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DE-102013209000-B4 - SYSTEME UND VERFAHREN FÜR EINEN DRUCKLUFTSPEICHER, DER AN EINE TURBINE GEKOPPELT IST

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Abstract

Verfahren für einen turbogeladenen Motor (10), umfassend: als Reaktion auf ein Tip-In, Reduzieren des Turbolochs durch Ablassen von mit Druck beaufschlagter Ladung aus einem Druckluftspeicher (54) in einen Auslasskrümmer (36); und während eines ersten Tip-Out bei höherer Motordrehzahl nach dem Tip-In, Laden des Druckluftspeichers (54) mit mindestens etwas komprimierter Einlassluft von einem Einlasskrümmer (22); und während eines zweiten Tip-Out bei niedrigerer Motordrehzahl nach dem Tip-In, Laden des Druckluftspeichers (54) mit mindestens etwas verbrannten Abgasen von dem Auslasskrümmer (36).

Inventors

  • John Eric Rollinger
  • Adam J. Richards
  • David Bell
  • Robert Andrew Wade

Assignees

  • FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC

Dates

Publication Date
20260507
Application Date
20130515
Priority Date
20120517

Claims (19)

  1. Verfahren für einen turbogeladenen Motor (10), umfassend: als Reaktion auf ein Tip-In, Reduzieren des Turbolochs durch Ablassen von mit Druck beaufschlagter Ladung aus einem Druckluftspeicher (54) in einen Auslasskrümmer (36); und während eines ersten Tip-Out bei höherer Motordrehzahl nach dem Tip-In, Laden des Druckluftspeichers (54) mit mindestens etwas komprimierter Einlassluft von einem Einlasskrümmer (22); und während eines zweiten Tip-Out bei niedrigerer Motordrehzahl nach dem Tip-In, Laden des Druckluftspeichers (54) mit mindestens etwas verbrannten Abgasen von dem Auslasskrümmer (36).
  2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Druckluftspeicher (54) mit mindestens etwas verbrannten Abgasen aus dem Abgaskrümmer (36) während eines Motorzyklus vor dem Tip-In aufgeladen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2 , weiterhin umfassend das Justieren einer Zylinderkraftstoffeinspritzung während des Ablassens auf der Basis der mit Druck beaufschlagten Ladung, um ein Luft-Kraftstoff-Gesamtverhältnis an einem Abgaskatalysator bei oder etwa bei Stöchiometrie zu halten.
  4. Verfahren nach Anspruch 3 , wobei das Justieren der Zylinderkraftstoffeinspritzung das Durchführen einer fetten Kraftstoffeinspritzung und/oder einer späten Kraftstoffeinspritzung auf der Basis einer Menge und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der mit Druck beaufschlagten Ladung beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4 , wobei das Justieren der Zylinderkraftstoffeinspritzung weiterhin das Justieren der Kraftstoffeinspritzung auf der Basis einer Rückkopplung von einem Abgas-Luft-KraftstoffVerhältnis-Sensor in dem Auslasskrümmer (36) stromabwärts von einer Turbine (16) eines Turboladers (13) beinhaltet.
  6. Verfahren für einen turbogeladenen Motor (10), umfassend: als Reaktion auf ein Tip-In, Reduzieren des Turbolochs durch Ablassen von mit Druck beaufschlagter Ladung aus einem Druckluftspeicher (54) in einen Auslasskrümmer (36), wobei der Druckluftspeicher (54) mit mindestens etwas verbrannten Abgasen aus dem Abgaskrümmer (36) während eines Motorzyklus vor dem Tip-In aufgeladen wird, wobei das Laden des Druckluftspeichers (54) mit wenigstens einigen verbrannten Abgasen Folgendes beinhaltet: während einer ersten Bedingung, wenn ein Tip-In bei hohen Motordrehzahlen vorhergesagt wird, Laden des Druckluftspeichers (54)nur mit verbrannten Abgasen; und während einer zweiten Bedingung, wenn ein Tip-In bei niedrigen Motordrehzahlen vorhergesagt wird, Laden des Druckluftspeichers (54)mit frischer Einlassluft und verbrannten Abgasen, wobei ein Verhältnis der frischen Einlassluft zu verbrannten Abgasen auf einem gewünschten Druckluftspeicher-AGR-Prozentsatz basiert.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Ablassen von mit Druck beaufschlagter Ladung in den Auslasskrümmer (36) das Ablassen der mit Druck beaufschlagten Ladung stromaufwärts von einer Turbine (16) des Turboladers (13) beinhaltet.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Ablassen das Ablassen beinhaltet, bis ein Auslassdruck einen Druckgrenzwert erreicht, und dann Beenden des Ablassens.
  9. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Ablassen zu dem Auslasskrümmer (36) während eines aufgeladenen Motorbetriebs durchgeführt wird.
  10. Verfahren für einen turbogeladenen Motor (10), umfassend: Selektives Laden eines Druckluftspeichers (54) mit angesaugter Frischluft aus einem Ansaugkrümmer (22) über ein erstes Ventil (82) und/oder Verbrennungsabgas aus einem Auslasskrümmer (36) über ein zweites Ventil (86); und als Reaktion auf einen Tip-In, Ablassen mit Druck beaufschlagter Ladung aus dem Druckluftspeicher (54) in den Auslasskrümmer (36) über ein drittes Ventil (88), um das Turboloch zu reduzieren, und als Reaktion auf eine AGR-Anforderung, Ablassen mit Druck beaufschlagter Ladung aus dem Druckluftspeicher (54) in den Ansaugkrümmer (22) über ein viertes Ventil (84).
  11. Verfahren nach Anspruch 10 , wobei das selektive Laden das Laden mit frischer Einlassluft und verbranntem Abgas zum Speichern einer Druckluftspeicherladung mit einem gewählten AGR-Prozentsatz beinhaltet.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 , wobei das Ablassen das Ablassen während einer positiven Druckbedingung von Einlasskrümmer (22) zu Auslasskrümmer (36) beinhaltet oder das Ablassen zu dem Auslasskrümmer (36), bis eine Turbinendrehzahl einen Geschwindigkeitsgrenzwert erreicht, oder bis ein Einlassladedruck einen Druckgrenzwert erreicht.
  13. Verfahren nach Anspruch 10 , weiterhin umfassend, während des Ablassens, das Justieren einer Kraftstoffeinspritzmenge und/oder einer Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung zu einem Motorzylinder, wobei die Justierung auf der ausgelassenen, mit Druck beaufschlagten Ladung basiert, um ein Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei oder etwa bei Stöchiometrie zu halten.
  14. Verfahren nach Anspruch 10 , wobei das Ablassen von mit Druck beaufschlagter Ladung zu dem Auslasskrümmer (36) das Ablassen einer ersten Menge an mit Druck beaufschlagter Ladung von dem Druckluftspeicher (54) zu dem Auslasskrümmer (36) beinhaltet, wobei das Verfahren weiterhin als Reaktion auf das Tip-In weiterhin das Ablassen einer zweiten, verschiedenen Menge an mit Druck beaufschlagter Ladung von dem Druckluftspeicher (54) zu dem Einlasskrümmer (22) umfasst.
  15. Motorsystem (100), umfassend: einen aufgeladenen Motor (10), einen Turbolader (13), einen Druckluftspeicher (54), der sowohl an einen Ansaugkrümmer (22) als auch einen Auslasskrümmer (36) angeschlossen ist, und eine Steuerung mit computerlesbaren Befehlen zum während eines ersten Tip-Out bei höherer Motordrehzahl nach einem Tip-In, Laden des Druckluftspeichers (54) mit mindestens etwas komprimierter Einlassluft von einem Einlasskrümmer (22); und während eines zweiten Tip-Out bei niedrigerer Motordrehzahl nach dem Tip-In, Laden des Druckluftspeichers (54) mit mindestens etwas verbrannten Abgasen von dem Auslasskrümmer (36), und als Reaktion auf den Tip-In, Ablassen von Ladung einschließlich Luft und verbranntem Abgas von dem Druckluftspeicher (54) in den Auslasskrümmer (36) stromaufwärts von einer Turbine (16) des Turboladers (13), um das Turboloch zu reduzieren.
  16. Motorsystem (100) nach Anspruch 15 , wobei der Druckluftspeicher (54) über jedes eines ersten Ventils (86) und eines zweiten Ventils (88) an den Auslasskrümmer (36) gekoppelt ist und wobei das Ablassen von Ladung aus dem Druckluftspeicher (54) in den Auslasskrümmer (36) das Öffnen des zweiten Ventils (88), während das erste Ventil (86) geschlossen gehalten wird, beinhaltet.
  17. Motorsystem (100) nach Anspruch 16 , wobei die Steuerung weiterhin Anweisungen enthält zum: vor dem Tip-In, Laden des Druckluftspeichers (54) mit komprimierter Luft von dem Einlasskrümmer (22) und verbranntem Abgas von dem Auslasskrümmer (36), wobei das Laden mit verbranntem Abgas von dem Auslasskrümmer (36) das Öffnen des ersten Ventils (86), während das zweite Ventil (88) geschlossen gehalten wird, beinhaltet.
  18. Motorsystem (100) nach Anspruch 16 , wobei das Ablassen für eine Dauer fortgesetzt wird, bis ein Auslassdruck stromaufwärts von der Turbine (16) auf einem Druckluftspeicherdruck ist.
  19. Motorsystem (100) nach Anspruch 15 , wobei die Steuerung weiterhin Anweisungen enthält zum: während des Ablassens zu dem Auslasskrümmer (36), Justieren einer Kraftstoffeinspritzung zu einem Motorzylinder, das sie fetter und/oder später ist, einer Fettheit und einer Verzögerung bei der Kraftstoffeinspritzung basierend auf der mit Druck beaufschlagten Ladung, um ein Abgas-Luft-KraftstoffVerhältnis an einem Abgaskatalysator auf Stöchiometrie zu halten.

Description

Gebiet der Erfindung Die vorliegende Anmeldung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und insbesondere das Ansaugen von Luft in Kraftfahrzeug-Motorsystemen. Hintergrund und Kurzdarstellung der Erfindung Ein aufgeladener Motor kann eine höhere Kraftstoffeffizienz und geringere Emissionen bieten als ein selbstansaugender Motor mit ähnlicher Leistung. Während Übergangsbedingungen können jedoch Leistung, Kraftstoffeffizienz und Emissionssteuerungsleistung eines aufgeladenen Motors leiden. Solche Übergangsbedingungen können u. a. schnell steigende oder abnehmende Motorlasten, Motordrehzahlen oder Luftmassendurchsätze sein. Wenn beispielsweise die Motorlast schnell steigt, benötigt der Kompressor eines Turboladers möglicherweise ein erhöhtes Drehmoment, um einen erhöhten Luftmassendurchsatz zu liefern. Ein solches Drehmoment ist jedoch unter Umständen nicht verfügbar, wenn die Turbine, die den Kompressor antreibt, nicht vollständig hochgedreht hat. Infolgedessen kann eine unerwünschte Leistungsverzögerung auftreten, bevor sich der Ansaugluftstrom zur erforderlichen Stärke aufbaut. Es wurde bereits erkannt, dass ein turbogeladenes Motorsystem dafür eingerichtet sein kann, komprimierte Luft zu speichern und die gespeicherte komprimierte Luft zur Ergänzung der Luftladung vom Kompressor des Turboladers zu verwenden. Zum Beispiel beschreiben Pursifull u. a. in der US-Patentschrift US 2011 / 0 132 335 A1 ein System, in dem komprimierte Luft in einem Druckluftspeicher gespeichert und in den Ansaugkrümmer abgegeben wird, wenn vom Kompressor des Turboladers zu wenig komprimierte Luft verfügbar ist. Insbesondere wird der Druckluftspeicher mit angesaugter Frischluft und/oder Abgas von einem oder mehreren nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern geladen. Durch Abgeben zusätzlicher komprimierter Luft aus dem Druckluftspeicher in den Ansaugkrümmer kann ein Drehmoment, das der abgegebenen Luft entspricht, bereitgestellt werden, um den Drehmomentbedarf während des Hochdrehens der Turbine zu erfüllen. Weiterer Stand der Technik ist aus FR 2 906 309 A1, DE 198 33 134 C1, DE 80 23 061 U1 und DE 10 2006 055 591 A1 bekannt. Die Erfinder des Vorliegenden haben jedoch potentielle Probleme in diesem System erkannt. Beispielsweise kann die Ladeluft, wenn der Druckluftspeicher ein kleines Volumen aufweist, möglicherweise anfangs genügend Luft zuführen, um das gewünschte erhöhte Drehmoment bereitzustellen, doch hat die Turbine nach dem Ausschöpfen der Luftzufuhr, beispielsweise bei höheren Motordrehzahlen, möglicherweise immer noch nicht hochgedreht, und somit kann das Drehmoment nach dem anfänglichen Anstieg wieder abfallen. Eine solche Leistung kann schlimmer sein als gar kein Ausgleich. Noch weiter ist der Druck der von dem Druckluftspeicher gelieferten Luft möglicherweise nicht hoch genug, um den Ladedruck zu überwinden, oder die Ladung in dem Speicher ist möglicherweise primär Abgas und liefert somit wenig überschüssigen Sauerstoff für die Verbrennung, um das Turboloch auszugleichen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Druckluftspeicher für ein Fahrzeug bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Somit können mindestens einige der oben beschriebenen Probleme mit einem Verfahren für einen turbogeladenen Motor behoben werden. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren als Reaktion auf ein Tip-In das Reduzieren des Turbolochs durch Ablassen von mit Druck beaufschlagter Ladung aus einem Druckluftspeicher in einen Auslasskrümmer. Auf diese Weise wird mit Druck beaufschlagte Ladung in den Auslasskrümmer abgelassen, um den Abgasdruck schnell zu erhöhen. Beispielsweise ist während des vorausgegangenen Motorbetriebs vor dem Tip-In der Druckluftspeicher möglicherweise bereits mit primär verbranntem Abgas von dem Auslasskrümmer gefüllt. Als Reaktion auf das Tip-In kann die mit Druck beaufschlagte Ladung einschließlich dem verbrannten Abgas in den Auslasskrümmer ausgetragen werden. Folglich kann ein Absaugdruck an der Turbine erhöht werden, um das Hochfahren der Turbine zu beschleunigen. Durch Liefern der Ladung an den Auslasskrümmer kann sie leichter über eine längere Dauer verteilt werden, da die Turbine das Gas mit einer niedrigeren Rate als die Motoransaugseite. Auf diese Weise kann der erhöhte Absaugdruck das Ausgleichen des Turbolochs unterstützen und während des Reagierens auf das Tip-In eine ständig zunehmende Motorausgabe aufrechterhalten. Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzbeschreibung der Vorstellung einer Auswahl von Konzepten, die in der detaillierten Beschreibung im Einzelnen beschrieben sind, in vereinfachter Form dient. Sie soll keine entscheidenden oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes aufzeigen, dessen Umfang durch die auf die detaillierte Beschreibung folgenden Ansprüche eindeutig definiert wird. Ferner ist der Gegenstand nicht a