-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Offenbarung ist auf ein Lufteinlasssystem und genauer auf ein Lufteinlasssystem mit einem Rückführkreis, ein Verfahren zum Halten eines Druckunterschieds und ein Leistungssystem gerichtet.
-
Hintergrund
-
Turboladersysteme erhöhen die Leistung und den Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren durch Zuführen von Einlassfluid bei einem höheren Druck als atmosphärischen Druck zu dem Motor. Herkömmliche Turboladersysteme weisen eine durch Abgasenergie von dem Motor angetriebene Turbine und einen durch die Turbine angetriebenen Verdichter auf. Der Verdichter beaufschlagt Fluid mit Druck, das zuvor bei oder nahe bei atmosphärischem Druck war, für den Weg durch ein Drosselventil und einen Nachkühler und in einen Motoreinlassverteiler.
-
Verschiedene Probleme sind bei den früher bekannten Turboladerkonfigurationen aufgetreten. Beispielsweise benötigen Turbolader im Allgemeinen etwas Zeit, um eine Geschwindigkeit zu erreichen und einen erhöhten Druck zu liefern, wenn eine erhöhte Leistungsnachfrage an das System gestellt wird. Dies ist allgemein die Folge der Drehträgheitskraft des Turboladers. Daher tritt, wenn der Motor unter Übergangsbedingungen läuft, die eine schnelle Leistungssteigerung erfordern, eine Verzögerungsperiode auf, während der Turbolader beschleunigt, die die gewünschte sofortige Leistungssteigerung verhindert. Dies gilt auch, wenn der Motor unter Bedingungen läuft, die eine schnelle Leistungs- und Druckabnahme erfordern.
-
Eine Lösung, die zum Reduzieren einer solchen Verzögerung entwickelt wurde, ist das Halten einer Reserve druckbeaufschlagter Luft („Aufladung“) stromaufwärts des Drosselventils. Diese Reserve druckbeaufschlagter Luft kann abgebaut werden, wenn Nachfragen nach gesteigerter Leistung eine schnelle Steigerung des Einlassluftdrucks erfordern. Ein Rückführkreis für verdichtete Luft wird oft bei der oben erwähnten Lösung zum Verhindern realisiert, dass die Reserveluft einen gewünschten Grenzwert übersteigt, oberhalb dessen der Reservedruck die Leistung des Motors nachteilig beeinflussen oder sogar zu einem Motorschaden führen kann.
-
Ein Beispiel eines Rückführkreises für verdichtete Luft kann in dem US-Patent
US 6 318 085 B1 (dem '085-Patent) gefunden werden, das Torna et al. am 20. November 2001 erteilt wurde. Der in dem '085-Patent offenbarte Rückführkreis für verdichtete Luft ist fluidmäßig mit einem Lufteinlass eines Verdichters verbunden. Zusätzlich ist der Rückführkreis mit einem Motoreinlassdurchlass stromabwärts des Verdichters fluidmäßig verbunden. Der Motoreinlassdurchlass weist ein Drosselventil zum Steuern des Luftstroms in den Motor auf. Außerdem regelt ein innerhalb des Rückführkreises befindliches Rückführventil den verdichteten Luftstrom zurück zu dem Einlass des Verdichters. Ein stromabwärts des Drosselventils befindlicher Sensor erfasst den Druck der in den Motor gelangenden Luft, während ein anderer Sensor, der zu dem Drosselventil gehört, die Position des Drosselventils erfasst. Das Rückführventil wird basierend auf dem Druck der in den Motor gelangenden Luft und der Position des Drosselventils zum Halten des Drucks der in den Motor bei einem gewünschten Druck gelangenden Luft betätigt.
-
Obwohl das in dem '085-Patent offenbarte System einen Rückführkreis für verdichtete Luft verwendet, kann sein Einfluss auf die Übergangsantwort des Turboladers begrenzt sein. Insbesondere erfasst das '085-System nicht den Aufladungsdruck stromaufwärts des Drosselventils. Dies kann ermöglichen, dass der tatsächliche Aufladungsdruck niedriger als ein gewünschter Aufladungsdruck wird. Falls der Druck zu niedrig wird, kann es nicht genügend Reserve an druckbeaufschlagter Luft zum Erfüllen der Nachfragen einer auf den Motor wirkenden erhöhten Last geben.
-
Aus der
DE 10 2007 010 552 A1 ist ein Kraftstoffsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor mit einem Drosselventil und einem Bypasskanal, der einen Abschnitt auf einer stromabwärtigen Seite eines Kompressors und einer stromaufwärtigen Seite des Drosselventils mit einer stromaufwärtigen Seite des Kompressors verbindet, bekannt. In dem Bypasskanal ist ein Luftbypassventil vorgesehen, das eine Druckkammer und eine Feder aufweist. Der Druckkammer des Luftbypassventils wird in einem Öffnungsbetriebszustand über ein Schaltventil ein Ansaugdruck an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils zugeführt. In dem Öffnungsbetriebszustand öffnet das Luftbypassventil entgegen der Kraft der Feder, wenn ein Druckunterschied zwischen einem Boost-Druck in dem stromaufwärtigen Abschnitt des Drosselventils und dem Ansaugdruck größer als einVentilöffnungsschwellenwert wird, so dass Luft durch den Bypasskanal auf die stromaufwärtige Seite des Kompressors zurückgeführt wird. Das genannte System ermöglicht nicht, den Druckunterschied bei einem gewünschten Druck oder innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten. Die offenbarten Systeme und das offenbarte Verfahren sind auf das Überwinden eines oder mehrerer der oben geschilderten Probleme gerichtet.
-
Zusammenfassung der Offenbarung
-
In einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Lufteinlasssystem für ein Leistungssystem gerichtet. Das Lufteinlasssystem weist einen Verdichter zum Verdichten von in einen Motor geleiteter Luft auf. Zusätzlich weist das Lufteinlasssystem ein zwischen dem Verdichter und dem Motor angeordnetes Drosselventil auf, wobei das Drosselventil zum wahlweisen Begrenzen des verdichteten Luftstroms in den Motor gestaltet ist. Das Lufteinlasssystem weist auch ein zwischen dem Verdichter und dem Drosselventil angeordnetes Rückführventil auf, wobei das Rückführventil zum wahlweisen Abzweigen eines Teils des verdichteten Luftstroms weg vom Motor ausgebildet ist. Außerdem weist das Lufteinlasssystem eine zum Betätigen des Rückführventils als Antwort auf einen Druckunterschied zwischen der Luft stromaufwärts des Drosselventils und der Luft stromabwärts des Drosselventils ausgebildete Steuerung auf. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, das Rückführventil zum Erhöhen des verdichteten Luftstroms weg von dem Motor zu betätigen, wenn ein Druckunterschied zwischen den Luftdrücken stromaufwärts und stromabwärts des Drosselventils oberhalb eines ersten Grenzwert ist. Die Steuerung ist ferner dazu ausgebildet, das Rückführventil zum Verringern des verdichteten Luftstroms weg von dem Motor zu betätigen, wenn der Druckunterschied zwischen den Luftdrücken stromaufwärts und stromabwärts des Drosselventils unterhalb eines zweiten Grenzwerts ist.
-
In einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Leistungssystem mit einem Motor und einem Lufteinlasssystem nach dem obigen Aspekt gerichtet.
-
In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zum Halten eines Druckunterschieds zwischen der Luft stromaufwärts und stromabwärts eines Drosselventils angegeben. Das Verfahren umfasst Verdichten eines Luftstroms. Zusätzlich umfasst das Verfahren Erfassen eines ersten Parameters, der einen Luftdruck stromaufwärts des Drosselventils angibt. Das Verfahren umfasst auch Erfassen eines zweiten Parameters, der einen Luftdruck stromabwärts des Drosselventils angibt. Das Verfahren umfasst ferner wahlweises Abzweigen wenigstens eines Teils der verdichteten Luft von dem Motor weg als Antwort auf einen Unterschied zwischen dem erfassten Luftdruck stromaufwärts des Drosselventils und dem erfassten Luftdruck stromabwärts des Drosselventils. Das Verfahren umfasst ferner das Erhöhen des verdichteten Luftstroms weg von dem Motor, wenn der Druckunterschied zwischen den Luftdrücken stromaufwärts und stromabwärts des Drosselventils oberhalb eines ersten Grenzwerts ist, und das Verringern des verdichteten Luftstroms weg von dem Motor, wenn der Druckunterschied zwischen den Luftdrücken stromaufwärts und stromabwärts des Drosselventils unterhalb eines zweiten Grenzwerts ist.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften offenbarten Leistungssystems, und
- 2 ist ein Ablaufplan, der ein beispielhaftes offenbartes Verfahren zum Betreiben eines Rückführkreises des Leistungssystems der 1 zeigt.
-
Detaillierte Beschreibung
-
1 stellt ein beispielhaftes offenbartes Leistungssystem 5 mit mehreren Bauteilen dar, die zum Erzeugen einer Leistungsabgabe zusammenwirken. Das Leistungssystem 5 kann einen Motor 10 mit einem Motorblock 12 aufweisen, der mehrere Zylinder 14, einen innerhalb jedes Zylinders 14 verschiebbar angeordneten Kolben (nicht gezeigt) und einen zu jedem Zylinder 14 gehörenden Zylinderkopf (nicht gezeigt) definiert. Man beachte, dass der Motor 10 zusätzliche oder andere Bauteile aufweisen kann, wie beispielsweise einen zu jedem Zylinderkopf gehörenden Ventilmechanismus, eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen und andere im Stand der Technik bekannte Bauteile. Zum Zwecke dieser Offenbarung ist der Motor 10 als ein Gasmotor gezeigt und beschrieben. Fachleute werden jedoch erkennen, dass der Motor 10 jede andere Art von Verbrennungsmotor darstellen kann, wie beispielsweise einen Benzin- oder Dieselmotor.
-
Der Kolben, der Zylinderkopf und der Zylinder 14 können eine Verbrennungskammer 16 ausbilden. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Motor 10 sechs Verbrennungskammern 16 auf. Jedoch ist zu beachten, dass der Motor 10 eine größere oder geringere Anzahl an Verbrennungskammern 16 aufweisen kann und dass die Verbrennungskammern 16 in einer „Reihen“-Konfiguration, einer „V“-Konfiguration oder jeder anderen geeigneten Konfiguration angeordnet sein können.
-
Wie auch in 1 gezeigt ist, kann das Leistungssystem 5 mehrere Systeme aufweisen, die die Erzeugung der Leistungsausgabe ermöglichen. Insbesondere kann das Leistungssystem 5 ein Lufteinlasssystem 18 und ein Abgassystem 20 aufweisen. Man beachte, dass der Motor 10 zusätzliche Systeme aufweisen kann, wie beispielsweise ein Kraftstoffsystem, ein Schmiersystem, ein Getriebesystem, ein Kühlsystem und andere im Stand der Technik bekannte Motorsysteme.
-
Das Lufteinlasssystem 18 kann aufgeladene Luft in die Verbrennungskammern 16 des Motors 10 einlassen. Zusätzlich kann das Lufteinlasssystem 18 einen Verdichter 22 in Fluidkommunikation mit einer oder mehreren Einlassöffnungen 24 des Zylinderkopfs, ein Rückführsystem 26, ein Drosselventil 28, einen Luftkühler 30 und ein Steuerungssystem 32 aufweisen. Man beachte, dass zusätzliche und/oder andere Bauteile innerhalb des Lufteinlasssystems 18 enthalten sein können, wie beispielsweise ein Luftreiniger oder ein anderes im Stand der Technik bekanntes Mittel zum Einlassen aufgeladener Luft in die Verbrennungskammern 16.
-
Der Verdichter 22 kann über einen Einlass 34 Umgebungsluft aufnehmen und die aufgenommene Luft auf ein vorbestimmtes Druckniveau verdichten. Zusätzlich kann der Verdichter 22 die verdichtete Luft über eine Fluidleitung 36 zu den Einlassöffnungen 24 leiten. Außerdem kann der Verdichter 22 einen Verdichter mit fester Geometrie, einen Verdichter mit variabler Geometrie oder jede andere Art von im Stand der Technik bekannten Verdichter darstellen. Man beachte, dass mehrer Verdichter 22 alternativ in dem Lufteinlasssystem 18 enthalten und in Reihe oder parallel angeordnet sein können, falls gewünscht.
-
Das Rückführsystem 26 kann die stromabwärts des Verdichters 22 und stromaufwärts des Drosselventils 28 befindliche Luft durch Zurückführen eines Teils der verdichteten Luft zurück zu dem Einlass 34 bei einem gewünschten Druck halten. Das Rückführsystem 30 kann ein Rückführventil 38 aufweisen, das über eine Fluidleitung 40 mit der Fluidleitung 36 an einer Stelle stromabwärts des Verdichters 22 und stromaufwärts des Drosselventils 28 fluidmäßig verbunden ist. Zusätzlich kann das Rückführventil 38 über eine Fluidleitung 42 mit dem Einlass 34 fluidmäßig verbunden sein. Das Rückführventil 38 kann zum Steuern der Menge der den Verbrennungskammern 16 zugeführten, verdichteten Luft einstellbar sein. Insbesondere kann das Rückführventil 38 von einer Stromblockierungsposition in Richtung zu einer Stromdurchlassposition einstellbar sein. Die Stromblockierungsposition kann im Wesentlichen die gesamte verdichtete Luft aus dem Kompressor 22 leiten, dass sie in Richtung zu dem Motor 10 fließt, und kann Widerstand gegen eine Federvorspannung in Richtung zu der Stromdurchlassposition liefern. Die Stromdurchlassposition kann bewirken, dass ein Teil der verdichteten Luft von dem Verdichter 22 über die Fluidleitungen 40 und 42 aus dem Motor 10 an der Stelle stromabwärts des Verdichters 22 zu der Stelle stromaufwärts des Verdichters 22 abgezweigt wird. Das Rückführventil 38 kann ein Schmetterlingsventilelement, ein Schieberventilelement, ein Klappenventilelement, ein Rückschlagventielement, ein Membranventilelement, ein Absperrventilelement, ein Wechselventilelement, ein Kugelventilelement, ein Ringkolbenventil oder jede andere Art von im Stand der Technik bekanntem Ventilelement sein. Zusätzlich kann das Rückführventil 38 elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden.
-
Das Drosselventil 28 kann sich innerhalb der Fluidleitung 36 zwischen dem Verdichter 22 und den Einlassöffnungen 24 zum Steuern der den Verbrennungskammern 16 zugeführten Luftmenge befinden. Die Stelle des Drosselventils 28 kann jede geeignete Position innerhalb der Fluidleitung sein, wie beispielsweise vor oder nach einem Luftkühler 30. Zusätzlich kann das Drosselventil von einer Strömungsdurchlassposition, die einen Widerstand gegen die Federvorspannung liefert, in Richtung zu einer Strömungsbegrenzungsposition einstellbar sein. Wenn es in der Strömungsdurchlassposition ist, kann Luft im Wesentlichen unbegrenzt in den Motor 10 geleitet werden. Der Ausdruck begrenzt soll für die Zwecke dieser Offenbarung als wenigstens teilweise gegenüber dem Fluidstrom blockiert verstanden werden. Man beachte auch, dass das Drosselventil 28 den Fluidstrom vollständig blockieren kann, wenn es in der Strömungsbegrenzungsposition ist. Das Drosselventil 28 kann ein Schmetterlingsventilelement, ein Schieberventilelement, ein Klappenventilelement, ein Rückschlagventilelement, ein Membranventilelement, ein Absperrventilelement, ein Wechselventilelement, ein Kugelventilelement, ein Ringkolbenventilelement oder jede andere Art von im Stand der Technik bekanntem Ventilelement sein. Zusätzlich kann das Drosselventil 28 elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden.
-
Der Luftkühler 30 kann einen Luft-zu-Luft-Wärmetauscher oder einen Luft-zu-Flüssigkeit-Wärmetauscher in Fluidkommunikation mit der Fluidleitung 36 darstellen. Der Luftkühler 30 kann zum Übertragen von Wärme auf die oder von der durch die Verdichter 22 verdichteten Luft, bevor die verdichtete Luft in die Verbrennungskammern 16 des Motors gelangt, ausgebildet sein. Zusätzlich kann der Luftkühler 30 einen Röhrenwärmetauscher, einen Plattenwärmetauscher oder jede andere Art von im Stand der Technik bekanntem Wärmetauscher aufweisen. Man beachte, dass der Luftkühler 30 weggelassen werden kann, falls gewünscht.
-
Das Steuerungssystem 32 kann zum Bewirken eines Betriebs des Rückführventils 38 als Antwort auf ein oder mehrere Eingangssignale ausgebildet sein. Insbesondere kann das Steuerungssystem 32 einen stromaufwärts des Drosselventils 28 positionierten Drucksensor 44, einen stromabwärts des Drosselventils 28 positionierten Drucksensor 46 und eine Steuerung 46 zum Betätigen des Rückführventils 38 als Antwort auf von den Drucksensoren 44 und 46 empfangenen Signalen aufweisen.
-
Der Drucksensor 44 kann eine Erfassungseinrichtung darstellen, die zum Erfassen eines Parameters ausgebildet ist, der einen Luftdruck stromaufwärts des Drosselventils 28 angibt. Zusätzlich kann der Sensor 44 ein Signal erzeugen, das den Luftdruck angibt, und das Signal über eine Kommunikationsleitung 50 an die Steuerung 48 weiterleiten. Man beachte, dass der Drucksensor 44 an jeder Stelle zwischen dem Verdichter und dem Drosselventil 28 in Fluidkommunikation mit der Fluidleitung 36 sein kann. Man beachte ferner, dass der Drucksensor 44 jede Art von Erfassungseinrichtung sein kann, die zum Erfassen eines Parameters geeignet ist, der den Luftdruck stromaufwärts des Drosselventils 28 angibt.
-
Der Drucksensor 46 kann eine Erfassungseinrichtung darstellen, die zum Erfassen eines Parameters ausgebildet ist, der einen Luftdruck stromabwärts des Drosselventils 28 angibt. Zusätzlich kann der Sensor 46 ein Signal erzeugen, das den Luftdruck angibt, und das Signal über eine Kommunikationsleitung 52 an die Steuerung 48 weiterleiten. Man beachte, dass der Drucksensor 46 an jeder Stelle zwischen dem Drosselventil 28 und den Verbrennungskammern 16 in Fluidkommunikation mit der Fluidleitung 36 stehen kann. Man beachte ferner, dass der Drucksensor jede Art von Erfassungseinrichtung sein kann, die zum Erfassen eines Parameters geeignet ist, der den Luftdruck stromabwärts des Drosselventils 28 angibt.
-
Die Steuerung 48 kann das Rückführventil 38 über eine Kommunikationsleitung 54 als Antwort auf von den Drucksensoren 44 und 46 empfangene Signale betätigen. Die Betätigung des Rückführventils 38 kann bewirken, dass der Druckunterschied zwischen der Luft stromaufwärts und stromabwärts des Drosselventils 28 bei einem gewünschten Druck oder innerhalb eines gewünschten Bereichs gehalten wird. Beispielsweise kann es gewünscht sein, die Luft stromaufwärts des Drosselventils 28 bei einem Druck zu halten, der ungefähr 15% höher als der der Luft stromabwärts des Drosselventils 28 ist. Falls der Druckunterschied die gewünschten 15% übersteigt, kann die Steuerung 48 das Rückführventil 38 zum Erhöhen der Luftmenge, die durch das Rückführsystem 26 geleitet wird betätigen, wodurch der Luftdruck stromaufwärts des Drosselventils 28 verringert wird und schließlich der Druckunterschied verringert wird. Die Steuerung 48 kann auch das Rückführventil 38 zum Erhöhen der Luftmenge, die durch das Rückfuhrsystem 26 geleitet wird, betätigen, um den Druckunterschied bei dem gewünschten Niveau zu halten, wenn der Luftdruck stromabwärts des Drosselventils 28 abnimmt. Im Gegensatz dazu, falls der Druckunterschied unter die gewünschten 15% fällt, kann die Steuerung 48 das Rückführventil 38 zum Verringern der Luftmenge, die durch das Rückführsystem 26 geleitet wird, betätigen, wodurch der Luftdruck stromaufwärts des Drosselventils 28 erhöht wird und schließlich der Druckunterschied erhöht wird. Die Steuerung 48 kann auch das Rückführventil 38 zum Verringern der Luftmenge, die durch das Rückführsystem 26 geleitet wird, betätigen, um den Druckunterschied bei dem gewünschten Niveau zu halten, wenn der Luftdruck stromabwärts des Drosselventils 28 ansteigt. Man beachte, dass die Drucksensoren 44 und 46 weggelassen werden können, falls gewünscht. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Steuerung 48 Signale von anderen Sensoren (nicht gezeigt) empfangen, die zum Erfassen verschiedener Parameter in Bezug auf den Betrieb des Motors 10 und zum Vergleichen solcher Signale mit verschiedenen Karten, Algorithmen, Diagrammen und/oder Kurven ausgebildet sind, um den Luftdruck stromaufwärts und stromabwärts des Drosselventils 28 zu bestimmen.
-
Die Steuerung 48 kann jede Form einnehmen, wie beispielsweise ein computerbasiertes System, ein mikroprozessorbasiertes System, eine Mikrosteuerung oder jede andere geeignete Art von Steuerkreis oder -system. Zusätzlich kann die Steuerung 48 verschiedene Bauteile zum Ablauf von Softwareanwendungen aufweisen, die zum Regeln des Rückführventils 38 gestaltet sind. Beispielsweise kann die Steuerung 48 eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM), Eingabe-/Ausgabe-(I/O)-Elemente usw. aufweisen. Man beachte, dass die Steuerung 48 Teil jedes anderen Steuerungssystems, das zu dem Motor 10 gehört, sein kann, falls gewünscht.
-
Das Abgassystem 20 kann Abgas aus dem Motor 10 leiten. Beispielsweise kann das Abgassystem 20 eine zum Aufnehmen von Abgas aus dem Motor 10 verbundene Turbine 58 aufweisen. Man beachte, dass das Abgassystem 20 zusätzliche und/oder andere Bauteile aufweisen kann, wie beispielsweise Emissionssteuereinrichtungen, wie beispielsweise Partikelfilter, NOx-Absorber oder andere Katalysatoreinrichtungen, Dämpfereinrichtungen oder andere im Stand der Technik bekannte Mittel zum Leiten von Abgas aus dem Motor 10.
-
Die Turbine 58 kann zum Antreiben des Verdichters 22 verbunden sein. Insbesondere wenn sich die den Motor 10 verlassenden heißen Abgase gegen die Schaufeln (nicht gezeigt) der Turbine 58 ausdehnen, kann sich die Turbine 58 drehen und den Verdichter 22 antreiben. Man beachte, dass mehr als eine Turbine 58 alternativ innerhalb des Abgassystems 20 enthalten sein kann und parallel oder in Reihe angeordnet sein kann, falls gewünscht. Man beachte auch, dass die Turbine 58 weggelassen werden kann und der Kompressor 22 durch den Motor 10 mechanisch, hydraulisch oder in jeder anderen im Stand der Technik bekannten Weise angetrieben werden kann, falls gewünscht.
-
2, die in dem folgenden Abschnitt erläutert wird, stellt den Betrieb des Rückführsystems 26 dar. Insbesondere stellt 2 ein beispielhaftes Verfahren zum Halten des Druckunterschieds zwischen der Luft stromaufwärts und stromabwärts des Drosselventils 28 bei einem gewünschten Niveau oder innerhalb eines gewünschten Bereichs dar.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Das offenbarte Rückführsystem kann in jedem Leistungssystem verwendet werden, bei dem eine verbesserte Turboladerübergangslastantwort gewünscht ist. Insbesondere gibt das offenbarte System einen einfachen, zuverlässigen Weg zum Halten einer Reserve an aufgeladener Luft bei einem gewünschten Druck für eine schnelle Turboladerantwort auf Übergangslasten an. Der Betrieb des Rückführsystems 20 wird nun erläutert.
-
Umgebungsluft kann über den Verdichter 22 in das Lufteinlasssystem 18 eingesaugt werden, wo sie auf ein vorbestimmtes Niveau druckbeaufschlagt wird, bevor sie in die Verbrennungskammer 16 des Motors 10 gelangt. Kraftstoff kann mit der druckbeaufschlagten Luft vor oder nach einem Eindringen in die Verbrennungskammer 16 gemischt werden. Diese Kraftstoff-Luft-Mischung kann dann durch den Motor 10 zum Erzeugen mechanischer Arbeit und eines Abgasstroms verbrannt werden. Der Abgasstrom kann aus dem Motor 10 zu der Turbine 58 geleitet werden, wo die Ausdehnung der heißen Abgase bewirken kann, dass sich die Turbine 58 dreht, wodurch der verbundene Verdichter 22 zum Verdichten der Einlassluft gedreht wird. Nachdem er die Turbine 58 verlässt, kann der Abgasstrom zu der Umgebung geleitet werden.
-
Wie in dem Ablaufplan der 2 dargestellt ist, kann die Steuerung 48 ein Signal von dem Drucksensor 44 empfangen, das einen Luftdruck stromaufwärts des Drosselventils 28 anzeigt, und kann ein Signal von dem Drucksensor 46 empfangen, das einen Luftdruck stromabwärts des Drosselventils 28 angibt (Schritt 100). Man beachte, dass die Drucksensoren 44 und 46 aus dem Lufteinlasssystem 18 weggelassen werden können und dass die Steuerung 48 Signale von verschiedenen Sensoren (nicht gezeigt) in Bezug auf die Betriebe des Motors 10 empfangen kann. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Steuerung 48 zum Bestimmen des Luftdrucks stromaufwärts und stromabwärts des Drosselventils die empfangenen Signale mit Algorithmen, Karten, Diagrammen und/oder Kurven vergleichen. Nach dem Empfang der Drucksignale kann die Steuerung 48 die Drucksignale vergleichen und einen Druckunterschied zwischen der Luft stromaufwärts und der Luft stromabwärts des Drosselventils 28 berechnen (Schritt 102).
-
Nach dem Berechnen des Druckunterschieds kann die Steuerung 48 bestimmen, ob der berechnete Druckunterschied oberhalb eines ersten Grenzwerts des Druckunterschieds ist (Schritt 104). Der erste Grenzwert des Druckunterschieds kann ein vorher festgelegter Druckunterschied sein, wie beispielsweise etwa 15,5%. Alternativ ist zu beachten, dass der Druckunterschiedgrenzwert dynamisch sein kann und vom Betrieb des Motors 10 abhängen kann, falls gewünscht.
-
Falls die Steuerung 48 bestimmt, dass der berechnete Druckunterschied oberhalb des ersten Grenzwerts des Druckunterschieds ist (Schritt 104: Ja), kann die Steuerung 48 das Rückführventil 38 zum Erhöhen der Luftmenge betätigen, die über das Rückführsystem 26 zurück zu dem Kompressor 22 abgezweigt wird (Schritt 106). Nach dem Erhöhen der Luftmenge, die zurück zu dem Verdichter 22 abgezweigt wird, kann der Schritt 100 wiederholt werden (d.h. die Steuerung 48 empfängt ein Signal von dem Drucksensor 44, das einen Luftdruck stromaufwärts des Drosselventils 28 angibt, und kann ein Signal von dem Drucksensor 26 empfangen, das einen Luftdruck stromabwärts des Drosselventils 28 angibt).
-
Falls die Steuerung 48 bestimmt, dass der berechnete Druckunterschied nicht oberhalb des ersten Grenzwerts des Druckunterschieds ist (Schritt 104: Nein), kann die Steuerung 48 bestimmen, ob der berechnete Druckunterschied unterhalb eines zweiten Grenzwerts des Druckunterschieds ist (Schritt 108). Der zweite Grenzwert des Druckunterschieds kann ein vorher festgelegter Druckunterschied sein, wie beispielsweise ungefähr 15 %. Alternativ ist zu beachten, dass der Druckunterschiedgrenzwert dynamisch sein kann und von dem Betrieb des Motors abhängt, falls gewünscht. Es ist ferner zu beachten, dass sowohl der erste als auch der zweite Grenzwert im Wesentlichen der gleiche sein können.
-
Falls die Steuerung 48 bestimmt, dass der berechnete Druckunterschied unterhalb des zweiten Grenzwerts des Druckunterschieds ist (Schritt 108: Ja), kann die Steuerung 48 das Rückführventil 38 zum Verringern der Luftmenge betätigen, die über das Rückführsystem 26 zurück zu dem Verdichter 22 abgezweigt wird (Schritt 110). Nach dem Verringern der Luftmenge, die zurück zu dem Verdichter 22 abgezweigt wird, oder falls die Steuerung 48 bestimmt, dass der berechnete Druckunterschied nicht unterhalb des zweiten Grenzwerts des Druckunterschieds ist (Schritt 108: Nein), kann der Schritt 100 wiederholt werden (d.h. die Steuerung 48 kann ein Signal von dem Drucksensor 44 empfangen, das einen Luftdruck stromaufwärts des Drosselventils 28 angibt, und kann ein Signal von dem Drucksensor 46 empfangen, das einen Luftdruck stromaufwärts des Drosselventils 28 angibt).
-
Durch Regeln des Druckunterschieds zwischen der Luft stromaufwärts und stromabwärts des Drosselventils kann die Antwort des Turboladers auf Übergangslasten verbessert werden. Insbesondere da der Luftdruck stromaufwärts und stromabwärts des Drosselventils direkt gemessen werden können, kann eine Reserve an aufgeladener Luft bei einem Druck gehalten werden, der eine schnelle Antwort auf Übergangslasten erlaubt.
-
Fachleute werden erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem offenbarten System gemacht werden können, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen werden Fachleute angesichts der hierin offenbarten Beschreibung erkennen. Die Beschreibung und die Beispiele sollen als lediglich beispielhaft betrachtet werden, wobei der wahre Schutzumfang durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente angegeben ist.