DE102019128255A1

DE102019128255A1 - Verfahren und system zum steuern der motordrehmomentreserve

Info

Publication number: DE102019128255A1
Application number: DE102019128255.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Bastanipour; Nicholas Herhusky; Adam Richards
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2020-04-23
Also published as: US10718259B2; US20200123965A1; CN111075587A

Abstract

Die Offenbarung stellt eine Verfahren und ein System zum Steuern der Motordrehmomentreserve bereit. Es werden Verfahren und Systeme zum Bereitstellen einer Drehmomentreserve über einen elektrisch unterstützten Turbolader bereitgestellt. Ein Teil einer angeforderten Drehmomentreserve wird durch absichtliches Reduzieren der Turbinendrehzahl eines elektrischen Turboladers bereitgestellt, indem der zugehörige Elektromotor als Generator betrieben wird. Die resultierende Reduzierung der Luftmasse ermöglicht, dass die Drehmomentreserve mit einer reduzierten Abhängigkeit von einer zündfunken- und drosselbasierten Drehmomentreserve bereitgestellt wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern eines Fahrzeugmotors, um den Beitrag von Einstellungen von Zündfunke, Drossel und elektrisch unterstütztem Turbolader zur Drehmomentreserve zu variieren.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Brennkraftmaschinen verbrennen ein Luft-/Kraftstoffgemisch innerhalb von Zylindern, um Motordrehmoment zu generieren. Während Teillastbedingungen kann ein Anteil des Motordrehmoments in Reserve gehalten werden (bekannt als Drehmomentreserve), um so eine sofortige Reaktion des Motors während eines vorübergehenden Anstiegs des Drehmomentbedarfs zu verbessern. Ohne die Drehmomentreserve kann die Motorreaktionszeit langsamer sein und kann das Fahrverhalten nachteilig beeinflusst werden.
Motorsteuersysteme können eine geforderte Drehmomentreserve durch Einstellen eines oder mehrerer drehmomentbeeinflussender Motorparameter, wie etwa Motorluftstrom und Zündzeitpunkt, bereitstellen. Das teilweise Schließen einer Ansaugluftdrossel reduziert die Menge an Luft, die für den Motor zur Verbrennung verfügbar ist, wodurch eine Luftreserve generiert wird. Gleichermaßen führt ein Verzögern des Zündzeitpunkts zu einer späteren Verbrennung, wodurch eine Zündfunkenreserve generiert wird. Die Luft- und Zündfunkenreserve werden zum Generieren der Drehmomentreserve verwendet. Wenn sich die Motorbetriebsbedingungen ändern, kann der Wert der Drehmomentreserve variiert werden. Andere Parameter, die ausgelöst werden können, um die Drehmomentreserve zu beeinflussen, beinhalten Ventilzeitsteuerung und Kraftstoffeinspritzungszeitsteuerung.
Ein beispielhafter Ansatz zum Einstellen einer Motordrehmomentausgabe einschließlich einer Menge an Drehmoment, die als Reserve zurückgehalten wird, ist in Pochner u.a. in der US 2015/0275771 gezeigt. Dort werden jedes/r von einem Einlass- und Auslassventilversteller, einem Auslass-Wastegate-Ventil, das an einen Ansaugturbolader gekoppelt ist, und einem Einlassdrosselventil auf Grundlage eines erwarteten zukünftigen Anstiegs der Drehmomentanforderung eingestellt. Die Parameter werden eingestellt, um eine schnelle Drehmomentreserve zu erzeugen, die auf der antizipierten Drehmomentänderung beruht.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel beruhen die Drehmomentaktoreinstellungen in dem Ansatz von Pochner auf einer antizipierten Drehmomentänderung. Eine größere Drehmomentreserve kann in Erwartung eines größeren oder schnelleren Anstiegs des angeforderten Drehmoments erzeugt werden. Wenn jedoch der tatsächliche Anstieg des angeforderten Drehmoments kleiner oder langsamer ist, wird Drehmoment verschwendet. Insbesondere die Zündfunkenreserve kann verplant sein und somit kann ein Verlust des Wirkungsgrades vorliegen, wenn die gesamte Reserve nicht verwendet wird, da die Zündfunkenreserve unmittelbar ist. Als ein weiteres Beispiel wird durch die Verwendung jeglicher Drehmomentreserve auf Motorwirkungsgrad während Teillastbetrieb auf Fahrverhalten verzichtet. Genauer werden die Reaktion und das „Gefühl“ des Motors auf Kosten des Gesamtwirkungsgrads verbessert.
KURZDARSTELLUNG
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für einen Motor angegangen werden, das Folgendes umfasst: Reduzieren einer Drehzahl eines Turboladers über einen Elektromotor, während eine Einlassdrosselöffnung vergrößert und ein Zündzeitpunkt vorverlegt wird, wobei ein Ausmaß des Vergrößerns der Einlassdrosselöffnung und des Vorverlegens des Zündzeitpunkts auf der reduzierten Drehzahl des Turboladers und einer gewünschten Drehmomentreserve beruht. Auf diese Weise kann mindestens ein Teil der Drehmomentreserve über einen absichtlich verlangsamten Turbolader anstatt von Luft- und Zündfunkenreserve bereitgestellt werden.
Als ein Beispiel kann ein Motor einen elektrisch unterstützten Turbolader beinhalten, der einen Elektromotor aufweist, der an den Verdichter und/oder die Turbine eines Turboladers gekoppelt ist. Durch Betreiben des Elektromotors kann die Drehmomentreserve zusätzlich über Einstellungen an der Turbinendrehzahl bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die Turbinendrehzahl während eines aufgeladenen Teillast-Motorbetriebs absichtlich verringert werden (unter die Turbinendrehzahl, die normalerweise bei den aktuellen Einstellungen auftreten würde), indem der Motor in einem Regenerationsmodus betrieben wird. Die Reduzierung der Turbinendrehzahl reduziert den Krümmerdruck und somit die in den Motor angesaugte Luftmasse. Dies ermöglicht, dass der Motor mit einer kleineren Luftreserve betrieben wird, indem die Drossel weiter offen gehalten wird, und mit einer kleineren Zündfunkenreserve, indem ein kleinerer Betrag der Spätzündung angewendet wird. Anstatt zum Beispiel eine Luftreserve von 5 % durch Schließen der Drossel um einen zusätzlichen Betrag zu planen, um einen entsprechenden Drosselklappendeltadruck (throttle plate delta pressure - TPDP) bereitzustellen, wird Regeneration durch das negative Motordrehmoment verwendet, um den Turbolader auf eine Drehzahl zu verlangsamen, die einer Reduktion der Luftmasse um 5 % entspricht. Gleichzeitig kann die Drossel weit geöffnet gehalten werden (wide open throttle - WOT). Dadurch wird eine bessere Steuerung einer vorübergehenden Krümmerfüllung ohne die mit TPDP verbundenen Nachteile beim Wirkungsgrad bereitgestellt, da Energie in dem Prozess zurückgewonnen werden kann.
Auf diese Weise können Einstellungen an dem elektrisch unterstützten Turbolader mit Drossel- und Zündfunkeneinstellungen koordiniert werden, um eine gewünschte Drehmomentreserve bereitzustellen. Durch Reduzieren der Turbinendrehzahl bei Teillast-Motorbetrieb über einen Elektromotor, der in einem Regenerationsmodus arbeitet, kann eine dem Motor bereitgestellte Luftmasse reduziert werden. Die verbesserte Krümmerfüllung verbessert das Fahrverhalten bei Teillast, da sich der Krümmer schneller füllt und die Drehmomentreaktion sanfter ist. Durch Bereitstellen mindestens eines Teils der Drehmomentreserve über den elektrischen Turbolader wird die Abhängigkeit von Zündfunken- und Drosselreserve reduziert. Zusätzlich werden Wirkungsgradverluste in Zusammenhang mit dem Verplanen der Zündfunkenreserve reduziert.
Es versteht sich, dass die vorangehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen
Figurenliste

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines aufgeladenen Motorsystems, das mit einem elektrisch unterstützten Turbolader konfiguriert ist.
2 stellt einen übergeordneten Ablaufplan eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Teils der Drehmomentreserve über Motordrehmoment von einem elektrisch unterstützten Turbolader dar.
3 stellt einen Plan der Veränderung des Beitrags zur Drehmomentreserve von jedem von einem elektrisch unterstützten Turbolader, Zündzeitpunkt und Drosselposition mit sich verändernder Motorlast dar.
4 zeigt ein prognostisches Beispiel der Verwendung eines elektrisch unterstützten Turboladers zum Bereitstellen von Motordrehmomentreserve während eines sich verändernden Drehmomentbedarfs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Verbessern der Leistungsfähigkeit in einem Fahrzeugsystem mit einem Motor mit einer Aufladungsvorrichtung, die mit elektrischer Unterstützung von einem Elektromotor konfiguriert ist. Ein nichteinschränkendes Beispiel für ein derartiges System ist in 1 gezeigt, wobei ein elektrischer Turbolader in eine Hybridelektrofahrzeug bereitgestellt wird. Eine Motorsteuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine, wie etwa die beispielhafte Routine aus 2, durchzuführen, um eine erforderliche Drehmomentreserve während Teillastbedingungen bereitzustellen, indem die Betätigung einer Einlassdrossel und des Zündzeitpunkts mit Einstellungen des Turbinendrehmoments, die durch den Elektromotor ermöglicht werden, koordiniert wird. Ein prognostisches Beispiel für das Koordinieren des Betriebs des elektrischen Unterstützungsmotors mit der Drossel- und Zündfunkenreserve ist in 4 gezeigt. Die Einstellungen können auf einem zugeordneten Drehmomentreservebeitrag von verschiedenen Drehmomentaktoren beruhen, wie sie in dem Plan der 3 gezeigt sind.
1 zeigt schematisch Aspekte eines beispielhaften Fahrzeugsystems 100, das ein in einem Fahrzeug 102 gekoppeltes Motorsystem 101 mit einem Motor 10 beinhaltet. In dem abgebildeten Beispiel ist das Fahrzeug 102 ein Hybridelektrofahrzeug mit mehreren Quellen für Drehmoment, das einem oder mehreren Fahrzeugrädern 47 zur Verfügung steht. Jedoch kann das Fahrzeugsystem 100 in alternativen Systemen einen herkömmlichen Nicht-Hybridantriebsstrang beinhalten. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet ein Antriebsstrang des Fahrzeugs 102 einen Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motor/Generator handeln. Der Motor 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 48 mit den Fahrzeugrädern 47 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 53 eingekuppelt sind. In dem dargestellten 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 einzukuppeln oder auszukuppeln, um dadurch den Motor 10 mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder davon zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 48 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder davon zu trennen. Zum Beispiel kann Drehmoment von dem Motor 10 über eine Kurbelwelle 40, das Getriebe 48 und eine Antriebsstrangwelle 84 an die Fahrzeugräder 47 übertragen werden, wenn die Kupplungen 53 eingekuppelt sind. Bei dem Getriebe 48 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Das Getriebe 48 kann ein fest übersetztes Getriebe sein, das eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen beinhaltet, um zu ermöglichen, dass sich der Motor 10 mit einer anderen Drehzahl dreht als die Räder 47. Durch Ändern einer Drehmomentübertragungskapazität der ersten Kupplung 53 (z. B. eines Ausmaßes des Kupplungsschlupfs) kann eine Menge an Motordrehmoment, die über die Antriebsstrangwelle 84 an die Räder weitergeleitet wird, moduliert werden.
Die elektrische Maschine 52 kann ein HEV-Motor sein, der in dem Antrieb zwischen den Motor und das Getriebe gekoppelt ist. In noch weiteren Beispielen kann die elektrische Maschine 52 ein kurbelwellenintegrierter Anlasser/Generator (crank integrated starter generator - CISG) sein. Der CISG kann an eine Ausgangswelle des Motors gekoppelt sein, sodass der CISG während eines Starts des Hybridfahrzeugsystems Drehmoment bereitstellen kann, um den Motor zu drehen, um den Start des Motors zu erleichtern. Unter gewissen Bedingungen kann der CISG Drehmomentausgabe zuführen, um das Motordrehmoment zu ergänzen oder zu ersetzen. Ferner kann das CISG unter gewissen Bedingungen, wie hierin herausgearbeitet wird, eine negative Drehmomentausgabe zuführen (d. h. Antriebs- oder Motordrehmoment absorbieren), die in elektrische Energie umgewandelt werden kann, wie etwa zum Laden einer Systembatterie.
Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, darunter als ein Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug. In Ausführungsformen eines Elektrofahrzeugs kann eine elektrische Energievorrichtung des Systems, wie etwa eine Systembatterie 45, an den Antrieb gekoppelt sein. Die Systembatterie 45 kann eine Traktionsbatterie sein, zum Beispiel eine 48V-Batterie, die der elektrischen Maschine 52 elektrische Leistung liefert, um den Fahrzeugrädern 47 Drehmoment bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 52 zudem als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs durch Verwenden des regenerativen Drehmoments elektrische Leistung zum Laden der Systembatterie 45 bereitzustellen. Es versteht sich, dass die Systembatterie 45 in anderen Ausführungsformen, darunter Ausführungsformen nicht als Elektrofahrzeug, eine typische Starter-, Licht- und Zündungsbatterie (starting, lighting, ignition battery - SLI-Batterie) sein kann, die an eine Lichtmaschine 46 gekoppelt ist.
Man wird verstehen, dass die elektrische Energiespeichervorrichtung 45, auch wenn die elektrische Energiespeichervorrichtung 45 des Systems hierin als eine Batterie abgebildet ist, ein Kondensator sein kann.
In der abgebildeten Ausführungsform ist der Motor 10 als ein aufgeladener Motor mit einer Aufladungsvorrichtung konfiguriert, hierin als Turbolader 15 gezeigt. Der Turbolader 15 beinhaltet einen Verdichter 114, der mechanisch über eine Welle 19 an die Turbine 116 gekoppelt ist und durch diese angetrieben wird, wobei die Turbine 116 durch sich ausdehnende Motorabgase angetrieben wird. In einer Ausführungsform kann der Turbolader eine Twin-Scroll-Vorrichtung sein. In einer weiteren 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 (hierin auch als elektrischer Unterstützungsmotor bezeichnet) konfiguriert sein, der dazu konfiguriert ist, dem Verdichter, der Turbine oder der Turboladerwelle eine elektrische Unterstützung bereitzustellen. In dem abgebildeten Beispiel ist der Elektromotor 108 an die Welle 19 gekoppelt, auch wenn 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 mit Leistung versorgt werden, wie etwa die Systembatterie 45 (die die gleiche Batterie oder eine andere Batterie als die an den Elektromotor 52 gekoppelte sein kann). Der Elektromotor 108 kann zusätzlich oder alternativ durch die Lichtmaschine 46 mit Leistung versorgt werden.
Man wird verstehen, dass, auch wenn das abgebildete Beispiel den Turbolader als die Aufladungsvorrichtung zeigt, wobei der Turbolader mit elektrischer Unterstützung konfiguriert ist, dies nicht einschränkend sein soll. In noch weiteren Beispielen kann der Motor ein aufgeladenes Verbundmotorsystem mit einem elektrischen Vorverdichter (nicht gezeigt), der stromaufwärts oder stromabwärts des Turboladers in dem Motoreinlass gekoppelt ist, sein. Dabei kann der Vorverdichter die Aufladungsvorrichtung sein, die zum Empfangen von elektrischer Unterstützung vom Elektromotor 108 konfiguriert ist, während der Turbolader 15 dazu konfiguriert sein kann oder nicht, elektrische Unterstützung vom Elektromotor 108 zu empfangen.
Eine Menge an elektrischer Leistung, die dem Elektromotor 108 zugeführt wird, kann variiert werden, um einen Arbeitszyklus des Turboladers einzustellen und somit eine Turbinendrehzahl zu variieren. In einem Beispiel kann die Menge an elektrischer Leistung, die dem Elektromotor 108 zugeführt wird, erhöht werden, um die Drehzahl der Turbine 116 zu erhöhen, wodurch wiederum die Drehzahl des Verdichters 114 erhöht wird. Infolge der elektrischen Unterstützung, die durch das positive Motordrehmoment bereitgestellt wird, kann der Kompressor 114 des Turboladers 15 schnell hochgedreht werden, wodurch ein Turboloch reduziert wird. Zusätzlich kann das positive Motordrehmoment von dem elektrischen Unterstützungsmotor 108, wie bei 2 herausgearbeitet, während ausgewählter Teillastbedingungen bereitgestellt werden, wenn die Drossel mehr geschlossen ist, um zu ermöglichen, dass Ladedruck in Reserve gehalten wird, wodurch eine Drehmomentreserve bereitgestellt wird.
Der elektrische Unterstützungsmotor 108 kann als Motor/Generator konfiguriert sein. Somit kann während Bedingungen, bei denen elektrische Unterstützung für den Ladedruckaufbau erforderlich ist, der Elektromotor positives Drehmoment (hierin auch als Elektromotordrehmoment bezeichnet) bereitstellen, um entweder den Kreiselverdichter des Vorverdichters oder die Turboladerwelle anzutreiben, um die vorübergehende Zufuhr von Ladedruck zu verbessern oder eine Drehmomentreserve bereitzustellen. Der Elektromotor ist jedoch auch zur Energierückgewinnung durch „Bremsen“ der Elektromotorwelle in der Lage. Dabei kann negatives Drehmoment (hierin auch als regeneratives Drehmoment bezeichnet) auf den Verdichter (oder die Welle oder Turbine) aufgebracht werden, was die Verdichterdrehzahl reduziert und zeitgleich die an den Elektromotor 108 gekoppelte Systembatterie (wie etwa die Batterie 45) lädt. Während anderer ausgewählter Teillastbedingungen, wie bei 2 herausgearbeitet, kann die Drehmomentreserve durch das absichtliche Verlangsamen des Turboladers erzeugt werden. Dabei kann das vom Elektromotor aufgebrachte negative Motordrehmoment verwendet werden, um die Turbine herunterzudrehen. Auf diese Weise kann die Drehmomentreserve auf Grundlage von Motorbedingungen über den elektrisch aufladungsunterstützten Turbolader erzeugt werden, entweder unter Verwendung des positiven Motordrehmoments oder des negativen Motordrehmoments von dem zugehörigen Elektromotor.
Frischluft wird entlang dem Ansaugkanal 42 über die Airbox 112 in den Motor 10 eingebracht und strömt zu dem Verdichter 114. Die Luft wird dann am Verdichter 114 verdichtet und in den Motor 10 eingebracht. Die durch den Turbolader 15 verdichtete Luft kann auch von stromabwärts des Verdichters 114 und stromaufwärts eines Ladeluftkühlers 18 zu einem Einlass des Verdichter 114 durch einen Verdichterrückführungskanal 60 zurückgeführt werden, indem eine Öffnung eines stufenlosen Verdichterrückführungsventils (continuously variable compressor recirculation valve - CRV) 62 eingestellt wird. Das CCRV 62 kann ein stufenloses Ventil sein und das Vergrößern der Öffnung des CCRV 62 kann Betätigen (oder Einschalten) eines Motors oder Solenoids zum Öffnen des Ventils beinhalten. In alternativen Beispielen kann der Verdichterrückführungskanal 60 den Verdichterauslass stromaufwärts des CAC 18 an den Einlass des Verdichters 114 koppeln.
Das CCRV 62 kann ein stufenloses Ventil sein, bei dem eine Position des Ventils von einer vollständig geschlossenen Position zu einer vollständig offenen Position stufenlos variiert werden kann. In einigen Ausführungsformen kann das CCRV 62 während des Betriebs des aufgeladenen Motors teilweise offen sein, um eine Pumpgrenze bereitzustellen. Hierbei kann die teilweise offene Position eine Standardventilposition sein. Dann kann die Öffnung des CCRV 62 als Reaktion auf eine Angabe von Pumpen vergrößert werden. Zum Beispiel kann das CCRV 62 aus der standardmäßigen, teilweise offenen Position in Richtung einer vollständig offenen Position eingestellt werden, wobei ein Öffnungsgrad auf der Angabe von Pumpen (z. B. Verdichterdruckverhältnis, Verdichterdurchflussrate, Druckdifferenz über den Verdichter usw.) beruht. In alternativen Beispielen kann das CCRV 62 während des Betriebs des aufgeladenen Motors (z. B. Spitzenleistungsbedingungen) geschlossen gehalten werden, um die Ladereaktionszeit zu reduzieren und die Spitzenleistung zu erhöhen.
Der Verdichter 114 ist durch einen Ladeluftkühler (charge-air cooler - CAC) 18 (hierin auch als Zwischenkühler bezeichnet) an ein Drosselventil 20 gekoppelt. Luft strömt aus dem Verdichter 114 durch den CAC 18 und das Drosselventil 20 zu einem Ansaugkrümmer 22. Der CAC 18 kann zum Beispiel ein Luft-Luft- oder Wasser-Luft-Wärmetauscher sein. Der Ansaugkrümmerdruck (z. B. ein Druck der Luftladung innerhalb des Ansaugkrümmers) kann unter Verwendung eines Sensors 124 des Krümmerabsolutdrucks (manifold absolute pressure sensor - MAP) bestimmt werden.
Der Ansaugkrümmer 22 ist durch eine Reihe von Einlassventilen (nicht gezeigt) an eine Reihe von Brennkammern 30 gekoppelt. Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nicht gezeigt) an einen Abgaskrümmer 36 gekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 36 gezeigt. In anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerteilabschnitten beinhalten.
Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerteilabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass Abstrom aus unterschiedlichen Brennkammern zu unterschiedlichen Stellen in dem Motorsystem geleitet wird.
In einer Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile elektronisch betätigt oder gesteuert werden. In einer anderen Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile über Nocken betätigt oder gesteuert werden. Unabhängig davon, ob eine elektronische Betätigung oder eine Betätigung über Nocken vorliegt, kann die zeitliche Abstimmung des Öffnens und Schließens der Auslass- und Einlassventile für die gewünschte Verbrennungs- und Emissionssteuerleistung eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Nockensteuerung über ein System zur variablen Nockensteuerung so eingestellt werden, dass der Einlass- und Auslassnocken in eine Position bewegt werden, die den optimalen volumetrischen Wirkungsgrad für die gegebenen Betriebsbedingungen bereitstellt.
Den Brennkammern 30 können ein oder mehrere Kraftstoffe, wie etwa Benzin, Alkohol-Kraftstoff-Gemische, Diesel, Biodiesel, verdichtetes Erdgas usw., zugeführt werden. Der Kraftstoff kann den Brennkammern über Direkteinspritzung, Saugrohreinspritzung, Drosselventilkörpereinspritzung oder eine Kombination davon zugeführt werden. In dem abgebildeten Beispiel wird jeder Brennkammer 30 Kraftstoff über Direkteinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 bereitgestellt (wenngleich in 1 nur eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gezeigt ist, beinhaltet jede Brennkammer eine daran gekoppelte Kraftstoffeinspritzvorrichtung). Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. In den Brennkammern kann die Verbrennung über Fremdzündung (in dem abgebildeten Beispiel) und/oder Kompressionszündung (in einem weiteren Beispiel) eingeleitet werden. Der Zündzeitpunkt kann eingestellt werden, um Verbrennungseigenschaften zu verändern. Zum Beispiel kann der Zeitpunkt in Richtung Einstellungen eines maximalen Bremsmoments (maximum brake torque - MBT) vorverlegt werden, um die Motorleistungsfähigkeit zu verbessern. In einem weiteren Beispiel kann der Zündzeitpunkt von MBT-Einstellungen verzögert werden, um einen Teil des Motordrehmoments in Reserve zu halten.
Wie in 1 gezeigt, wird Abgas von dem Abgaskrümmer 36 zu der Turbine 116 geleitet, um die Turbine anzutreiben. Wenn reduziertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann ein Teil des Abgases stattdessen durch ein Wastegate 90 geleitet werden und damit die Turbine umgehen. Ein Wastegate-Aktor 92 (z. B. Wastegate-Ventil) kann in eine offene Stellung betätigt werden, um mindestens einen Teil des Abgasdrucks von stromaufwärts der Turbine 116 über das Wastegate 90 zu einer Stelle stromabwärts der Turbine 116 abzulassen. Indem der Abgasdruck stromaufwärts der Turbine 116 reduziert wird, kann die Turbinendrehzahl reduziert werden.
Der kombinierte Strom aus der Turbine 116 und dem Wastegate 90 strömt durch eine Emissionssteuervorrichtung 170. Im Allgemeinen kann eine Emissionssteuervorrichtung 170 eine oder mehrere Komponenten zur Abgasnachbehandlung beinhalten, die dazu konfiguriert sind, eine Menge einer oder mehrerer Substanzen in dem Abgasstrom zu reduzieren. Zum Beispiel kann eine Komponente zur Abgasnachbehandlung dazu konfiguriert sein, NOx aus dem Abgasstrom einzufangen, wenn der Abgasstrom mager ist, und das eingefangene NOx zu reduzieren, wenn der Abgasstrom fett ist. In anderen Beispielen kann eine Komponente zur Abgasnachbehandlung dazu konfiguriert sein, NOx zu disproportionieren oder NOx mithilfe eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. In noch anderen Beispielen beinhaltet die Emissionssteuervorrichtung 170 einen Dreiwegekatalysator, der dazu konfiguriert ist, Kohlenwasserstoff- und Kohlenstoffmonoxidrückstände zu oxidieren, während NOx in dem Abgasstrom reduziert werden. Andere Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung, die eine beliebige derartige Funktionalität aufweisen, können entweder separat oder gemeinsam in Washcoats oder an anderer Stelle in der Emissionssteuervorrichtung 170 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann die Emissionssteuervorrichtung 170 ferner einen regenerierbaren Rußfilter beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Rußpartikel in dem Abgasstrom einzufangen und zu oxidieren.
Das behandelte Abgas aus der Emissionssteuervorrichtung 170 kann ganz oder teilweise über ein Abgasrohr 35 in die Atmosphäre abgegeben werden. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann jedoch ein Teil des Abgases stattdessen über einen Abgasrückführungs-(AGR-)Kanal (nicht gezeigt), der einen AGR-Kühler und ein AGR-Ventil beinhaltet, zu dem 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. Zum Beispiel kann ein Temperatursensor 55 zum Schätzen einer Verdichtereinlasstemperatur an den Einlass des Verdichters 114 gekoppelt sein. Als ein weiteres Beispiel kann ein Drucksensor 56 zum Schätzen eines Drucks von in den Verdichter einströmender Luft an den Einlass des Verdichters 114 gekoppelt sein. Noch weitere Sensoren können beispielsweise Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren, Feuchtigkeitssensoren usw. beinhalten. Bei anderen Beispielen können eine oder mehrere der Verdichtereinlassbedingungen (wie etwa Feuchtigkeit, Temperatur, Druck usw.) auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen abgeleitet werden. Die Sensoren können eine Bedingung der am Verdichtereinlass aus dem Ansaugkanal empfangenen Ansaugluft sowie der durch den Kanal 60 zurückgeführten Luftladung schätzen. Ein oder mehrere Sensoren können zudem zum Bestimmen einer Zusammensetzung und Bedingung von in den Verdichter einströmender Luftladung stromaufwärts von dem Verdichter 114 an den Ansaugkanal 42 gekoppelt sein. Zu diesen Sensoren kann zum Beispiel ein Barometerdrucksensor 58 gehören. Zusätzlich kann ein Sensor 59 für den Drosseleinlassdruck (throttle inlet pressure - TIP) stromabwärts von dem CAC 18 und stromaufwärts von dem Drosselventil 20 gekoppelt sein, um einen dem Motor zugeführten Ladedruck zu schätzen.
Die Steuerung 12 kann in einem Steuersystem 14 beinhaltet sein. Es ist gezeigt, dass die Steuerung 12 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die hierin verschiedene Beispiele beschrieben sind) empfängt und Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 81 (für die hierin verschiedene Beispiele beschrieben sind) sendet. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen Abgassensor 126, der stromaufwärts der Turbine 116 angeordnet ist, den MAP-Sensor 124, einen Abgastemperatursensor 128, einen Abgasdrucksensor 129, den Verdichtereinlasstemperatursensor 55, den Verdichtereinlassdrucksensor 56 (z. B. zum Messen von Pi), einen Sensor 57 für Luftmassenstrom (mass air flow sensor - MAF), den Drucksensor 58 und den TIP-Sensor 59 beinhalten. Weitere Sensoren, wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Luft-Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können an verschiedene Stellen in dem Fahrzeugsystem 100 gekoppelt sein. Zusätzlich oder an Stelle der abgebildeten Sensoren kann die Steuerung Werte für Drücke, Temperaturen und/oder Durchflussraten auf Grundlage von Betriebsbedingungen ableiten oder modellieren. Die Aktoren 81 können zum Beispiel das Drosselventil 20, das CCRV 62, den Elektromotor 108, den Wastegate-Aktor 92 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 beinhalten. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die verschiedenen Aktoren zum Einstellen des Motorbetriebs auf Grundlage der empfangenen Signale und auf einem Speicher der Steuerung gespeicherter Anweisungen einsetzen. Die Steuerung kann die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage einer Anweisung oder eines Codes einsetzen, die darin entsprechend einer oder mehreren Routinen, wie etwa den hierin unter Bezugnahme auf die 2 beschriebenen beispielhaften Steuerroutinen, programmiert sind. Als ein Beispiel kann die Steuerung als Reaktion auf einen Anstieg der erforderlichen Drehmomentreserve während eines Betriebs bei Teillastbedingungen Leistung zum elektrischen Unterstützungsmotor zuführen, um den Elektromotor in einem regenerativen Modus zu betreiben, wobei negatives Elektromotordrehmoment auf den Turbolader aufgebracht wird, um die Turbine zu verlangsamen, während die Drossel weiter offen gehalten wird und eine geringere Zündzeitpunktverzögerung angewendet wird.
Bezugnehmend nun auf 2 ist ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Bereitstellen einer Drehmomentreserve in einem Motor über eine Kombination aus Drosselreserve, Zündfunkenreserve und elektrischer Unterstützung von einem elektrischen Turbolader gezeigt. Das Verfahren ermöglicht, dass der Motorwirkungsgrad im Vergleich zu anderen Drehmomentreservestrategien verbessert wird, insbesondere bei Teillastbedingungen, indem Wirkungsgradverluste durch Nutzung einer Spätzündung reduziert werden. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 und der übrigen hierin 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 nachstehend beschriebenen Verfahren anzupassen.
Bei 202 beinhaltet das Verfahren Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Diese beinhalten zum Beispiel Motordrehzahl, MAP, MAP, Pedalposition, Umgebungsbedingungen wie etwa Umgebungstemperatur, -druck und -feuchtigkeit, Motorverdünnung usw. Bei 204 beinhaltet das Verfahren Schätzen eines Motordrehmomentbedarfs auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen. Zum Beispiel kann der Drehmomentbedarf in Abhängigkeit von der Pedalposition zugeordnet werden, wie etwa über ein Modell, einen Algorithmus oder eine Lookup-Tabelle.
Bei 206 beinhaltet das Verfahren Schätzen einer erforderlichen Menge an Drehmoment, das auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen und ferner auf Grundlage des Drehmomentbedarfs in Reserve zu halten ist (hierin auch als Drehmomentreserve bezeichnet). Zum Beispiel kann die erforderliche Drehmomentreserve in Abhängigkeit von der Motorlast zugeordnet werden, wie etwa über ein Modell, einen Algorithmus oder eine Lookup-Tabelle. Ein beispielhafter Plan, der zum Schätzen der erforderlichen Drehmomentreserve verwendet werden kann, ist in 3 gezeigt. Wie in dem Plan 300 gezeigt, insbesondere bei Kurve 302, kann die Drehmomentreserve ein umgekehrtes Verhältnis zur Fahrzeuglast aufweisen. Somit kann bei Leerlauf- bis Teillastbedingungen ein höheres Maß an Drehmomentreserve in Erwartung eines plötzlichen Antiegs des Drehmomentbedarfs erforderlich sein. Zusätzlich kann der Motor eine definierte Leerlauf-Drehmomentreserve aufweisen, die bei Leerlaufbedingungen gehalten wird, um eine Laufruhe beim Wegfahren zu verbessern. Im Vergleich dazu kann bei höheren Lastbedingungen ein geringeres Maß an Drehmomentreserve erforderlich sein. Bei hoher Last ist die Drehmomentreserve reduziert oder bei Betrieb bei oder nahe an WOT nicht vorhanden.
Weiterhin können die Drehmomentreservewerte variieren, wenn der Bediener Fahr- oder Fahrzeugleistungseinstellungen auswählt, wie etwa eine Präferenz für Kraftstoffeffizienz oder Leistungsfähigkeit. Als ein Beispiel sind große Transienten nicht zu erwarten, wenn ein Fahrer eine Präferenz für Kraftstoffeffizienz auswählt, und daher kann eine kleinere Drehmomentreserve angefordert sein. Als ein weiteres Beispiel können große Transienten erwartet werden, wenn ein Fahrer eine Präferenz für Leistungsfähigkeit (z. B. einen sportlichen Modus) auswählt, und daher kann eine größere Drehmomentreserve angefordert sein.
Bei 208 beinhaltet das Verfahren Bestimmen von Anfangseinstellungen für verschiedene Drehmomentaktoren auf Grundlage des Drehmomentbedarfs und der Drehmomentreserve. Zum Beispiel können Anfangseinstellungen für Drosselposition, Zündzeitpunkt (z. B. Verzögerung oder Vorverlegung des Zündzeitpunkts), Wastegate-Ventilposition usw. bestimmt werden. Noch weitere Aktoren, deren Einstellungen bestimmt werden können, beinhalten ein AGR-Ventil, ein Verdichterrückführungsventil usw.
Bei 210 beinhaltet das Verfahren Bestätigen, ob Bedingungen erfüllt sind, um mindestens einen Teil der Drehmomentreserve über den elektrisch unterstützten Turbolader (e-TC) bereitzustellen. Beispielhafte Bedingungen, bei denen die Drehmomentreserve zumindest teilweise durch den elektrischen Turbolader bereitgestellt werden kann, beinhalten, dass ein Ladezustand (state of charge - SOC) einer Systembatterie, die an den Elektromotor gekoppelt ist, niedrig genug ist, um Ladung aufzunehmen, wie etwa wenn der SOC unter einem Nicht-Null-Schwellenwert liegt. Wenn der SOC über dem Schwellenwert liegt, kann der elektrische Turbolader nicht verwendet werden, um Drehmomentreserve auf Basis eines negativen Drehmoments bereitzustellen. Eine weitere beispielhafte Bedingung beinhaltet Teillastaufladung. Ein negatives Elektromotordrehmoment kann nicht verwendet werden, um Drehmomentreserve zu generieren, wenn der Krümmerdruck (MAP) unter Atmosphärendruck liegt und eine unzureichende Turbinendrehzahl des Turboladers vorliegt.
Wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind, dann beinhaltet das Verfahren bei 212 Anwenden der Anfangseinstellungen an den Drehmomentaktoren, um den Drehmomentbedarf und die Drehmomentreserve zu erfüllen. Zum Beispiel kann der Zündzeitpunkt von einem Zeitpunkt auf Grundlage des Drehmomentbedarfs verzögert werden, um eine Zündfunkenreserve bereitzustellen, die die Drehmomentreserve erfüllt. Als ein weiteres Beispiel kann die Drosselposition in Bezug auf eine Position auf Grundlage des Drehmomentbedarfs mehr geschlossen gehalten werden, um eine Drossel- oder Luftreserve bereitzustellen, die die Drehmomentreserve erfüllt.
Wenn die Bedingungen erfüllt sind, um dem elektrischen Turbolader zu ermöglichen, die Erzeugung von Drehmomentreserve zu unterstützen, dann wird bei 214 bestimmt, ob Bedingungen vorliegen, um mindestens einen Teil der Drehmomentreserve über ein positives Elektromotordrehmoment bereitzustellen. Als ein Beispiel kann während Leerlaufbedingungen und ausgewählten Teillastbedingungen zusätzlicher Ladedruck generiert und zur Freisetzung während eines vorübergehenden Anstiegs des Drehmomentbedarfs in Reserve gehalten werden (bekannt als Ladereserve), wobei die Ladereserve als eine Quelle des Reservedrehmoments fungiert. Als ein weiteres Beispiel kann das positive Elektromotordrehmoment verwendet werden, um die Drehmomentreserve zu generieren, wenn nicht der Motorwirkungsgrad Priorität hat, sondern die Reaktionszeit (das heißt, maximale Reaktion in minimaler Zeit ist gewünscht). Zusätzlich kann der Turbolader an der Pumpgrenze laufen und Zündfunken und Kraftstoff verwenden, um das Motorausgangsdrehmoment zu reduzieren und diese umgehend wiederzuführen, wenn Drehmoment gefordert wird. In einem weiteren Beispiel kann das positive Elektromotordrehmoment verwendet werden, um den Batterie-SOC zu senken. Zum Beispiel kann auf Grundlage einer Navigationseingabe bezüglich einer geplanten Bewegungsbahn, einschließlich Verkehr, Informationen zum Gefälle usw., eine Anzahl von Batterieladegelegenheiten auf Grundlage zukünftiger Teillastbedingungen identifiziert werden, bei denen negatives Elektromotordrehmoment verwendet werden kann, um Drehmomentreserve zu erzeugen. Eine Motorsteuerung kann dementsprechend positives Elektromotordrehmoment vor diesen Gelegenheiten verwenden, um so einen Batterie-SOC bereitzustellen, der ein Batterieladen während Teillastbedingungen ermöglicht.
Wenn die Bedingungen zum Bereitstellen der Drehmomentreserve über ein positives Elektromotordrehmoment erfüllt sind, dann beinhaltet das Verfahren bei 218 Betreiben des Elektromotors des elektrischen Turboladers, um die Turbinendrehzahl über eine Nenndrehzahl zu erhöhen. Der Elektromotor wird im motorischen Modus betrieben und positives Elektromotordrehmoment wird auf die Turboladerwelle übertragen. Hierin ist die Nenndrehzahl die Turbinendrehzahl, die erzielt werden würde, wenn die Anfangseinstellungen der verschiedenen Drehmomentaktoren beibehalten wären (und keine Ladeunterstützung bereitgestellt wäre). In einem Beispiel kann die Ladereserve erhöht werden, wenn die insgesamt angeforderte Drehmomentreserve ansteigt, indem das durch den Elektromotor auf den elektrischen Turbolader aufgebrachte positive Elektromotordrehmoment erhöht wird, um die Turbine, und dadurch den Verdichter, hochzudrehen. Gleichzeitig kann die Drosselöffnung reduziert werden, um den Ladedruck in Reserve zu halten. Indem ein Teil der Drehmomentreserve als Ladereserve bereitgestellt wird, ist die Notwendigkeit einer zündfunkenbasierten Drehmomentreserve reduziert, wodurch die Motorleistungsfähigkeit verbessert wird. Während einer späteren Bedingung, wenn der Drehmomentbedarf plötzlich ansteigt, kann der Drehmomentbedarf durch Öffnen der Drossel erfüllt werden, um die Ladereserve freizusetzen und den Krümmerdruck zu erhöhen.
Wenn die Bedingungen zum Bereitstellen der Drehmomentreserve über ein positives Elektromotordrehmoment nicht erfüllt sind, dann kann bei 216 bestimmt werden, ob Bedingungen vorliegen, um mindestens einen Teil der Drehmomentreserve über negatives Elektromotordrehmoment bereitzustellen. Als ein Beispiel kann die Turbinendrehzahl während ausgewählter anderer Teillastbedingungen reduziert werden, indem der Ladeunterstützungsmotor in einem regenerativen Modus betrieben wird. Genauer kann die Drehmomentreserve durch einen absichtlich verlangsamten Turbolader erzeugt werden, der die drosselbasierte Drehmomentreserve und zumindest einen Teil der zündfunkenbasierte Drehmomentreserve ersetzt. Zum Beispiel kann der Ladeunterstützungsmotor in dem regenerativen Modus betrieben werden, um Drehmomentreserve während Bedingungen zu generieren, wenn ein Anstieg des Batterie-SOC gewünscht ist und wenn ein verbesserter Wirkungsgrad gegenüber Reaktionszeit priorisiert ist.
Wenn die Bedingungen zum Bereitstellen der Drehmomentreserve über ein negatives Elektromotordrehmoment erfüllt sind, dann beinhaltet das Verfahren bei 220 Betreiben des Elektromotors des elektrischen Turboladers, um die Turbinendrehzahl unter die Nenndrehzahl zu verringern. Die reduzierte Drehzahl kann auf der gewünschten Drehmomentreserve beruhen, wobei die reduzierte Drehzahl relativ zu der Nenndrehzahl gesenkt wird, wenn die gewünschte Drehmomentreserve ansteigt. Hierin ist die Nenndrehzahl die Turbinendrehzahl, die bei der aktuellen Motorlast erzielt werden würde, wenn die Anfangseinstellungen der verschiedenen Drehmomentaktoren beibehalten wären (und keine Ladeunterstützung bereitgestellt wäre). Der Elektromotor wird im regenerativen Modus betrieben und negatives Elektromotordrehmoment wird auf die Turboladerwelle übertragen. In einem Beispiel kann der Drehmomentreservebeitrag des elektrischen Turboladers erhöht werden, wenn die insgesamt angeforderte Drehmomentreserve ansteigt, indem das durch den Elektromotor auf den elektrischen Turbolader aufgebrachte negative Elektromotordrehmoment erhöht wird, um die Turbine, und dadurch den Verdichter, herunterzudrehen. Gleichzeitig kann die Drosselöffnung vergrößert werden, um die drosselbasierte Drehmomentreserve zu reduzieren. Zusätzlich kann der Zündzeitpunkt vorverlegt werden. Ein Ausmaß des Vergrößerns der Einlassdrosselöffnung und des Vorverlegens des Zündzeitpunkts kann auf der reduzierten Drehzahl des Turboladers und einer gewünschten Drehmomentreserve beruhen. Genauer kann die Steuerung das negative Elektromotordrehmoment aufbringen, um die Turbinendrehzahl absichtlich zu reduzieren (auf eine niedrigere Drehzahl, als normalerweise auftreten würde), um den Krümmerdruck zu verringern und die in den Motor zugeführte Luftmasse zu reduzieren, wodurch effektiv eine steuerbare Drossel entsteht. Zum Beispiel kann die Einlassdrosselöffnung relativ zu einer Nenndrosselöffnung entsprechend der aktuellen Motorlast vergrößert werden und kann der Zündzeitpunkt relativ zu einem Nennzündzeitpunkt entsprechend der aktuellen Motorlast vorverlegt werden. Wenn die Turboladerdrehzahl reduziert ist, kann die Drosselreserve reduziert oder entfernt werden und kann der Zündzeitpunkt weiter vorverlegt werden (was die zündfunkenbasierte Drehmomentreserve reduziert), um den Verbrennungswirkungsgrad zu erhöhen. Die Drehmomentreserve durch den absichtlich verlangsamten Turbolader kann dann die drosselbasierte Drehmomentreserve und einen Teil der zündfunkenbasierten Drehmomentreserve ersetzen. Diese zusätzliche Energie kann verwendet werden, um die Batterie, die den Elektromotor versorgt, wiederaufzufüllen und die Lichtmaschine zu ergänzen, wodurch die durch die Lichtmaschine erforderliche Arbeit reduziert wird. Zum Beispiel könnte abhängig von der Anwendung die durch den elektrisch unterstützten Turbolader wiedergewonnene Energie ausreichend sein, um einen Teil der Arbeit der Lichtmaschine zu übernehmen. In Szenarios mit hohem SOC kann die Steuerung optional die Lichtmaschinenlast reduzieren und die Energie von der Batterie, die den elektrischen Turbolader versorgt, verwenden.
Von 218, 220 sowie auch 212 geht das Verfahren weiter zu 222, wo bestimmt wird, ob ein vorübergehender Anstieg des Drehmomentbedarfs vorliegt. Dies kann beinhalten, dass mehr Drehmoment gefordert wird und/oder dass Drehmoment mit einer schnelleren Rate gefordert wird. Falls dies der Fall ist, dann beinhaltet das Verfahren bei 224 Freisetzen der Drehmomentreserve, um den vorübergehenden Anstieg des Drehmomentbedarfs zu erfüllen. In einem Beispiel, wenn die Drehmomentreserve mittels zündfunken- und drosselbasierter Reserve erzeugt wurde, beinhaltet das Freisetzen der Drehmomentreserve Vorverlegen des Zündzeitpunkts und Bewegen der Drossel in eine offenere Position. In einem weiteren Beispiel, wenn die Drehmomentreserve zumindest teilweise unter Verwendung der Ladereserve erzeugt wurde, beinhaltet das Freisetzen der Drehmomentreserve Öffnen der Drossel, um den gehaltenen Ladedruck in den Ansaugkrümmer freizusetzen. In noch einem weiteren Beispiel, wenn die Drehmomentreserve zumindest teilweise unter Verwendung des negativen Elektromotordrehmoments erzeugt wurde, beinhaltet das Freisetzen der Drehmomentreserve Reduzieren der Regenerationslast oder Übergehen in positive Unterstützung auf Grundlage dessen, dass die geforderte Rate des geforderten Drehmomentanstiegs hoch ist. Wenn zum Beispiel der geforderte Drehmomentanstieg größer als ein Schwellenbetrag ist, wird die Regenerationslast durch Verringern der Elektromotordrehzahl und Reduzieren des auf den elektrischen Turbolader aufgebrachten negativen Elektromotordrehmoments verringert. Wenn der geforderte Drehmomentanstieg größer als der Schwellenwert ist, kann zusätzlich zum Deaktivieren des negativen Elektromotordrehmoments die Elektromotordrehzahl erhöht werden, um dem elektrischen Turbolader positives Elektromotordrehmoment bereitzustellen.
In einem Beispiel wird die Drehmomentreserve auf Grundlage eines antizipierten Anstiegs des Drehmomentbedarfs erzeugt, wobei der Drehmomentbedarf auf Grundlage von Fahrbedingungen, Fahrhistorie, Navigationseingabe, vom Bediener ausgewählten Leistungseinstellungen usw. antizipiert wird. Eine Rate der Freisetzung der Drehmomentreserve kann dann auf Grundlage des tatsächlichen Anstiegs des Drehmomentbedarfs relativ zu dem antizipierten Anstieg eingestellt werden. Als ein Beispiel kann das aufgebrachte negative Drehmoment als Reaktion darauf, dass der tatsächliche Anstieg des Drehmomentbedarfs kleiner als der antizipierte Anstieg des Drehmomentbedarfs ist, mit einer langsameren Rate reduziert werden. Im Vergleich dazu kann das aufgebrachte negative Drehmoment als Reaktion darauf, dass der tatsächliche Anstieg des Drehmomentbedarfs gleich oder größer als der antizipierte Anstieg des Drehmomentbedarfs ist, mit einer schnelleren Rate reduziert werden. Außerdem kann eine zusätzliche Ladeunterstützung über die Aufbringung des positiven Elektromotordrehmoments bereitgestellt werden.
Ansonsten, wenn kein Anstieg des Drehmomentbedarfs vorliegt, kann die Drehmomentreserve beibehalten oder reduziert werden. Dann endet das Verfahren. Auf diese Weise wird der Motorwirkungsgrad durch Regeneration verbessert und kann der SOC eines Batteriesystems in vorteilhafter Weise erhöht werden. Dadurch kann die Gesamtgröße der Batterie reduziert werden, da mehr Gelegenheiten, um diese wiederaufzufüllen, bereitgestellt sind.
Bezugnehmend nun auf 3 ist ein beispielhafter Plan 300 des Drehmomentreservebeitrags von verschiedenen Drehmomentaktoren in Abhängigkeit von der Motorlast gezeigt. Der Plan der 3 kann durch eine Motorsteuerung referenziert werden, wenn ausgewählt wird, ob positives Elektromotordrehmoment oder negatives Elektromotordrehmoment zu verwenden ist, um die Drehmomentreserve zu erzeugen.
Der Plan 300 bildet die Motorlast (oder Krümmerdruck, MAP) entlang der x-Achse und eine entsprechende insgesamt erforderliche Drehmomentreserve entlang der y-Achse ab. Wie bei Kurve 302 gezeigt, steigt die erforderliche Drehmomentreserve an, wenn die Motorlast sinkt. Genauer ist das Erfordernis einer Drehmomentreserve bei Leerlauf- und Teillastbedingungen (z. B. unter einer Schwellenmotorlast, wie etwa bei einem MAP unter 1 atm, wie durch die gestrichelte vertikale Linie angezeigt), bei denen eine plötzliche Betätigung des Gaspedals wahrscheinlich ist und ein Anstieg des Drehmomentbedarfs antizipiert wird, höher. Im Vergleich dazu ist das Erfordernis einer Drehmomentreserve bei höheren Lastbedingungen (z. B. über einer Schwellenmotorlast), bei denen ein Freigeben des Gaspedals wahrscheinlich ist und eine Verringerung des Drehmomentbedarfs antizipiert wird, geringer.
Ein Teil der Gesamtdrehmomentreserve, der durch zündfunkenbasierte Drehmomentreserve bereitgestellt wird, ist bei Kurve 304 gezeigt. Der Beitrag der Zündfunkenreserve an der Gesamtdrehmomentreserve nimmt ab, wenn die Motorlast ansteigt. Ein Teil der Gesamtdrehmomentreserve, der durch drosselbasierte Drehmomentreserve bereitgestellt wird, ist bei Kurve 306 gezeigt. Die Drehmomentreserve kann nur durch die Zündfunkenreserve bereitgestellt sein, wie in dem abgebildeten Beispiel bei Bedingungen, wenn MAP über 1 atm liegt, gezeigt ist.
Das Drehmomentreservedefizit kann auch unter Verwendung des negativen Elektromotordrehmoments, wie durch Kurve 308 angezeigt, bei mittleren bis hohen Motorlasten erfüllt werden, wie etwa wenn MAP über 1 atm in dem abgebildeten Beispiel liegt. Die Steuerung kann die Turboladerdrehzahl absichtlich verlangsamen, indem negatives Elektromotordrehmoment über einen Elektromotor auf die Turboladerwelle aufgebracht wird, um so die Gesamtluftmasse, die in den Ansaugkrümmer des Motors eintritt, zu reduzieren. Genauer wird die Reduktion der Luftmasse über Turbinenverlangsamung an Stelle des Reduzierens des Drosselklappendeltadrucks (durch Schließen der Drosselklappe um einen Betrag) erreicht. Durch Reduzieren der Turboladerdrehzahl unter Verwendung des Elektromotors im Regenerationsmodus wird die gleiche Reduzierung der Luftmasse wie über TPDP erreicht, aber mit Energieregeneration in dem Prozess. In einem Beispiel wird die drosselbasierte Luftreserve (und Drehmomentreserve) vollständig durch Luftreserve (und Drehmomentreserve) auf Grundlage des negativen Elektromotordrehmoments des Turboladers ersetzt.
Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung eine erste Teillast-Motorbetriebsbedingung bestimmen und als Reaktion darauf eine Drehmomentreserve generieren, indem negatives Elektromotordrehmoment über einen Elektromotor auf eine Turboladerwelle aufgebracht wird. Dabei kann die Steuerung ein erstes Signal an den Elektromotor senden, um den Motor in einem regenerativen Modus zu betreiben. Die erste Bedingung kann auf Grundlage einer Eingabe von einem oder mehreren von einem Motordrehzahlsensor, einem Krümmerdrucksensor und einem Pedalpositionssensor bestimmt werden. Während der ersten Bedingung können Zündzeitpunkt und Drosselposition in einer ersten Weise als Reaktion auf das aufgebrachte negative Drehmoment eingestellt werden. Zum Beispiel kann der Zündzeitpunkt vorverlegt werden und kann die Drosselposition in eine offenere Position bewegt werden.
Ferner kann die Steuerung eine zweite Teillast-Motorbetriebsbedingung (die nicht die erste Bedingung ist) bestimmen und als Reaktion darauf eine Drehmomentreserve generieren, indem positives Elektromotordrehmoment über den Elektromotor auf die Turboladerwelle aufgebracht wird. Dabei kann die Steuerung ein zweites anderes Signal an den Elektromotor senden, um den Elektromotor in einem motorischen Modus zu betreiben. Die zweite Bedingung kann ebenfalls auf Grundlage einer Eingabe von einem oder mehreren von dem Motordrehzahlsensor, dem Krümmerdrucksensor und dem Pedalpositionssensor bestimmt werden. Während der zweiten Bedingung können Zündzeitpunkt und Drosselposition ebenfalls in der ersten Weise als Reaktion auf das aufgebrachte negative Drehmoment eingestellt werden. Zum Beispiel kann der Zündzeitpunkt vorverlegt werden und kann die Drosselposition in eine offenere Position bewegt werden.
Ferner kann die Steuerung eine dritte Teillast-Motorbetriebsbedingung (die nicht die erste oder die zweite Bedingung ist) bestimmen und als Reaktion darauf eine Drehmomentreserve generieren, indem kein Elektromotordrehmoment über den Elektromotor auf die Turboladerwelle aufgebracht wird. Dabei kann die Steuerung ein Signal an den Elektromotor senden, um den Elektromotor deaktiviert zu halten. Die dritte Bedingung kann ebenfalls auf Grundlage einer Eingabe von einem oder mehreren von dem Motordrehzahlsensor, dem Krümmerdrucksensor und dem Pedalpositionssensor bestimmt werden. Während der dritten Bedingung können Zündzeitpunkt und Drosselposition in einer zweiten Weise, die sich von der ersten Weise unterscheidet, als Reaktion auf das Fehlen des Motors eingestellt werden. Zum Beispiel kann der Zündzeitpunkt verzögert werden und kann die Drosselposition in eine weiter geschlossene Position bewegt werden. Die Steuerung kann auf Grundlage einer Sensoreingabe, die Motordrehzahl und -last angibt, zwischen der ersten, zweiten und dritten Bedingung auswählen und dementsprechend das auf die Welle aufgebrachte Elektromotordrehmoment einstellen. Das Auswählen kann ferner auf einem Ladezustand der Batterie beruhen. Zum Beispiel kann die erste Bedingung bestätigt werden, wenn der Batterie-SOC unter einem Schwellenwert liegt, während die zweite Bedingung bestätigt werden kann, wenn der Batterie-SOC über dem Schwellenwert liegt.
Bezugnehmend nun auf 4 ist ein prognostisches Beispiel zum Variieren des Beitrags zur Drehmomentreserve von verschiedenen Drehmomentaktoren bei sich ändernden Motorbedingungen gezeigt. In einem Beispiel können die in 4 abgebildeten Vorgänge mittels des Verfahrens der 2 ermöglicht werden. In dem abgebildeten Beispiel ist ein erstes Szenario, bei dem die Drehmomentreserve nur durch Zündfunkenreserve und drosselbasierte Luftreserve generiert wird, mit gestrichelten Linien gezeigt, während ein zweites Szenario, bei dem die Drehmomentreserve unter Verwendung von negativem Drehmoment von einem an einen elektrischen Turbolader gekoppelten Elektromotor generiert wird, mit durchgehenden Linien gezeigt ist. Der Plan 400 bildet die Drehmomentanforderung eines Bedieners (oder den Drehmomentbedarf) bei Kurve 402 ab. In einem Beispiel kann die Gaspedalposition verwendet werden, um die Drehmomentanforderung des Bedieners abzuleiten. Eine insgesamt angeforderte Drehmomentreserve auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen und Drehmomentbedarf ist bei Kurven 404, 406 gezeigt. Der Beitrag der drosselbasierten Drehmomentreserve wird von einer Drosselöffnung bei Kurven 408, 410 abgeleitet. Das Verringern der Drosselöffnung relativ zu einer gewünschten Drosselposition bei einer gegebenen Motorlast führt zu einer Luftmenge, die in Reserve gehalten wird („Luftreserve“), die Reservedrehmoment erzeugt. Mit anderen Worten wird die Drosselschließung verwendet, um die Luftmasse, die in den Ansaugkrümmer eintritt, zu reduzieren. Die in Reserve gehaltene Luft kann dann zu einem späteren Zeitpunkt als Reaktion auf einen vorübergehenden Anstieg des Drehmomentbedarfs freigesetzt werden, was ermöglicht, dass die entsprechende Drehmomentreserve geleert werden kann, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen und die Motorreaktionszeit zu verbessern. Der Beitrag der zündfunkenbasierten Drehmomentreserve wird von einem Zündzeitpunkt bei Kurven 412, 414 abgeleitet. Das Verzögerung des Zündfunkens relativ zu MBT bei einer gegebenen Motorlast führt zu einer späteren Verbrennung, die nützliche Wirkung zum Abgas sendet und Reservedrehmoment erzeugt. Der Zündzeitpunkt kann zu einem späteren Zeitpunkt als Reaktion auf einen vorübergehenden Anstieg des Drehmomentbedarfs auf oder in Richtung MBT vorverlegt werden, was ermöglicht, dass die entsprechende Drehmomentreserve geleert werden kann, um den Drehmomentbedarf zu erfüllen und die Motorreaktionszeit zu verbessern.
Der Beitrag der Drehmomentreserve auf Basis des elektrischen Turboladers wird von einem Drehmoment des elektrischen Unterstützungsmotors bei Kurven 416, 418 abgeleitet. Die Drehmomentreserve kann in der Form einer Ladereserve bereitgestellt sein, generiert durch Aufbringen eines positiven Elektromotordrehmoments, um den Turbolader hochzudrehen, relativ zu einer gewünschten Turbinendrehzahl bei einer gegebenen Motorlast. Alternativ kann die Drehmomentreserve in der Form einer Luftreserve (oder Reduzierung der Luftmasse, die in den Ansaugkrümmer eintritt) bereitgestellt sein, generiert durch Aufbringen eines negativen Elektromotordrehmoments, um den Turbolader herunterzudrehen, relativ zu einer gewünschten Turbinendrehzahl bei einer gegebenen Motorlast, was eine offenere Drosselposition bei der entsprechenden Motorlast ermöglicht. Genauer wird die Drosselöffnung vergrößert und der Zündzeitpunkt vorverlegt, wenn negatives Elektromotordrehmoment aufgebracht wird, um die Drehmomentreserve zu generieren. In dem abgebildeten Beispiel wird die Drosselöffnung auf WOT vergrößert und wird der Zündzeitpunkt auf MBT vorverlegt. Die Turbinendrehzahl kann auch durch Einstellungen der Position des Wastegate-Ventils beeinflusst werden, wie bei Kurve 420 gezeigt. Zum Beispiel kann die Turbinendrehzahl erhöht werden, indem das Wastegate-Ventil in eine weiter geschlossene Position bewegt wird, während die Turbinendrehzahl verringert werden kann, indem das Wastegate-Ventil in eine offenere Position bewegt wird. Veränderungen des Ladedrucks aufgrund der Elektromotordrehmomentaufbringung und der Wastegate-Ventileinstellungen werden bei den Kurven 422, 424 abgebildet. Veränderungen Turbinendrehzahl aufgrund der Elektromotordrehmomentaufbringung und der Wastegate-Ventileinstellungen werden bei den Kurven 426, 428 abgebildet. Veränderungen eines Ladezustands (SOC) einer Batterie aufgrund der Elektromotordrehmomentaufbringung werden bei den Kurven 430, 432 abgebildet.
In dem abgebildeten Beispiel verändert sich das angeforderte Drehmoment (Kurve 402) im Zeitverlauf, wobei das Drehmoment intermittierend ansteigt und dann abnimmt. Die Drehmomentreserve, die bereitgestellt wird (entweder zündfunken- und drosselbasierte Reserve, wie bei 406 gezeigt, oder elektromotordrehmomentbasiert, wie bei 404 gezeigt), wird dementsprechend eingestellt, aber mit einer umgekehrten Funktion. Genauer wird die Drehmomentreserve während Bedingungen, wenn der Drehmomentbedarf sinkt, wie etwa bei Teillastbedingungen, einschließlich eines Freigebens des Gaspedals durch einen Bediener, erhöht (oder generiert) und wird die Drehmomentreserve während Bedingungen, wenn der Drehmomentbedarf ansteigt, wie etwa bei Hochlastbedingungen, einschließlich eines plötzlichen Herunterdrückens des Gaspedals durch einen Bediener, verringert (oder entleert). Wenn die Drehmomentreserve zündfunken- oder drosselbasiert ist (Kurve 406), schwankt die Drosselöffnung, und zwar mehr geschlossen (wenn die Drehmomentreserve zu generieren ist) und mehr offen (wenn Drehmoment entnommen werden soll), während sie weniger als vollständig offen (WOT) bleibt, wie bei Kurve 410 gezeigt. Durch Reduzieren der Öffnung der Drossel, wenn die Drehmomentreserve erforderlich ist, wird die in den Ansaugkrümmer des Motors eingeleitete Luftmasse reduziert. Gleichzeitig wird auch eine Zündfunkenreserve erzeugt, wie bei Kurve 414 gezeigt, indem der Zündzeitpunkt um einen größeren Betrag von MBT verzögert wird. Da diese Drehmomentreserve nicht turboladerbasiert ist, bleibt der Elektromotor des elektrischen Turboladers deaktiviert und die Unterstützung von dem Elektromotor bleibt bei null (Kurve 418). Dadurch verändert sich der Batterie-SOC nicht (Kurve 432). Ein anvisierter Ladedruck (Kurve 424) wird bereitgestellt, indem die Wastegate-Öffnung reduziert wird (Kurve 420), um den Ladedruck zu erhöhen, oder die Öffnung vergrößert wird, um den Ladedruck zu reduzieren.
Im Vergleich dazu kann die Drossel bei WOT gehalten werden, wenn die Drehmomentreserve turboladerbasiert ist (Kurve 404), wie bei Kurve 408 gezeigt ist. An Stelle der Drossel kann die erforderliche Reduzierung der Luftmasse während Bedingungen, wenn die Drehmomentreserve benötigt wird, über das negative Elektromotordrehmoment, das auf den Turbolader aufgebracht wird, bereitgestellt werden (Kurve 416). Zu solchen Zeiten wird die Batterie mit dem Elektromotor, der als Generator fungiert, geladen. Dann wird das negative Elektromotordrehmoment unterbrochen, wenn die Drehmomentreserve geleert werden soll.
Weiterhin wird der vorübergehende Bedarf, wenn der Drehmomentbedarf hoch oder schnell genug ist, erfüllt, indem das positive elektrische Unterstützungsdrehmoment von dem Elektromotor auf den Turbolader aufgebracht wird. Zu solchen Zeiten wird die Ladung der Batterie verwendet. Dadurch wird über einen Zeitraum der Ladeereignisse eine größere Anzahl von Batterieladegelegenheiten erreicht, was einen höheren durchschnittlichen Batterie-SOC ermöglicht. Der anvisierte Ladedruck (Kurve 422) wird bereitgestellt, indem die Einstellungen des Elektromotordrehmoments mit Einstellungen der Wastegate-Öffnung koordiniert werden (Kurve 420).
Durch die Verwendung einer turboladerbasierten Drehmomentreserve wird im Vergleich zu der zündfunken- und drosselbasierten Drehmomentreserve eine größere Veränderung des Ladedrucks während Drehmomenttransienten erreicht. Zum Beispiel kann während eines plötzlichen Herabdrückens des Gaspedals, wenn ein Anstieg des Drehmomentbedarfs vorliegt, ein größerer Anstieg des Ladedrucks bereitgestellt werden, was die Leistungsfähigkeit des aufgeladenen Motors verbessert.
Auf diese Weise kann der Betrieb eines elektrisch unterstützten Turboladers verwendet werden, um mindestens einen Teil der Drehmomentreserve zu generieren. Durch Variieren des Elektromotordrehmoments, das über einen Elektromotor auf die Turboladerwelle aufgebracht wird, im Zusammenspiel mit anderen Motordrehmomentaktoren, wie etwa Drosselposition und Zündzeitpunkt, kann eine gewünschte Drehmomentreserve effizienter bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann eine erforderliche Drehmomentreserve mit reduzierter Abhängigkeit von einer Spätzündung bereitgestellt werden. Durch Aufbringen des negativen Elektromotordrehmoments während ausgewählter Teillast-Motorbetriebsbedingungen, um die Turbinendrehzahl absichtlich zu verringern, kann eine dem Motor bereitgestellte Luftmasse reduziert werden, während ermöglicht wird, dass eine Einlassdrossel offener gehalten wird. Der technische Effekt des Bereitstellens einer erforderlichen Luftmassenreduzierung mittels Reduzierung der Turbinendrehzahl anstatt mittels zusätzlicher Drosselschließung besteht darin, dass ein Motor mit der offeneren Drossel (z. B. weit offen) über eine größere Spanne von Motorbetriebsbedingungen betrieben werden kann. Zusätzlich kann Energie über den Elektromotor (der als Generator fungiert) geerntet werden, um eine Systembatterie zu laden. Während anderer Teillastbedingungen kann ein Teil der Drehmomentreserve erfüllt werden, indem positives Elektromotordrehmoment auf den Turbolader aufgebracht wird, um zusätzlichen Ladedruck zu generieren und in Reserve zu halten. Außerdem können durch Bereitstellen zumindest einer gewissen Drehmomentreserve über einen elektrischen Turbolader Motorkraftstoffnachteile in Zusammenhang mit dem Verplanen der Zündfunkenreserve (wie etwa, wenn Veränderungen des Drehmomentbedarfs anders sind als antizipiert) reduziert werden.
Ein beispielhaftes Verfahren umfasst: Reduzieren einer Drehzahl eines Turboladers über einen Elektromotor, während eine Einlassdrosselöffnung vergrößert und ein Zündzeitpunkt vorverlegt wird, wobei ein Ausmaß des Vergrößerns der Einlassdrosselöffnung und des Vorverlegens des Zündzeitpunkts auf der reduzierten Drehzahl des Turboladers und einer gewünschten Drehmomentreserve beruht. Bei dem vorangehenden Beispiel beinhaltet das Reduzieren der Drehzahl über den Elektromotor zusätzlich oder optional Aufbringen eines negativen Elektromotordrehmoments auf eine Turboladerwelle, um eine Turbinendrehzahl zu reduzieren. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele beruht die reduzierte Drehzahl zusätzlich oder optional auf der gewünschten Drehmomentreserve, wobei die reduzierte Drehzahl relativ zu einer Nenndrehzahl gesenkt wird, wenn die gewünschte Drehmomentreserve ansteigt. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet die Nenndrehzahl zusätzlich oder optional eine Nennturbinendrehzahl bei einer aktuellen Motorlast, wobei die Einlassdrosselöffnung relativ zu einer Nenndrosselöffnung entsprechend der aktuellen Motorlast vergrößert wird und der Zündzeitpunkt relativ zu einem Nennzündzeitpunkt entsprechend der aktuellen Motorlast vorverlegt wird. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner Reduzieren des aufgebrachten negativen Elektromotordrehmoments als Reaktion auf einen Anstieg des Drehmomentbedarfs. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele ist der Anstieg des Drehmomentbedarfs zusätzlich oder optional ein tatsächlicher Anstieg des Drehmomentbedarfs und beruht die gewünschte Drehmomentreserve auf einem antizipierten Anstieg des Drehmomentbedarfs von der aktuellen Motorlast. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional: Reduzieren des aufgebrachten negativen Drehmoments mit einer langsameren Rate als Reaktion darauf, dass der tatsächliche Anstieg des Drehmomentbedarfs kleiner als der antizipierte Anstieg des Drehmomentbedarfs ist, und Reduzieren des aufgebrachten negativen Drehmoments mit einer schnelleren Rate als Reaktion darauf, dass der tatsächliche Anstieg des Drehmomentbedarfs gleich oder größer als der antizipierte Anstieg des Drehmomentbedarfs ist. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet das Reduzieren der Turbinendrehzahl zusätzlich oder optional Reduzieren eines Massenluftstroms in einen Ansaugkrümmer des Motors. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele ist der Motor zusätzlich oder optional in einem Fahrzeug gekoppelt und beruht die gewünschte Drehmomentreserve auf einer Navigationseingabe, einer Fahrzeugfahrhistorie und einer vom Fahrer ausgewählten Präferenz für Leistungsfähigkeit relativ zu Kraftstoffeffizienz.
Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für einen aufgeladenen Motor umfasst: während einer ersten Bedingung, Erhöhen einer Drehzahl eines Turboladers über einen Elektromotor, während eine Einlassdrosselöffnung verringert und ein Zündzeitpunkt vorverlegt wird, wobei ein Ausmaß des Verringerns der Einlassdrosselöffnung und des Vorverlegens des Zündzeitpunkts auf der erhöhten Drehzahl des Turboladers und einer gewünschten Drehmomentreserve beruht; und während einer zweiten Bedingung, Verringern einer Drehzahl eines Turboladers über einen Elektromotor, während eine Einlassdrosselöffnung vergrößert und ein Zündzeitpunkt vorverlegt wird, wobei ein Ausmaß des Vergrößerns der Einlassdrosselöffnung und des Vorverlegens des Zündzeitpunkts auf der verringerten Drehzahl des Turboladers und der gewünschten Drehmomentreserve beruht. In dem vorangehenden Beispiel beinhaltet die erste Bedingung zusätzlich oder optional, dass ein Batterieladezustand höher als ein Schwellenwert ist, beinhaltet die zweite Bedingung, dass der Batterieladezustand geringer als der Schwellenwert ist, wobei das Verfahren ferner Wechseln von der ersten Bedingung zur zweiten Bedingung als Reaktion auf eine Veränderung des Batterieladezustands umfasst. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet die erste Bedingung zusätzlich oder optional eine vom Bediener ausgewählte Präferenz für Leistungsfähigkeit gegenüber Kraftstoffeffizienz und beinhaltet die zweite Bedingung eine vom Bediener ausgewählte Präferenz für Kraftstoffeffizienz gegenüber Leistungsfähigkeit. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional ein Krümmerluftstrom während der zweiten Bedingung relativ zu der ersten Bedingung reduziert. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet das Erhöhen der Drehzahl des Turboladers über den Elektromotor während der ersten Bedingung zusätzlich oder optional Aufbringen eines positiven Elektromotordrehmoments von dem Elektromotor auf eine Welle des Turboladers, um die Turbinendrehzahl zu erhöhen, und beinhaltet das Verringern der Drehzahl des Turboladers über den Elektromotor während der zweiten Bedingung Aufbringen eines negativen Elektromotordrehmoments von dem Elektromotor auf die Welle des Turboladers, um die Turbinendrehzahl zu verringern. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner während einer dritten Bedingung kein Aufbringen von Elektromotordrehmoment von dem Elektromotor auf die Welle des Turboladers, während die Einlassdrosselöffnung verringert und der Zündzeitpunkt verzögert wird, wobei ein Ausmaße des Verringerns der Einlassdrosselöffnung und des Verzögerns des Zündzeitpunkts auf der gewünschten Drehmomentreserve beruht.
Ein weiteres beispielhaftes Motorsystem eines Fahrzeugs umfasst: einen Motor; einen Turbolader mit einer Turbine, die über eine Welle an einen Verdichter gekoppelt ist; einen Elektromotor, der an die Welle gekoppelt ist, wobei der Elektromotor durch eine Batterie mit Leistung versorgt wird; eine Zündkerze; eine an einen Einlass des Motors gekoppelte Drossel; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nicht-transitorischem Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betreiben des Motors in einem ersten Modus als Reaktion auf eine erste Teillastbedingung, wobei negatives Elektromotordrehmoment über den Elektromotor auf die Welle aufgebracht wird, um die Turbinendrehzahl zu verringen; und Betreiben des Motors in einem zweiten Modus als Reaktion auf eine zweite andere Teillastbedingung, wobei positives Elektromotordrehmoment über den Elektromotor auf die Welle aufgebracht wird, um die Turbinendrehzahl zu erhöhen. In dem vorangehenden Beispiel beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder optional weitere Anweisungen, die die Steuerung dazu veranlassen, zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus auf Grundlage eines Ladezustands der Batterie auszuwählen, wobei der erste Modus ausgewählt wird, wenn der Batterieladezustand unter einem Schwellenwert liegt, wobei der zweite Modus ausgewählt wird, wenn der Batterieladezustand höher als der Schwellenwert ist. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder optional weitere Anweisungen, die die Steuerung dazu veranlassen, auf Grundlage der Verringerung der Turbinendrehzahl während des ersten Modus die Drosselöffnung zu vergrößern und den Zündzeitpunkt vorzuverlegen, und auf Grundlage der Erhöhung der Turbinendrehzahl während des zweiten Modus die Drosselöffnung zu vergrößern und den Zündzeitpunkt vorzuverlegen. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder optional weitere Anweisungen, die die Steuerung dazu veranlassen, den Motor als Reaktion auf eine dritte Teillastbedingung in einem dritten Modus zu betreiben, bei dem kein Elektromotordrehmoment über den Elektromotor auf die Welle aufgebracht wird und die Drosselöffnung verkleinert und der Zündzeitpunkt verzögert ist. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das System ferner eine Eingabevorrichtung zum Empfangen einer Bedienerauswahl und beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen, die die Steuerung dazu veranlassen, den ersten Modus auszuwählen, wenn die Bedienerauswahl Kraftstoffeffizienz beinhaltet, und den zweiten Modus auszuwählen, wenn die Bedienerauswahl Fahrzeugleistungsfähigkeit beinhaltet.
In einer weiteren Darstellung beinhaltet ein Verfahren für einen Motor Reduzieren des Krümmerluftstroms während eines ersten Freigebens des Gaspedals durch Reduzieren einer Öffnung einer Einlassdrossel und Verzögern des Zündzeitpunkts, während die Turbinendrehzahl eines Turboladers beibehalten wird. Ferner beinhaltet das Verfahren während eines zweiten Freigebens des Gaspedals Reduzieren des Krümmerluftstroms durch Reduzieren der Turbinendrehzahl, während die Öffnung der Einlassdrossel beibehalten oder vergrößert wird und während der Zündzeitpunkt beibehalten oder vorverlegt wird. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional der Ladedruck während des ersten Freigebens des Gaspedals um ein geringeres Maß reduziert als bei dem zweiten Freigeben des Gaspedals. In dem vorangehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner Erhöhen des Krümmerluftstroms während eines ersten plötzlichen Herunterdrückens des Gaspedals nach dem ersten Freigeben des Gaspedals durch Vergrößern der Öffnung der Einlassdrossel und Vorverlegen des Zündzeitpunkts, während die Turbinendrehzahl beibehalten wird. Ferner beinhaltet das Verfahren während eines zweiten plötzlichen Herabdrückens des Gaspedals nach dem zweiten Freigeben des Gaspedals Erhöhen des Krümmerluftstroms durch Erhöhen der Turbinendrehzahl, während die Öffnung der Einlassdrossel beibehalten oder vergrößert wird und während der Zündzeitpunkt beibehalten oder vorverlegt wird. In dem vorangehenden Beispiel wird zusätzlich oder optional der Ladedruck während des ersten plötzlichen Herabdrückens des Gaspedals um ein größeres Maß erhöht als bei dem zweiten plötzlichen Herabdrücken des Gaspedals. Es ist anzumerken, dass die in der vorliegenden Schrift enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in 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 hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Im vorliegenden Zusammenhang soll der Begriff „ungefähr“ plus oder minus fünf Prozent der Spanne bedeuten, sofern nicht anders festgelegt.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Reduzieren einer Drehzahl eines Turboladers über einen Elektromotor, während eine Einlassdrosselöffnung vergrößert und ein Zündzeitpunkt vorverlegt wird, wobei ein Ausmaß des Vergrößerns der Einlassdrosselöffnung und des Vorverlegens des Zündzeitpunkts auf der reduzierten Drehzahl des Turboladers und einer gewünschten Drehmomentreserve beruht.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Reduzieren der Drehzahl über den Elektromotor Aufbringen eines negativen Elektromotordrehmoments auf eine Turboladerwelle, um eine Turbinendrehzahl zu reduzieren.
Gemäß einer Ausführungsform beruht die reduzierte Drehzahl auf der gewünschten Drehmomentreserve, wobei die reduzierte Drehzahl relativ zu einer Nenndrehzahl gesenkt wird, wenn die gewünschte Drehmomentreserve ansteigt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Nenndrehzahl eine Nennturbinendrehzahl bei einer aktuellen Motorlast, wobei die Einlassdrosselöffnung relativ zu einer Nenndrosselöffnung entsprechend der aktuellen Motorlast vergrößert wird und der Zündzeitpunkt relativ zu einem Nennzündzeitpunkt entsprechend der aktuellen Motorlast vorverlegt wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch Reduzieren des aufgebrachten negativen Elektromotordrehmoments als Reaktion auf einen Anstieg des Drehmomentbedarfs gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Anstieg des Drehmomentbedarfs ein tatsächlicher Anstieg des Drehmomentbedarfs und beruht die gewünschte Drehmomentreserve auf einem antizipierten Anstieg des Drehmomentbedarfs von der aktuellen Motorlast.
Gemäß einer Ausführungsform gilt: Reduzieren des aufgebrachten negativen Drehmoments mit einer langsameren Rate als Reaktion darauf, dass der tatsächliche Anstieg des Drehmomentbedarfs kleiner als der antizipierte Anstieg des Drehmomentbedarfs ist, und Reduzieren des aufgebrachten negativen Drehmoments mit einer schnelleren Rate als Reaktion darauf, dass der tatsächliche Anstieg des Drehmomentbedarfs gleich oder größer als der antizipierte Anstieg des Drehmomentbedarfs ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Reduzieren der Turbinendrehzahl Reduzieren eines Massenluftstroms in einen Ansaugkrümmer des Motors.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Motor in einem Fahrzeug gekoppelt und beruht die gewünschte Drehmomentreserve auf einer Navigationseingabe, einer Fahrzeugfahrhistorie und einer vom Fahrer ausgewählten Präferenz für Leistungsfähigkeit relativ zu Kraftstoffeffizienz.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für einen aufgeladenen Motor: während einer ersten Bedingung, Erhöhen einer Drehzahl eines Turboladers über einen Elektromotor, während eine Einlassdrosselöffnung verringert und ein Zündzeitpunkt vorverlegt wird, wobei ein Ausmaß des Verringerns der Einlassdrosselöffnung und des Vorverlegens des Zündzeitpunkts auf der erhöhten Drehzahl des Turboladers und einer gewünschten Drehmomentreserve beruht; und während einer zweiten Bedingung, Verringern einer Drehzahl eines Turboladers über einen Elektromotor, während eine Einlassdrosselöffnung vergrößert und ein Zündzeitpunkt vorverlegt wird, wobei ein Ausmaß des Vergrößerns der Einlassdrosselöffnung und des Vorverlegens des Zündzeitpunkts auf der verringerten Drehzahl des Turboladers und der gewünschten Drehmomentreserve beruht.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die erste Bedingung, dass ein Batterieladezustand höher als ein Schwellenwert ist, beinhaltet die zweite Bedingung, dass der Batterieladezustand geringer als der Schwellenwert ist, wobei das Verfahren ferner Wechseln von der ersten Bedingung zur zweiten Bedingung als Reaktion auf eine Veränderung des Batterieladezustands umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die erste Bedingung eine vom Bediener ausgewählte Präferenz für Leistungsfähigkeit gegenüber Kraftstoffeffizienz und beinhaltet die zweite Bedingung eine vom Bediener ausgewählte Präferenz für Kraftstoffeffizienz gegenüber Lei stungsfähigkei t.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Krümmerluftstrom während der zweiten Bedingung relativ zu der ersten Bedingung reduziert.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Erhöhen der Drehzahl des Turboladers über den Elektromotor während der ersten Bedingung Aufbringen eines positiven Elektromotordrehmoments von dem Elektromotor auf eine Welle des Turboladers, um die Turbinendrehzahl zu erhöhen, und beinhaltet das Verringern der Drehzahl des Turboladers über den Elektromotor während der zweiten Bedingung Aufbringen eines negativen Elektromotordrehmoments von dem Elektromotor auf die Welle des Turboladers, um die Turbinendrehzahl zu verringern.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch Aufbringen von keinem Elektromotordrehmoment von dem Elektromotor auf die Welle des Turboladers während einer dritten Bedingung gekennzeichnet, während die Einlassdrosselöffnung verringert und der Zündzeitpunkt verzögert wird, wobei ein Ausmaß des Verringerns der Einlassdrosselöffnung und des Verzögerns des Zündzeitpunkts auf der gewünschten Drehmomentreserve beruht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Motorsystem eines Fahrzeugs: einen Motor; einen Turbolader mit einer Turbine, die über eine Welle an einen Verdichter gekoppelt ist; einen Elektromotor, der an die Welle gekoppelt ist, wobei der Elektromotor durch eine Batterie mit Leistung versorgt wird; eine Zündkerze; eine an einen Einlass des Motors gekoppelte Drossel; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nicht-transitorischem Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betreiben des Motors in einem ersten Modus als Reaktion auf eine erste Teillastbedingung, wobei negatives Elektromotordrehmoment über den Elektromotor auf die Welle aufgebracht wird, um die Turbinendrehzahl zu verringen; und Betreiben des Motors in einem zweiten Modus als Reaktion auf eine zweite andere Teillastbedingung, wobei positives Elektromotordrehmoment über den Elektromotor auf die Welle aufgebracht wird, um die Turbinendrehzahl zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung ferner Anweisungen, die die Steuerung dazu veranlassen, zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus auf Grundlage eines Ladezustands der Batterie auszuwählen, wobei der erste Modus ausgewählt wird, wenn der Batterieladezustand unter einem Schwellenwert liegt, wobei der zweite Modus ausgewählt wird, wenn der Batterieladezustand höher als der Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung ferner Anweisungen, die die Steuerung dazu veranlassen, auf Grundlage der Verringerung der Turbinendrehzahl während des ersten Modus die Drosselöffnung zu vergrößern und den Zündzeitpunkt vorzuverlegen, und auf Grundlage der Erhöhung der Turbinendrehzahl während des zweiten Modus die Drosselöffnung zu vergrößern und den Zündzeitpunkt vorzuverlegen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung ferner Anweisungen, die die Steuerung dazu veranlassen, den Motor als Reaktion auf eine dritte Teillastbedingung in einem dritten Modus zu betreiben, bei dem kein Elektromotordrehmoment über den Elektromotor auf die Welle aufgebracht wird und die Drosselöffnung verringert und der Zündzeitpunkt verzögert sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch eine Eingabevorrichtung zum Empfangen einer Bedienerauswahl gekennzeichnet und beinhaltet die Steuerung ferner Anweisungen, die die Steuerung dazu veranlassen, den ersten Modus auszuwählen, wenn die Bedienerauswahl Kraftstoffeffizienz beinhaltet, und den zweiten Modus auszuwählen, wenn die Bedienerauswahl Fahrzeugleistungsfähigkeit beinhaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2015/0275771 [0004]

Claims

Verfahren, umfassend: Reduzieren einer Drehzahl eines Turboladers über einen Elektromotor, während eine Einlassdrosselöffnung vergrößert und ein Zündzeitpunkt vorverlegt wird, wobei ein Ausmaß des Vergrößerns der Einlassdrosselöffnung und des Vorverlegens des Zündzeitpunkts auf der reduzierten Drehzahl des Turboladers und einer gewünschten Drehmomentreserve beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Reduzieren der Drehzahl über den Elektromotor Aufbringen eines negativen Elektromotordrehmoments auf eine Turboladerwelle beinhaltet, um eine Turbinendrehzahl zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die reduzierte Drehzahl auf der gewünschten Drehmomentreserve beruht, wobei die reduzierte Drehzahl relativ zu einer Nenndrehzahl gesenkt wird, wenn die gewünschte Drehmomentreserve ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Nenndrehzahl eine Nennturbinendrehzahl bei einer aktuellen Motorlast beinhaltet, wobei die Einlassdrosselöffnung relativ zu einer Nenndrosselöffnung entsprechend der aktuellen Motorlast vergrößert wird und der Zündzeitpunkt relativ zu einem Nennzündzeitpunkt entsprechend der aktuellen Motorlast vorverlegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend Reduzieren des aufgebrachten negativen Elektromotordrehmoments als Reaktion auf einen Anstieg des Drehmomentbedarfs.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Anstieg des Drehmomentbedarfs ein tatsächlicher Anstieg des Drehmomentbedarfs ist und wobei die gewünschte Drehmomentreserve auf einem antizipierten Anstieg des Drehmomentbedarfs von der aktuellen Motorlast beruht.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei gilt: Reduzieren des aufgebrachten negativen Drehmoments mit einer langsameren Rate als Reaktion darauf, dass der tatsächliche Anstieg des Drehmomentbedarfs kleiner als der antizipierte Anstieg des Drehmomentbedarfs ist, und Reduzieren des aufgebrachten negativen Drehmoments mit einer schnelleren Rate als Reaktion darauf, dass der tatsächliche Anstieg des Drehmomentbedarfs gleich oder größer als der antizipierte Anstieg des Drehmomentbedarfs ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Reduzieren der Turbinendrehzahl Reduzieren eines Massenluftstroms in einen Ansaugkrümmer des Motors beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor in einem Fahrzeug gekoppelt ist und wobei die gewünschte Drehmomentreserve auf einer Navigationseingabe, einer Fahrzeugfahrhistorie und einer vom Fahrer ausgewählten Präferenz für Leistungsfähigkeit relativ zu Kraftstoffeffizienz beruht.
Motorsystem eines Fahrzeugs, umfassend: einen Motor; einen Turbolader mit einer Turbine, die über eine Welle an einen Verdichter gekoppelt ist, einen an die Welle gekoppelten Elektromotor, wobei der Elektromotor durch eine Batterie mit Leistung versorgt wird; eine Zündkerze; eine an einen Einlass des Motors gekoppelte Drossel; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nicht-transitorischem Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betreiben des Motors in einem ersten Modus als Reaktion auf eine erste Teillastbedingung, wobei negatives Elektromotordrehmoment über den Elektromotor auf die Welle aufgebracht wird, um die Turbinendrehzahl zu verringen; und Betreiben des Motors in einem zweiten Modus als Reaktion auf eine zweite andere Teillastbedingung, wobei positives Elektromotordrehmoment über den Elektromotor auf die Welle aufgebracht wird, um die Turbinendrehzahl zu erhöhen.
System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet, die die Steuerung dazu veranlassen, zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus auf Grundlage eines Ladezustands der Batterie auszuwählen, wobei der erste Modus ausgewählt wird, wenn der Batterieladezustand unter einem Schwellenwert liegt, wobei der zweite Modus ausgewählt wird, wenn der Batterieladezustand höher als der Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet, die die Steuerung dazu veranlassen, auf Grundlage der Verringerung der Turbinendrehzahl während des ersten Modus die Drosselöffnung zu vergrößern und den Zündzeitpunkt vorzuverlegen, und auf Grundlage der Erhöhung der Turbinendrehzahl während des zweiten Modus die Drosselöffnung zu vergrößern und den Zündzeitpunkt vorzuverlegen.
System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet, die die Steuerung dazu veranlassen, den Motor als Reaktion auf eine dritte Teillastbedingung in einem dritten Modus zu betreiben, bei dem kein Elektromotordrehmoment über den Elektromotor auf die Welle aufgebracht wird und die Drosselöffnung verringert und der Zündzeitpunkt verzögert sind.
System nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Eingabevorrichtung zum Empfangen einer Bedienerauswahl, und wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet, die die Steuerung dazu veranlassen, den ersten Modus auszuwählen, wenn die Bedienerauswahl Kraftstoffeffizienz beinhaltet, und den zweiten Modus auszuwählen, wenn die Bedienerauswahl Fahrzeugleistungsfähigkeit beinhaltet.