DE102020104552A1 - Verfahren und system zum erhitzen von emissionsbegrenzungsvorrichtungen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren und System zum Erhitzen von Emissionsbegrenzungsvorrichtungen bereit. Vorgesehen sind Verfahren und Systeme zum Beschleunigen des Erhitzens von Emissionsbegrenzungsvorrichtungen. In einem Beispiel kann ein Verfahren beinhalten, dass Luft von einem Einlass eines Motors zu einer oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen über ein Lufteinblasesystem bei gleichzeitigem Betreiben eines Turboladers über einen Elektromotor strömen gelassen wird, um einen erforderlichen Luftstrom zum Motor als Reaktion auf eine Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung aufrechtzuerhalten. In dieser Weise wird der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen Frischluft bereitgestellt, ohne die Leistungsfähigkeit des Motors zu beeinträchtigen oder die Motordrehzahl zu erhöhen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Erhitzen von Emissionsbegrenzungsvorrichtungen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Fahrzeuge beinhalten Emissionsbegrenzungsvorrichtungen wie bspw. Drei-Wege-Katalysatoren und Partikelfilter zum Verringern von Emissionen, die durch die Verbrennung entstehen. Drei-Wege-Katalysatoren können beispielsweise Kohlenstoffmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Stickoxide behandeln; Partikelfilter fangen indes Partikel ab, welche die Abgasanlage durchströmen. Allerdings schwankt der Wirkungsgrad derartiger Emissionsbegrenzungsvorrichtungen je nach Betriebstemperatur. Es wird beispielsweise eine Anspringtemperatur verwendet, um eine Temperatur zu benennen, oberhalb derer eine hohe Effizienz der Abgasnachbehandlung erzielt wird, was die Emissionsbegrenzungsvorrichtung in die Lage versetzt, Fahrzeugemissionen effektiv zu verringern. Folglich können bei Vorliegen von Motorkaltstartbedingungen verschiedene Steuerstrategien eingesetzt werden, um das Erhitzen von Emissionsbegrenzungsvorrichtungen zu beschleunigen. Um ein Beispiel zu nennen, kann der Zündzeitpunkt nach spät verstellt werden, um die Wärme des Abgases zu erhöhen, wodurch die Temperatur der jeweiligen Emissionsbegrenzungsvorrichtung schneller zunimmt.
  • Wenn das Partikelfilter nicht regelmäßig gereinigt oder regeneriert wird, können des Weiteren die angesammelte Partikel zu einem erhöhten Rückdruck in der Abgasanlage führen, was die Leistungsfähigkeit des Motors weiter herabsetzen kann. Um das Partikelfilter regelmäßig zu regenerieren oder zu reinigen, können Steuerstrategien angewendet werden, um die Abgastemperatur über eine vorher festgelegte Temperatur (z. B. über 600 °C) zu erhöhen, um die Kohlenstoffpartikel zu verbrennen, die sich im Filter angesammelt haben. In einigen Beispielen kann das Partikelfilter während des normalen Fahrzeugbetriebs eine Abgastemperatur erreichen, die ausreicht, um eine Regeneration passiv durchzuführen. Aufgrund des Platzmangels werden Partikelfilter allerdings oft an Stellen in der Abgasanlage positioniert, die sich nur langsam erhitzen, weshalb es länger als gewünscht dauern kann, bis das Partikelfilter Temperaturen erreicht, die eine Regeneration zulassen.
  • Eine beispielhafte Vorgehensweise zum Beschleunigen des Erhitzens von Emissionsbegrenzungsvorrichtungen wird von Van Nieuwstadt et al. in US 8 359 839 B2 aufgezeigt. Dabei kann Luft über einen Turboladerverdichter von einem Einlasssystem des Motors zu einem Auslasssystem des Motors an einer Stelle, die stromaufwärts eines Partikelfilters und stromabwärts eines Drei-Wege-Katalysators liegt, gepumpt werden. Außerdem wird der Zündzeitpunkt nach spät verstellt, während die Luftströmung durch den Motor verstärkt wird, um den vom Fahrer vorgegebenen Bedarf zu decken, während dem Auspuff (und damit dem Partikelfilter) zusätzliche Hitze bereitgestellt wird. Durch das Einleiten der Einlassluft kann die Oxidationsrate von Ruß im Partikelfilter für die Partikelfilterregeneration erhöht werden.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme im Zusammenhang mit derartigen Systemen ausgemacht. Um ein Beispiel zu nennen, stellen sie zwar eine Lösung für das Erhitzen von Emissionsbegrenzungsvorrichtungen zur Partikelfilterregeneration dar, für das Erhitzen von Emissionsbegrenzungsvorrichtungen bei einem Kaltstart jedoch nicht. Obwohl das Zuführen von Einlassluft stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators eine Störung der chemischen Vorgänge im Drei-Wege-Katalysator während einer Partikelfilterregeneration mindert, ist es unter Umständen wünschenswert, Einlassluft stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators zuzuführen, um eine exotherme Reaktion zum Beschleunigen des Erhitzens des Drei-Wege-Katalysators bei einem Kaltstart zu erzeugen. Darüber hinaus kann es passieren, dass der nach spät verstellte Zündzeitpunkt die Leistungsfähigkeit und den Wirkungsgrad des Motors herabsetzt und durch die Verbrennungsstabilität begrenzt ist.
  • KURZDARSTELLUNG
  • In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme anhand eines Verfahrens behoben werden, umfassend: als Reaktion auf eine Erhitzungsbedingung, Strömenlassen von Luft von einem Einlass eines Motors zu einer oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen über ein Lufteinblasesystem bei gleichzeitigem Betreiben eines Turboladers über einen Elektromotor, um zum Erzeugen von Motordrehmoment einen erforderlichen Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten. In dieser Weise können die eine oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen Einlassluft zum beschleunigten Erhitzen erhalten, wobei das Betreiben des Turboladers über den Elektromotor zugleich das Herabsetzen der Leistungsfähigkeit des Motors mindert.
  • Als ein Beispiel können zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen ein Drei-Wege-Katalysator und ein in einem Auslasskanal gekoppeltes Ottopartikelfilter zählen, wobei der Drei-Wege-Katalysator stromaufwärts des Ottopartikelfilters gekoppelt ist, und das Lufteinblasesystem kann den Einlass in den Auslasskanal an einer ersten Stelle stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators und an einer zweiten Stelle stromabwärts des Ottopartikelfilters (und stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators) koppeln. Das Lufteinblasesystem kann beinhalten: ein erstes Regelventil, das derart positioniert ist, dass es den Durchfluss vom Einlass zum Lufteinblasesystem zulässt oder blockiert, ein zweites Regelventil, das derart positioniert ist, dass es den Durchfluss vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal an der ersten Stelle zulässt oder blockiert, und ein drittes Regelventil, das derart positioniert ist, dass es den Durchfluss vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal an der zweiten Stelle zulässt oder blockiert. Somit kann das Strömenlassen von Luft vom Einlass des Motors zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen über das Lufteinblasesystem als ein Beispiel beinhalten: Öffnen des ersten Regelventils, um zuzulassen, dass Luft vom Einlass zum Lufteinblasesystem strömt, Öffnen des zweiten Regelventils, um zuzulassen, dass Luft vom Lufteinblasesystem zu Positionen stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators strömt, und Öffnen des dritten Regelventils, um Luft vom Lufteinblasesystem zu stromaufwärts des Ottopartikelfilters strömen zu lassen. Als ein anderes Beispiel kann das Strömenlassen von Luft vom Einlass des Motors zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen über das Lufteinblasesystem beinhalten: Öffnen des ersten Regelventils, um zuzulassen, dass Luft vom Einlass zum Lufteinblasesystem strömt, und Öffnen eines von dem zweiten Regelventil und dem dritten Regelventil, um Luft vom Lufteinblasesystem selektiv zu Positionen stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators oder des Ottopartikelfilters strömen zu lassen. Außerdem kann die Kraftstoffversorgung des Motors angereichert werden, sodass sich unverbrannter Kraftstoff stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators oder des Ottopartikelfilters mit der Luft aus dem Lufteinblasesystem vermischt, um eine exotherme Reaktion zu erzeugen.
  • Des Weiteren kann das Lufteinblasesystem einen Luftspeicher beinhalten, der stromabwärts des ersten Regelventils und stromaufwärts des zweiten und dritten Regelventils positioniert ist, wobei der Luftspeicher zum Speichern von Luft zum Zuführen zum Auslasskanal ausgelegt ist. Darüber hinaus kann das Betreiben des Turboladers, um die gewünschte Luftströmung zum Motor aufrechtzuerhalten, ein komplettes Öffnen eines Bypasses des Turboladers, während der Turbolader über den Elektromotor zum Drehen gebracht wird, beinhalten. In dieser Weise kann dem Drei-Wege-Katalysator, dem Ottopartikelfilter oder beiden, je nach Erhitzungsbedarf, frische Einlassluft bereitgestellt werden, was ein effizientes Erhitzen sowohl während eines Kaltstarts als auch zur Partikelfilterregeneration ermöglicht. Durch das Umgehen einer Turbine des Turboladers über den offenen Bypass kann dem Drei-Wege-Katalysator und dem Partikelfilter außerdem mehr Hitze zugeführt werden, während die Leistungsfähigkeit und der Wirkungsgrad des Motors aufrechterhalten werden können, indem über den Elektromotor Aufladung bereitgestellt wird.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehende oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile vermeiden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Abbildung eines turboaufgeladenen Motorsystems.
    • 2 zeigt ein Beispiel für einen Zylinder des Motorsystems aus 1.
    • 3 ist ein Flussdiagramm eines Beispielverfahrens zum Erhitzen einer oder mehrerer Emissionsbegrenzungsvorrichtungen über ein Sekundärlufteinblasesystem.
    • 4 zeigt ein prognostisches beispielhaftes Zeitdiagramm bezüglich des Erhitzens einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung zum Aufwärmen und zur Regeneration.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Beschleunigen des Erhitzens einer oder mehrerer Emissionsbegrenzungsvorrichtungen, die in einem mit Turboladung versehenen Motorsystem, welches mit elektrischer Unterstützung ausgelegt ist, wie bspw. dem Motorsystem in 1-2, gekoppelt sind. Das Motorsystem beinhaltet weiter ein Sekundärlufteinblasesystem zum selektiven Umlenken eines Teils eines Einlassluftstroms von einem Einlass des Motors zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen, wobei das Sekundärlufteinblasesystem einen Luftspeicher und eine Vielzahl von Ventilen zum Regulieren des Luftstroms beinhaltet. Eine Motorsteuerung kann zum Durchführen einer Steuerroutine wie der Beispielroutine in 3 ausgelegt sein, um die eine oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen zügig auf eine gewünschte Betriebstemperatur zu erhitzen, bei welcher es sich um eine gewünschte Betriebstemperatur zum Begrenzen von Emissionen (z. B. eine Anspringtemperatur) oder eine gewünschte Betriebstemperatur zur Regeneration handeln kann. Ein prognostisches beispielhaftes Zeitdiagramm bezüglich des Koordinierens eines elektrisch unterstützten Turboladerbetriebs mittels Ventilbetätigung eines Lufteinblasesystems zum Erlangen des Erhitzens einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung ist in 4 gezeigt.
  • 1 zeigt schematisch Aspekte eines beispielhaften Motorsystems 100, das einen in einem Fahrzeug 105 gekoppelten Motor 10 beinhaltet. In einigen Beispielen kann es sich bei dem Fahrzeug 105 um ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen handeln, die für ein oder mehrere Fahrzeugräder zur Verfügung stehen, wie nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In anderen Beispielen handelt es sich beim Fahrzeug 105 um ein herkömmliches Fahrzeug, das lediglich über einen Verbrennungsmotor verfügt. In dem abgebildeten Beispiel ist der Motor 10 ein aufgeladener Motor, der einen Turbolader 15 beinhaltet. Der Turbolader 15 beinhaltet einen Verdichter 115, der durch eine Turbine 111 angetrieben wird. Konkret wird Frischluft entlang eines Einlasskanals 42 eingeleitet und strömt über ein Luftfilter 50 zum Verdichter 115. Der Verdichter 115 ist der Darstellung nach über eine Welle 19 mechanisch mit der Turbine 111 gekoppelt, und die Turbine 111 wird durch sich ausdehnende Motorabgase angetrieben. In einem Beispiel kann es sich bei der Turbine 111 um eine Twin-Scroll-Turbine handeln. In einem anderen Beispiel kann die Turbine 111 eine Turbine mit variabler Geometrie (Variable Geometry Turbocharger - VGT) sein, wobei die Turbinengeometrie in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und anderer Betriebsbedingungen aktiv variiert wird.
  • In dem abgebildeten Beispiel handelt es sich bei dem Turbolader 15 um einen elektrisch unterstützten Turbolader („E-Turbo“), der weiter einen Elektromotor 122 beinhaltet, mit dem elektrische Unterstützung für die Turboladerleistung bereitgestellt wird. In einem Beispiel ist der Elektromotor, wie gezeigt, an eine Welle 19 gekoppelt. In anderen Beispielen kann der Elektromotor allerdings mit dem Verdichter oder mit der Turbine gekoppelt sein. Durch Anpassen einer Leistung des Elektromotors 122 kann eine Menge an Druckluft, die durch den Verdichter bereitgestellt wird, erhöht oder verringert werden, wie nachstehend beschrieben. Der elektrische Motor 122 kann durch eine fahrzeuginterne Energiespeichervorrichtung, etwa eine Systembatterie 45, mit Leistung versorgt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Elektromotor 122 von einer Lichtmaschine mit Leistung versorgt werden. Ein Betrag an elektrischer Leistung, der dem Elektromotor 122 zugeführt wird, kann variiert werden, um eine Abgabeleistung des Turboladers 15 einzustellen. In einem Beispiel kann der Betrag an elektrischer Leistung, der dem Elektromotor 122 zugeführt wird, erhöht werden, um die Drehzahl des Verdichters 115 zu erhöhen. Infolge der elektrischen Unterstützung lässt sich der Turbolader 15 schnell hochlaufen, was eine schnell wirkende oder hochfrequente Aufladungsbetätigung ergibt.
  • Des Weiteren kann der Elektromotor 122 als Motorgenerator ausgelegt sein. Folglich kann der Elektromotor 122 bei Vorliegen von Bedingungen, unter denen eine elektrische Unterstützung zur Aufladung erforderlich ist, der Welle 19 des Turboladers positives Drehmoment bereitstellen, um die Drehzahl des Turboladers 15 zu erhöhen, und bei Vorliegen von Bedingungen, unter welchen eine elektrische Unterstützung zum Bremsen erforderlich ist, kann der Elektromotor 122 der Welle 19 des Turboladers negatives Drehmoment bereitstellen, um die Drehzahl des Turboladers 15 zu verringern. Während des Bereitstellens von negativem Drehmoment kann des Weiteren kinetische Energie vom Turbolader 15 durch den Elektromotor 122 in elektrische Energie umgewandelt werden, und die erzeugte elektrische Energie kann in der Systembatterie 45 gespeichert werden. Zum Regulieren des Ladedrucks kann eine Steuerung 12 eine Zeitplanung und einen Betrag des positiven Drehmoments und negativen Drehmoments steuern, das vom Elektromotor 122 auf den Turbolader 15 aufgebracht wird.
  • Unter ausgewählten Bedingungen kann, wie nachfolgend ausgeführt, durch den Turbolader 15 verdichtete Luft durch einen Verdichterumgehungskanal 60 von einem Auslass zu einem Einlass des Verdichters 115 zurückgeführt werden, indem eine Öffnung eines Verdichterrückführungsventils (Compressor Recirculation Valve - CRV) 62 angepasst wird. Das CRV 62 kann ein stufenlos einstellbares Ventil sein, und das Vergrößern der Öffnung des CRV 62 kann ein Betätigen (oder Speisen) eines Solenoids des Ventils beinhalten. So kann zum Beispiel eine Stellung des CRV 62 stufenlos von einer vollständig geschlossenen Stellung zu einer vollständig geöffneten Stellung variabel sein. In einigen Beispielen kann das CRV 62 während eines Betriebs mit aufgeladenem Motor teilweise geöffnet sein, um einen Pumpgrenzabstand bereitzustellen. Hierbei kann die teilweise geöffnete Stellung eine Standardventilstellung sein. Dann kann die Öffnung des CRV 62 als Reaktion auf eine Pumpangabe vergrößert werden. Beispielsweise kann das CRV 62 aus einer teilweise offenen Standardstellung auf eine vollständig offene Stellung eingestellt werden, wobei der Öffnungsgrad auf der Pumpangabe (z. B. einem Verdichterdruckverhältnis, einem Verdichterdurchsatz, einer Druckdifferenz am Verdichter usw.) beruhen kann. In anderen Beispielen kann das CRV 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 115 ist durch einen Ladeluftkühler (LLK) 18 (auch als Zwischenkühler bezeichnet) an ein Drosselventil 20 gekoppelt. Luft strömt vom Verdichter 115 durch den LLK 18 und das Drosselventil 20 zu einem Ansaugkrümmer 22. Der LLK 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 Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) (Manifold Absolute Pressure - MAP) 124 bestimmt werden.
  • Der Ansaugkrümmer 22 ist durch eine Reihe von Einlassventilen (nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben) mit einer Reihe von Brennräumen 30 verbunden. Die Brennräume sind ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben) an den Abgaskrümmer 36 gekoppelt. Im abgebildeten Beispiel ist ein einzelner Abgaskrümmer 36 gezeigt. In anderen Beispielen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerbereichen aufweisen. Auslegungen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerbereichen aufweisen, können ermöglichen, dass Abstrom aus unterschiedlichen Brennräumen zu verschiedenen Stellen im Motorsystem geleitet wird.
  • Den Brennräumen 30 können ein oder mehrere Kraftstoffe, wie etwa Benzin, Alkohol-KraftstoffGemische, Diesel, Biodiesel, verdichtetes Erdgas usw., zugeführt werden. Der Kraftstoff kann den Brennräumen über Direkteinspritzung, Saugrohreinspritzung, Drosselventilkörpereinspritzung oder eine beliebige Kombination daraus zugeführt werden. Im abgebildeten Beispiel wird jedem Brennraum 30 Kraftstoff über Direkteinspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 bereitgestellt (in 1 ist zwar nur eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gezeigt, allerdings beinhaltet jeder Brennraum eine daran gekoppelte Kraftstoffeinspritzvorrichtung). Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein (in 1 nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem zugeführt werden, zu dem ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteiler gehören. In den Brennräumen kann die Verbrennung über Fremdzündung und/oder Selbstzündung eingeleitet werden.
  • Wie in 1 dargestellt, wird Abgas zum Antreiben der Turbine vom Abgaskrümmer 36 zur Turbine 111 geleitet. Wenn ein verringertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann ein Teil des Abgases stattdessen durch einen Bypass 90 geleitet werden, wobei die Turbine umgangen wird. Ein Bypassaktor 93 (z. B. Bypassventil) kann zum Öffnen betätigt werden, um zumindest etwas Abgasdruck von stromaufwärts der Turbine 111 über den Bypass 90 zu einer Stelle stromabwärts der Turbine 111 abzulassen. Durch Verringern des Abgasdrucks stromaufwärts der Turbine 111 kann die Turbinendrehzahl verringert werden.
  • Während eines Pedalbetätigungsereignisses des Fahrzeugführers kann, wenn als Reaktion auf eine Erhöhung des Drehmomentbedarfs des Fahrzeugführers von einem Motorbetrieb ohne Aufladung zu einem Motorbetrieb mit Aufladung übergegangen wird, ein Turboloch auftreten. Dies erfolgt aufgrund von Verzögerungen beim Hochdrehen der Turbine 111, da es sich bei dem Turbolader um eine langsamer wirkende Verdichtungsvorrichtung handelt, und einer vorübergehenden Reduzierung des Stroms durch den Verdichter 115, wenn sich das Drosselventil 20 bei der Pedalbetätigung öffnet. Das gleiche kann auch auftreten, wenn sich der Motor im aufgeladenen Betrieb befindet und es aufgrund einer stärkeren Fahrpedalbetätigung durch einen Fahrzeugführer zu einer vorübergehenden Zunahme des Aufladungsbedarfs kommt. Um das Turboloch zu verringern, kann unter diesen ausgewählten Bedingungen der Elektromotor 122 betrieben werden, um die Ladeansprechleistung zu verbessern. Konkret kann der Bypassaktor 93 auf die Pedalbetätigung reagierend geschlossen (bspw. komplett geschlossen) werden, um die Abgasströmung durch die Turbine 111 zu verstärken, und der Ladedruck kann vorübergehend durch Beziehen von Energie aus der Systembatterie 45 bereitgestellt werden, um den Elektromotor 122 anzutreiben und dadurch die Welle 19 zu beschleunigen. Außerdem kann das CRV 62 geschlossen (z. B. komplett geschlossen) werden, damit die Strömung durch den ersten Verdichter 115 verstärkt werden kann. Wenn die Turbine ausreichend hochgefahren und der Turbolader in der Lage ist, den erforderlichen Umfang an Aufladung bereitzustellen, kann der Elektromotor 122 deaktiviert werden (z. B. durch Unterbrechen der Energiezufuhr von der Batterie 45 zum Elektromotor 122). Die Aktivierung und Deaktivierung des Elektromotors 122 können durch die Steuerung 12 genau gesteuert werden, um den gewünschten Ladedruck bereitzustellen, während das Überschreiten oder Unterschreiten des gewünschten Ladedrucks reduziert wird, Ladedruckstörungen und eine Betriebsdauer des Elektromotors 122 minimiert werden, was einen Betrag der elektrischen Leistung minimiert, der durch den elektrisch unterstützten Turbolader 15 verbraucht wird.
  • Während eines Ereignisses der Pedalfreigabe durch den Fahrzeugführers kann es beim Übergang von einem Motorbetrieb mit Aufladung zu einem Motorbetrieb ohne Aufladung (oder mit reduzierter Aufladung) zum Verdichterpumpen kommen. Dies liegt an einer verringerten Strömung durch den Verdichter 115, wenn sich das Drosselventil 20 bei der Pedalfreigabe schließt. Die verringerte Vorwärtsströmung durch den Verdichter kann zum Pumpen führen und die Turboladerleistung beeinträchtigten. Pumpen kann außerdem zu Problemen bzgl. Geräuschen, Schwingungen und Rauigkeit (NVH), etwa unerwünschten Geräuschen aus dem Motoreinlasssystem, führen. Um zu ermöglichen, dass während eines Standardmodus des Fahrzeugbetriebs der Drehmomentbedarf als Reaktion auf die Pedalfreigabe schnell reduziert wird, ohne Verdichterpumpen zu verursachen, kann zumindest ein Teil der durch den Verdichter 115 verdichteten Luftladung zum Verdichtereinlass zurückgeführt werden. Dadurch kann überschüssiger Ladedruck im Wesentlichen sofort abgebaut werden. Insbesondere kann das CRV 62 geöffnet werden, um (warme) Druckluft vom Auslass des Verdichters 115, stromaufwärts des LLK 18, zum Einlass des Verdichters 115 zurückzuführen. In einigen Ausführungsformen kann das Verdichterrückführungssystem zusätzlich oder alternativ einen Rückführungskanal zum Zurückführen gekühlter Druckluft von stromabwärts des LLK 18 zum Einlass des Verdichters 115 beinhalten. Des Weiteren kann der Bypassaktor 93 auf eine weiter geöffnete (z. B. komplett geöffnete) Stellung gerückt werden, damit ein größerer Teil des Abgasstroms zum Auspuffrohr fließt, wobei er die Turbine umgeht und somit das Auslaufen der Turbine beschleunigt, und der Elektromotor 122 kann in einem regenerativen Modus verwendet werden, um der Welle 19 negatives Drehmoment bereitzustellen, was das Auslaufen der Turbine weiter beschleunigt, während Energie zurückgewonnen wird.
  • Der kombinierte Strom aus der Turbine 111 und dem Bypass 90 durchströmt eine oder mehrere Emissionsbegrenzungsvorrichtungen, die in einem Abgaskanal 35 gekoppelt sind. Zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen können allgemein eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponenten zählen, die zum Verringern einer Menge einer oder mehreren Substanzen im Abgasstrom ausgelegt sind. Eine Abgasnachbehandlungskomponente kann z. B. dazu ausgelegt sein, dem Abgasstrom NOx zu entziehen, wenn der Abgasstrom mager ist, und die eingelagerten NOx zu verringern, wenn der Abgasstrom fett ist. In anderen Beispielen kann eine Abgasnachbehandlungskomponente dazu ausgelegt sein, NOx zu disproportionieren oder NOx mithilfe eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. Im abgebildeten Beispiel beinhaltet das Motorsystem 100 eine erste Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170, die stromaufwärts einer zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 gekoppelt ist. Im Einzelnen beinhalten die erste Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 einen Drei-Wege-Katalysator (hier auch als „Katalysator“ bezeichnet), der zum Oxidieren restlicher Kohlenwasserstoffe und von Kohlenstoffmonoxid bei gleichzeitigem Reduzieren von NOx im Abgasstrom ausgelegt ist, und die zweite Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 ein Ottopartikelfilter (OPF), das zum Abfangen und Oxidieren von Partikeln (bspw. Ruß) ausgelegt ist. Verschiedene Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung mit einer derartigen Funktionalität können dabei auch in Washcoats oder an anderen Stellen in einer oder beiden von der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 und der zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180, entweder getrennt oder gemeinsam, angeordnet sein. Um ein Beispiel zu nennen, können die erste Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 einen Dieseloxidationskatalysator einschließen und die zweite Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 ein Dieselpartikelfilter (DPF) einschließen, wenn der Motor 10 bspw. ein Dieselmotor ist. Das gesamte oder ein Teil des behandelten Abgases aus der zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 kann über den Abgaskanal 35 an die Atmosphäre abgegeben werden.
  • In Beispielen, in denen die erste Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 und/oder zweite Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 ein Partikelfilter (bspw. ein OPF oder ein DPF) einschließt, kann ein Regenerationsprozess erfolgen, um die im Partikelfilter eingelagerte Rußbeladung zu reduzieren. Sobald ein vorgegebenes Maß (oder eine vorgegebene Beladung) der Rußansammlung erreicht ist, was beispielsweise durch Druckverlust beim Partikelfilter festgestellt wird, kann die Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden. In einem Beispiel kann der Druckverlust beim Partikelfilter auf der Grundlage einer Ausgabe eines stromaufwärts gelegenen Drucksensors im Verhältnis zu einer Ausgabe eines stromabwärts gelegenen Drucksensors ermittelt werden. In alternativen Beispielen kann die Rußansammlung auf der Grundlage von Motorbetriebsbedingungen modelliert werden, einschließlich Motordrehzahl und -last, bspw. durch eine Steuerung 12, die auf eine Nachschlagetabelle oder einen Algorithmus, die bzw. der in einem Speicher gespeichert ist, zurückgreift. Außerdem kann die angesammelte Rußbeladung auf der Grundlage von Motorbetriebsbedingungen wie bspw. von Zeiträumen, in denen der Motor mit Kraftstoffanreicherung betrieben wird, Kaltstarts, DFSO-Ereignissen usw., geschätzt und nachverfolgt werden. Sobald der angesammelte Ruß (oder die Rußbeladung) einen Grenzwert überschreitet, kann ein Regenerationsvorgang, wie weiter unten bezogen auf 3 beschrieben, eingeleitet werden.
  • In der Darstellung beinhaltet das Motorsystem 100 ein Lufteinblasesystem 70. Das Lufteinblasesystem 70 kann als Sekundärlufteinblasesystem zum Bereitstellen von Luft an die erste Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 und/oder zweite Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 ausgelegt sein. Wie in dieser Schrift weitergehend beschrieben, insbesondere in Bezug auf 3, kann das Lufteinblasesystem 70 zum Zuführen eines zusätzlichen Luftstroms zum Erhitzen der Emissionsbegrenzungsvorrichtung verwendet werden. Das Lufteinblasesystem 70 beinhaltet eine Leitung 78, die sich vom Einlasskanal 42 stromaufwärts des LLK 18 und stromaufwärts des Drosselventils 20 verzweigt. Ein erster Kanal 80 koppelt die Leitung 78 stromaufwärts der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 mit dem Auslasskanal 35, und ein zweiter Kanal 84 koppelt die Leitung 78 stromaufwärts der zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 und stromabwärts der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 mit dem Auslasskanal 35. In einigen Beispielen kann das Lufteinblasesystem 70 einen Luftspeicher 76 beinhalten. Der Luftspeicher 76 kann als Speichertank ausgelegt sein, um im Lufteinblasesystem 70 bedarfsweise Druckluft bereitzustellen. In anderen Beispielen kann der Luftspeicher 76 allerdings wegfallen.
  • Durch Integration des Luftspeichers 76 kann das Lufteinblasesystem 70 in die Lage versetzt werden, der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 und/oder zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 Luft schneller zuzuführen als in dem Fall, dass kein Luftspeicher 76 vorhanden ist. Der Luftspeicher 76 kann optional weiterhin einen Druckmessumformer beinhalten, der zum Übertragen eines Signals an die Steuerung 12 ausgelegt ist, welches einem Druck der Luft im Luftspeicher 76 entspricht.
  • Das Lufteinblasesystem 70 beinhaltet des Weiteren eine Vielzahl von Ventilen. Ein Lufteinblasesystem-Regelventil 72 ist stromaufwärts des Luftspeichers 76 in der Leitung 78 positioniert. Das Lufteinblasesystem-Regelventil 72 kann an einem Einlass des Lufteinblasesystems 70 positioniert sein, um den Luftstrom aus dem Einlasskanal 42 in die Leitung 78 zu blockieren oder zuzulassen. Das Lufteinblasesystem-Regelventil 72 kann des Weiteren zum Regulieren eines Luftdurchsatzes durch die Leitung 78 eingestellt werden. Als ein Beispiel kann es sich bei dem Lufteinblasesystem-Regelventil 72 um ein elektronisch betätigtes kontinuierlich variables Ventil handeln. Als Reaktion darauf, dass bei der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen eine Sekundärlufteinblasung gewünscht ist, kann die Steuerung 12 das Lufteinblasesystem-Regelventil 72 aus einer komplett geschlossenen Stellung in eine komplett offene Stellung oder auf eine Vielzahl von Stellungen dazwischen betätigen. Ein Rückschlagventil 74 ist mit einem Lufteinblasesystem-Regelventil 72, in der Leitung 78 stromabwärts des Lufteinblasesystem-Regelventils 72, in Reihe positioniert. Das Rückschlagventil 74 kann ein Einwegventil sein, das die Strömung von Gas (z. B. Luft) in die Leitung 78 aus dem Einlasskanal 42 durch das (zumindest teilweise) offene Lufteinblasesystem-Regelventil 72 und zum Luftspeicher 76 zulässt und das verhindert, dass Luft vom Luftspeicher 76 zum Einlasskanal 42 strömt. Das Rückschlagventil 74 kann sich zum Beispiel automatisch öffnen (bspw. ohne Eingabe oder Einstellungen seitens der Steuerung oder des Bedieners), um die Luft zum Luftspeicher 76 und zum ersten Kanal 80 und zweiten Kanal 84 strömen zu lassen (bspw. in Richtung der im Lufteinblasesystem 70 gezeigten Pfeile), und automatisch schließen, um zu verhindern, dass Gas (bspw. Luft, Abgas oder ein Gemisch daraus) aus dem Lufteinblasesystem 70 in den Einlasskanal 42 strömt.
  • Das Lufteinblasesystem 70 beinhaltet des Weiteren ein erstes Regelventil 82, das im ersten Kanal 80 positioniert ist, und ein im zweiten Kanal 84 positioniertes zweites Regelventil 86. Das erste Regelventil 82, in dieser Schrift auch als Katalysatorregelventil bezeichnet, kann derart positioniert sein, dass es die Strömung durch den ersten Kanal 80 zum Auslasskanal 35 an einer Stelle stromaufwärts der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 blockiert oder zulässt, wohingegen das zweite Regelventil 86, hier auch als OPF-Regelventil bezeichnet, derart positioniert sein kann, dass es die Strömung durch den zweiten Kanal 84 zum Auslasskanal 35 an einer Stelle stromabwärts der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 und stromaufwärts der zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 blockiert oder zulässt. Das heißt, das erste Regelventil 82 kann so eingestellt werden, dass die Strömung durch einen ersten Auslass des Lufteinblasesystems 70 reguliert wird (z. B. an einer Stelle, an welcher sich der erste Kanal 80 an den Auslasskanal 35 anschließt), und das zweite Regelventil 86 kann so eingestellt werden, dass die Strömung durch einen zweiten Auslass des Lufteinblasesystems 70 reguliert wird (z. B. an einer Stelle, an der sich der zweite Kanal 84 an den Auslasskanal 35 anschließt). Somit sind sowohl das erste Regelventil 82 als auch das zweite Regelventil 86 in Reihe mit dem Lufteinblasesystem-Regelventil 72 und parallel miteinander gekoppelt. Im vorliegenden Zusammenhang bezieht sich „in Reihe gekoppelt“ auf Komponenten in ein und demselben Strömungsweg, wohingegen mit „parallel gekoppelt“ Komponenten in unterschiedlichen, separaten Strömungswegen gemeint sind, die von einem gemeinsamen Strömungsweg abzweigen. Beim ersten Regelventil 82 und zweiten Regelventil 86 kann es sich jeweils um ein elektronisch betätigtes, kontinuierlich variables Ventil handeln, das als Reaktion auf ein Steuersignal von der Steuerung 12 auf eine Vielzahl von Stellungen zwischen und einschließlich einer komplett offenen Stellung und einer komplett geschlossenen Stellung betätigt werden kann. So kann die Steuerung beispielsweise das Lufteinblasesystem-Regelventil 72 öffnen (z. B. einen Öffnungsgrad des Lufteinblasesystem-Regelventils 72 vergrößern), um den Luftstrom durch das Lufteinblasesystem 70 zuzulassen, und das erste Regelventil 82 und zweite Regelventil 86 auf Stellungen öffnen, welche einem gewünschten Umfang an Luftzufuhr zur ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 bzw. zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 entsprechen, wie weiter unten bezogen auf 3 weitergehend beschrieben.
  • In Beispielen, in denen das Motorsystem 100 eine oder mehrere zusätzliche Emissionsbegrenzungsvorrichtungen beinhaltet, kann das Lufteinblasesystem 70 zusätzliche Kanäle und Regelventile beinhalten, um der bzw. den zusätzlichen Emissionsbegrenzungsvorrichtung(en) selektiv einen zusätzlichen Luftstrom bereitzustellen. In Beispielen, in denen das Motorsystem 100 eine dritte Emissionsbegrenzungsvorrichtung beinhaltet, die stromabwärts der zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 gekoppelt ist, kann das Lufteinblasesystem 70 beispielsweise einen dritten Kanal beinhalten, der die Leitung 78 an einer Stelle stromabwärts der zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 und stromaufwärts der dritten Emissionsbegrenzungsvorrichtung an den Auslasskanal 35 koppelt, wobei in dem dritten Kanal ein drittes Regelventil positioniert ist. In Beispielen, in denen das Motorsystem 100 nur eine Emissionsbegrenzungsvorrichtung (z. B. nur die erste Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170) beinhaltet, können analog dazu der zweite Kanal 84 und das zweite Regelventil 86 wegfallen. In Beispielen, in denen mehr als eine Zylinderbank vorliegt und jede Bank ihren eigenen Auslasskanal und ihre eigene(n) Emissionsbegrenzungsvorrichtung(en) aufweist, kann darüber hinaus jede Bank ihren eigenen Satz Kanäle und Ventile aufweisen, sodass die Luftströmung zu jeder Bank separat reguliert werden kann.
  • Ein oder mehrere Sensoren können an unterschiedlichen Stellen im bzw. am Fahrzeug 105 gekoppelt sein. Beispielsweise kann ein Temperatursensor 55 zum Schätzen einer Verdichtereinlasstemperatur an den Einlass des Verdichters 115 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 115 gekoppelt sein. Zu wieder anderen Sensoren können z. B. Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren, Luftfeuchtigkeitssensoren usw. gehören. Die Sensoren können einen Zustand der am Verdichtereinlass aus dem Einlasskanal aufgenommenen Einlassluft sowie der von stromaufwärts des LLK 18 zurückgeführten Luftladung schätzen. Zudem können ein oder mehrere Sensoren an den Einlasskanal 42 stromaufwärts des Luftfilters 50 gekoppelt sein, wie bspw. ein Drucksensor 58. Der stromaufwärts des Luftfilters 50 gemessene Druck kann zum Beispiel dem barometrischen (bspw. atmosphärischen) Druck entsprechen. Darüber hinaus kann ein Drosseleinlassdruck(Throttle Inlet Pressure - TIP)-Sensor 59 stromabwärts des LLK 18 und stromaufwärts des Drosselventils 20 gekoppelt sein, um einen dem Motor zugeführten Ladedruck zu schätzen.
  • 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). Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Sensoren können zu den Sensoren 16 beispielsweise des Weiteren zählen: ein sich stromaufwärts der Turbine 111 befindlicher Abgassensor 126, ein erster Abgastemperatursensor 128, der stromaufwärts der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 und stromabwärts der Turbine 111 gekoppelt ist, ein Abgasdrucksensor 129, gekoppelt stromaufwärts der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 und stromabwärts der Turbine 111, ein zwischen der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 und der zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 gekoppelter zweiter Abgastemperatursensor 130 und ein Luftmassen(MAF)-Sensor 57. Andere Sensoren, wie bspw. zusätzliche Druck-, Temperatur-, Luft/Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können an unterschiedliche Stellen im Motorsystem 100 gekoppelt sein, wovon nachstehend bezogen auf 2 Beispiele beschrieben werden. Zu den Aktoren 81 können beispielsweise das Drosselventil 20, CRV 62, der Elektromotor 122, Bypassaktor 93, die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, das Lufteinblasesystem-Regelventil 72, das erste Regelventil 82 und zweite Regelventil 86 zählen. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die verschiedenen Aktoren einsetzen, um den Betrieb des Motorsystems auf der Grundlage der empfangenen Signale und von Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Die Steuerung kann die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf der Grundlage einer Anweisung oder eines Codes einsetzen, die bzw. der darin entsprechend einer oder mehreren Routinen, wie etwa einer hier unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen beispielhaften Steuerroutine, programmiert ist. Als ein Beispiel kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass durch den ersten Abgastemperatursensor 128 und den zweiten Abgastemperatursensor 130 gemessene Temperaturen auf eine Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung hinweisen, die unterschiedlichen Regelventile des Lufteinblasesystems 70 betätigen, den Betrieb des elektrisch unterstützten Turboladers 15 einstellen und das Drosselventil 20 einstellen, um der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 und/oder zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 zusätzliche Luft und Hitze bereitzustellen, während ein gewünschter Ladedruck aufrechterhalten wird.
  • An dieser Stelle wird auf 2 Bezug genommen; diese zeigt eine Teilansicht eines einzelnen Zylinders des Verbrennungsmotors 10. Dabei sind Komponenten, die bereits in 1 eingeführt wurden, mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt und werden nicht erneut eingeführt. Der Motor 10 ist mit einem Brennraum (Zylinder) 30 abgebildet, der repräsentativ für einen jeden der in 1 gezeigten Zylinder stehen kann. Der Brennraum 30 beinhaltet eine Kühlmittelhülse 114 und Zylinderwände 132 mit einem Kolben 136, der darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 140 verbunden ist. Der Brennraum 30 steht der Darstellung gemäß über ein Einlassventil 150 und ein Auslassventil 152 mit dem Ansaugkrümmer 22 bzw. Abgaskrümmer 36 in Kommunikationsverbindung. Im abgebildeten Beispiel sind nur ein Einlassventil 150 und Auslassventil 152 gezeigt. In anderen Beispielen können aber auch mehr als ein Einlassventil und/oder Auslassventil beinhaltet sein, etwa zwei Einlassventile und zwei Auslassventile.
  • Das Einlassventil 150 und Auslassventil 152 befinden sich in einem oberen Bereich des Brennraums 30. Das Einlassventil 150 und das Auslassventil 152 können unter Verwendung jeweiliger Nockenbetätigungssysteme, die einen oder mehrere Nocken beinhalten, durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme können eines oder mehrere von Systemen zur Nockenprofilverstellung (Cam Profile Switching - CPS), variablen Nockenzeitsteuerung (Variable Cam Timing - VCT), variablen Ventilzeitsteuerung (Variable Valve Timing - WT) und/oder zum variablen Ventilhub (Variable Valve Lift - VVL) zum Variieren des Ventilbetriebs verwenden. Im abgebildeten Beispiel werden jedes Einlassventil, einschließlich des Einlassventils 150, durch einen Einlassnocken 151 gesteuert und jedes Auslassventil, einschließlich des Auslassventils 152, durch einen Auslassnocken 153 gesteuert. Gemäß entsprechenden festgelegten Einlass- und Auslassventilzeitsteuerungen können der Einlassnocken 151 über einen Einlassventilzeitsteuerungsaktor 101 und der Auslassnocken 153 über einen Auslassventilzeitsteuerungsaktor 103 betätigt werden. In einigen Beispielen können die Einlassventile und Auslassventile jeweils über den Einlassventilzeitsteuerungsaktor 101 und den Auslassventilzeitsteuerungsaktor 103 deaktiviert werden. Beispielsweise kann die Steuerung ein Signal an den Auslassventilzeitsteuerungsaktor 103 senden, um das Auslassventil 152 abzuschalten, sodass es geschlossen bleibt und sich zu seiner festgelegten Zeitsteuerung nicht öffnet. Die Position der Einlassnockenwelle 151 und Auslassnockenwelle 153 kann jeweils durch die Nockenwellenpositionssensoren 155 und 157 bestimmt werden.
  • In einigen Beispielen können das Einlassventil 150 und/oder das Auslassventil 152 statt Nockenbetätigung durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, darunter CPS- und/oder VCT-Systeme, aufweisen. In noch weiteren Beispielen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder einen Aktor oder ein Betätigungssystem für eine variable Ventilansteuerungszeit gesteuert werden.
  • Der Zylinder 30 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, wobei es sich um ein Verhältnis vom Volumen des Kolbens 136 am unteren Totpunkt zu dem am oberen Totpunkt handelt. Herkömmlicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis in einem Bereich von zwischen 9:1 und 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Hierzu kann es beispielsweise kommen, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdunstungsenthalpie verwendet werden. Wenn eine Direkteinspritzung verwendet wird, kann das Verdichtungsverhältnis aufgrund von deren Auswirkung auf das Motorklopfen ebenfalls erhöht sein.
  • In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 92 zum Einleiten der Verbrennung beinhalten. Unter ausgewählten Betriebsmodi kann ein Zündsystem 88 dem Brennraum 30 über eine Zündkerze 92 Zündfunken bereitstellen, was als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA (Spark Advance) von der Steuerung 12 erfolgt. In einigen Beispielen kann die Zündkerze 92 allerdings weggelassen werden, wie etwa, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzen von Kraftstoff einleitet, wenn es sich bei dem Motor 10 bspw. um einen Dieselmotor handelt.
  • Als nicht einschränkendes Beispiel beinhaltet der Zylinder 30 der Darstellung nach eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist der Darstellung nach direkt an den Brennraum 30 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zu einer Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ (Direct Injection) bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 30 bereit. Wenngleich 2 die Einspritzvorrichtung 66 als seitliche Einspritzvorrichtung zeigt, kann sie auch oberhalb des Kolbens angeordnet sein, wie etwa nahe der Position der Zündkerze 92. Eine solche Position kann die Vermischung und die Verbrennung verstärken, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine geringere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung oberhalb und in der Nähe des Einlassventils befinden, um die Vermischung zu verbessern. In einem weiteren Beispiel kann es sich bei der Einspritzvorrichtung 66 um eine Ansaugkanaleinspritzvorrichtung handeln, die Kraftstoff in den Ansaugkanal stromaufwärts des Zylinders 30 bereitstellt.
  • Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 aus einem Hochdruckkraftstoffsystem 182 zugeführt werden, das eine(n) oder mehrere Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. Alternativ kann Kraftstoff bei niedrigerem Druck anhand einer einstufigen Kraftstoffpumpe zugeführt werden. Ferner können die Kraftstofftanks, wenngleich dies nicht gezeigt ist, einen Druckmessumformer beinhalten, welcher der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt. Die Kraftstofftanks innerhalb des Kraftstoffsystems 182 können Kraftstoff mit unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften enthalten, wie etwa mit unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Zu diesen Unterschieden können unterschiedliche Alkoholgehalte, unterschiedliche Oktanzahlen, unterschiedliche Verdampfungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen daraus usw. zählen. In einigen Beispielen kann das Kraftstoffsystem 182 an ein Kraftstoffdampfrückgewinnungssystem gekoppelt sein, das einen Behälter zum Speichern von Betankungs- und Tankatmungsdämpfen beinhaltet. Die Kraftstoffdämpfe können während des Motorbetriebs aus dem Behälter zu den Motorzylindern gespült werden, wenn Spülbedingungen erfüllt sind.
  • Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch die Steuerung 12 und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 113 über ein Fahrpedal 116 und einen Fahrpedalpositionssensor 118 und über ein Bremspedal 117 und einen Bremspedalpositionssensor 119 gesteuert werden. Der Fahrpedalpositionssensor 118 kann ein Pedalpositionssignal (PP) an die Steuerung 12 senden, das einer Position des Fahrpedals 116 entspricht, und der Bremspedalpositionssensor 119 kann ein Bremspedalpositionssignal (BPP-Signal) an die Steuerung 12 senden, das einer Position des Bremspedals 117 entspricht. Die Steuerung 12 ist in 2 als Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Nur-Lese-Speicher 106 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus beinhaltet. Das Speichermedium des Nur-Lese-Speichers 106 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Mikroprozessor 102 zum Durchführen der nachfolgend beschriebenen Verfahren und Routinen sowie anderer Varianten, die vorweggenommen, jedoch nicht ausdrücklich aufgeführt werden, ausgeführt werden können. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den vorangehend erläuterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich einer Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (MAF) vom Luftmassenstromsensor 57; eines Motorkühlmitteltemperatursignals (ECT-Signals) von einem Temperatursensor 112, der an die Kühlmittelhülse 114 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (PIP) von einem Hall-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselstellung (TP) von einem an das Drosselventil 20 gekoppelten Drosselstellungssensor; und eines Absolutkrümmerdrucksignals (MAP) von MAP Sensor 124. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 anhand des Signals PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP vom Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Angabe des Unterdrucks oder Drucks (z. B. der Ladedrucks) im Ansaugkrümmer 22 bereitzustellen.
  • In einigen Beispielen kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen handeln, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 160 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug ein herkömmliches Fahrzeug, das lediglich über einen Verbrennungsmotor verfügt. In dem in 2 gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug den Motor 10 und eine elektrische Maschine 161. Die elektrische Maschine 161 kann ein Elektromotor oder ein Motorgenerator sein und in dieser Schrift somit auch als Elektromotor bezeichnet werden. Die elektrische Maschine 161 nimmt elektrische Leistung aus einer Systembatterie 45 auf, um den Fahrzeugrädern 160 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 161 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Systembatterie 45 bereitzustellen.
  • Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 161 sind über ein Getriebe 167 mit den Fahrzeugrädern 160 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 166 eingerückt sind. In dem dargestellten Beispiel sind eine erste Kupplung 166 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 161 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 166 zwischen der elektrischen Maschine 161 und dem Getriebe 167 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 166 senden, um die Kupplung einzurücken oder auszurücken, um so die Kurbelwelle 140 mit bzw. von der elektrischen Maschine 161 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 161 mit bzw. von dem Getriebe 167 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 167 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann verschiedenartig ausgelegt sein, darunter als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
  • Wie vorstehend beschrieben, zeigt 2 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Demnach kann jeder Zylinder gleichermaßen einen eigenen Satz Einlass-/Auslassventile, Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), Zündkerze usw. beinhalten. Es versteht sich, dass der Motor 10 eine beliebige geeignete Anzahl an Zylindern, einschließlich 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylinder, beinhalten kann. Ferner kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der verschiedenen Komponenten beinhalten, die in 2 unter Bezugnahme auf den Zylinder 30 beschrieben und abgebildet sind.
  • Wie weiter oben erwähnt, stellt das Verkürzen eines Zeitraums, bis Emissionsbegrenzungsvorrichtungen ihre Anspringtemperaturen erreichen, eine zentrale Herausforderung beim Verringern der allgemeinen Fahrzeugemissionen dar. Außerdem gibt es möglicherweise nur begrenzte Gelegenheiten, Emissionsbegrenzungsvorrichtungen zu regenerieren, was an den erforderlichen hohen Temperaturen und der sich nur langsamen erhitzenden Lage mancher Emissionsbegrenzungsvorrichtungen wie bspw. von Partikelfiltern liegt. In diesem Zusammenhang stellt 3 ein Beispielverfahren 300 zum Beschleunigen des Erhitzens von Emissionsbegrenzungsvorrichtungen anhand eines Sekundärlufteinblasesystems (bspw. des in 1 gezeigten Lufteinblasesystems 70) dar. Das Lufteinblasesystem kann beispielsweise derart betrieben werden, dass einem Auslasskanal eines Motors stromaufwärts der Emissionsbegrenzungsvorrichtung ein zusätzlicher Luftstrom bereitgestellt wird. Das Verfahren 300 wird insbesondere im Hinblick auf zwei Emissionsbegrenzungsvorrichtungen beschrieben, einem Katalysator (z. B. die erste Emissionsbegrenzungsvorrichtung 170 in 1) und ein OPF (z. B. die zweite Emissionsbegrenzungsvorrichtung 180 in 1), das stromabwärts des Katalysators gekoppelt ist. Dabei kann das Verfahren 300 allerdings auch zum Erhitzen anderer Emissionsbegrenzungsvorrichtungen oder anderer Anzahlen von Emissionsbegrenzungsvorrichtungen (bspw. mehr oder weniger als zwei) verwendet werden, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen.
  • Das Verfahren 300 wird in Bezug auf ein aufgeladenes Motorsystem beschrieben, das einen elektrisch unterstützen Turbolader (z. B. den in 1 gezeigten Turbolader 15) beinhaltet, der zum Verstärken der Luftströmung durch das Lufteinblasesystem bei gleichzeitigem Aufrechterhalten einer gewünschten Luftströmung zum Motor betrieben werden kann. Zusätzlich dazu wird das Verfahren 300 in Bezug auf ein Lufteinblasesystem beschrieben, das einen Luftspeicher (z. B. den Luftspeicher 76 in 1) beinhaltet. Das Verfahren 300 kann allerdings für Motorsysteme modifiziert werden, die keinen elektrisch unterstützten Turbolader und/oder Luftspeicher beinhalten, wie nachstehend erläutert. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung (bspw. die Steuerung 12 nach den 1 und 2) auf der Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen, welche von Sensoren des Motorsystems empfangen werden, wie den oben unter Bezug auf 1 und 2 beschriebenen Sensoren, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 302 beinhaltet das Verfahren 300 ein Schätzen und/oder Messen von Betriebsbedingungen. Zu den Betriebsbedingungen können beispielsweise gehören: die Motordrehzahl, Motorlast, der Krümmerluftdruck (MAP, wie z. B. durch den MAP-Sensor 124 in 1 und 2 gemessen), die Ansaugkrümmertemperatur, die Luftmasse (MAF, wie z. B. durch den MAF-Sensor 57 in 1 und 2 gemessen), ein Drosseleinlassdruck (wie z. B. durch den Drucksensor 59 in 1 gemessen), die Motortemperatur (z. B. auf dem Signal ECT von Temperatursensor 112 in 2 beruhend), eine Temperatur des Katalysators (z. B. auf einer Abgastemperaturmessung vom ersten Abgastemperatursensor 128 in 1 beruhend), eine Temperatur des OPF (z. B. auf einer Abgastemperaturmessung vom zweiten Abgastemperatursensor 130 in 1 ausgehend beruhend), eine Rußbeladung des OPF, ein Luftdruck des Luftspeichers, ein vom Fahrer vorgegebener Drehmomentbedarf (z. B. auf dem Signal PP vom Pedalpositionssensor 118 in 2 beruhend), ein gewünschter Ladedruck (um bspw. den vom Fahrer vorgegebener Drehmomentbedarf zu erreichen), ein verfügbarer Ladedruck, Umgebungsverhältnisse (z. B. Temperatur, Druck und Feuchtigkeit der Umgebung) usw. Die Luftströmung zum Motor kann anhand einer Vielzahl von Motorbetriebsparametern bestimmt werden, wie bspw. der Motordrehzahl, des MAP, der Krümmertemperatur, des Motorhubraums und des Motorliefergrads. Die Steuerung kann beispielsweise die Vielzahl von Motorbetriebsparametern in eine Gleichung eingeben und die Luftströmung zum Motor ausgeben. Des Weiteren kann die Luftströmung durch die Anzahl der Motorzylinder geteilt werden, um eine Zylinderluftmenge zu bestimmen.
  • Bei 304 beinhaltet das Verfahren 300 ein Bestimmen, ob eine Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung vorliegt. Als ein Beispiel liegt die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung als Reaktion auf einen Kaltstartzustand vor. Somit kann die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung mit dem Kaltstartzustand zusammenfallen. Der Kaltstartzustand kann beispielsweise bestätigt werden, wenn die Motortemperatur unter einer ersten Grenztemperatur liegt. Die erste Grenztemperatur kann einem positiven Temperaturwert ungleich Null entsprechen, der in einem Speicher der Steuerung gespeichert ist und über dem der Motor als warm und bei einer stationären Betriebstemperatur betrachtet wird. Als ein anderes Beispiel kann der Kaltstartzustand bestätigt werden, wenn die Motortemperatur beim Motorstart (bspw., wenn der Motor von einer Drehzahl von Null auf eine Drehzahl ungleich Null angelassen wird und Kraftstoff und Zündung bereitgestellt werden, um die Verbrennung einzuleiten) im Wesentlichen der Umgebungstemperatur entspricht (z. B. innerhalb eines Grenzbereichs für die Umgebungstemperatur, etwa innerhalb von 10 °C, liegt). Als ein weiteres Beispiel kann der Kaltstartzustand bestätigt werden, wenn der Motor länger als einen Grenzzeitraum inaktiv war, der einer Zeitspanne ungleich Null (z. B. Minuten, Stunden oder Tage) entsprechen kann, in welcher der Motor erwartungsgemäß etwa auf Umgebungstemperatur abkühlt.
  • Als ein anderes Beispiel kann die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung bestätigt werden, wenn einer oder beide von dem Katalysator und dem OPF unter ihrer jeweiligen gewünschten Betriebstemperatur liegen. Als ein Beispiel kann es sich bei den gewünschten Betriebstemperaturen um Anspringtemperaturen des Katalysators und des OPF handeln. Die Anspringtemperatur des Katalysators kann eine vorgegebene, im Speicher der Steuerung gespeicherte zweiten Grenztemperatur sein, oberhalb derer eine hohe katalytische Effizienz erreicht wird, was den Katalysator in die Lage versetzt, Fahrzeugemissionen effektiv zu verringern, um ein Beispiel zu nennen. Analog dazu kann die Anspringtemperatur des OPF eine vorgegebene, im Speicher der Steuerung gespeicherte dritte Grenztemperatur sein, bei oder über welcher die Rußemission effizient verringert wird. Der Katalysator und/oder das OPF können während des Kaltstartzustands, zum Beispiel, unter ihrer jeweiligen Anspringtemperatur liegen.
  • In einem weiteren Beispiel können die gewünschten Betriebstemperaturen Regenerationstemperaturschwellenwerten des Katalysators und des OPF entsprechen, und die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung kann des Weiteren als Reaktion auf einen Regenerationszustand vorliegen. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, kann der OPF-Regenerationszustand, und damit die Emissionsbegrenzungsvorrichtung-Erhitzungsbedingung, als Reaktion darauf bestätigt werden, dass die Rußbeladung des OPF über einer Grenzrußbeladung liegt. Die Grenzrußbeladung kann eine vorgegebene, im Speicher der Steuerung gespeicherte Grenzrußbeladung ungleich Null sein, bei welcher das OPF, als ein Beispiel, nahezu ausgelastet ist, und/oder bei welcher ein durch das beladene Filter entstandener Abgasgegendruck die Leistungsfähigkeit des Motors beeinträchtigen kann. Somit kann die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung mit dem Regenerationszustand zusammenfallen. Der Regenerationstemperaturschwellenwert des Katalysators kann eine vorgegebene, im Speicher der Steuerung gespeicherte vierte Grenztemperatur ungleich Null sein, welche höher als die zweite Grenztemperatur ist und bei oder über welcher eine Katalysatorregeneration erfolgt. Beispielsweise kann Schwefel im Abgas die katalytische Aktivität des Katalysators reduzieren, und ein Erhitzen des Katalysator über dessen Regenerationstemperaturschwellenwert kann eine Entschwefelung des Katalysators zum Wiederherstellen einer höheren katalytischen Aktivität bewirken. Dem ähnlich kann der Regenerationstemperaturschwellenwert des OPF eine vorgegebene, im Speicher der Steuerung gespeicherte fünfte Grenztemperatur ungleich Null sein, welche höher als die dritte Grenztemperatur ist und bei oder über welcher Rußpartikel mit einer schnelleren Rate aus dem OPF verbrannt werden, als sich neue Rußpartikel ablagern. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Regenerationstemperaturschwellenwert des Katalysators und des OPF jeweils 600 °C betragen.
  • Falls die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung nicht vorliegt, geht das Verfahren 300 zu 306 über und beinhaltet, dass keine Luft zum Auslasskanal über das Lufteinblasesystem bereitgestellt wird. Beispielsweise werden ein Lufteinblasesystem-Regelventil (z. B. das Lufteinblasesystem-Regelventil 72 in 1), ein Katalysator-Regelventil (z. B. das erste Regelventil 82 in 1) und ein OPF-Regelventil (z. B. das zweite Regelventil 86 von 1) geschlossen gehalten (bspw. in der komplett geschlossenen Stellung). Das Lufteinblasesystem-Regelventil kann als Primärventil zum Zulassen eines Luftstroms aus einem Einlasskanal des Motors in das Lufteinblasesystem, zum Beispiel, dienen, wohingegen das Katalysator-Regelventil und das OPF-Regelventil derart positioniert sein können, dass sie den Strom aus dem Lufteinblasesystem zum Katalysator bzw. zum OPF regulieren. Bei komplett geschlossenem Lufteinblasesystem-Regelventil wird keine Luft aus dem Einlasskanal in das Lufteinblasesystem eintreten. Mit komplett geschlossenem Katalysator-Regelventil und OPF-Regelventil wird keine Luft aus dem Lufteinblasesystem in den Auslasskanal austreten. Das Verfahren 300 kann von 306 zu 332 übergehen, um den elektrisch unterstützten Turbolader zum Bereitstellen des gewünschten Ladedrucks zu betreiben, wie nachstehend beschrieben.
  • Liegt die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung bei 304 stattdessen vor, so geht das Verfahren 300 zu 308 über und beinhaltet ein Öffnen des Lufteinblasesystem-Regelventils bei gleichzeitigem Einstellen der Drosselstellung, um eine gewünschte Luftströmung zum Motor aufrechtzuerhalten. Durch Öffnen des Lufteinblasesystem-Regelventils ohne Kompensation wird beispielsweise der Luftstrom zum Motor verringert, der zur Verbrennung verwendet werden würde, und der vom Fahrer vorgegebene Drehmomentbedarf wird möglicherweise nicht gedeckt. Aus diesem Grund kann ein Drosselventil, das sich im Einlasskanal stromabwärts eines Einlasses in das Lufteinblasesystem befindet, auf eine weiter geöffnete Stellung eingestellt werden, um den gewünschten Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten, wenn das Lufteinblasesystem-Regelventil geöffnet ist. Als ein Beispiel kann die Drosselstellung auf der Grundlage eines Vergleichs des (momentanen) Luftstroms zum Motor mit dem gewünschten Luftstrom zum Motor über eine Rückkopplungsschleife eingestellt werden, etwa durch Einstellen des Drosselventils auf eine weiter offene Stellung als Reaktion darauf, dass der Luftstrom zum Motor geringer als der gewünschte Luftstrom zum Motor ist, und durch Einstellen des Drosselventils auf eine weiter geschlossene Stellung als Reaktion darauf, dass der Luftstrom zum Motor stärker als der gewünschte Luftstrom zum Motor ist. Wenn zum Beispiel eine erhöhte Luftmenge zum Lufteinblasesystem gelenkt wird, kann die Stellung der Drossel weiter geöffnet werden, um den Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten.
  • Des Weiteren kann die Steuerung, als ein Beispiel, das Lufteinblasesystem-Regelventil auf eine komplett offene Stellung betätigen, um den Luftstrom in das Lufteinblasesystem zu maximieren. In anderen Beispielen kann die Steuerung das Lufteinblasesystem-Regelventil auf eine offene Stellung betätigen, die auf der Grundlage eines gewünschten Durchsatzes und/oder Drucks der Luft im Lufteinblasesystem ausgewählt wird. Wenn der gewünschte Durchsatz und/oder Druck beispielsweise steigt, kann das Lufteinblasesystem-Regelventil weiter geöffnet werden, und wenn der gewünschte Durchsatz und/oder Druck sinkt, kann das Lufteinblasesystem-Regelventil auf einen geringeren Öffnungsgrad eingestellt werden. In einigen Beispielen kann die Steuerung des Weiteren momentane Druck- und Strömungscharakteristika des Motorsystems in die Auswahl der offenen Stellung einbeziehen. Als ein Beispiel kann die Steuerung den MAF, den Drosseleinlassdruck, einen Abgasdruck und den gewünschten Durchsatz und/oder Druck der Luft im Lufteinblasesystem in eine(n) oder mehrere Nachschlagtabellen, Diagramme oder Algorithmen eingeben, welche die entsprechende Stellung für das Lufteinblasesystem-Regelventil zum Erzeugen des gewünschten Durchsatzes und/oder Drucks ausgeben können. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (bspw. hinsichtlich der Stellung des Lufteinblasesystem-Regelventils) treffen, die auf Logikregeln beruht, welche mit dem Drosseleinlassdruck im Zusammenhang stehen. Die Steuerung kann daraufhin ein Steuersignal generieren, das an das Lufteinblasesystem-Regelventil gesendet wird, um das Lufteinblasesystem-Regelventil auf die gewünschte Stellung einzustellen.
  • Bei 310 beinhaltet das Verfahren 300 ein Betreiben des elektrisch unterstützten Turboladers, um den Luftstrom und die Hitze zu steigern, welche dem Katalysator und dem OPF zugeführt werden. Wie weiter oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, kann der elektrisch unterstützte Turbolader einen Verdichter beinhalten, der im Motoreinlass gekoppelt ist (bspw. den Verdichter 115) und von einer Turbine angetrieben wird, die im Auslasskanal stromaufwärts des Katalysators und des OPF gekoppelt ist (bspw. der Turbine 111). Der elektrisch unterstützte Turbolader kann des Weiteren einen Elektromotor (z. B. den Elektromotor 122) aufweisen, der zum Bereitstellen von zusätzlichem Drehmoment zum Antreiben des Verdichters betrieben werden kann. Deshalb kann das Verfahren, als ein Beispiel, ein Öffnen (z. B. komplettes Öffnen) eines Bypassaktors der Turbine und ein Betreiben des Elektromotors zum Bereitstellen des gewünschten Ladedrucks beinhalten. Das Öffnen des Bypassaktors ermöglicht es, dass Abgas durch den Bypass statt durch die Turbine strömt, was einen Wärmebetrag im Abgas stromabwärts der Turbine erhöht, indem der Wärmeverlust an der Turbine verringert wird, und das Betätigen des Elektromotors gleicht den reduzierten Abgasstrom durch die Turbine aus, indem positives Elektromotormoment aufgebracht wird, um den Verdichter zum Drehen zu bringen. In einem Beispiel beinhaltet das Aufbringen des positiven Elektromotormoments ein Schätzen einer Verdichterdrehzahl, die den gewünschten Ladedruck bereitstellen wird, wie bspw. anhand einer Nachschlagetabelle, eines Diagramms oder Algorithmus, und ein anschließendes Schätzen einer Elektromotordrehzahl des Elektromotors (oder eines Grads der elektrischen Unterstützung), welche die geschätzte Verdichterdrehzahl bereitstellen wird. Die Steuerung kann dann einen Arbeitszyklus anpassen, der dem Elektromotor vorgegeben wird, um den Elektromotor mit der geschätzten Elektromotordrehzahl zu betreiben. In dieser Weise kann ein Betrag aus dem Abgas abgeleiteter Energie, die dem Katalysator und dem OPF zugeführt wird, erhöht werden, ohne die Motordrehzahl anzuheben und ohne Motorleistung einzubüßen. Des Weiteren, insbesondere, wenn ein Kaltstartzustand vorliegt, kann die Steuerung einen kalibrierten Zeitraum (bspw. etwa 3 Sekunden) abwarten oder warten, bis am elektrisch unterstützten Turbolader ein kalibrierter Öldruck (bspw. etwa 30 PSI) erreicht ist, bevor der elektrisch unterstützte Turbolader betrieben wird, um den Verschleiß der Lager zu mindern.
  • Als ein anderes Beispiel kann das Verfahren zusätzlich oder alternativ ein Betreiben des elektrisch unterstützten Turboladers beinhalten, um den Ladedruck über den gewünschten Ladedruck anzuheben und so einen Einlassdruck des Lufteinblasesystem-Regelventils zu erhöhen und einen stärkeren Luftstrom durch das Lufteinblasesystem zu fördern. Als ein Beispiel kann der Ladedruck um einen vorgegebenen Betrag über den gewünschten Ladedruck (z. B. 5 PSI über den gewünschten Ladedruck) angehoben werden, sodass der Ladedruckanstieg für alle Ladedruckwerte gleich ist. Als ein anderes Beispiel kann der Ladedruck um einen Prozentsatz des gewünschten Ladedrucks (z. B. 5 % des gewünschten Ladedrucks) erhöht werden, sodass der Ladedruckanstieg basierend auf dem Ladedruckwert variiert. Als ein weiteres Beispiel kann der Ladedruck ungeachtet des gewünschten Ladedrucks auf einen einzelnen vorgegebenen Ladedruckwert erhöht werden. Der Elektromotor kann zum Erhöhen der Verdichterdrehzahl betrieben werden, um den höheren Ladedruck bereitzustellen, wie bspw. durch Schätzen einer Verdichterdrehzahl, die den erhöhten Ladedruck bereitstellen wird (z. B. anhand einer Nachschlagetabelle, eines Diagramms oder Algorithmus), und anschließendes Schätzen einer Elektromotordrehzahl, welche die geschätzte Verdichterdrehzahl bereitstellen wird (z. B. anhand einer Nachschlagetabelle, eines Diagramms oder Algorithmus), wie vorstehend beschrieben. Des Weiteren kann das Drosselventil weiter eingestellt werden, um den erhöhten Ladedruck auszugleichen, der durch den elektrisch unterstützten Turbolader bereitgestellt wird. Beispielsweise kann das Drosselventil weiter geschlossen werden, wenn der Ladedruck über den gewünschten Ladedruck ansteigt, um den gewünschten Luftstrom zum Motor für die Verbrennung aufrechtzuerhalten. In Beispielen, in denen das Motorsystem keinen elektrisch unterstützten Turbolader beinhaltet, kann 310 jedoch wegfallen und das Verfahren 300 stattdessen direkt von 308 zu 312 übergehen.
  • Bei 312 beinhaltet das Verfahren 300 ein Schätzen eines Gesamtluftstroms in das Lufteinblasesystem auf der Grundlage der Stellung des Lufteinblasesystem-Regelventils und des Drosseleinlassdrucks (TIP). Als ein Beispiel kann die Steuerung die Stellung des Lufteinblasesystem-Regelventils und den Drosseleinlassdruck in eine Nachschlagetabelle, einen Algorithmus oder eine Funktion eingeben, welche den geschätzten Gesamtluftstrom in das Lufteinblasesystem ausgeben können. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung den Gesamtluftstrom in das Lufteinblasesystem auf der Grundlage einer Ausgabe eines Druckmessumformers im Luftspeicher schätzen. So kann die Steuerung beispielsweise eine logische Bestimmung (bspw. hinsichtlich der Position des Gesamtluftstroms in das Lufteinblasesystem) treffen, die auf Logikregeln beruht, welche in einem Verhältnis mit der Ausgabe des Druckmessumformers stehen.
  • Bei 314 beinhaltet das Verfahren 300 ein Bestimmen, ob der Luftdruck des Luftspeichers über einem Grenzdruck liegt. Der Grenzdruck kann ein vorgegebener Druck ungleich Null sein, mit dem gewährleistet wird, dass ausreichend Luft für die Zufuhr zum Katalysator und/oder dem OPF verfügbar ist. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Grenzdruck etwa 30 PSI betragen. Wenn der Luftdruck des Luftspeichers nicht über dem Grenzdruck liegt, geht das Verfahren 300 zu 316 über und beinhaltet, dass das Katalysator-Regelventil und das OPF-Regelventil geschlossen gehalten werden. Somit kann dem Katalysator und dem OPF keine Luft über das Lufteinblasesystem bereitgestellt werden, während der Luftspeicher aufgefüllt wird. Als ein Beispiel kann der Abgasdruck höher als der Druck im Lufteinblasesystem sein, wenn der Luftdruck des Luftspeichers nicht über dem Grenzdruck liegt, was dazu führen würde, dass Abgas in das Lufteinblasesystem strömen würde, wenn das Katalysator-Regelventil und das OPF-Regelventil geöffnet werden würden.
  • Wenn der Luftdruck des Luftspeichers über dem Grenzdruck liegt, geht das Verfahren 300 zu 318 über und beinhaltet, dass das Katalysator-Regelventil und/oder das OPF-Regelventil geöffnet werden. Wenn beispielsweise die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung einen Kaltstartzustand beinhaltet, können sowohl das Katalysator-Regelventil als auch das OPF-Regelventil geöffnet werden, um jedem von dem Katalysator und dem OPF zusätzlichen Luftstrom bereitzustellen. Als ein anderes Beispiel können nur das Katalysator-Regelventil geöffnet werden, wenn die Luftströmung durch den Katalysator stromabwärts zum OPF erfolgen kann, und das OPF-Regelventil geschlossen gehalten werden. Wenn einer von dem Katalysator und dem OPF eine bei oder über der jeweils gewünschten Betriebstemperatur liegende Betriebstemperatur aufweist, kann das entsprechende Regelventil als ein weiteres Beispiel geschlossen gehalten (z. B. komplett geschlossen) werden. Wenn die Emissionsbegrenzungsvorrichtung-Erhitzungsbedingung zum Beispiel einen OPF-Regenerationszustand einschließt und der Katalysator über seiner Anspringtemperatur liegt, kann nur das OPF-Regelventil geöffnet werden, wobei die Zufuhr überschüssigen Sauerstoffs zum Katalysator über das Lufteinblasesystem verhindert wird, indem das Katalysator-Regelventil geschlossen gehalten wird. In dieser Weise können eine gewünschte Sauerstoffspeicherung des Katalysators aufrechterhalten und ein Auftreten von Sauerstoffdurchbruch reduziert werden.
  • In Beispielen, in denen das Lufteinblasesystem den Luftspeicher nicht beinhaltet, kann das Verfahren 300 weiterhin von 312 direkt zu 318 übergehen. Als ein Beispiel können das Katalysator-Regelventil und/oder das OPF-Regelventil geöffnet werden, nachdem eine Grenzdauer seit dem Öffnen des Lufteinblasesystem-Regelventils abgelaufen ist. Als ein Beispiel kann die Grenzdauer ein Zeitraum ungleich Null sein, der es ermöglicht, dass sich im Lufteinblasesystem ein hinreichender Druck aufbaut, bevor das Katalysator-Regelventil und/oder das OPF-Regelventil geöffnet wird. Die Steuerung kann beispielsweise die Stellung des Lufteinblasesystem-Regelventils und den Drosseleinlassdruck in eine Nachschlagetabelle oder einen Algorithmus eingeben, die bzw. der die Grenzdauer ausgeben kann.
  • Bei 318 beinhaltet das Verfahren ein Einstellen der Stellung des Katalysator-Regelventils auf der Grundlage des Gesamtluftstroms durch das Lufteinblasesystem und der Temperatur des Katalysators, wie bei 320 angegeben, und es beinhaltet ein Einstellen der Stellung des OPF-Regelventils auf der Grundlage des Gesamtluftstroms durch das Lufteinblasesystem und der Temperatur des OPF, wie bei 322 angegeben. Somit können das Katalysator-Regelventil und das OPF-Regelventil anhand verschiedener Rückkopplungssignale (z. B. bzgl. der Temperatur des Katalysators bzw. der Temperatur des OPF) unabhängig eingestellt (einschließlich geschlossen gehalten oder auf geschlossen eingestellt) werden. Wenn beispielsweise eine Differenz zwischen der Temperatur des Katalysators und der gewünschten Betriebstemperatur des Katalysators zunimmt (bspw. die Temperatur des Katalysators weiter unter der gewünschten Betriebstemperatur des Katalysators liegt), kann das Katalysator-Regelventil auf eine weiter offene Stellung eingestellt werden, und wenn die Differenz zwischen der Temperatur des Katalysators und der gewünschten Betriebstemperatur des Katalysators abnimmt, kann das Katalysator-Regelventil auf eine weniger offene Stellung eingestellt werden. Analog dazu kann das OPF-Regelventil auf eine weiter offene Stellung eingestellt werden, wenn eine Differenz zwischen der Temperatur des OPF und der gewünschten Betriebstemperatur des OPF zunimmt (bspw. die Temperatur des OPF weiter unter der gewünschten Betriebstemperatur des OPF liegt), und das OPF-Regelventil kann auf eine weniger offene Stellung eingestellt werden, wenn die Differenz zwischen der Temperatur des OPF und der gewünschten Betriebstemperatur des OPF abnimmt.
  • In einigen Beispielen, in denen der Luftstrom jedem von dem Katalysator und dem OPF über das Lufteinblasesystem bereitgestellt wird, kann einer von dem Katalysator und dem OPF seine jeweilige gewünschte Betriebstemperatur vor dem jeweils anderen erreichen. Als ein Beispiel kann der Katalysator seine Anspringtemperatur erreichen, während das OPF unter seiner Anspringtemperatur bleibt, und umgekehrt. In einem solchen Beispiel kann das Regelventil, das zu der Emissionsbegrenzungsvorrichtung gehört, welche bei oder nahe der für sie gewünschten Betriebstemperatur liegt, geschlossen werden, wohingegen das Regelventil, das zu der Emissionsbegrenzungsvorrichtung gehört, die unter der für sie gewünschten Betriebstemperatur liegt, offen gehalten werden kann. Damit kann das Einstellen der Stellung des Katalysator-Regelventils auf der Grundlage des Gesamtluftstroms durch das Lufteinblasesystem und der Temperatur des Katalysators bei 320 ein komplettes Schließen des Katalysator-Regelventils als Reaktion darauf, dass der Katalysator seine gewünschte Betriebstemperatur erreicht, beinhalten, und das Einstellen der Stellung des OPF-Regelventils auf der Grundlage des Gesamtluftstroms durch das Lufteinblasesystem und der Temperatur des OPF bei 322 kann ein komplettes Schließen des OPF-Regelventils als Reaktion darauf, dass das OPF seine gewünschte Betriebstemperatur erreicht, beinhalten, was zumindest in einem Beispiel gilt. In anderen Beispielen, etwa, wenn der OPF-Regenerationszustand vorliegt, kann das OPF-Regelventil dabei aber als Reaktion darauf, dass das OPF seine gewünschte Betriebstemperatur erreicht, wenigstens teilweise offen gehalten werden, damit ein zusätzlicher Luftstrom zur Rußoxidation bereitgestellt werden kann. Als ein Beispiel kann das OPF-Regelventil auf einer Stellung offen gehalten werden, die derart ausgewählt wird, dass ein gewünschter Luftstrom zum OPF zur OPF-Regeneration erreicht wird.
  • Bei 324 beinhaltet das Verfahren 300 ein Einstellen der Kraftstoffversorgung des Motors, damit für die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LKV) erreicht wird. Beispielsweise kann der Motor ein Motor mit Fremdzündung sein, der zumindest teilweise mit Benzin versorgt wird und nominell mit einem LKV bei oder nahe der Stöchiometrie betrieben werden kann (bei der das Luft-Kraftstoff-Gemisch eine Reaktion mit vollständiger Verbrennung herbeiführt). Während eines Kaltstarts kann der Motor mit einem reichen LKV betrieben werden; dabei wird mehr Kraftstoff bereitgestellt als zum Herbeiführen einer Reaktion mit vollständiger Verbrennung. Da allerdings durch das Lufteinblasesystem zusätzlicher Luftstrom bereitgestellt wird, kann das LKV über die Anreicherung beim Kaltstart hinaus weiter angereichert werden, um beim Katalysator ein gewünschtes LKV, und damit den gewünschten Sauerstoffgehalt, aufrechtzuerhalten. Als ein Beispiel kann die Steuerung eine weitere Anreicherung der Kraftstoffversorgung des Motors von etwa 5 % veranlassen (bspw. kann das gewünschte LKV um 5 % reicher als die traditionelle Anreicherung bei Kaltstart sein), wenn die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung einen Kaltstartzustand beinhaltet. Somit kann der Motor Abgas mit einem reichen LKV erzeugen, das Gemisch des fetten Abgases aus dem Motor kann mithilfe der Einlassluft aus dem Lufteinblasesystem allerdings vermagert werden, um ein stöchiometrisches Gemisch hervorzubringen. Das fette Abgas, das unverbrannten Kraftstoff enthält, vermischt sich mit der (mageren) Einlassluft aus dem Sekundäreinblasesystem stromaufwärts des Katalysator und/oder des OPF, wodurch stromaufwärts des Katalysators und/oder des OPF eine exotherme Reaktion entsteht. Wenn zum Beispiel sowohl dem Katalysator als auch dem OPF ein Einlassluftstrom über das Lufteinblasesystem bereitgestellt wird, wird das fette Abgas aus dem Motor stromaufwärts des Katalysators durch den Luftstrom aus dem Lufteinblasesystem vermagert, um beim Katalysator eine exotherme Reaktion zu erzeugen, wodurch die Temperatur des Katalysators steigt, und stromaufwärts des OPF (und stromabwärts des Katalysators) erneut vermagert, um an einer Fläche des OPF eine weitere Reaktion zu erzeugen, wodurch die Temperatur des OPF steigt.
  • Als ein anderes Beispiel kann das gewünschte LKV ein reiches LKV sein, wenn die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung einen Regenerationszustand einschließt. So kann die Steuerung das gewünschte LKV zum Beispiel derart festlegen, dass es eine Anreicherung von ungefähr 5 % aufweist. Somit kann die Steuerung einen LKV-Sollwert auf das für die jeweilige Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung gewünschte LKV aktualisieren. Falls die angereicherte Kraftstoffversorgung während der OPF-Regeneration eine Abkühlung des Katalysators bewirkt, kann die Steuerung des Weiteren den Zündzeitpunkt nach spät verstellen, um einen Wärmebetrag im Abgas zu erhöhen und/oder etwas Einlassluft über das Lufteinblasesystem bereitzustellen und dadurch die Temperatur des Katalysators über dessen Anspringtemperatur zu halten. Als ein Beispiel kann eine Menge (oder ein Durchsatz) an Einlassluft, die dem Katalysator während der OPF-Regeneration bereitgestellt wird, geringer als die Menge (oder der Durchsatz sein, welche während der Katalysatorerhitzung (bspw. für einen Kaltstart oder eine Katalysatorregeneration) bereitgestellt wird, wobei das Katalysator-Regelventil in geringerem Grad geöffnet wird.
  • Als ein Beispiel kann das Einstellen der Kraftstoffversorgung des Motors zum Erreichen des gewünschten LKV ein Bestimmen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Zylinderluftmenge (wie weiter oben bzgl. 302 bestimmt) und des gewünschten LKV und ein Senden eines Signals an Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors mit einer Impulsbreite, die der Kraftstoffeinspritzmenge entspricht, beinhalten. So kann die Steuerung die Kraftstoffeinspritzmenge beispielsweise durch Dividieren der Zylinderluftmenge durch das gewünschte LKV berechnen. Darüber hinaus kann die Steuerung Rückkopplungen von einem Abgassensor (z. B. dem in 1 gezeigten Abgassensor 126) verwenden, um die Kraftstoffversorgung des Motors im Hinblick auf das Erreichen des gewünschten LKV weiter einzustellen.
  • Bei 326 beinhaltet das Verfahren 300 ein Bestimmen, ob die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung noch vorliegt. Als ein Beispiel liegt die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung noch vor, wenn die Temperatur von einem oder beiden von dem Katalysator und dem OPF unter der dafür gewünschten Betriebstemperatur bleibt. Als ein anderes Beispiel liegt die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung zusätzlich oder alternativ noch vor, wenn der Regenerationszustand noch vorliegt, wie bspw., wenn die Rußbeladung des OPF über einer zweiten, geringeren Grenzrußbeladung bleibt, die auf ein regeneriertes OPF hinweist. Wenn die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung noch vorliegt, geht das Verfahren 300 zu 328 über und beinhaltet ein Fortsetzen des Bereitstellens zusätzlichen Luftstroms zum Katalysator und/oder OPF über das Lufteinblasesystem. Beispielsweise können das Katalysator-Regelventil auf der Temperatur des Katalysators beruhend weiter eingestellt werden und das OPF-Regelventil auf der Temperatur des OPF basierend weiter eingestellt werden. Der Motor kann mit eingestellter Kraftstoffversorgung für die jeweilige Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung (z. B. Kaltstart oder Regeneration) weiter betrieben werden, und der Elektromotor des elektrisch unterstützten Turboladers kann weiterhin den offenen Bypass ausgleichen und zusätzliche Aufladung bereitstellen, was zumindest in einigen Beispielen gilt. Das Verfahren 300 kann zu 326 zurückspringen, um das Bewerten fortzusetzen, ob die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung noch vorliegt.
  • Wenn die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung nicht mehr vorliegt, so geht das Verfahren 300 zu 330 über und beinhaltet ein komplettes Schließen des Lufteinblasesystem-Regelventils, des Katalysator-Regelventils und des OPF-Regelventils. Die Steuerung kann zum Beispiel ein Steuersignal an jedes von dem Lufteinblasesystem-Regelventil, dem Katalysator-Regelventil und dem OPF-Regelventil senden, um das jeweilige Ventil auf eine komplett geschlossene Stellung anzuweisen. Falls eines von dem Katalysator-Regelventil und dem OPF-Regelventil bereits komplett geschlossen ist, kann es alternativ dazu komplett geschlossen gehalten werden. In dieser Weise wird dem Katalysator und/oder dem OPF kein zusätzlicher Luftstrom über das Lufteinblasesystem bereitgestellt. Des Weiteren kann die Drosselstellung zeitgleich eingestellt werden, um den gewünschten Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten. Wenn das Lufteinblasesystem-Regelventil geschlossen ist, kann das Drosselventil, als ein Beispiel, auf eine weiter geschlossene Stellung eingestellt werden, da kein Luftstrom mehr vom Einlasskanal zum Lufteinblasesystem geleitet wird.
  • Bei 332 beinhaltet das Verfahren 300 ein Betreiben des elektrisch unterstützen Turboladers zum Bereitstellen des gewünschten Ladedrucks. Als ein Beispiel kann das Bypassventil auf eine Stellung eingestellt werden, die es ermöglicht, dass die Turbine den Verdichter bei der zum Bereitstellen des gewünschten Ladedrucks geschätzten Drehzahl zum Drehen bringt, und der Elektromotor kann deaktiviert werden. Als ein anderes Beispiel kann der Elektromotor betrieben werden, um elektrische Unterstützung für den Fall bereitzustellen, dass der Abgasstrom durch die Turbine nicht ausreicht, um den Verdichter bei der geschätzten Drehzahl zum Drehen zu bringen (bspw. sogar bei komplett geschlossenem Bypassventil), wie weiter oben in Bezug auf 1 beschrieben.
  • Bei 334 beinhaltet das Verfahren 300 ein Einstellen der Kraftstoffversorgung des Motors, damit ein für eine Nichterhitzungsbedingung gewünschtes LKV erreicht wird. Das gewünschte LKV kann beispielsweise bei oder nahe der Stöchiometrie liegen, wie weiter oben beschrieben. Die Steuerung kann den LKV-Sollwert auf das für die Nichterhitzungsbedingung gewünschte LKV aktualisieren, wenn die Erhitzungsbedingung verfällt, um ein Beispiel zu nennen. Die Steuerung kann dann eine angepasste Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Zylinderluftmenge (wie weiter oben bei 302 bestimmt) und des aktualisierten LKV-Sollwerts bestimmen und an Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors ein Signal mit einer Pulsbreite senden, die der Kraftstoffeinspritzmenge entspricht. Im Anschluss an 334 endet das Verfahren 300.
  • In dieser Weise kann das Sekundärlufteinblasesystem mit Motoraktoren (z. B. dem Drosselventil, dem elektrisch unterstützen Turbolader und der Kraftstoffversorgung des Motors) koordiniert werden, um dem Katalysator und dem OPF zusätzlichen Luftstrom zum Beschleunigen des Erhitzens sowohl bei Vorliegen von Kaltstart- als auch Regenerationszuständen bereitzustellen, ohne die Leistungsfähigkeit des Motors zu beeinträchtigen. Außerdem kann jedes Ventil des Lufteinblasesystems unabhängig betrieben werden, um ein angestrebtes Erhitzen bereitzustellen und gewünschte Betriebstemperaturen zu erreichen. In weiteren Beispielen kann die Steuerung eine Vorfüllung des Luftspeichers veranlassen, wenn eine jeweilige Bedingung einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung nicht vorliegt, damit der Luftspeicher zum Bereitstellen von zusätzlichem Luftstrom für den Auslasskanal bereit ist. Beispielsweise kann die Steuerung Teile des Verfahrens 300 opportunistisch ausführen, um Luft zum Luftspeicher strömen zu lassen, ohne dass Luft zum Katalysator und OPF strömen gelassen wird, wie bspw. durch Weglassen von Teilen, welche das Erhitzen einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung beinhalten (z. B. 304, 318-328 und 334).
  • Wie anhand der Beispiele in dieser Schrift veranschaulicht, kann das Verfahren zum Betreiben und Durchführen von Maßnahmen als Reaktion auf eine Bestimmung einer Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung beinhalten: Arbeiten bei eben dieser Bedingung (bspw. Arbeiten bei verbrennendem Motor und bei einer Temperatur der Emissionsbegrenzungsvorrichtung, die unter einer gewünschten Temperatur liegt), Bestimmen, ob diese Bedingung vorliegt (wie bspw. auf der Grundlage einer Sensorausgabe, z. B. Bestimmen, dass die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung vorliegt, auf der Grundlage dessen, dass die Temperatur der Emissionsbegrenzungsvorrichtung unter der gewünschten Temperatur liegt), und Durchführen von Maßnahmen als Reaktion darauf, sowie ein Arbeiten, ohne dass eben diese Bedingung vorliegt, Bestimmen, dass die Bedingung nicht vorliegt, und Durchführen einer anderen Maßnahme als Reaktion darauf. Beispielsweise kann das Verfahren beinhalten, dass als Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung vorliegt, Einlassluft zum Motor und zur Emissionsbegrenzungsvorrichtung durch Arbeiten in einem ersten Modus (bspw. einem Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsmodus) bereitgestellt wird; und als Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung nicht vorliegt (z. B. eine Nichterhitzungsbedingung vorliegt), kann das Verfahren beinhalten, dass Einlassluft an den Motor allein durch Arbeiten in einem zweiten Modus (bspw. einem Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Nichterhitzungsmodus) bereitgestellt wird. Des Weiteren können die im Speicher gespeicherten Anweisungen ein Bestimmen, dass die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung vorliegt, ausgehend von einem oder mehreren von einem Motorkühlmitteltemperatursensor und einem Abgastemperatursensor, stromaufwärts der Emissionsbegrenzungsvorrichtung gekoppelt, und ein darauf reagierendes Bereitstellen von Einlassluft zu dem Motor und der Emissionsbegrenzungsvorrichtung mittels Anweisungen zum Senden von Signalen an eine Vielzahl von Regelventilen in einem Sekundärlufteinblasesystem, ein Drosselventil, einen Elektromotor eines Turboladers und ein Bypassventil eines Turboladers beinhalten. Die im Speicher gespeicherten Anweisungen können zudem ein Bestimmen, dass die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung nicht vorliegt, ausgehend von einem oder mehreren von dem Motorkühlmitteltemperatursensor und dem Abgastemperatursensor, und ein darauf reagierendes Bereitstellen von Einlassluft an den Motor allein mittels Anweisungen zum Senden eines anderen Sets Signale an das Drosselventil, den Elektromotor des Turboladers und das Bypassventil des Turboladers beinhalten. In einigen Beispielen kann das Verfahren ein Bestimmen, ob eines oder mehrere jeweils von dem Bereitstellen von Einlassluft an den Motor und dem Bereitstellen von Einlassluft an die Emissionsbegrenzungsvorrichtung durchzuführen sind, auf der Grundlage einer Bestimmung darüber, ob die Erhitzungsbedingung vorliegt, und einer Bestimmung darüber, ob die Nichterhitzungsbedingung vorliegt, beinhalten.
  • Sodann zeigt 4 ein beispielhaftes Zeitdiagramm 400 bezüglich des Einstellens des Betriebs eines Motorsystems, das ein Sekundärlufteinblasesystem (z. B. das Lufteinblasesystem 70 von 1) beinhaltet, um das Erhitzen eines Katalysators und eines OPF, das in einem Auslasskanal stromabwärts des Katalysators positioniert ist, sowohl bei Vorliegen eines Kaltstartzustands als auch eines OPF-Regenerationszustands zu beschleunigen. Beispielsweise kann eine Steuerung (z. B. Steuerung 12 von 1 und 2) die Einstellungen gemäß dem Verfahren von 3 vornehmen. Es sind gezeigt: die Motordrehzahl mit Verlauf 402, die Drosselposition (TP) mit Verlauf 404, eine Temperatur des Katalysators (TKat) mit Verlauf 406, eine Temperatur des OPF (TOPF) mit Verlauf 408, die Rußbeladung des OPF (z. B. die Partikelbeladung des OPF) mit Verlauf 410, ein LKV-Sollwert mit Verlauf 412, eine Stellung des Lufteinblasesystem-Regelventils mit Verlauf 414, eine Stellung des Katalysator-Regelventils mit Verlauf 416, eine Stellung des OPF-Regelventils mit Verlauf 418, eine Stellung des Bypassventils (BP) mit Verlauf 420 und ein Aktivierungsstatus eines Elektromotors des elektrisch unterstützen Turboladers (E-Turbos) mit Verlauf 422.
  • Für alle vorstehend genannten Parameter repräsentiert die Horizontalachse die Zeit, wobei die Zeit auf der Horizontalachse von links nach rechts zunimmt. Die vertikale Achse stellt die jeweiligen gekennzeichneten Parameter dar. Bei den Verläufen 402, 406, 408 und 410 nimmt der gekennzeichnete Parameter von unten nach oben auf der Vertikalachse zu. Im Falle von Verlauf 404 zeigt die Vertikalachse die Drosselstellung von komplett geschlossen („geschlossen“) bis komplett offen („offen“), was der Beschriftung entspricht. Im Falle von Verlauf 412 stellt die Vertikalachse den LKV-Sollwert in Bezug auf die Stöchiometrie, dargestellt anhand einer gestrichelten Linie 434, dar; magere LKV entsprechen dabei LKV, die über der Stöchiometrie (bspw. vertikal über der gestrichelten Linie 434) liegen, und reiche LKV entsprechen LKV, welche unter der Stöchiometrie (bspw. vertikal unter der gestrichelten Linie 434) liegen. Im Falle der Verläufe 414, 416, 418 und 420 zeigt die Vertikalachse die Stellung des jeweiligen Ventils von komplett geschlossen („geschlossen“) bis komplett offen („offen“) gemäß der Beschriftung. Verlauf 422 betreffend, zeigt die Vertikalachse den Aktivierungsstatus des E-Turbo-Elektromotors als „an“ (wobei der Elektromotor zum Bereitstellen von Drehmoment betrieben wird, um den Turbolader zum Drehen zu bringen) oder „aus“ (wobei der Elektromotor abgeschaltet ist und kein Drehmoment, um den Turbolader zum Drehen zu bringen, bereitstellt).
  • Bei Zeitpunkt t1 wird der Motor angelassen. Die Temperatur des Katalysators (Verlauf 406) ist niedriger als eine Anspringtemperatur des Katalysators, die als gestrichelte Linie 424 wiedergegeben ist, und die Temperatur des OPF (Verlauf 408) ist niedriger als eine Anspringtemperatur des OPF, welche als gestrichelte Linie 426 wiedergegeben ist. Infolgedessen bestimmt die Steuerung, dass ein Kaltstartzustand vorliegt, und weiterhin, dass eine Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung vorliegt. Darauf reagierend wird zum Zeitpunkt t2 das Lufteinblasesystem-Regelventil (z. B. das Lufteinblasesystem-Regelventil 72 von 1) komplett geöffnet, sodass Einlassluft aus einem Einlasskanal des Motors, stromaufwärts eines Drosselventils, in das Lufteinblasesystem strömen kann. Zeitgleich wird die Drosselstellung auf eine weiter offene Stellung eingestellt (Verlauf 404), um den Einlassluftstrom zum Lufteinblasesystem auszugleichen. Das Bypassventil steht zum Zeitpunkt t2 bereits komplett offen, wie anhand des Verlaufs 420 gezeigt, und wird als Reaktion auf die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung offen gehalten. Des Weiteren stellt die Steuerung als Reaktion auf den Kaltstartzustand den LKV-Sollwert auf ein reiches LKV (Verlauf 412) ein.
  • Wenn das Lufteinblasungs-Regelventil zum Zeitpunkt t2 geöffnet worden ist, strömt Einlassluft in das Lufteinblasesystem und beginnt einen Luftspeicher (z. B. den Luftspeicher 76 von 1) zu füllen. Der (nicht gezeigte) Luftdruck des Speichers hat einen Grenzdruck zum Bereitstellen der Einlassluft zum Katalysator und dem OPF noch nicht erreicht, weshalb das Katalysator-Regelventil (bspw. das erste Regelventil 82 von 1), das derart positioniert ist, dass es die Strömung vom Lufteinblasesystem zu einem Einlass des Katalysators blockiert oder zulässt, und das OPF-Regelventil (bspw. das zweite Regelventil 86 von 1), das derart positioniert ist, dass es die Strömung vom Lufteinblasesystem zu einem Einlass des OPF blockiert oder zulässt, geschlossen bleiben (Verlauf 416 bzw. 418). Darüber hinaus wird der E-Turbo noch nicht zum Steigern der Luftströmung und Wärme zum Katalysator und OPF betrieben, um eine Beeinträchtigung der E-Turbo-Lager zu mindern.
  • Bei Zeitpunkt t3 endet ein kalibrierter Zeitraum zum Erreichen eines gewünschten Öldrucks an den E-Turbo-Lagern, weshalb der E-Turbo-Elektromotor aktiviert wird, um einen bereitgestellten Ladedruck über einen gewünschten Ladedruck zum Motorbetrieb anzuheben (nicht gezeigt). Darauf reagierend wird das Drosselventil auf eine weiter geschlossene Stellung eingestellt, um einen gewünschten Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten.
  • Zum Zeitpunkt t4 erreicht der (nicht gezeigte) Luftdruck des Speichers den Grenzdruck zum Bereitstellen der Einlassluft an den Katalysator und das OPF. Darauf reagierend werden sowohl das Katalysator-Regelventil (Verlauf 416) als auch das OPF-Regelventil (Verlauf 418) auf offen angewiesen, was den Luftstrom vom Lufteinblasesystem zum Einlass des Katalysators (z. B. über das offene Katalysator-Regelventil) und zum Einlass des OPF (z. B. über das offene OPF-Regelventil) zulässt. Im beispielhaften Zeitdiagramm 400 werden zum Zeitpunkt t4 sowohl das Katalysator-Regelventil als auch das OPF-Regelventil auf komplett offen angewiesen. Wegen des zusätzlichen Luftstroms zum Katalysator und zum OPF wird außerdem der LKV-Sollwert auf eine höhere Anreicherung eingestellt (Verlauf 412).
  • Zwischen Zeitpunkt t4 und Zeitpunkt t5 erfolgt ein Ereignis der Pedalbetätigung seitens des Fahrers, das zu einer weiteren Öffnung der Drosselstellung (Verlauf 404) und einer Zunahme der Motordrehzahl (Verlauf 402) führt. Trotz des gestiegenen Bedarfs nach Fahrervorgabe bleibt das Bypassventil komplett offen (Verlauf 420), sodass heißes Abgas eine Turbine des E-Turbos umgeht und zum Katalysator geleitet wird, wobei der Elektromotor des E-Turbos Drehmoment bereitstellt, um den Turbolader anstelle der Turbine zum Drehen zu bringen. Weiterhin steigt die Rußbeladung des OPF (Verlauf 410) an, während der Motor im Kaltstartzustand betrieben wird. Es steigen sowohl die Temperatur des Katalysators (Verlauf 406) als auch die Temperatur des OPF (Verlauf 408); dabei erfolgt jeder Anstieg mit einer schnelleren Rate als in dem Fall, dass die Sekundärlufteinblasung, die zusätzliche Anreicherung und der E-Turbo nicht verwendet werden würden, was anhand der gestrichelten Segmente 407 bzw. 409 angegeben ist. Die Stellung des Katalysator-Regelventils (Verlauf 416) wird zum Teil auf der Temperatur des Katalysators (Verlauf 406) beruhend eingestellt, sodass ein Öffnungsgrad des Katalysator-Regelventils abnimmt, wenn die Temperatur des Katalysators in Richtung von dessen Anspringtemperatur (gestrichelte Linie 424) ansteigt. Dem ähnlich wird die Stellung des OPF-Regelventils (Verlauf 418) zum Teil auf der Temperatur des OPF (Verlauf 408) beruhend eingestellt, sodass ein Öffnungsgrad des OPF-Regelventils abnimmt, wenn die Temperatur des OPF in Richtung von dessen Anspringtemperatur (gestrichelte Linie 426) ansteigt.
  • Zum Zeitpunkt t5 erreicht die Temperatur des Katalysators (Verlauf 406) die Anspringtemperatur des Katalysators (gestrichelte Linie 424). Darauf reagierend wird das Katalysator-Regelventil komplett geschlossen (Verlauf 416), sodass kein zusätzlicher Luftstrom mehr zum Einlass des Katalysators bereitgestellt wird. Dabei bleiben das Lufteinblasungs-Regelventil (Verlauf 414) und das OPF-Regelventil (Verlauf 418) allerdings offen, sodass die Erhitzung am OPF fortgesetzt wird, das seine Anspringtemperatur noch nicht erreicht hat. Außerdem wird das Bypassventil offen gehalten (Verlauf 420) und der E-Turbo weiterhin mit elektrischer Unterstützung vom Elektromotor betrieben (Verlauf 422).
  • Zum Zeitpunkt t6 erreicht die Temperatur des OPF (Verlauf 408) die Anspringtemperatur des OPF (gestrichelte Linie 426). Darauf reagierend wird das OPF-Regelventil komplett geschlossen (Verlauf 418), sodass kein zusätzlicher Luftstrom mehr an den Einlass des OPF bereitgestellt wird. Weiterhin wird das Lufteinblasesystem-Regelventil komplett geschlossen (Verlauf 414), sodass keine Einlassluft mehr in das Lufteinblasesystem strömt, und der Elektromotor des E-Turbos wird abgeschaltet (Verlauf 422). Zeitgleich wird das Bypassventil auf eine Stellung eingestellt, die es ermöglicht, dass die Turbine den gewünschten Ladedruck für den Motorbetrieb erzielt (nicht gezeigt). Da der E-Turbo nicht mehr betrieben wird, um einen Ladedruck bereitzustellen, der über dem gewünschten Ladedruck liegt, wird das Drosselventil auf eine weiter offene Stellung eingestellt (Verlauf 404), um einen gewünschten Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten. Da der Kaltstartzustand nicht mehr vorliegt, weil der Katalysator und das OPF ihre jeweiligen Anspringtemperaturen erreicht haben, wird des Weiteren der LKV-Sollwert auf Stöchiometrie (Verlauf 434) eingestellt. Die OPF-Rußbeladung nimmt weiter zu, während der Motor betrieben wird (Verlauf 410).
  • Zu einem späteren Zeitpunkt t7 (z. B., nachdem ein Zeitraum verstreicht, während der Motor betrieben wird) erreicht die Rußbeladung des OPF (Verlauf 410) einen oberen Schwellenwert für die Rußbeladung, wiedergegeben durch eine gestrichelte Linie 430. Infolgedessen ist eine Regeneration des OPF erforderlich. Allerdings liegt die Temperatur des OPF (Verlauf 408) unter einer Regenerationstemperaturgrenze, die anhand einer gestrichelten Linie 428 gezeigt ist. Daher wird das Lufteinblasesystem-Regelventil geöffnet (Verlauf 414), um das Einströmen von Einlassluft in das Lufteinblasesystem zuzulassen. Gleichzeitig wird das Drosselventil auf eine weiter offene Stellung eingestellt (Verlauf 404), um den zum Lufteinblasesystem umgelenkten Luftstrom auszugleichen. Außerdem werden das Bypassventil komplett geöffnet (Verlauf 420) und der Elektromotor des E-Turbos zur elektrischen Unterstützung betrieben (Verlauf 422). Im Beispiel sorgt der Betrieb des E-Turbos zu Zeitpunkt t7 nicht für einen Anstieg des Ladedrucks über den gewünschten Ladedruck (nicht gezeigt), er ermöglicht es aber, dass das Bypassventil geöffnet ist, ohne dass ein Aufladungsdefizit auftritt.
  • Als Reaktion darauf, dass der Luftdruck des Speichers (nicht gezeigt) zum Zeitpunkt t8 den Grenzdruck erreicht, wird das OPF-Regelventil geöffnet (Verlauf 418), um einen Einlassluftstrom zum Einlass des OPF bereitzustellen, während das Katalysator-Regelventil (Verlauf 416) geschlossen bleibt, um den Einlassluftstrom zum Einlass des Katalysators zu verhindern. Des Weiteren wird der LKV-Sollwert auf ein reiches LKV eingestellt (Verlauf 412), wobei das reiche LKV weniger reich ist als während des Kaltstarts (bspw. zwischen Zeitpunkt t2 und Zeitpunkt t6). Die Stellung des OPF-Regelventils (Verlauf 418) wird zum Teil auf der Temperatur des OPF (Verlauf 408) beruhend erneut eingestellt, und zum Zeitpunkt t9 erreicht die Temperatur des OPF die Regenerationstemperaturgrenze (gestrichelte Linie 428). Da das OPF noch nicht regeneriert worden ist (bspw., weil die Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung noch vorliegt), werden das OPF-Regelventil (Verlauf 418) und das Lufteinblasesystem-Regelventil (Verlauf 414) offen gehalten, um zusätzlichen Luftstrom zum Oxidieren von Ruß beim OPF bereitzustellen. Die Temperatur des Katalysators (Verlauf 406) sinkt aufgrund der angereicherten Kraftstoffversorgung, bleibt aber über der Anspringtemperatur des Katalysators (gestrichelte Linie 424). Daher bleibt das Katalysator-Regelventil offen (Verlauf 416). Wenn die Temperatur des OPF (Verlauf 408) über der Regenerationstemperaturgrenze (gestrichelte Linie 428) liegt, geht die OPF-Rußbeladung (Verlauf 410) zurück, da Rußablagerungen aus dem OPF verbrannt werden, und zum Zeitpunkt t10 erreicht die OPF-Rußbeladung einen unteren Schwellenwert für die Rußbeladung, die anhand einer gestrichelten Linie 432 wiedergegeben ist, was darauf hinweist, dass die OPF-Regeneration abgeschlossen ist. Wäre im Gegensatz dazu der zusätzliche Luftstrom durch das Lufteinblasesystem und durch die zusätzliche Wärmezufuhr durch Betreiben des E-Turbos mit offenem Bypassventil nicht zum OPF-Einlass bereitgestellt worden, dann wäre die OPF-Rußbeladung langsamer zurückgegangen, wie anhand eines gestrichelten Verlaufs 411 angegeben. Als Reaktion darauf, dass die OPF-Rußbeladung (Verlauf 410) den unteren Schwellenwert für die Rußbeladung (gestrichelte Linie 432) erreicht, werden das OPF-Regelventil (Verlauf 418) und das Lufteinblasesystem-Regelventil (Verlauf 414) komplett geschlossen. Zeitgleich wird das Drosselventil auf eine weiter geschlossene Stellung zurückgeführt (Verlauf 404), da ein Teil des Einlassluftstroms dem Lufteinblasesystem nicht mehr bereitgestellt wird. Das Bypassventil wird auf eine geschlossene Stellung (Verlauf 420) zurückgeführt, was es ermöglicht, dass die Turbine ausreichend Drehmoment zum Betreiben des E-Turbos bereitstellt, um den gewünschten Ladedruck bereitzustellen, und der Elektromotor des E-Turbos wird abgeschaltet (Verlauf 422). Außerdem wird der LKV-Sollwert zurück auf Stöchiometrie gestellt (Verlauf 412). Da der Motor nicht mehr bei Vorliegen einer Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Erhitzungsbedingung arbeitet, werden die Drosselstellung und die Bypassventilstellung auf der Grundlage des vom Fahrer vorgegebenen Bedarfs eingestellt.
  • In dieser Weise wird ein effizientes Erhitzen von Emissionsbegrenzungsvorrichtungen mithilfe eines Lufteinblasesystems bereitgestellt, das einen elektrisch unterstützten Turbolader und einen Luftspeicher wirksam einsetzt. Die Erhitzung kann zu einer oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen geleitet werden, wie bspw. zu einem Katalysator, der stromaufwärts eines Partikelfilters gekoppelt ist, was durch separates Steuern stromaufwärts jeder Emissionsbegrenzungsvorrichtung gekoppelter Regelventile auf der Grundlage eines Erhitzungsbedarfs der jeweiligen Emissionsbegrenzungsvorrichtung erfolgt. So kann das Lufteinblasesystem beispielsweise dazu verwendet werden, als Reaktion auf einen Kaltstartzustand stromaufwärts des Katalysators und stromaufwärts des OPF Frischluft bereitzustellen. Als ein anderes Beispiel kann das Lufteinblasesystem dazu verwendet werden, als Reaktion auf eine OPF-Regenerationsbedingung Frischluft nur stromaufwärts des OPF und nicht stromaufwärts des Katalysators bereitzustellen, wodurch mögliche Beeinträchtigungen der Sauerstoffspeicherung beim Katalysator gemindert werden. Dank des wirksamen Einsetzens des elektrisch unterstützten Turboladers kann bzw. können die Emissionsbegrenzungsvorrichtung(en) mit einem komplett offen stehendem Turbinenbypass erhitzt werden, wodurch Abgaswärme zu der bzw. den Emissionsbegrenzungsvorrichtung(en) und nicht zur Turbine geleitet wird, um das Erhitzen ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des Motors zu beschleunigen. Indem der Luftspeicher einbezogen wird, kann Luft während eines Kaltstarts schneller zur Zufuhr an die eine oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen verfügbar sein, ohne dass sich dies auf die Leistungsfähigkeit des Motors auswirkt. Insgesamt können Fahrzeugemissionen reduziert werden, indem die Temperatur der Emissionsbegrenzungsvorrichtung(en) bei einem Kaltstart schnell erhöht und die Emissionsbegrenzungsvorrichtung(en) während des Motorbetriebs effizient regeneriert wird bzw. werden.
  • Der technische Effekt des Zuführens von Einlassluftstrom zu einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung anhand eines Lufteinblasesystems unter Hinzunahme elektrischer Unterstützung für einen Turboladerverdichter zum Aufrechterhalten des Ladedrucks besteht darin, dass eine Temperatur der Emissionsbegrenzungsvorrichtung ohne Einbuße der Leistungsfähigkeit des Motors zügig erhöht werden kann.
  • Als ein Beispiel umfasst ein Verfahren: als Reaktion auf eine Erhitzungsbedingung, Strömenlassen von Luft von einem Einlass eines Motors zu einer oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen über ein Lufteinblasesystem bei gleichzeitigem Betreiben eines Turboladers über einen Elektromotor, um zum Erzeugen von Motordrehmoment einen erforderlichen Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten. Im vorhergehenden Beispiel gilt zusätzlich oder optional, dass die eine oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen in einem Auslasskanal des Motors gekoppelt sind, das Lufteinblasesystem den Einlass von stromaufwärts eines Drosselventils zum Auslasskanal stromaufwärts der einen oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen koppelt und das Lufteinblasesystem ein Rückschlagventil beinhaltet, das Strömung vom Einlass zum Auslasskanal zulässt und Strömung vom Auslasskanal zum Einlass blockiert. In einem oder beiden der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass der Turbolader einen im Einlass positionierten Verdichter, einen Elektromotor und eine im Auslasskanal stromaufwärts der einen oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen positionierte Turbine aufweist und dass das Betreiben des Turboladers zum Aufrechterhalten des erforderlichen Luftstroms zum Motor ein komplettes Öffnen eines Bypasses der Turbine, während der Verdichter anhand des Elektromotors zum Drehen gebracht wird, beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das Betreiben des Turboladers über den Elektromotor zum Aufrechterhalten des erforderlichen Luftstroms zum Motor beinhaltet, dass ein Verdichter des Turboladers über den Elektromotor bei einer Drehzahl zum Drehen gebracht wird, die höher als zum Bereitstellen des erforderlichen Luftstroms ist, und dass das Verfahren weiter ein Einstellen des Drosselventils auf eine weiter geschlossene Stellung, um den erforderlichen Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten, umfasst. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das Lufteinblasesystem des Weiteren ein erstes Regelventil beinhaltet, das stromaufwärts des Rückschlagventils gekoppelt ist, wobei das erste Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Einlass zum Lufteinblasesystem zulässt oder blockiert, und dass das Strömenlassen von Luft vom Einlass zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen ein Öffnen des ersten Regelventils beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das Lufteinblasesystem des Weiteren ein zweites Regelventil beinhaltet, das stromabwärts des Rückschlagventils gekoppelt ist, wobei das zweite Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal stromaufwärts der einen oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen zulässt oder blockiert, und dass das Strömenlassen von Luft vom Einlass zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen weiterhin ein Öffnen des zweiten Regelventils beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass die eine oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen einen Drei-Wege-Katalysator und ein Ottopartikelfilter umfangen, wobei das Ottopartikelfilter im Auslasskanal stromabwärts des Drei-Wege-Katalysator gekoppelt ist; dass das zweite Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators zulässt oder blockiert; dass das Lufteinblasesystem weiterhin ein drittes Regelventil beinhaltet, das stromabwärts des Regelventils und parallel mit dem zweiten Regelventil gekoppelt ist, wobei das dritte Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal stromaufwärts des Ottopartikelfilters und stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators zulässt oder blockiert; und dass das Strömenlassen von Luft vom Einlass zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen weiterhin ein Öffnen des dritten Regelventils beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das Öffnen des ersten Regelventils ein Einstellen des ersten Regelventils auf eine offene Stellung, die auf einem gewünschten Druck im Lufteinblasesystem beruhend ausgewählt wird, beinhaltet; dass das Öffnen des zweiten Regelventils ein Einstellen des zweiten Regelventils auf eine offene Stellung, die beruhend auf einer Temperatur des Drei-Wege-Katalysators, der offenen Stellung des ersten Regelventils und einem Druck an einem Einlass des Drosselventils ausgewählt wird, beinhaltet; und dass das Öffnen des dritten Regelventils ein Einstellen des dritten Regelventils auf eine offene Stellung, die beruhend auf einer Temperatur des Ottopartikelfilters, der offenen Stellung des ersten Regelventils und dem Druck am Einlass des Drosselventils ausgewählt wird, beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional des Weiteren: als Reaktion darauf, dass die Erhitzungsbedingung nicht vorliegt, Blockieren des Luftstroms vom Lufteinblasesystem zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen, indem jedes von dem ersten Regelventil, dem zweiten Regelventil und dem dritten Regelventil komplett geschlossen oder geschlossen gehalten wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das Lufteinblasesystem des Weiteren einen Luftspeicher beinhaltet, der stromabwärts des Rückschlagventils und stromaufwärts von jedem von dem zweiten Regelventil und dem dritten Regelventil gekoppelt ist, und dass das Öffnen des zweiten Regelventils und das Öffnen des dritten Regelventils weiterhin als Reaktion darauf erfolgt, dass ein Luftdruck im Luftspeicher im Verhältnis zu einem Grenzdruck größer oder gleich ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele handelt es sich bei der Erhitzungsbedingung, zusätzlich oder optional, um eines von einem Motorkaltstartzustand und einem Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Regenerationszustand.
  • Als ein anderes Beispiel umfasst ein Verfahren: als Reaktion auf eine erste Bedingung, Einstellen eines ersten Regelventils auf eine erste offene Stellung und eines zweiten Regelventils auf eine zweite offene Stellung, wobei das erste Regelventil und das zweite Regelventil in Reihe gekoppelt und derart ausgelegt sind, dass sie Luftströmung von einem Motoreinlass zu einem Motorauslasskanal stromaufwärts einer ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung blockieren oder zulassen; und, als Reaktion auf eine zweite Bedingung, komplettes Schließen oder Geschlossenhalten des ersten Regelventils und des zweiten Regelventils. Im vorhergehenden Beispiel umfasst das Verfahren, zusätzlich oder optional, weiterhin: als Reaktion auf die erste Bedingung, Einstellen eines dritten Regelventils auf eine dritte offene Stellung, wobei das dritte Regelventil in Reihe mit dem ersten Regelventil und parallel mit dem zweiten Regelventil gekoppelt und derart ausgelegt ist, dass es Luftströmung vom Motoreinlass zum Motorauslasskanal stromaufwärts einer zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung blockiert oder zulässt; und, als Reaktion auf die zweite Bedingung, komplettes Schließen oder Geschlossenhalten des dritten Regelventils. In einem oder beiden der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass die erste Stellung zumindest teilweise auf der Grundlage eines Drucks im Motoreinlass ausgewählt wird; dass die zweite Stellung auf der Grundlage der ersten Stellung, des Drucks im Motoreinlass und einer Temperatur der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung ausgewählt wird; und die dritte Stellung auf der Grundlage der ersten Stellung, des Drucks im Motoreinlass und einer Temperatur der zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung ausgewählt wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren, zusätzlich oder optional, des Weiteren, dass bei Vorliegen der ersten Bedingung ein Turbolader unter Verwendung elektrischer Unterstützung mit einem komplett offenen Bypassventil betrieben wird, wobei die elektrische Unterstützung auf der Grundlage des Motordrehmomentbedarfs eingestellt wird, und die Kraftstoffversorgung des Motors angereichert wird; und dass bei Vorliegen der zweiten Bedingung der Turbolader mit dem Bypass auf eine Stellung eingestellt betrieben wird, die auf der Grundlage des Motordrehmomentbedarfs ausgewählt wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass die erste Bedingung zumindest eines von einer unter einer Grenztemperatur liegenden Motortemperatur und einer Beladung der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung, die über einem oberen Schwellenwert für die Beladung liegt, einschließt, und dass die zweite Bedingung sowohl beinhaltet, dass die Motortemperatur über der Grenztemperatur liegt, als auch, dass die Beladung der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung unter einem unteren Schwellenwert für die Beladung liegt.
  • Als ein anderes Betreiben umfasst ein Fahrzeugsystem: einen Motor; einen Turbolader, der einen Einlassverdichter, welcher über eine Welle drehbar an eine Abgasturbine gekoppelt ist, und einen Elektromotor aufweist; ein Bypassventil, das in einer Umgehung um die Abgasturbine gekoppelt ist; einen Auslasskanal, der einen Katalysator und ein Partikelfilter aufweist, wobei der Katalysator stromaufwärts des Partikelfilters und stromabwärts der Abgasturbine gekoppelt ist; ein Lufteinblasesystem zum Strömenlassen von Einlassluft aus einem Einlasskanal des Motors, stromabwärts des Einlassverdichters, in den Auslasskanal, stromaufwärts von jedem von dem Katalysator und dem Partikelfilter, wobei das Lufteinblasesystem eine Vielzahl von Regelventilen beinhaltet; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher speichert, welche die Steuerung bei Ausführung zu Folgendem veranlassen: Arbeiten in einem ersten Modus, um Einlassluft zum Motor und zumindest einem von dem Katalysator und dem Partikelfilter bereitzustellen, wobei das Arbeiten im ersten Modus ein Betreiben des Turboladers über den Elektromotor mit komplett offenem Bypassventil, ein Einstellen der Vielzahl von Regelventilen und ein Betreiben des Motors mit einem reichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis beinhaltet; und Arbeiten in einem zweiten Modus, um Einlassluft nur zum Motor bereitzustellen, wobei das Arbeiten im zweiten Modus ein Betreiben des Turboladers mit dem Bypassventil auf einer Stellung, die auf der Grundlage des Motorbedarfs ausgewählt wird, und ein komplettes Schließen der Vielzahl von Regelventilen beinhaltet. Im vorhergehenden Beispiel gilt zusätzlich oder optional, dass die Vielzahl von Regelventilen ein erstes Regelventil, das an einem Einlass des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, ein zweites Regelventil, welches an einem ersten Auslass des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, wobei der erste Auslass stromaufwärts des Katalysators und stromabwärts der Abgasturbine an den Auslasskanal gekoppelt ist, und ein drittes Regelventil, das an einem zweiten Auslass des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, wobei der zweite Auslass stromaufwärts des Partikelfilters und stromabwärts des Katalysators an den Auslasskanal und parallel zum ersten Auslass gekoppelt ist, beinhaltet. In einem oder beiden der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Lufteinblasesystem, zusätzlich oder optional, des Weiteren einen Luftspeicher, der stromabwärts des ersten Regelventils und stromaufwärts von jedem von dem zweiten Regelventil und dem dritten Regelventil gekoppelt ist, und ein Rückschlagventil, das stromabwärts des ersten Regelventils und stromaufwärts des Luftspeichers gekoppelt ist. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das System des Weiteren ein Drosselventil, das im Einlasskanal stromabwärts des Einlasses des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, umfasst, wobei das Arbeiten im ersten Modus als Reaktion darauf erfolgt, dass eine Temperatur von zumindest einem von dem Katalysator und dem Partikelfilter unter einer Grenztemperatur liegt, und dass die Steuerung weitere im nicht transitorischen Speicher gespeicherte Anweisungen beinhaltet, die bei Ausführung während des Arbeitens im ersten Modus die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Schätzen einer Luftströmung in das Lufteinblasesystem auf der Grundlage einer Stellung des ersten Ventils und eines Drucks am Einlass des Drosselventils; Einstellen einer Stellung des zweiten Regelventils auf der Grundlage der geschätzten Luftströmung in das Lufteinblasesystem und einer Temperatur des Katalysators; und Einstellen einer Stellung des dritten Regelventils auf der Grundlage der geschätzten Luftströmung in das Lufteinblasesystem und einer Temperatur des Partikelfilters.
  • In einer anderen Darstellung umfasst ein Verfahren: Betreiben eines Motors, während eine Temperatur einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung unter einer Grenztemperatur liegt; und, als Reaktion darauf, dass die Temperatur der Emissionsbegrenzungsvorrichtung unter der Grenztemperatur liegt, Strömenlassen von Luft von einem Einlass des Motors über ein Lufteinblasesystem bei gleichzeitigem Betreiben eines elektrisch unterstützten Turboladers, um einen gewünschten Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten, und Anreichern der Kraftstoffversorgung des Motors. Im vorhergehenden Beispiel gilt zusätzlich oder optional, dass die Grenztemperatur eine von einer Anspringtemperatur der Emissionsbegrenzungsvorrichtung und einer Regenerationstemperatur der Emissionsbegrenzungsvorrichtung ist. In einem oder beiden der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Anreichern der Kraftstoffversorgung des Motors, zusätzlich oder optional, ein Erhöhen einer Kraftstoffmenge im Verhältnis zu einem Betrag der Luftladung, wobei die Kraftstoffmenge derart ausgewählt wird, dass stromabwärts der Emissionsbegrenzungsvorrichtung ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis erzeugt wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass die Emissionsbegrenzungsvorrichtung in einem Auslasskanal des Motors gekoppelt ist und das Lufteinblasesystem den Einlass von stromaufwärts eines Drosselventils zum Auslasskanal stromaufwärts der Emissionsbegrenzungsvorrichtung über eine Leitung koppelt, und dass das Lufteinblasesystem ein in der Leitung positioniertes Rückschlagventil beinhaltet, um Strömung vom Einlass zum Auslasskanal über die Leitung zuzulassen und Strömung vom Auslasskanal zum Einlass über die Leitung zu blockieren. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass der Turbolader einen im Einlass positionierten Verdichter, einen Elektromotor und eine im Auslasskanal stromaufwärts der Emissionsbegrenzungsvorrichtung positionierte Turbine aufweist und dass das Betreiben des Turboladers zum Aufrechterhalten des erforderlichen Luftstroms zum Motor ein komplettes Öffnen eines Bypasses der Turbine, während der Verdichter anhand des Elektromotors zum Drehen gebracht wird, beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das Lufteinblasesystem des Weiteren ein erstes Regelventil beinhaltet, das in der Leitung stromaufwärts des Rückschlagventils gekoppelt ist, wobei das erste Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Einlass zum Lufteinblasesystem zulässt, wenn es zumindest teilweise offen steht, und Strömung vom Einlass zum Lufteinblasesystem blockiert, wenn es komplett geschlossen ist, und dass das Strömenlassen von Luft vom Einlass zur Emissionsbegrenzungsvorrichtung ein Öffnen des ersten Regelventils beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das Lufteinblasesystem des Weiteren ein zweites Regelventil beinhaltet, das stromabwärts des Rückschlagventils gekoppelt ist, wobei das zweite Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal zulässt, wenn es zumindest teilweise offen steht, und Strömung vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal blockiert, wenn es komplett geschlossen ist, und dass das Strömenlassen von Luft vom Einlass zur Emissionsbegrenzungsvorrichtung des Weiteren ein Öffnen des zweiten Regelventils beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das Öffnen des ersten Regelventils ein Anpassen einer offenen Stellung des ersten Regelventils auf der Grundlage eines gewünschten Drucks im Lufteinblasesystem beinhaltet und dass das Öffnen des zweiten Regelventils ein Anpassen einer offenen Stellung des zweiten Regelventils auf der Grundlage einer Temperatur der Emissionsbegrenzungsvorrichtung, der offenen Stellung des ersten Regelventils und eines Drucks an einem Einlass des Drosselventils beinhaltet. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren, zusätzlich oder optional, weiterhin: als Reaktion darauf, dass die Temperatur der Emissionsbegrenzungsvorrichtung über der Grenztemperatur liegt, Blockieren des Luftstroms vom Lufteinblasesystem zur Emissionsbegrenzungsvorrichtung, indem das erste Regelventil und das zweite Regelventil komplett geschlossen oder geschlossen gehalten werden. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele gilt zusätzlich oder optional, dass das Lufteinblasesystem des Weiteren einen Luftspeicher beinhaltet, der in der Leitung stromabwärts des Rückschlagventils gekoppelt ist, und dass das Öffnen des zweiten Regelventils des Weiteren als Reaktion darauf erfolgt, dass ein Luftdruck im Luftspeicher im Verhältnis zu einem Grenzdruck größer oder gleich ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die in der vorliegenden Schrift enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen im Zusammenhang mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemauslegungen verwendet werden können. Die in der vorliegenden Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, einschließlich der Steuerung, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die in der vorliegenden Schrift 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 dargestellten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in der vorliegenden Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen; vielmehr ist sie 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. Zudem können die beschriebenen Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nicht transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Maßnahmen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung umfasst, ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die in der vorliegenden Schrift offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, 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 Auslegungen und sonstige in der vorliegenden Schrift offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Im vorliegenden Zusammenhang ist der Begriff „etwa“ so gemeint, dass er plus oder minus fünf Prozent des jeweiligen Bereichs bedeutet, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
  • Die nachstehenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Ansprüche sind so aufzufassen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente umfassen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren: als Reaktion auf eine Erhitzungsbedingung, Strömenlassen von Luft von einem Einlass eines Motors zu einer oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen über ein Lufteinblasesystem, bei gleichzeitigem Betreiben eines Turboladers über einen Elektromotor, um zum Erzeugen von Motordrehmoment einen erforderlichen Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die eine oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen in einem Auslasskanal des Motors gekoppelt, koppelt das Lufteinblasesystem den Einlass von stromaufwärts eines Drosselventils zum Auslasskanal stromaufwärts der einen oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen und beinhaltet das Lufteinblasesystem ein Rückschlagventil, das Strömung vom Einlass zum Auslasskanal zulässt und Strömung vom Auslasskanal zum Einlass blockiert.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Turbolader einen im Einlass positionierten Verdichter, einen Elektromotor und eine im Auslasskanal stromaufwärts der einen oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen positionierte Turbine auf und beinhaltet das Betreiben des Turboladers zum Aufrechterhalten des erforderlichen Luftstroms zum Motor ein komplettes Öffnen eines Bypasses der Turbine, während der Verdichter anhand des Elektromotors zum Drehen gebracht wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Betreiben des Turboladers über den Elektromotor zum Aufrechterhalten des erforderlichen Luftstroms zum Motor, dass ein Verdichter des Turboladers über den Elektromotor bei einer Drehzahl zum Drehen gebracht wird, die höher als zum Bereitstellen des erforderlichen Luftstroms ist, und umfasst das Verfahren weiter ein Einstellen des Drosselventils auf eine weiter geschlossene Stellung, um den erforderlichen Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Lufteinblasesystem des Weiteren ein erstes Regelventil, das stromaufwärts des Rückschlagventils gekoppelt ist, wobei das erste Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Einlass zum Lufteinblasesystem zulässt oder blockiert, und beinhaltet das Strömenlassen von Luft vom Einlass zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen ein Öffnen des ersten Regelventils.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Lufteinblasesystem des Weiteren ein zweites Regelventil, das stromabwärts des Rückschlagventils gekoppelt ist, wobei das zweite Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal stromaufwärts der einen oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen zulässt oder blockiert, und beinhaltet das Strömenlassen von Luft vom Einlass zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen weiterhin ein Öffnen des zweiten Regelventils.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfangen die eine oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen einen Drei-Wege-Katalysator und ein Ottopartikelfilter, wobei das Ottopartikelfilter im Auslasskanal stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators gekoppelt ist; ist das zweite Regelventil derart positioniert, dass es Strömung vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators zulässt oder blockiert; beinhaltet das Lufteinblasesystem weiterhin ein drittes Regelventil, das stromabwärts des Regelventils und parallel mit dem zweiten Regelventil gekoppelt ist, wobei das dritte Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal stromaufwärts des Ottopartikelfilters und stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators zulässt oder blockiert; und beinhaltet das Strömenlassen von Luft vom Einlass zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen weiterhin ein Öffnen des dritten Regelventils.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Öffnen des ersten Regelventils ein Einstellen des ersten Regelventils auf eine offene Stellung, die auf einem gewünschten Druck im Lufteinblasesystem beruhend ausgewählt wird; beinhaltet das Öffnen des zweiten Regelventils ein Einstellen des zweiten Regelventils auf eine offene Stellung, die beruhend auf einer Temperatur des Drei-Wege-Katalysators, der offenen Stellung des ersten Regelventils und einem Druck an einem Einlass des Drosselventils ausgewählt wird; und beinhaltet das Öffnen des dritten Regelventils ein Einstellen des dritten Regelventils auf eine offene Stellung, die beruhend auf einer Temperatur des Ottopartikelfilters, der offenen Stellung des ersten Regelventils und dem Druck am Einlass des Drosselventils ausgewählt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktion darauf, dass die Erhitzungsbedingung nicht vorliegt, der Luftstroms vom Lufteinblasesystem zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen blockiert wird, indem jedes von dem ersten Regelventil, dem zweiten Regelventil und dem dritten Regelventil komplett geschlossen oder geschlossen gehalten wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Lufteinblasesystem des Weiteren einen Luftspeicher, der stromabwärts des Rückschlagventils und stromaufwärts von jedem von dem zweiten Regelventil und dem dritten Regelventil gekoppelt ist, und erfolgen das Öffnen des zweiten Regelventils und das Öffnen des dritten Regelventils weiterhin als Reaktion darauf, dass ein Luftdruck im Luftspeicher im Verhältnis zu einem Grenzdruck größer oder gleich ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der Erhitzungsbedingung um eines von einem Motorkaltstartzustand und einem Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Regenerationszustand.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren: als Reaktion auf eine erste Bedingung, Einstellen eines ersten Regelventils auf eine erste offene Stellung und eines zweiten Regelventils auf eine zweite offene Stellung, wobei das erste Regelventil und das zweite Regelventil in Reihe gekoppelt und derart ausgelegt sind, dass sie Luftströmung von einem Motoreinlass zu einem Motorauslasskanal stromaufwärts einer ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung blockieren oder zulassen; und, als Reaktion auf eine zweite Bedingung, komplettes Schließen oder Geschlossenhalten des ersten Regelventils und des zweiten Regelventils.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktion auf die erste Bedingung ein drittes Regelventil auf eine dritte offene Stellung eingestellt wird, wobei das dritte Regelventil in Reihe mit dem ersten Regelventil und parallel mit dem zweiten Regelventil gekoppelt und derart ausgelegt ist, dass es Luftströmung vom Motoreinlass zum Motorauslasskanal stromaufwärts einer zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung blockiert oder zulässt; und dass als Reaktion auf die zweite Bedingung das dritte Regelventil komplett geschlossen oder geschlossen gehalten wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die erste Stellung zumindest teilweise auf der Grundlage eines Drucks im Motoreinlass ausgewählt; wird die zweite Stellung auf der Grundlage der ersten Stellung, des Drucks im Motoreinlass und einer Temperatur der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung ausgewählt; und wird die dritte Stellung auf der Grundlage der ersten Stellung, des Drucks im Motoreinlass und einer Temperatur der zweiten Emissionsbegrenzungsvorrichtung ausgewählt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der ersten Bedingung ein Turbolader unter Verwendung elektrischer Unterstützung mit einem komplett offenen Bypassventil betrieben wird, wobei die elektrische Unterstützung auf der Grundlage des Motordrehmomentbedarfs eingestellt wird, und die Kraftstoffversorgung des Motors angereichert wird; und dass bei Vorliegen der zweiten Bedingung der Turbolader mit dem Bypass auf eine Stellung eingestellt betrieben wird, die auf der Grundlage des Motordrehmomentbedarfs ausgewählt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die erste Bedingung zumindest eines von einer unter einer Grenztemperatur liegenden Motortemperatur und einer Beladung der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung, die über einem oberen Schwellenwert für die Beladung liegt, und beinhaltet die zweite Bedingung sowohl, dass die Motortemperatur über der Grenztemperatur liegt, als auch, dass die Beladung der ersten Emissionsbegrenzungsvorrichtung unter einem unteren Schwellenwert für die Beladung liegt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem vorgesehen, aufweisend einen Motor; einen Turbolader, der einen Einlassverdichter, welcher über eine Welle drehbar an eine Abgasturbine gekoppelt ist, und einen Elektromotor; ein Bypassventil, das in einer Umgehung um die Abgasturbine gekoppelt ist; einen Auslasskanal, der einen Katalysator und ein Partikelfilter aufweist, wobei der Katalysator stromaufwärts des Partikelfilters und stromabwärts der Abgasturbine gekoppelt ist; ein Lufteinblasesystem zum Strömenlassen von Einlassluft aus einem Einlasskanal des Motors, stromabwärts des Einlassverdichters, in den Auslasskanal, stromaufwärts von jedem von dem Katalysator und dem Partikelfilter, wobei das Lufteinblasesystem eine Vielzahl von Regelventilen beinhaltet; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher speichert, welche die Steuerung bei Ausführung zu Folgendem veranlassen: Arbeiten in einem ersten Modus, um Einlassluft zum Motor und zumindest einem von dem Katalysator und dem Partikelfilter bereitzustellen, wobei das Arbeiten im ersten Modus ein Betreiben des Turboladers über den Elektromotor mit komplett offenem Bypassventil, ein Einstellen der Vielzahl von Regelventilen und ein Betreiben des Motors mit einem reichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis beinhaltet; und Arbeiten in einem zweiten Modus, um Einlassluft nur zum Motor bereitzustellen, wobei das Arbeiten im zweiten Modus ein Betreiben des Turboladers mit dem Bypassventil auf einer Stellung, die auf der Grundlage des Motorbedarfs ausgewählt wird, und ein komplettes Schließen der Vielzahl von Regelventilen beinhaltet.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Vielzahl von Regelventilen ein erstes Regelventil, das an einem Einlass des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, ein zweites Regelventil, welches an einem ersten Auslass des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, wobei der erste Auslass stromaufwärts des Katalysators und stromabwärts der Abgasturbine an den Auslasskanal gekoppelt ist, und ein drittes Regelventil, das an einem zweiten Auslass des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, wobei der zweite Auslass stromaufwärts des Partikelfilters und stromabwärts des Katalysators an den Auslasskanal und parallel zum ersten Auslass gekoppelt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Lufteinblasesystem des Weiteren einen Luftspeicher, der stromabwärts des ersten Regelventils und stromaufwärts von jedem von dem zweiten Regelventil und dem dritten Regelventil gekoppelt ist, und ein Rückschlagventil, das stromabwärts des ersten Regelventils und stromaufwärts des Luftspeichers gekoppelt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung des Weiteren gekennzeichnet durch ein Drosselventil, das im Einlasskanal stromabwärts des Einlasses des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, wobei das Arbeiten im ersten Modus als Reaktion darauf erfolgt, dass eine Temperatur von zumindest einem von dem Katalysator und dem Partikelfilter unter einer Grenztemperatur liegt, und dadurch, dass die Steuerung weitere im nicht transitorischen Speicher gespeicherte Anweisungen beinhaltet, die bei Ausführung während des Arbeitens im ersten Modus die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Schätzen einer Luftströmung in das Lufteinblasesystem auf der Grundlage einer Stellung des ersten Ventils und eines Drucks am Einlass des Drosselventils; Einstellen einer Stellung des zweiten Regelventils auf der Grundlage der geschätzten Luftströmung in das Lufteinblasesystem und einer Temperatur des Katalysators; und Einstellen einer Stellung des dritten Regelventils auf der Grundlage der geschätzten Luftströmung in das Lufteinblasesystem und einer Temperatur des Partikelfilters.
  • 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 8359839 B2 [0004]

Claims (15)

  1. Verfahren, umfassend: als Reaktion auf eine Erhitzungsbedingung, Strömenlassen von Luft von einem Einlass eines Motors zu einer oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen über ein Lufteinblasesystem bei gleichzeitigem Betreiben eines Turboladers über einen Elektromotor, um zum Erzeugen von Motordrehmoment einen erforderlichen Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen in einem Auslasskanal des Motors gekoppelt sind, das Lufteinblasesystem den Einlass von stromaufwärts eines Drosselventils zum Auslasskanal stromaufwärts der einen oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen koppelt und das Lufteinblasesystem ein Rückschlagventil, das Strömung vom Einlass zum Auslasskanal zulässt und Strömung vom Auslasskanal zum Einlass blockiert, beinhaltet.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Turbolader einen im Einlass positionierten Verdichter, einen Elektromotor und eine im Auslasskanal stromaufwärts der einen oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen positionierte Turbine aufweist und das Betreiben des Turboladers zum Aufrechterhalten des erforderlichen Luftstroms zum Motor ein komplettes Öffnen eines Bypasses der Turbine, während der Verdichter anhand des Elektromotors zum Drehen gebracht wird, beinhaltet.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Betreiben des Turboladers über den Elektromotor zum Aufrechterhalten des erforderlichen Luftstroms zum Motor beinhaltet, dass ein Verdichter des Turboladers über den Elektromotor bei einer Drehzahl zum Drehen gebracht wird, die höher als zum Bereitstellen des erforderlichen Luftstroms ist, und wobei das Verfahren weiter ein Einstellen des Drosselventils auf eine weiter geschlossene Stellung, um den erforderlichen Luftstrom zum Motor aufrechtzuerhalten, umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Lufteinblasesystem des Weiteren ein erstes Regelventil, das stromaufwärts des Rückschlagventils gekoppelt ist, wobei das erste Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Einlass zum Lufteinblasesystem zulässt oder blockiert, beinhaltet, und wobei das Strömenlassen von Luft vom Einlass zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen ein Öffnen des ersten Regelventils beinhaltet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Lufteinblasesystem des Weiteren ein zweites Regelventil, das stromabwärts des Rückschlagventils gekoppelt ist, wobei das zweite Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal stromaufwärts der einen oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen zulässt oder blockiert, beinhaltet, und wobei das Strömenlassen von Luft vom Einlass zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen weiterhin ein Öffnen des zweiten Regelventils beinhaltet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei: die eine oder mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen einen Drei-Wege-Katalysator und ein Ottopartikelfilter umfangen, wobei das Ottopartikelfilter im Auslasskanal stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators gekoppelt ist; das zweite Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators zulässt oder blockiert; das Lufteinblasesystem des Weiteren ein drittes Regelventil beinhaltet, das stromabwärts des Rückschlagventils und parallel mit dem zweiten Regelventil gekoppelt ist, wobei das dritte Regelventil derart positioniert ist, dass es Strömung vom Lufteinblasesystem zum Auslasskanal stromaufwärts des Ottopartikelfilters und stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators zulässt oder blockiert; und das Strömenlassen von Luft vom Einlass zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtung des Weiteren ein Öffnen des dritten Regelventils beinhaltet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei: das Öffnen des ersten Regelventils ein Einstellen des ersten Regelventils auf eine offene Stellung, die auf der Grundlage eines gewünschten Drucks im Lufteinblasesystem ausgewählt wird, beinhaltet; das Öffnen des zweiten Regelventils ein Einstellen des zweiten Regelventils auf eine offene Stellung, die auf der Grundlage einer Temperatur des Drei-Wege-Katalysators, der offenen Stellung des ersten Regelventils und eines Drucks an einem Einlass des Drosselventils ausgewählt wird, beinhaltet; und das Öffnen des dritten Regelventils ein Einstellen des dritten Regelventils auf eine offene Stellung, die auf der Grundlage einer Temperatur des Ottopartikelfilters, der offenen Stellung des ersten Regelventils und des Drucks am Einlass des Drosselventils ausgewählt wird, beinhaltet.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend: als Reaktion darauf, dass die Erhitzungsbedingung nicht vorliegt, Blockieren des Luftstroms vom Lufteinblasesystem zu der einen oder den mehreren Emissionsbegrenzungsvorrichtungen, indem jedes von dem ersten Regelventil, dem zweiten Regelventil und dem dritten Regelventil komplett geschlossen oder geschlossen gehalten wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Lufteinblasesystem des Weiteren einen Luftspeicher, der stromabwärts des Rückschlagventils und stromaufwärts von jedem von dem zweiten Regelventil und dem dritten Regelventil gekoppelt ist, beinhaltet und wobei das Öffnen des zweiten Regelventils und das Öffnen des dritten Regelventils weiterhin als Reaktion darauf erfolgen, dass ein Luftdruck im Luftspeicher im Verhältnis zu einem Grenzdruck größer oder gleich ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Erhitzungsbedingung um eines von einem Motorkaltstartzustand und einem Emissionsbegrenzungsvorrichtungs-Regenerationszustand handelt.
  12. Fahrzeugsystem, umfassend: einen Motor; einen Turbolader, der einen Einlassverdichter, welcher über eine Welle drehbar an eine Abgasturbine gekoppelt ist, und einen Elektromotor aufweist; ein Bypassventil, das in einer Umgehung um die Abgasturbine gekoppelt ist; einen Auslasskanal, der einen Katalysator und ein Partikelfilter aufweist, wobei der Katalysator stromaufwärts des Partikelfilters und stromabwärts der Abgasturbine gekoppelt ist; ein Lufteinblasesystem zum Strömenlassen von Einlassluft aus einem Einlasskanal des Motors, stromabwärts des Einlassverdichters, in den Auslasskanal, stromaufwärts von jedem von dem Katalysator und dem Partikelfilter, wobei das Lufteinblasesystem eine Vielzahl von Regelventilen beinhaltet; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher speichert, welche die Steuerung bei Ausführung zu Folgendem veranlassen: Arbeiten in einem ersten Modus, um Einlassluft zum Motor und zumindest einem von dem Katalysator und dem Partikelfilter bereitzustellen, wobei das Arbeiten im ersten Modus ein Betreiben des Turboladers über den Elektromotor mit komplett offenem Bypassventil, ein Einstellen der Vielzahl von Regelventilen und ein Betreiben des Motors mit einem reichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis beinhaltet; und Arbeiten in einem zweiten Modus, um Einlassluft nur zum Motor bereitzustellen, wobei das Arbeiten im zweiten Modus ein Betreiben des Turboladers mit dem Bypassventil auf einer Stellung, die auf der Grundlage des Motorbedarfs ausgewählt wird, und ein komplettes Schließen der Vielzahl von Regelventilen beinhaltet.
  13. System nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl von Regelventilen ein erstes Regelventil, das an einem Einlass des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, ein zweites Regelventil, welches an einem ersten Auslass des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, wobei der erste Auslass stromaufwärts des Katalysators und stromabwärts der Abgasturbine an den Auslasskanal gekoppelt ist, und ein drittes Regelventil, das an einem zweiten Auslass des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, wobei der zweite Auslass stromaufwärts des Partikelfilters und stromabwärts des Katalysators an den Auslasskanal und parallel zum ersten Auslass gekoppelt ist, beinhaltet.
  14. System nach Anspruch 13, wobei das Lufteinblasesystem des Weiteren einen Luftspeicher, der stromabwärts des ersten Regelventils und stromaufwärts von jedem von dem zweiten Regelventil und dem dritten Regelventil gekoppelt ist, und ein Rückschlagventil, das stromabwärts des ersten Regelventils und stromaufwärts des Luftspeichers gekoppelt ist, beinhaltet.
  15. System nach Anspruch 13, weiterhin umfassend ein Drosselventil, das im Einlasskanal stromabwärts des Einlasses des Lufteinblasesystems gekoppelt ist, wobei das Arbeiten im ersten Modus als Reaktion darauf erfolgt, dass eine Temperatur von zumindest einem von dem Katalysator und dem Partikelfilter unter einer Grenztemperatur liegt, und dass die Steuerung weitere im nicht transitorischen Speicher gespeicherte Anweisungen beinhaltet, die bei Ausführung während des Arbeitens im ersten Modus die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Schätzen einer Luftströmung in das Lufteinblasesystem auf der Grundlage einer Stellung des ersten Ventils und eines Drucks am Einlass des Drosselventils; Einstellen einer Stellung des zweiten Regelventils auf der Grundlage der geschätzten Luftströmung in das Lufteinblasesystem und einer Temperatur des Katalysators; und Einstellen einer Stellung des dritten Regelventils auf der Grundlage der geschätzten Luftströmung in das Lufteinblasesystem und einer Temperatur des Partikelfilters.
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