwingen der Aufladung Einstellen von sowohl einem von einem an eine Aufladungsvorrichtung gekoppelten Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoment und einer Öffnung eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils (CCRV), wobei das Einstellen auf einem Ladestand (SOC) einer an den Elektromotor gekoppelten Batterie beruht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Vorhersagen des Überschwingens der Aufladung nach einer Erhöhung des Drehmomentbedarfs, wobei positives Drehmoment von dem Elektromotor abgegeben wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Einstellen Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments mit abnehmendem Ladestand der Batterie zu einem Zeitpunkt des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung, während die Öffnung des CCRV mit abnehmendem von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoment erhöht wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Einstellen: wenn der Ladestand der Batterie niedriger ist, Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments in Abhängigkeit einer Ladedruckdifferenz des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung und Erhöhen der Öffnung des CCRV mit abnehmendem Pumpgrenzabstand des Verdichters, der mit der über den Elektromotor angewandten Nutzbremsdrehmomentabgabe betrieben wird; und wenn der Ladestand der Batterie höher ist, Erhöhen der Öffnung des CCRV mit zunehmender Ladedruckdifferenz des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung und Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments mit abnehmendem Pumpgrenzabstand des Verdichters, der bei der erhöhten Öffnung des CCRV betrieben wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Ladedruckdifferenz des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung eine Differenz zwischen einem Soll-Ladedruck auf Grundlage des Drehmomentbedarfs und einem Ist-Ladedruck und einer Anstiegsgeschwindigkeit der Differenz.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Einstellen: wenn der SOC niedriger als ein erster Schwellenwert ist, Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments, während das CCRV um einen ersten Grad geöffnet wird; wenn der SOC höher als der erste Schwellenwert, jedoch niedriger als ein zweiter Schwellenwert ist, Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments um einen zweiten Grad, der kleiner als der erste Grad ist, während das CCRV um einen zweiten Grad geöffnet wird, der größer als der erste Grad ist, und wenn der SOC höher als sowohl der erste als auch der zweite Schwellenwert ist, Deaktivieren des Elektromotors, während das CCRV um einen dritten Grad geöffnet wird, der größer als der zweite Grad ist, wobei der zweite Schwellenwert höher als der erste Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Aufladungsvorrichtung eines von einem elektrischen Kompressor und einem Turbolader, wobei, wenn es sich bei der Aufladungsvorrichtung um den Turbolader handelt, der Elektromotor an eines von einer Welle, einem Ansaugverdichter und einer Abgasturbine des Turboladers gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner Geschlossenhalten eines an die Abgasturbine gekoppelten Wastegate-Ventils während des Einstellens umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der Öffnung des CCRV Einstellen der Öffnung von einer Ausgangsposition auf Grundlage der Erhöhung des Drehmomentbedarfs beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der Aufladungsvorrichtung um einen Turbolader, wobei ein Ansaugverdichter des Turboladers an eine Abgasturbine gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner Halten eines an die Abgasturbine gekoppelten Wastegate-Ventils in einer Position auf Grundlage der Erhöhung des Drehmomentbedarfs während des Einstellens umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für einen aufgeladenen Motor: in Reaktion auf eine erste Überschwingbedingung der Aufladung Erhöhen einer Öffnung eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils (CCRV), während ein von einem an einen Ansaugverdichter einer Aufladungsvorrichtung gekoppelten Elektromotor abgegebenes Nutzbremsdrehmoment erhöht wird; in Reaktion auf eine zweite Überschwingbedingung der Aufladung Offenhalten des CCRV, während das von dem Elektromotor abgegebene Nutzbremsdrehmoment erhöht wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, während sowohl der ersten als auch der zweiten Überschwingbedingung der Aufladung, Beibehalten eines Abstands des Verdichters zu einer Pumpgrenze, der größer als ein Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass, während der ersten Bedingung, ein Ladestand einer an den Elektromotor gekoppelten Batterie höher ist und, während der zweiten Bedingung, der Ladestand der Batterie niedriger ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass, während der ersten Bedingung, das Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments auf einer Differenz zwischen dem Ladestand der Batterie und einem Schwellenladestand beruht, wobei das Nutzbremsdrehmoment mit zunehmender Differenz weiter erhöht wird, und wobei das Erhöhen der Öffnung des CCRV auf einem nach dem Betreiben mit dem erhöhten Nutzbremsdrehmoment verbleibenden Überschwingungsgrad der Aufladung beruht, wobei die Öffnung des CCRV mit zunehmendem Überschwingungsgrad der Aufladung weiter erhöht wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, während einer dritten Bedingung, bei welcher der Ladestand der Batterie höher als der Ladestand während sowohl der ersten als auch der zweiten Bedingung ist, Deaktivierthalten des Elektromotors, während die Öffnung des CCRV auf Grundlage eines Überschwingungsgrads der Aufladung erhöht wird.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der Aufladungsvorrichtung um einen Turbolader, der einen an eine Abgasturbine gekoppelten Verdichter beinhaltet, wobei das Verfahren ferner, während sowohl der ersten, zweiten als auch dritten Bedingung, Geschlossenhalten eines an die Abgasturbine des Turboladers gekoppelten Abgas-Wastegate-Ventils umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, aufweisend: einen Motor; einen Turbolader, der einen an eine Abgasturbine über eine Welle gekoppelten Ansaugverdichter und einen an die Welle gekoppelten Elektromotor zum Bereitstellen von elektrischer Unterstützung an den Turbolader beinhaltet, wobei der Elektromotor durch eine Batterie angetrieben wird; ein Wastegate, das einen an die Abgasturbine des Turboladers gekoppelten Wastegate-Aktor beinhaltet; eine Verdichterumgehung, die ein stufenlos verstellbares Verdichterrückführventil (CCRV) beinhaltet, das an den Ansaugverdichter des Turboladers gekoppelt ist; und eine Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: in Reaktion auf ein Pedalbetätigungsereignis von aufgeladen zu aufgeladen Bereitstellen eines positiven Elektromotordrehmoments von dem Elektromotor für eine Dauer, bis ein Ist-Ladedruck innerhalb eines Schwellenwerts von angefordertem Ladedruck liegt; und dann Verringern eines Überschwingens der Aufladung um einen ersten Grad durch Erhöhen einer Öffnung des Verdichterrückführventils, während das Überschwingen der Aufladung um einen zweiten Grad weiter verringert wird, indem negatives Drehmoment von dem Elektromotor bereitgestellt wird, wobei der erste Grad im Verhältnis zu dem zweiten Grad auf Grundlage von sowohl einem vorhergesagten Überschwingungsgrad des Ladedrucks nach der Dauer als auch einem Ladestand der Batterie variiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Ladestand der Batterie höher als ein Schwellenwert ist, der erste Grad höher als der zweite Grad ist und, wenn der Ladestand der Batterie niedriger als der Schwellenwert ist, der zweite Grad höher als der erste Grad ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird der erste Grad im Verhältnis zu dem zweiten Grad weiter auf Grundlage eines Abstands zur Pumpgrenze bei dem Pedalbetätigungsereignis eingestellt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das weitere Einstellen Vorhersagen des Abstands zur Pumpgrenze auf Grundlage des Verdichterstroms, wobei der Elektromotor negatives Drehmoment bereitstellt und den ersten Grad mit zunehmendem Abstand zur Pumpgrenze erhöht.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder gegebenenfalls weitere Anweisungen zum: Geschlossenhalten des Wastegate-Ventils, wenn der Ist-Ladedruck bei oder unter dem angeforderten Ladedruck nach Erhöhen der Öffnung des CCRV und Bereitstellen von negativem Drehmoment von dem Elektromotor liegt; und Erhöhen einer Öffnung des Wastegate-Ventils, wenn der Ist-Ladedruck über dem angeforderten Ladedruck nach Erhöhen der Öffnung des CCRV und Bereitstellen von negativem Drehmoment von dem Elektromotor liegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7779634 [0003]

Claims

Verfahren, umfassend: in Reaktion auf ein vorhergesagtes Überschwingen der Aufladung Einstellen von sowohl einem von einem an eine Aufladungsvorrichtung gekoppelten Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoment und einer Öffnung eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführventils (CCRV), wobei das Einstellen auf einem Ladestand (SOC) einer an den Elektromotor gekoppelten Batterie beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Vorhersagen des Überschwingens der Aufladung nach einer Erhöhung des Drehmomentbedarfs, wobei positives Drehmoment von dem Elektromotor abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments mit abnehmendem Ladestand der Batterie zu einem Zeitpunkt des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung, während die Öffnung des CCRV mit abnehmendem von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoment erhöht wird, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen Folgendes beinhaltet: wenn der Ladestand der Batterie niedriger ist, Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments in Abhängigkeit einer Ladedruckdifferenz des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung und Erhöhen der Öffnung des CCRV mit abnehmendem Pumpgrenzabstand des Verdichters, der mit der über den Elektromotor angewandten Nutzbremsdrehmomentabgabe betrieben wird; und wenn der Ladestand der Batterie höher ist, Erhöhen der Öffnung des CCRV mit zunehmender Ladedruckdifferenz des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung und Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments mit abnehmendem Pumpgrenzabstand des Verdichters, der bei der erhöhten Öffnung des CCRV betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Ladedruckdifferenz des vorhergesagten Überschwingens der Aufladung eine Differenz zwischen einem Soll-Ladedruck auf Grundlage des Drehmomentbedarfs und einem Ist-Ladedruck und einer Anstiegsgeschwindigkeit der Differenz beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen Folgendes beinhaltet: wenn der SOC niedriger als ein erster Schwellenwert ist, Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments, während das CCRV um einen ersten Grad geöffnet wird; wenn der SOC höher als der erste Schwellenwert, jedoch niedriger als ein zweiter Schwellenwert ist, Erhöhen des von dem Elektromotor abgegebenen Nutzbremsdrehmoments um einen zweiten Grad, der kleiner als der erste Grad ist, während das CCRV um einen zweiten Grad geöffnet wird, der größer als der erste Grad ist; und wenn der SOC höher als sowohl der erste als auch der zweite Schwellenwert ist, Deaktivieren des Elektromotors, während das CCRV um einen dritten Grad geöffnet wird, der größer als der zweite Grad ist, wobei der zweite Schwellenwert höher als der erste Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Aufladungsvorrichtung eines von einem elektrischen Kompressor und einem Turbolader beinhaltet, wobei, wenn es sich bei der Aufladungsvorrichtung um den Turbolader handelt, der Elektromotor an eines von einer Welle, einem Ansaugverdichter und einer Abgasturbine des Turboladers gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner Geschlossenhalten eines an die Abgasturbine gekoppelten Wastegate-Ventils während des Einstellens umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einstellen der Öffnung des CCRV Einstellen der Öffnung von einer Ausgangsposition auf Grundlage der Erhöhung des Drehmomentbedarfs beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei es sich bei der Aufladungsvorrichtung um einen Turbolader hanelt, wobei ein Ansaugverdichter des Turboladers an eine Abgasturbine gekoppelt ist, wobei das Verfahren ferner Halten eines an die Abgasturbine gekoppelten Wastegate-Ventils in einer Position auf Grundlage der Erhöhung des Drehmomentbedarfs während des Einstellens umfasst.
Fahrzeugsystem, umfassend: einen Motor; einen Turbolader, der einen an eine Abgasturbine über eine Welle gekoppelten Ansaugverdichter und einen an die Welle gekoppelten Elektromotor zum Bereitstellen von elektrischer Unterstützung an den Turbolader beinhaltet, wobei der Elektromotor durch eine Batterie angetrieben wird; ein Wastegate, das einen an die Abgasturbine des Turboladers gekoppelten Wastegate-Aktor beinhaltet; eine Verdichterumgehung, die ein stufenlos verstellbares Verdichterrückführventil (CCRV) beinhaltet, das an den Ansaugverdichter des Turboladers gekoppelt ist; und eine Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: in Reaktion auf ein Pedalbetätigungsereignis von aufgeladen zu aufgeladen Bereitstellen eines positiven Elektromotordrehmoments von dem Elektromotor für eine Dauer, bis der Ist-Ladedruck innerhalb eines Schwellenwerts von dem angeforderten Ladedruck liegt; und dann Verringern eines Überschwingens der Aufladung um einen ersten Grad durch Erhöhen einer Öffnung des Verdichterrückführventils, während das Überschwingen der Aufladung weiter um einen zweiten Grad verringert wird, indem negatives Drehmoment von dem Elektromotor bereitgestellt wird, wobei der erste Grad im Verhältnis zu dem zweiten Grad auf Grundlage von sowohl einem vorhergesagten Überschwingensgrad des Ladedrucks nach der Dauer als auch einem Ladestand der Batterie variiert wird.
System nach Anspruch 10, wobei, wenn der Ladestand der Batterie höher als ein Schwellenwert ist, der erste Grad höher als der zweite Grad ist und, wenn der Ladestand der Batterie niedriger als der Schwellenwert ist, der zweite Grad höher als der erste Grad ist.
System nach Anspruch 10, wobei der erste Grad im Verhältnis zu dem zweiten Grad weiter auf Grundlage eines Abstands zur Pumpgrenze bei dem Pedalbetätigungsereignis eingestellt wird.
System nach Anspruch 12, wobei das weitere Einstellen Vorhersagen des Abstands zur Pumpgrenze auf Grundlage des Verdichterstroms beinhaltet, wobei der Elektromotor negatives Drehmoment bereitstellt und den ersten Grad mit zunehmendem Abstand zur Pumpgrenze erhöht.
System nach Anspruch 13, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet zum: Geschlossenhalten des Wastegate-Ventils, wenn der Ist-Ladedruck bei oder unter dem angeforderten Ladedruck nach Erhöhen der Öffnung des CCRV und Bereitstellen von negativem Drehmoment von dem Elektromotor liegt; und Erhöhen einer Öffnung des Wastegate-Ventils, wenn der Ist-Ladedruck über dem angeforderten Ladedruck nach Erhöhen der Öffnung des CCRV und Bereitstellen von negativem Drehmoment von dem Elektromotor liegt.