DE102019109813A1

DE102019109813A1 - Detektion von lecks und blockierungen in einem abgassystem eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019109813A1
Application number: DE102019109813.0A
Authority: DE
Inventors: Douglas Martin; Benjamin Rocci; Tyler Kelly
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2019-10-17
Also published as: US10731587B2; CN110388249A; US20190316538A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt Detektion von Lecks und Blockierungen in einem Abgassystem eines Fahrzeugs bereit. Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren einer Verschlechterungsquelle in einem Abgassystem eines Fahrzeugs werden bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren Betätigen eines elektrischen Turboladers zum Rotieren in eine erste Richtung, um die Integrität eines Abgasrohrs des Abgassystems zu bewerten, und Rotation des Turboladers in eine zweite Richtung beinhalten, um einen Abgaskrümmer des Abgassystems zu beurteilen, nachdem ein Motor des Fahrzeugs abgeschaltet wurde. In dem Abgassystem erzeugte Drücke werden mit Schwellenwerten auf der Grundlage des Atmosphärendrucks und/oder der Turboladerdrehzahl verglichen.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Detektieren von Lecks und/oder Blockierungen in einem Abgassystem eines Fahrzeugs.
Allgemeiner Stand der Technik
Die Verbrennung von Luft-Kraftstoff-Gemischen in den Zylindern eines Fahrzeugmotors erzeugt Drehmoment zum Antreiben eines Antriebs des Fahrzeugs. Der Prozess der Verbrennung produziert Abgas, das sich in den Zylindern bildet und in ein Abgasverwaltungssystem des Fahrzeugs geleitet wird. Das Abgas kann auf einem Gemisch von Nebenprodukten bestehen, einschließlich Stickoxiden (NO_x), Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen und Feinstaub. Die Freisetzung derartiger Materialien in die Atmosphäre ist unerwünscht und aktuelle Abgasverwaltungssysteme sind dazu konfiguriert, diese Chemikalien vor der Emission aus dem Abgas zu entfernen.
Die Behandlung des Abgases kann die Entfernung von NO_x, CO und Kohlenwasserstoffen durch einen oder mehrere Dreiwegekatalysatoren (three-way catalytic converters - TWCs) und von Feinstaub durch einen Gaspartikelfilter (GPF) beinhalten, wobei beide Vorrichtungen zwischen einem Abgaskrümmer des Motors und einem Auslass eines Abgasrohrs des Fahrzeugs positioniert sind. Der TWC und GPF sind effektive Systeme zur Entfernung von Verbrennungsnebenprodukten, können aber im Lauf der Zeit Verschlechterungen entwickeln. Zum Beispiel können Komponenten des Abgassystems, die häufig äußeren Elemente, wie zum Beispiel das TWC-Gehäuse und das Abgasrohr, und Temperaturänderungen ausgesetzt sind, wie zum Beispiel der Abgaskrümmer, Rost ansetzen oder Risse entwickeln, was zum Austritt von unbehandeltem Abgas führt. Außerdem kann sich Feinstaub in Gasströmungswegen des Abgassystems ansammeln, was zu Blockierungen führt, welche die Motorleistung aufgrund von Gegendruck im Abgassystem verschlechtern. Somit können Verfahren zum Diagnostizieren von Lecks und Blockierungen im Abgassystem kurz nach der Bildung der Lecks und Blockierungen ermöglichen, dass das System repariert wird, bevor sich die Verschlechterung verstärkt und sich nachteilig auf die Motorleistung auswirkt.
Ansätze zum Angehen der Detektion von Verschlechterung des Abgassystemsystems beinhalten das Betreiben eines elektrischen Kompressors zum Diagnostizieren von Fahrzeugkomponenten. Ein beispielhafter Ansatz ist von Bauerle et al. in US 6,688,104 gezeigt. Darin wird ein elektrischer Kompressor angeschaltet, nachdem ein Fahrzeug angehalten wird, und Diagnoseverfahren zum Bewerten eines Ansaugkrümmers und eines Abgassystems des Fahrzeugs werden ausgeführt. Zum Beispiel kann der Betrieb eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils) auf der Grundlage gemessener Änderungen des Drucks beurteilt werden oder kann die korrekte Funktion eines Abgastemperatursensors durch das Vergleichen eines Temperatursignals mit einer voreingestellten Temperaturreduzierung bestimmt werden, die sich aus einem Kühleffekt des aktiven elektrischen Kompressors ergibt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel beinhaltet das Verfahren aus US 6,688,104 das Überwachen des Abgassystems in Bezug auf Lecks oder Blockierungen nicht. Die Verschlechterung spezifischer Auslasskomponenten, wie zum Beispiel des AGR-Ventils oder des Abgastemperatursensors, kann die Bildung eines Lecks im Auslass möglicherweise nicht angeben. Wenn die diagnostizierten Teile trotz der Gegenwart einer Verschlechterungsquelle als einen zufriedenstellenden Zustand aufweisend betrachtet werden, kann der Betrieb des Fahrzeugs fortgesetzt werden, ohne dass das Leck oder die Blockierung bemerkt wird, bis eine Verschlechterung anderer Abgassystemelemente oder eine verringerte Motorleistung auftritt.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren angegangen werden zum, beim Abschalten des Motors, Betreiben eines elektrischen Turboladers, um Luft in ein Abgassystem zu saugen, und Angeben von Verschlechterung des Abgassystems auf der Grundlage eines Vergleichs eines Drucks in dem Abgassystem, der während des Betreibens des elektrischen Turboladers gemessen wird, mit einem Schwellendruck, der auf einem Atmosphärendruck basiert. Auf diese Weise können Lecks und Blockierungen in einem Abgassystem unter Verwendung von Elementen detektiert werden, die bereits in einem Motorsystem eines Fahrzeugs vorhanden sind.
Als ein Beispiel können eine Drossel und ein oder mehrere Zylinderventile geschlossen werden, um stromaufwärts einer Turbine eines elektrischen Turboladers ein geschlossenes System zu erzeugen. Der elektrische Turbolader kann betätigt werden, nachdem der Motor abgeschaltet wurde, und in eine Richtung gedreht werden, die der Richtung, wenn der Turbolader betrieben wird, wenn der Motor angeschaltet ist, entgegengesetzt ist (z. B. eine Rückwärtsrichtung). Das Rückwärtsdrehen der Turbine kann Luft rückwärts durch einen Abgaskanal und in den Abgaskrümmer ziehen. Ein Vergleich des Drucks in dem Abgaskrümmer, während der Turbolader rückwärts betrieben wird, mit einem Schwellendruck, der auf der Grundlage des Atmosphärendrucks bestimmt wird, wird durchgeführt, um zu bestimmen, ob ein Leck vorhanden ist. In einem weiteren Beispiel kann der elektrische Turbolader in eine Vorwärtsrichtung gedreht werden, die der Rückwärtsrichtung entgegengesetzt ist, wobei der Motor aus ist und die Drossel und die Einlass- und Auslassventile der Zylinder offene Positionen aufweisen, um einen Luftstrom durch die Zylinder und in das Abgassystem zu ermöglichen. Ein Abgasanpassungsventil in einem Abgasrohr kann geschlossen sein, um den Luftstrom aus dem Abgasrohr heraus zu beschränken, wodurch ein Druckaufbau ermöglicht wird, wenn Luft in das Abgasrohr von stromaufwärts zu stromabwärts der Turbine gepumpt wird. Drücke in dem Abgasrohr und Abgaskrümmer können gemessen werden und mit einem Satz von Schwellenwerten verglichen werden, die in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck berechnet wurden, um zu bestimmen, ob das Abgassystem verschlechtert ist.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile vermeiden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Beispiel für ein Motorsystem eines Fahrzeugs.
2A zeigt den Vorwärtsdrehbetrieb eines elektrischen Turboladers eines Motorsystems während eines Zustands mit ausgeschaltetem Motor.
2B zeigt den Rückwärtsdrehbetrieb eines elektrischen Turboladers eines Motorsystems während eines Zustands mit ausgeschaltetem Motor.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene einer Routine zum Diagnostizieren von Lecks und Blockierungen in einem Abgassystem eines Fahrzeugs.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Routine zum Detektieren von Lecks und Blockierungen in einem Abgasrohr eines Fahrzeugs.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Routine zum Detektieren von Lecks in einem Abgaskrümmer eines Fahrzeugs.
6 zeigt ein beispielhaftes Betriebskennfeld zum Detektieren von Lecks und Blockierungen in einem Abgasrohr eines Fahrzeugs.
7 zeigt ein beispielhaftes Betriebskennfeld zum Detektieren von Lecks in einem Abgaskrümmer eines Fahrzeugs.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Diagnostizieren von Lecks und Blockierungen in einem Abgassystem eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug kann ein Motorsystem mit einem Motor umfassen, der an ein Abgassystem und einen elektrischen Turbolader gekoppelt ist, wie in 1 gezeigt. Wenn der Motor abgeschaltet wird, kann der elektrische Turbolader angeschaltet werden, um sich in eine erste Vorwärtsrichtung zu drehen, um von einem Ansaugkanal des Motorsystems, wie in 2A gezeigt, stromabwärts einer Turboladerturbine angeordnet, in ein Abgasrohr zu treiben. Der elektrische Turbolader kann ebenfalls in eine zweite Rückwärtsrichtung gedreht werden, wenn der Motor aus ist, um Luft von einem Abgasrohr des Fahrzeugs in einen Abgaskrümmer des Motors, stromaufwärts der Turbine platziert, zu pumpen. Das Drehen des elektrischen Turboladers in die erste oder zweite Richtung, während der Motor aus ist, kann in beispielhaften Routinen zum Bestimmen, ob Lecks oder Blockierungen in dem Abgassystem vorhanden sind, enthalten sein, wie in 3 gezeigt. Wird eine Verschlechterung des Abgassystems diagnostiziert, kann ein Leck oder eine Blockierung in dem Abgasrohr durch eine Routine bestimmt werden, die durch eine Motorsteuerung ausgeführt werden kann, wie in 4 gezeigt. Auf ähnliche Weise kann die Motorsteuerung eine Routine ausführen, wie in 5 gezeigt, um eine Gegenwart eines Lecks in dem Abgaskrümmer zu detektieren. Die 6 und 7 zeigen beispielhafte Betriebe für die Detektion eines Lecks oder einer Blockierung in dem Abgasrohr bzw. eines Lecks in dem Abgaskrümmer.
1, 2A und 2B zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn derartige Elemente so gezeigt sind, dass sie einander direkt berühren oder direkt miteinander gekoppelt sind, können diese mindestens in einem Beispiel entsprechend als sich direkt berührend oder direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander angrenzend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander angrenzend bzw. zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in flächenteilendem Kontakt zueinander liegen, als in flächenteilendem Kontakt bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich nur ein Abstand dazwischen befindet und keine anderen Komponenten, in mindestens einem Beispiel derart bezeichnet werden. Als noch ein anderes Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an entgegengesetzten Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug aufeinander derart bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und kann ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Im vorliegenden Zusammenhang können sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und dazu verwendet werden, die Positionierung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Demnach sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren dargestellt sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (wie z. B. als rund, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen). Ferner können Elemente, die so gezeigt sind, dass sie einander schneiden, in mindestens einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden. Es versteht sich, dass eine oder mehrere Komponenten, die als „im Wesentlichen ähnlich und/oder identisch“ bezeichnet werden, sich je nach Herstellungstoleranzen (z. B. mit 1-5 % Abweichung) voneinander unterscheiden.
Ein Fahrzeug kann ein Motorsystem beinhalten, das einen Motor, der zwischen einem Ansaugsystem und einem Abgassystem gekoppelt ist, und einen elektrischen Turbolader umfasst, der einen Verdichter, der in dem Ansaugsystem angeordnet ist, und eine Turbine beinhaltet, die in dem Abgassystem angeordnet ist. Der Motor beinhaltet einen Ansaugkrümmer, der an einen Rest des Ansaugsystems gekoppelt ist, und einen Abgaskrümmer, der an einen Rest des Abgassystems gekoppelt ist. Außerdem kann das Abgassystem ein Abgasrohr beinhalten, um verbranntes Gas aus dem Motorsystem stromabwärts der Turbine des Turboladers auszustoßen. Ein Beispiel für ein Fahrzeug mit derartigen Komponenten ist in 1 gezeigt. 1 stellt ein Beispiel für einen Zylinder eines Verbrennungsmotors 10 dar, der in einem Motorsystem 7 eines Fahrzeugs 5 enthalten ist. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingaben von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 132 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder 14 (der hier auch als Brennkammer bezeichnet werden kann) des Motors 10 kann Brennkammerwände 136 beinhalten, in denen ein Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übertragen wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem an zumindest ein Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser (nicht gezeigt) über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Startbetrieb des Motors 10 zu ermöglichen.
Der Zylinder 14 kann über eine Reihe von Ansaugluftkanälen 142, 144 und 146 Ansaugluft aufnehmen. Der Ansaugluftkanal 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 kommunizieren. 1 zeigt, dass der Motor 10 mit einem elektrischen Turbolader 175 konfiguriert ist, der einen Verdichter 174, der zwischen den Ansaugkanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176 beinhaltet, die entlang des Abgassystems zwischen dem Abgaskrümmer 148 und dem Abgasrohr 158 angeordnet ist. In einigen Beispielen kann der Verdichter 174 mit einem Verdichterrückführungskanal 202, wie in den 2A-2B gezeigt, ausgelegt sein, der verdichtete Luft von stromabwärts des Verdichters 174 und einem Ladeluftkühler 160 zu stromaufwärts des Verdichters 174 zurückführt. Ein Fluss durch den Verdichterrückführungskanal 202 kann durch das Anpassen einer Öffnung eines stufenlos verstellbaren Verdichterrückführungsventils (continuously variable compressor recirculation valve - CCRV) 204 gesteuert werden. Das CCRV 204 kann ein stufenlos verstellbares Ventil sein und das Erhöhen der Öffnung des CCRV 204 kann das Betätigen (oder Speisen) eines Elektromotors oder Elektromagneten zum Öffnen des Ventils beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann das CCRV 204 während eines Betriebs mit aufgeladenem Motor teilweise geöffnet sein, um einen Pumpgrenzabstand bereitzustellen, und die Öffnung des CCRV 204 kann als Reaktion auf eine Pumpangabe erhöht werden.
Der Verdichter 174 kann mindestens teilweise von der Abgasturbine 176 über eine Welle 180 mit Leistung versorgt werden. In einem Beispiel, gezeigt in 1, ist der Elektromotor 177 ebenfalls an die Welle 180 gekoppelt und kann den Verdichter 174 ebenfalls rotieren, wenn er über ein Energierückgewinnungssystem, wie zum Beispiel die Batterie 58, mit elektrischer Leistung versorgt wird. Während Ereignissen, bei welchen eine Wahrscheinlichkeit für ein Turboloch erhöht ist, wie zum Beispiel unmittelbar nach dem Motorstart oder einer Erhöhung des Drehmomentbedarfs nach einem Leerlaufzeitraum, kann sich die Abgasturbine 176 aufgrund einer nicht ausreichenden Menge an Abgas zum Antreiben der Rotation der Abgasturbine 176 möglicherweise nicht schnell genug drehen. Somit kann die Steuerung 12 dem Elektromotor 177 das Rotieren des Verdichters 174 befehlen, um Luft zu verdichten, die in den Motor 10 eintritt. Eine Drehzahl des Verdichters 174 kann durch den Elektromotor 177 und/oder ein Wastegate 181, das in einem Abgassystem des Motorsystems 7 angeordnet ist, reguliert werden.
In einem weiteren Beispiel kann der Elektromotor 177 direkt an die Turbine 176 gekoppelt sein, wie in den 2A-2B gezeigt. Leistung wird dem Elektromotor 177 auf ähnliche Weise durch die Batterie 58 und eine durch die Steuerung 12 befohlene Leistungsmenge bereitgestellt. Die Rotation der Turbine 176 durch den Elektromotor 177 kann aufgrund der mechanischen Kopplung durch die Welle 180 ebenfalls zur Rotation des Verdichters 174 führen. Wenn die Turbine 176 in eine erste Richtung rotiert, kann sich der Verdichter 174 somit bei einer ähnlichen Drehzahl in die erste Richtung drehen. Wenn sich die Turbine 176 in eine zweite, entgegengesetzte Richtung dreht, kann sich der Verdichter 174 in die zweite Richtung drehen. In dieser Schrift kann sich die erste Richtung auf eine Vorwärtsrichtung beziehen und kann sich die zweite Richtung auf eine Rückwärtsrichtung beziehen. In der ersten Richtung lässt der Verdichter 174 aufgeladene Luft vom Verdichter zum Motor 10 strömen, wodurch ein Krümmerabsolutdruck (manifold absolute pressure - MAP) steigt. In der zweiten Richtung wird Luft vom Abgasrohr 158 zum Abgaskrümmer 148 gepumpt, sodass ein Druck im Abgaskrümmer 148 steigt, wenn der Fluss durch den Zylinder 14 blockiert ist. Die Richtung und Drehzahl der Rotation können durch den Elektromotor 177 eingeleitet werden und ein Turboloch kann durch das elektrische Antreiben der Turbine 176 gemildert werden, bis sich Abgasdruck in ausreichendem Maße angesammelt hat, um die Turbine 176 bei einer gewünschten Drehzahl zu drehen.
Das Wastegate 181 kann über die Steuerung 12 geöffnet werden, um Abgasen das Umgehen der Turbine 176 über den Umgehungskanal 179 zu ermöglichen. Die Steuerung kann die Verdichterdrehzahl durch das Erhöhen des elektrischen Stroms, der dem Elektromotor 177 bereitgestellt wird, und/oder das Schließen des Wastegates 181 erhöhen. Im Gegenzug kann die Verdichterdrehzahl durch das Reduzieren des elektrischen Stroms und/oder das Öffnen des Wastegates 181 verringert werden. Wenn sich der Abgasdruck genügend erhöht, um die Turbine 176 bei einer Drehzahl zu drehen, welche den Aufladebedarf erfüllt, kann der Elektromotor 177 abgeschaltet und der Verdichter 174 ausschließlich durch die mechanische Kopplung mit der Turbine 176 über die Welle 180 angetrieben werden.
Ein Ladeluftkühler (charge air cooler - CAC) 160 kann im Ansaugkanal 142 stromabwärts des Verdichters 174 und stromaufwärts einer Drossel 162 positioniert sein. Der CAC 160 kann ein Luft-zu-Luft-CAC oder ein flüssigkeitsgekühlter CAC sein, der dazu konfiguriert ist, eine Dichte von Luft zu kühlen und zu erhöhen, die durch den Verdichter 174 verdichtet wurde. Die gekühlte Luft kann an den Motor 10 abgegeben und im Zylinder 14 verbrannt werden.
Die Drossel 162, die eine Drosselklappe 164 beinhaltet, kann entlang eines Ansaugkanals des Motors bereitgestellt sein, um die Strömungsrate und/oder den Druck der Ansaugluft zu variieren, die den Motorzylindern bereitgestellt wird. Die Drossel 162 kann beispielsweise stromabwärts von dem Verdichter 174 positioniert sein, wie in 1 gezeigt, oder kann alternativ stromaufwärts von dem Verdichter 174 bereitgestellt sein.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile beinhalten. Zum Beispiel beinhaltet der Zylinder 14 der Darstellung nach mindestens ein Einlasstellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventil 156, die sich in einer oberen Region des Zylinders 14 befinden. In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich des Zylinders 14, zumindest zwei Einlasstellerventile und zumindest zwei Auslasstellerventile beinhalten, die sich in einer oberen Region des Zylinders befinden.
Das Einlassventil 150 kann über einen Aktor 152 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Gleichermaßen kann das Auslassventil 156 über einen Aktor 154 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Bei einigen Bedingungen kann die Steuerung 12 die Signale variieren, die den Aktoren 152 und 154 bereitgestellt werden, um das Öffnen und Schließen des jeweiligen Einlass- und Auslassventils zu steuern. Die Position des Einlassventils 150 und Auslassventils 156 kann durch entsprechende Ventilpositionssensoren (nicht gezeigt) bestimmt werden. Die Ventilaktoren können dem Typ mit elektrischer Ventilbetätigung oder dem Typ mit Nockenbetätigung oder einer Kombination davon entsprechen. Die Einlass- und Auslassventilsteuerung können gleichzeitig gesteuert werden oder es kann eine beliebige von einer Möglichkeit zur variablen Einlassnockenansteuerung, zur variablen Auslassnockenansteuerung, zur dualen unabhängigen variablen Nockenansteuerung oder zur festgelegten Nockenansteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken beinhalten und eines oder mehrere aus einem System zur Nockenprofilverstellung (cam profile switching - CPS), variablen Nockenansteuerung (variable cam timing - VCT), variablen Ventilsteuerung (variable valve timing - WT) und/oder zum variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, zum Variieren des Ventilbetriebs nutzen. Beispielsweise kann der Zylinder 14 alternativ ein über elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über Nockenbetätigung einschließlich CPS und/oder VCT gesteuertes Auslassventil beinhalten. In weiteren Beispielen können das Einlass- und das Auslassventil durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder einen Aktor oder ein Betätigungssystem zur variablen Ventilsteuerung gesteuert werden.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, bei dem es sich um das Volumenverhältnis zwischen dem Kolben 138 am unteren Totpunkt und am oberen Totpunkt handelt. In einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis in dem Bereich von 9:1 bis 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 Verdampfungsenthalpie 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 Verbrennungsmotors 10 eine Zündkerze 192 zum Auslösen der Verbrennung beinhalten. Das Zündsystem 190 kann bei ausgewählten Betriebsmodi als Reaktion auf das Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 dem Zylinder 14 über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch Kraftstoffeinspritzung einleiten kann, was bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen konfiguriert sein, um diesem Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel beinhaltet der Zylinder 14 der Darstellung nach zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 können konfiguriert sein, um von dem Kraftstoffsystem 8 empfangenen Kraftstoff abzugeben. Das Kraftstoffsystem 8 kann eine/n oder mehrere Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und Kraftstoffverteiler beinhalten. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 ist der Darstellung nach direkt an den Zylinder 14 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW-1, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 eine sogenannte Direkteinspritzung (direct injection; hier nachfolgend als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bereit. Während die Einspritzvorrichtung 166 in 1 auf einer Seite des Zylinders 14 positioniert gezeigt ist, kann sie alternativ dazu oberhalb des Kolbens angeordnet sein, wie etwa in der Nähe der Position der Zündkerze 192. Eine derartige Position kann das Mischen und Verbrennen verbessern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine geringere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann die Einspritzvorrichtung oberhalb und in der Nähe des Einlassventils angeordnet sein, um das Mischen zu verbessern. Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 aus einem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems 8 über eine Hochdruckkraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler zugeführt werden. Ferner kann der Kraftstofftank einen Druckwandler aufweisen, welcher ein Signal an der Steuerung 12 bereitstellt.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 ist der Darstellung nach in dem Ansaugkanal 146 und nicht in dem Zylinder 14 angeordnet, in einer Konfiguration, die eine sogenannte Saugrohrkraftstoffeinspritzung (port fuel injection; hier nachfolgend als „PFI“ bezeichnet) in den Ansaugstutzen stromaufwärts des Zylinders 14 bereitstellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 kann aus dem Kraftstoffsystem 8 empfangenen Kraftstoff proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW-2, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 171 empfangen wird, einspritzen. Es ist anzumerken, dass ein einzelner Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme verwendet werden kann oder, wie abgebildet, mehrere Treiber, beispielsweise der Treiber 168 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 und der Treiber 171 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170, verwendet werden können.
In einem alternativen Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Zylinder 14 konfiguriert sein. In noch einem anderen Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Düse pro Einlasskanal zum Einspritzen von Kraftstoff stromaufwärts des Einlassventils 150 konfiguriert sein. In noch anderen Beispielen kann der Zylinder 14 nur eine einzelne Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die dazu konfiguriert ist, unterschiedliche Kraftstoffe in variierenden relativen Mengen als Kraftstoffgemisch aus den Kraftstoffsystemen aufzunehmen, und die außerdem dazu konfiguriert ist, dieses Kraftstoffgemisch entweder als eine Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung direkt in den Zylinder oder als eine Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung stromaufwärts der Einlassventile einzuspritzen.
Kraftstoff kann dem Zylinder während eines einzelnen Zyklus des Zylinders durch beide Einspritzvorrichtungen zugeführt werden. Beispielsweise kann jede Einspritzvorrichtung einen Teil einer Kraftstoffgesamteinspritzung zuführen, die in dem Zylinder 14 verbrannt wird. Außerdem können die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs, der aus der jeweiligen Einspritzvorrichtung zugeführt wird, je nach Betriebsbedingungen, wie etwa Motorlast, Klopfen und Abgastemperatur, wie in der vorliegenden Schrift nachstehend beschrieben, variieren. Der durch Saugrohreinspritzung eingespritzte Kraftstoff kann während eines Ereignisses mit offenem Einlassventil, eines Ereignisses mit geschlossenem Einlassventil (z. B. im Wesentlichen vor dem Ansaugtakt) sowie während eines Betriebs bei sowohl offenem als auch geschlossenem Einlassventil zugeführt werden. Gleichermaßen kann direkt eingespritzter Kraftstoff beispielsweise während eines Ansaugtakts sowie teilweise während eines vorhergehenden Ausstoßtakts, während des Ansaugtakts und teilweise während des Verdichtungstakts zugeführt werden. Demnach kann selbst bei einem einzelnen Verbrennungsereignis eingespritzter Kraftstoff zu unterschiedlichen Zeitpunkten aus der Saugrohr- und Direkteinspritzvorrichtung eingespritzt werden. Darüber hinaus können bei einem einzelnen Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, Ansaugtakts oder einer beliebigen geeigneten Kombination daraus durchgeführt werden.
Der Betrieb des Einlassventils 150 kann hier ausführlicher beschrieben werden. Das Einlassventil 150 kann beispielsweise von einer vollständig geöffneten Position in eine vollständig geschlossene Position oder eine beliebige Position dazwischen bewegt werden. Wenn alle Bedingungen gleich sind (z. B. Drosselposition, Fahrzeuggeschwindigkeit, Druck usw.), ermöglicht es die geöffnete Position, dass im Vergleich zu einer beliebigen anderen Position des Einlassventils 150 mehr Luft von dem Ansaugkanal 146 in den Zylinder 14 eintritt. Umgekehrt kann die vollständig geschlossene Position verhindern und/oder ermöglichen, dass im Vergleich zu einer beliebigen anderen Position des Einlassventils 150 die geringstmögliche Menge an Luft von dem Ansaugkanals 146 in den Zylinder eintritt 14. Somit können die Positionen zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen Position ermöglichen, dass variierende Mengen an Luft zwischen dem Ansaugkanal 146 zu dem Zylinder 14 strömen. In einem Beispiel ermöglicht das Bewegen des Einlassventils 150 in eine weiter geöffnete Position, dass mehr Luft von dem Ansaugkanal 146 zu dem Zylinder 14 strömt als in der Ausgangsposition.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Diese beinhalten Unterschiede in Bezug auf die Größe; beispielsweise kann eine Einspritzvorrichtung eine größere Einspritzöffnung als die andere aufweisen. Zu anderen Unterschieden gehören unter anderem unterschiedliche Spritzwinkel, unterschiedliche Betriebstemperaturen, unterschiedliche Zielausrichtungen, unterschiedliche Einspritzzeitpunkte, unterschiedliche Spritzeigenschaften, unterschiedliche Positionen usw. Darüber hinaus können in Abhängigkeit von dem Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs zwischen den Einspritzvorrichtungen 170 und 166 unterschiedliche Wirkungen erzielt werden.
Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoffe unterschiedlicher Kraftstoffarten enthalten, wie etwa Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten und unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Die Unterschiede können unterschiedliche Alkoholgehalte, unterschiedliche Wassergehalte, unterschiedliche Oktanzahlen, unterschiedliche Verdampfungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen davon usw. beinhalten. Ein Beispiel für Kraftstoffe mit unterschiedlichen Verdampfungswärmen könnte Benzin als erste Kraftstoffart mit einer niedrigeren Verdampfungswärme und Ethanol als zweite Kraftstoffart mit einer größeren Verdampfungswärme beinhalten. In einem anderen Beispiel kann der Motor Benzin als erste Kraftstoffart und ein alkoholhaltiges Kraftstoffgemisch, wie etwa E85 (das ungefähr zu 85 % aus Ethanol und zu 15 % aus Benzin besteht) oder M85 (das ungefähr zu 85 % aus Methanol und zu 15 % aus Benzin besteht), als zweite Kraftstoffart verwenden. Weitere mögliche Stoffe beinhalten Wasser, Methanol, ein Gemisch aus Alkohol und Wasser, ein Gemisch aus Wasser und Methanol, ein Gemisch aus Alkoholen usw.
Wenn das Gemisch aus Ansaugluft und Kraftstoff im Zylinder 14 verbrannt wird, kann das Öffnen des Auslassventils 156 und das Strömenlassen von Abgas vom Zylinder 14 zum Abgaskrümmer 148 befohlen werden. Das Öffnen des Auslassventils 156 kann zeitlich so geregelt sein, dass es sich öffnet, bevor das Einlassventil 150 vollständig geschlossen ist, sodass ein Überlappungszeitraum vorhanden ist, in dem beide Ventile mindestens teilweise offen sind. Die Überlappung kann ein schwaches Vakuum erzeugen, welches das Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylinder beschleunigt, z. B. Abgasspülung. Der Ventilüberlappungszeitraum kann als Reaktion auf die Motordrehzahl, die Nockenwellenventilansteuerung und die Konfiguration des Abgassystems zeitlich abgestimmt sein. Der Abgaskrümmer 148 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 Abgase aus anderen Zylindern des Motors 10 aufnehmen. Das Abgas, das vom Zylinder 14 zum Abgaskrümmer 148 kanalisiert wird, kann zur Turbine 176 strömen oder kann die Turbine 176 über den Umgehungskanal 179 und das Wastegate 181 umgehen.
Abgas, das zur Turbine 176 geleitet wird, kann die Rotation der Turbine 176 antreiben, wenn das Wastegate 181 geschlossen ist, wodurch der Verdichter 174 gedreht wird, wenn der Verdichter 174 nicht durch den Elektromotor 177 gedreht wird. Alternativ, wenn das Wastegate 181 mindestens teilweise offen, z. B. in eine Position zwischen vollständig geschlossen und vollständig offen angepasst, oder vollständig offen ist, kann ein Teil des Abgases um die Turbine 176 durch den Umgehungskanal 179 umgeleitet werden. Das Verschieben des Abgasstroms durch den Umgehungskanal 179 kann die Rotation der Turbine 176 verringern, wodurch die Menge an Aufladung reduziert wird, welche der Ansaugluft im Ansaugkanal 142 durch den Verdichter 174 bereitgestellt wird. Während Ereignissen, bei welchen eine schnelle Verringerung der Aufladung gewünscht ist, z. B. ein Freigeben der Eingabevorrichtung 132, kann die Turbine 176 somit durch das Öffnen des Wastegates 181 und das Reduzieren der Menge an Abgas, das zur Turbine 176 geleitet wird, verlangsamt werden.
Das Wastegate 181 ist im Umgehungskanal 179 angeordnet, welcher den Abgaskrümmer 148, stromabwärts des Abgassensors 128, an ein Abgasrohr 158 zwischen der Turbine 176 und der Emissionssteuervorrichtung 178 koppelt. Verbrauchtes Abgas von der Turbine 176 und Abgas, das durch den Umgehungskanal 181 geleitet wird, können sich im Abgasrohr 158 stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 178 vor der katalytischen Behandlung bei der Emissionssteuervorrichtung 178 verbinden.
Ein Abgassensor 128 ist der Darstellung nach stromaufwärts der Turbine 176 und einer Verbindungsstelle zwischen dem Umgehungskanal 179 und dem Abgaskrümmer 148 an den Abgaskrümmer 148 gekoppelt. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases ausgewählt sein, wie zum Beispiel einer linearen Lambdasonde oder UEGO-Sonde (Breitband- oder Weitbereichlambdasonde), einer binären Lambdasonde oder EGO-Sonde (wie dargestellt), einer HEGO-Sonde (heated EGO - beheizte EGO-Sonde), einem NOx-, HC- oder CO-Sensor, vor der Behandlung bei der Emissionssteuervorrichtung 178. Bei der Emissionssteuervorrichtung 178 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator (three way catalyst - TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon handeln, die dazu konfiguriert sind, unerwünschte Chemikalien vor der Freisetzung an die Atmosphäre aus dem Abgas zu entfernen.
Die Emissionssteuervorrichtung (emission control device - ECD) 178 kann ebenfalls einen Benzinpartikelfilter (gasoline particulate filter - GPF) zum Entfernen von Feinstaub, wie zum Beispiel Ruß, aus dem Abgas beinhalten. In einem Beispiel, wie in 1 gezeigt, kann der GPF so in die ECD 178 integriert sein, dass der GPF stromabwärts des TWC, eingeschlossen in ein Außengehäuse der ECD 178, angeordnet ist und als eine finale Behandlungsstufe in der ECD 178 dient. In anderen Beispielen kann der GPF stromaufwärts des TWC in die ECD 178 integriert sein oder als eine separate Komponente stromaufwärts oder stromabwärts der ECD 178 konfiguriert sein.
Das Abgasrohr 158 kann ebenfalls ein Abgasanpassungsventil (exhaust tuning valve - ETV) 185 beinhalten, das stromabwärts der ECD 178 angeordnet ist. Das ETV 185 kann den Fluss aus dem Abgasrohr 158 heraus beschränken, wenn eine Öffnung des ETV 185 verringert wird, wodurch der Gegendruck im Abgasrohr 158 steigt. Während des Motorbetriebs kann das ETV 185 vollständig geöffnet sein, um einen maximalen Fluss durch das Abgasrohr 158 zu ermöglichen. Wenn es sich in einer vollständig geschlossenen Position befindet, kann das ETV 185 den Fluss durch das Abgasrohr 158 nicht blockieren, aber den Fluss stattdessen in ausreichendem Maße reduzieren, um einen Druckaufbau im Abgassystem zu ermöglichen. Das ETV kann während Motorbetrieben mit niedrigem Fluss geschlossen sein, um Geräuschdämpfung in Bereichen in der Nähe von Anwohnern und Fußgängern bereitzustellen, und kann bei höheren Flüssen für erhöhte Leistung und Kraftstoffeffizienz durch weniger Druckbeschränkung geöffnet sein. Optional kann das ETV für eine verbesserte Leistungsfähigkeit auf einer Fahrbahn offen gehalten werden oder kann unter den meisten Fahrzeugbetrieben für eine maximale Geräuschdämpfung geschlossen gehalten werden.
Die vorstehend beschriebenen Ventile und andere betätigbare Komponenten des Fahrzeugs 5 können durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als nichtflüchtiger Festwertspeicherchip 110 zum Speichern ausführbarer Anweisungen gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 112, Keep-Alive-Speicher 114 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den vorangehend erläuterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren 16, wie in den 2A-2B gezeigt, empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) von dem Luftmassenstromsensor 122; der Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von dem Temperatursensor 116, der an die Kühlhülse 118 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (profile ignition pickup - PIP) von dem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselposition (throttle position - TP) von einem Drosselpositionssensor und eines Absolutkrümmerdrucksignals (absolute manifold pressure- MAP) von dem Sensor 124. Das Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 anhand des Signals PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Angabe von Vakuum oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Der Abgaskrümmerdruck kann durch einen Drucksensor 182 gemessen werden und der Druck im Abgasrohr 158 kann durch einen anderen Drucksensor 184 gemessen werden. Die Steuerung 12 kann eine Motortemperatur auf Grundlage einer Motorkühlmitteltemperatur ableiten.
Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Demnach kann jeder Zylinder gleichermaßen einen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), eine Zündkerze usw. beinhalten. Es versteht sich, dass der Motor 10 eine beliebige geeignete Anzahl von Zylindern, einschließlich 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylindern, beinhalten kann. Ferner kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der verschiedenen Komponenten beinhalten, die in 1 unter Bezugnahme auf den Zylinder 14 beschrieben und dargestellt sind.
In einigen Beispielen kann es sich bei dem Fahrzeug 5 um ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen handeln, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In weiteren Beispielen handelt es sich beim Fahrzeug 5 um ein herkömmliches Fahrzeug mit lediglich einem Motor. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motor/Generator handeln. Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingekuppelt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor der jeweiligen Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so die Kurbelwelle 140 mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann verschiedenartig konfiguriert sein, darunter als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 52 empfängt elektrische Leistung von einer Energiespeichervorrichtung 58 (in dieser Schrift von der Batterie 58), um den Fahrzeugrädern 55 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann auch als Generator betrieben werden, um beispielsweise während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen. In einigen Beispielen kann die elektrische Maschine 52 an die Turbine 176 gekoppelt sein, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1, dargestellt in den 2A-2B durch de Sensoren 16 und Aktoren 81 (wie nachstehend ausführlicher beschrieben), ein, um den Motorbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Das Anpassen einer Drehzahl und - richtung der Turbine 176 kann zum Beispiel das Anpassen eines Signals beinhalten, das einem Aktor, wie zum Beispiel dem Aktor 208 aus den 2A-2B, der Turbine 176 bereitgestellt und durch die Steuerung 12 gesendet wird. In einigen Beispielen wird die Drehzahl der Turbine 176 als Reaktion auf eines oder mehrere von einem Kaltstart und Drücken der Ansaug- und Abgaskanäle angepasst. Somit kann die Turbine 176, und folglich der Verdichter 174, in eine Vorwärts- und Rückwärtsrichtung rotiert werden, wobei die Vorwärtsrichtung dazu führt, dass eine Aufladung zu dem Motor 10 strömt, und wobei die Rückwärtsrichtung dazu führt, dass der Abgasgegendruck zunimmt und der Krümmerdruck sinkt.
Elemente, die in einem Abgassystem eines Fahrzeugs enthalten sind, können eine Kraftstoffeffizienz und Leistungsausgabe eines Motors beeinflussen. Ferner kann das Abgassystem unerwünschte Bestandteile des Abgases, wie zum Beispiel CO, NO_x, Kohlenwasserstoffe und Feinstaub, durch das Kanalisieren des Abgases durch eine Nachbehandlungsvorrichtung vor der Freisetzung des Gases an die Atmosphäre entfernen. Die Bildung von Blockierungen in einem Abgasrohr (z. B. Kanal) des Abgassystems kann zu einem erhöhten Abgasgegendruck führen, welcher die Motorleistungsfähigkeit verringert. Die länger anhaltende und exzessive Ansammlung von Ablagerungen, welche die Kanäle des Abgassystems verstopfen, kann zu Motorfehlzündungen führen. Außerdem können nicht detektierte Lecks im Abgassystem unerwünschte Chemikalien an die Atmosphäre freigeben und ebenfalls die Verbrennungseffizienz verringern. Zum Beispiel können in Fahrzeugen mit Abgasrückführung (AGR) die Kraftstoffeinspritzung und der Zündzeitpunkt auf der Grundlage einer erwarteten Menge an Abgas, die zu einem Ansaugkrümmer des Motors zurückgeführt wird, berechnet werden. Ein Leck im Abgassystem kann einen AGR-Strom verringern, was bewirkt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei den Brennkammern des Motors von der Stöchiometrie abweicht. Somit kann ein Verfahren zum regelmäßigen und effizienten Diagnostizieren des Abgassystems in Bezug auf Lecks und Blockierungen die vorstehend beschriebenen Probleme angehen.
Ein System zum Diagnostizieren von Lecks und Blockierungen in einem Abgassystem eines Motorsystems 200 ist in den 2A und 2B veranschaulicht. Insbesondere veranschaulicht 2A eine erste Ausführungsform 230 zum Betreiben des Motorsystems 200, um ein Leck oder eine Blockierung in einem Abgasrohr des Motorsystems 200 stromabwärts der Turbine zu detektieren, und veranschaulicht 2B eine zweite Ausführungsform 250 zum Betreiben des Motorsystems 200, um ein Leck in einem Abgaskrümmer des Abgassystems 200 zu detektieren. Komponenten, die mit denjenigen aus 1 übereinstimmen, weisen ähnliche Bezugszeichen auf und werden nicht erneut eingeführt. Der Turbolader 175 ist als ein elektrischer Turbolader veranschaulicht, wobei die Turbine 176 direkt an einen Elektromotor 206 gekoppelt ist, der dazu konfiguriert ist, die Turbine 176 anzutreiben (z. B. die Rotation dieser anzutreiben), wenn diese Leistung von der Batterie 58 empfängt. Es versteht sich, dass der Elektromotor 206 auf ähnliche Weise wie der Elektromotor 177 aus 1 verwendet werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Eine Leistungsversorgung von der Batterie 58 zu dem Elektromotor 206 kann über einen Leistungsaktor 208 eingestellt werden. Die Steuerung 12 kann dem Leistungsaktor 208 signalisieren, wann und wie viel Leistung von der Batterie 58 zu dem Elektromotor 206 geleitet werden soll. Indem Leistung an den Elektromotor 206 geschickt wird, kann sich die Turbine 176 in eine bestimmte Richtung drehen und/oder in dieser rotieren. Insbesondere kann der Leistungsaktor 208 dazu ausgelegt sein, um den Elektromotor 206 in jede einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung zu drehen, wodurch die Turbine 176 in die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung rotiert wird, und zwar auf der Grundlage der von der Steuerung 12 empfangenen Steuersignale.
Wie vorstehend für 1 beschrieben, kann die Rotation der Turbine 176 zu einer ähnlichen Rotation des Verdichters 174 aufgrund der Welle 180 führen, die mechanisch dazwischen gekoppelt ist. Die Turbine 176 kann sich in die erste oder Vorwärtsrichtung drehen, wobei ein Gasstrom durch die Motorzylinder, durch die Turbine 176 und zu dem Abgasrohr 158 geleitet wird und eine Erhöhung des Drucks im Abgasrohr 158 bewirkt wird, wenn das ETV 185 geschlossen ist. Im Gegensatz dazu saugt die Rotation der Turbine 176 in die zweite Rückwärtsrichtung Luft in das Abgassystem durch das Abgasrohr 158 und zu dem Abgaskrümmer 148, wodurch der Druck im Abgaskrümmer 148 steigt, wenn keine Ventilüberlappung zwischen den Zylindereinlass- und -auslassventilen vorhanden ist (derart, dass keine Luft vom Abgaskrümmer über die Zylinder zu dem Ansaugkrümmer strömt). Der Strom wird vollständig durch die Turbine 176 kanalisiert, wenn das Wastegate 181 geschlossen ist, wohingegen, wenn das Wastegate 181 mindestens teilweise offen ist, ein Teil des Stroms von der Turbine 176 und durch die Umgehung 179 umgeleitet wird.
Nun wird auf 2A Bezug genommen, in der die erste Ausführungsform 230 zum Betreiben des elektrischen Turboladers 175 zum Detektieren von Verschlechterung in dem Abgasrohr 158 stromabwärts der Turbine 176 durch das Drehen der Turbine 176 in die erste Richtung (z. B. Vorwärtsrichtung) gezeigt ist. Der Motor kann abgeschaltet sein und das Verstreichen eines Zeitraums ist gestattet, damit Motorkomponenten, wie zum Beispiel eine Kurbelwelle, aufhören, sich zu drehen. Die Steuerung 12 kann die Rotation der Kurbelwelle anpassen, sodass die finale Position der Kurbelwelle dazu führt, dass sich die Einlassventile und Auslassventile einer Vielzahl von Zylindern 210, wobei jeder der Zylinder 14 aus 1 sein kann, überlappen, sodass der Ansaugkanal 146 über die Vielzahl von Zylindern 210 mit dem Abgaskrümmer 148 fluidgekoppelt ist. Anders ausgedrückt können sowohl die Einlassventile als auch die Auslassventile teilweise offen sein, sodass Luft vom Ansaugkanal 146 über die Vielzahl von Zylindern 210 zu dem Abgaskrümmer 148 strömen kann. Die Drossel 162 kann in eine mindestens teilweise offene Position angepasst werden und das ETV 185 kann geschlossen werden, um die Strom aus dem Abgasrohr 158 heraus zu beschränken. Der Atmosphärendruck kann durch den Drucksensor 182 im Abgaskrümmer 148 gemessen werden, wenn der Motor stationär ist und die Ventile der Vielzahl von Zylindern 210 in eine offene Position angepasst sind, um gegenüber Gasstrom offen zu sein. Die Steuerung 12 kann dem Wastegate 181 im Umgehungskanal 179 ebenfalls befehlen, sich zu schließen.
Die Turbine 176 wird durch den Elektromotor 206 in die erste Richtung rotiert, wobei Luft durch die Drossel 162 und die Zylinder 30 in die Ansaugkanäle 142, 144, 146 und zu dem Abgaskrümmer 148 gesaugt wird, wie durch die Pfeile 212 angegeben. Eine Drehzahl einer Turbine 176 kann beschleunigt und bei einer voreingestellten Drehzahl gehalten werden. Luft, die durch die Zylinder 210 geleitet wird, strömt in das Abgassystem, wodurch sich aufgrund der Strömungsbeschränkung, die durch das Schließen des ETV 185 auferlegt wird, ein Druck im Abgassystem aufbaut. Das Drehen der Turbine 176 kann sich nach einem kurzen Zeitraum, wie zum Beispiel zwei Sekunden, stabilisieren. Nachdem sich das Drehen stabilisiert hat, kann der Druck im Abgasrohr 158 durch den Drucksensor 184 gemessen werden, der unmittelbar stromaufwärts der ECD 178 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen kann der Drucksensor 184 in der ECD 178 positioniert sein oder in diese integriert sein. Als ein Beispiel kann der Drucksensor 184 ein Drucksensor eines Partikelfilters sein, der in der ECD 178 enthalten ist oder ein Teil dieser ist. Insbesondere kann in einem Beispiel der Drucksensor 184 ein Überdrucksensor eines Benzinpartikelfilters (GPF) sein, der dazu ausgelegt ist, einen Luftdruck in dem Abgasrohr zu messen.
Der gemessene Druck im Abgasrohr 158, wie durch die Ausgabe des Drucksensors 184 bestimmt, kann mit einem ersten Schwellendruck verglichen werden, der vom gemessenen Atmosphärendruck abhängig sein kann, um zu beurteilen, ob ein Leck oder eine Blockierung im Abgasrohr 158 vorhanden ist. Zum Beispiel kann der erste Schwellenwert ein erwarteter finaler Druck im Abgasrohr auf der Grundlage eines berechneten Druckanstiegs nach der Betätigung der Turbine in die erste Richtung sein, wenn das ETV 185 geschlossen ist. Die Erhöhung des Drucks relativ zum Atmosphärendruck als ein Ausgangswert kann bestimmt werden. Somit kann ein gemessener Druck im Abgasrohr 158, der höher als der erste Schwellenwert ist, angeben, dass eine Blockierung im Abgasrohr 158 vorhanden ist und der Luftstrom mehr als durch das geschlossene ETV 185 erwartet behindert wird. Ein gemessener Druck im Abgasrohr, der kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, kann das Vorhandensein eines Lecks im Abgasrohr 158 und das Freisetzen von Druck aus dem Abgasrohr 158 angeben. Der zweite Schwellenwert kann ebenfalls von dem gemessenen Atmosphärendruck abhängig sein und kann eine Untergrenze eines erwarteten Druckbereichs des Abgasrohrs 158 für blockierungsfreie und leckfreie Systeme sein, während sich die Turbine in die erste Richtung dreht. Wenn der Druck im Abgasrohr 158 jedoch mit dem zweiten Schwellenwert übereinstimmt oder zwischen dem ersten und zweiten Schwellenwert liegt, kann das Abgasrohr 158 als intakt betrachtet werden. Wenn die Diagnose des Abgassystems aufgrund einer Angabe, dass das Abgassystem verschlechtert ist, eingeleitet wird, kann der Abgaskrümmer zusätzlich in Bezug auf ein Leck beurteilt werden. Alternativ, wenn die Steuerung dazu konfiguriert ist, das Abgassystem als eine Routineüberprüfung zu diagnostizieren, kann der Abgaskrümmer ebenfalls bewertet werden.
Die zweite Ausführungsform 250 zum Betreiben des elektrischen Turboladers 175, die in 2B gezeigt ist, kann verwendet werden, um ein Leck im Abgaskrümmer 148 stromaufwärts der Turbine 176 durch das Drehen der Turbine 176 in die zweite Richtung (z. B. Rückwärtsrichtung) zu detektieren. Der Motor kann abgeschaltet und ihm kann das Erreichen eines Stillstands gestattet sein. Die Steuerung 12 kann die Kurbelwelle so anpassen, dass sich die Einlassventile und Auslassventile der Vielzahl von Zylindern 210, wobei jeder der Zylinder 14 aus 1 sein kann, nicht überlappen. Anders ausgedrückt ist/sind eins oder beide des Einlassventils oder des Auslassventils geschlossen, sodass ein Strom durch die Vielzahl von Zylindern 210 zwischen dem Ansaug- und Abgaskrümmer blockiert ist. Die Drossel 162 kann in eine vollständig geschlossene Position angepasst werden und das ETV 185 kann in eine offene Position angepasst werden. Der Atmosphärendruck kann durch den Drucksensor 182 im Abgaskrümmer 148 gemessen werden, wenn der Motor stationär ist und die Einlass- und Auslassventile gegenüber Gasstrom geschlossen sind. Die Steuerung 12 kann dem Wastegate 181 im Umgehungskanal 179 ebenfalls befehlen, sich zu schließen, oder das Wastegate 181 geschlossen halten.
Die Turbine 176 wird durch den Elektromotor 206 bei einer festen, voreingestellten Drehzahl in die zweite Richtung gedreht, wodurch Luft von der Öffnung des Abgasrohrs 158, durch die ECD 178 und die Turbine 176 in den Abgaskrümmer 148 gepumpt wird. Der Luftstrom durch das Abgassystem wird durch die Pfeile 214 angegeben, wobei er sich in einer entgegengesetzten Richtung in Bezug auf den Abgasstrom während des Motorbetriebs bewegt und bei der Vielzahl von Zylindern 210 endet. Der Abgaskrümmerdruck steigt und der Druck wird erneut durch den Drucksensor 182 nach einem Zeitraum gemessen, in welchem sich das Drehen der Turbine 176 stabilisiert. Zum Beispiel kann der Druck eine Schwellendauer nach der Einleitung der Rotation der Turbine gemessen werden (z. B. zwei Sekunden in einem Beispiel). Der gemessene Druck kann mit einem dritten Schwellendruck verglichen werden, um zu bestimmen, ob ein Leck im Abgaskrümmer 148 vorhanden ist.
Ähnlich wie der erste Schwellenwert kann der dritte Schwellenwert als ein erwarteter Druck im Abgaskrümmer 148 in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck und von der Turbinendrehzahl berechnet werden. Ein gemessener Abgaskrümmerdruck, der niedriger ist als der dritte Schwellenwert, kann ein Leck im Abgaskrümmer 148 angeben. Wenn der gemessene Druck im Abgaskrümmer 148 dem dritten Schwellenwert entspricht, kann der Abgaskrümmer 148 als leckfrei betrachtet werden. Es ist anzumerken, dass die Entwicklung einer Blockierung im Abgaskrümmer 148 aufgrund höherer Strömungsraten durch den Abgaskrümmer 148 gegenüber dem Abgasrohr 158 während des Motorbetriebs unwahrscheinlich ist, somit wird die Diagnose des Abgaskrümmers 148 in Bezug auf Blockierungen nicht beschrieben. In anderen Beispielen kann das Rotieren der Turbine 176 in die zweite Richtung jedoch auf ähnliche Weise zum Detektieren von Blockierungen im Abgaskrümmer 148 verwendet werden.
In einer Ausführungsform können die vorstehend für die 2A-2B beschriebenen Betriebe immer dann verwendet werden, wenn der Motor abgeschaltet ist, und zwar als ein relativ schnelles und praktisches Verfahren zum Diagnostizieren des Abgassystems in Bezug auf Lecks und Blockierungen während des Motorbetriebs, ohne Teile oder Steuerungen zu dem Motorsystem hinzuzufügen. Sobald der Motor über den Zündschlüssel ausgeschaltet wird, kann das Verfahren eingeleitet werden, nachdem ein Zeitraum verstrichen ist, um den Motorkomponenten, wie zum Beispiel der Kurbelwelle, das Erreichen eines stationären Zustands und/oder das Stabilisieren von Drücken im Abgassystem zu gestatten. Ferner können die Verfahren zum Detektieren von Lecks stromaufwärts der Turbine 176 und Lecks und Blockierungen stromabwärts der Turbine 176 unabhängig eingesetzt werden, wenn ein Bereich des Abgassystems, z. B. der Abgaskrümmer 148 oder das Abgasrohr 158, als intakt identifiziert worden ist. Die Verfahren können ebenfalls zusammenwirkend als ein Satz von regelmäßigen Diagnosevorgängen verwendet werden oder wenn eine Verschlechterung vermutet wird und die Lokalisierung des Lecks oder der Blockierung gewünscht ist.
Nachdem der Motor abgeschaltet ist und die Kurbelwelle stationär ist, kann die Turbine 176 zum Beispiel in die erste Richtung rotiert werden, um zu bestimmen, ob ein Leck oder eine Blockierung im Abgasrohr 158 vorhanden ist. Die Turbine 176 kann dann in die zweite Richtung rotiert werden, um zu beurteilen, ob ein Leck im Abgaskrümmer 148 vorhanden ist. In einem Beispiel kann das Abgasrohr zuerst diagnostiziert werden, um die Gegenwart eines Lecks oder einer Blockierung zu bestätigen. Der Abgaskrümmer kann dann unabhängig von den Ergebnissen des Tests des Abgasrohrs auf Lecks getestet werden, da die Ergebnisse des Tests des Abgasrohrs ein Leck im Abgaskrümmer nicht ausschließen können. Wenn zum Beispiel eine Verschlechterung im Abgassystem detektiert wird und die Diagnose des Abgasrohrs bestätigt, dass das Problem nicht im Abgasrohr liegt, kann der Abgaskrümmer getestet werden. Wenn jedoch ein Leck im Abgaskrümmer detektiert wird, ist es wünschenswert, das Abgasrohr ebenfalls auf ein Leck zu testen, da beide Bereiche gleichzeitig Lecks aufweisen können.
Außerdem, wenn eine Blockierung im Abgasrohr detektiert wird, kann es nicht nützlich sein, den Abgaskrümmer anschließend auf ein Leck zu testen. Der beschränkte Strom durch das Abgasrohr aufgrund der Blockierung kann den Luftstrom in den Abgaskrümmer verringern, während sich die Turbine in die zweite Richtung dreht. Somit kann sich der Druck im Abgaskrümmer nicht wie berechnet erhöhen und zu einem falsch positiven Ergebnis, z. B. Identifizierung eines Lecks, bei der Diagnose führen.
3 zeigt ein Verfahren 300 zum Diagnostizieren eines Motorsystems, einschließlich eines Motors, der an ein Abgassystem gekoppelt ist, in Bezug auf Lecks und Blockierungen in dem Abgassystem. Das Verfahren 300 kann das Bestimmen, ob ein Leck oder eine Blockierung in einem Abgasrohr des Abgassystems vorhanden ist, wobei das Abgasrohr stromabwärts einer Turbine eines elektrischen Turboladers angeordnet ist, wie in der Routine 400 aus 4 dargestellt, und/oder das Bestimmen beinhalten, ob ein Leck in einem Abgaskrümmer des Abgassystems vorhanden ist, wobei der Abgaskrümmer stromaufwärts der Turbine angeordnet ist, wie im Verfahren 500 aus 5 dargestellt. Die Verfahren 300, 400 und 500 können durch den Bediener zum Beispiel durch das Betätigen eines Schalters oder Knopfes eingeleitet werden, um eine Steuerung, wie zum Beispiel die Steuerung 12 aus den 1-2B, dazu aufzufordern, die Routine einzuleiten. Alternativ können die Verfahren 300, 400 und 500 immer dann routinemäßig und automatisch über die Steuerung durchgeführt werden, wenn der Motor abgeschaltet wird. Das Abgassystem kann einen Abgaskrümmer, eine Turbine eines elektrischen Turboladers und ein Abgasrohr beinhalten (wie zum Beispiel den Abgaskrümmer 148, den elektrischen Turbolader 175 und das Abgasrohr 158 aus den 1-2B). Die Turbine des elektrischen Turboladers kann durch einen Elektromotor angetrieben werden, wie zum Beispiel die Turbine 176 aus den 1-2B, und ist dazu konfiguriert, sich in eine erste Vorwärtsrichtung und eine zweite Rückwärtsrichtung (z. B. zwei unterschiedliche Richtungen) zu drehen. Eine Emissionssteuervorrichtung (ECD) und ein Abgasanpassungsventil (ETV), das stromabwärts der ECD angeordnet ist, z. B. die ECD 178 und das ETV 185 aus den 2A-2B, können parallel zu dem Weg des Gasstroms in dem Abgasrohr positioniert sein. Die ECD kann mit einem integrierten Gaspartikelfilter (GPF) zusätzlich zu einem Dreiwegekatalysator konfiguriert sein. Das ETV kann dazu konfiguriert sein, während des Motorbetriebs vollständig offen zu bleiben, es sei denn, das Schließen wird angeordnet. Wenn es geschlossen ist, kann das ETV dazu ausgelegt sein, den Gasstrom durch das Endrohr zu beschränken, aber den Strom nicht zu blockieren. Anweisungen zum Ausführen der Verfahren 300, 400, 500 und der verbleibenden hier beinhalteten Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Fahrzeugsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei 302 beinhaltet das Verfahren das Schätzen und/oder Messen der Betriebsbedingungen des Motors. Dazu gehören zum Beispiel Motordrehzahl, Motordrehmoment, Ladedruck, ein Krümmerabsolutdruck, Atmosphärendruck, gemessen durch einen Drucksensor, wie zum Beispiel den Drucksensor 182 aus den 1-2B, und Sauerstoffgehalt des Abgases, detektiert durch einen Abgassensor, wie zum Beispiel den Abgassensor 128 aus 1, usw. Zu anderen geschätzten oder gemessenen Betriebsbedingungen gehören Positionen der Einlass- und Auslassventile bei den Brennkammern, wie durch Positionssensoren bestimmt, eine Position eines Abgas-Wastegates, wie zum Beispiel des Wastegates 181 aus den 2A-2B, und eine Position des ETV.
Das Verfahren kann bei 304 das Bestimmen, ob das Drehmoment, das durch den Motor bereitgestellt wird, einen Drehmomentbedarf erfüllt, beinhalten. Bei dem Drehmomentbedarf kann es sich um einen fahrereingeleiteten Drehmomentbedarf handeln, der durch ein Signal von einer Eingabevorrichtung, wie zum Beispiel dem Gaspedal 132 aus 1, angegeben wird. Ein Defizit der Drehmomentbereitstellung relativ zum Bedarf kann angeben, dass mehr Aufladung und somit ein höherer Ladedruck bei dem Motoreinlass gewünscht ist. Der Vergleich der Drehmomentbereitstellung mit dem Drehmomentbedarf kann jedoch ebenfalls die Detektion eines möglichen Problems der Motorleistungsfähigkeit aufgrund von Verschlechterung einer Komponente im Motorsystem bereitstellen. Zum Beispiel kann ein Leck im Abgassystem dazu führen, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei den Brennkammern von der Stöchiometrie abweicht. Eine Blockierung des Abgassystems kann einen Gegendruck im Abgassystem erzeugen und eine Leistungsausgabe des Motors reduzieren. Wenn die Drehmomentbereitstellung nicht kleiner als der Drehmomentbedarf ist, z. B. die Bereitstellung den Bedarf erfüllt, geht das Verfahren zu 306 über, um den Fahrzeugbetrieb mit den aktuellen Motorbedingungen fortzusetzen. Wenn ein Drehmomentdefizit detektiert wird, geht das Verfahren zu 307 über, um zu bestimmen, ob das Defizit durch das Erhöhen der Motoraufladung ausgeglichen werden kann. Die Aufladung kann durch das Schließen (oder Verringern einer Öffnung) eines Abgas-Wastegates erhöht werden, wodurch Abgas von Auslassventilen aller Motorzylinder zu der Turbine geleitet wird. Der erhöhte Gasstrom zu der Turbine erhöht eine Drehzahl der Turbine, was zu einer Erhöhung der Verdichterdrehzahl und des Ladedrucks führt. Wenn die vorstehend beschriebenen Vorgänge zum Erhöhen des Ladedrucks ausreichend Drehmoment zum Erfüllen des Drehmomentbedarfs bereitstellen, geht das Verfahren zu 306 über, um den Fahrzeugbetrieb mit den aktuellen Motorbedingungen fortzusetzen (z. B. mit dem erhöhten Ladedruck, der durch die höhere Drehzahl des Turboladers bereitgestellt wird). Wenn der steigende Turbinenstrom das Drehmomentdefizit nicht ausgleicht, geht das Verfahren zu 308 über, um zu bestätigen, ob der Motor abgeschaltet ist.
Wenn der Motor an ist, kann das Verfahren bei 310 einen Indikator anschalten, wie zum Beispiel ein Indikatorlicht oder -signal an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs, um einen Bediener darüber zu informieren, dass die Diagnose in Bezug auf Lecks im Abgaskrümmer durchgeführt werden wird, wenn der Motor abgeschaltet ist. Alternativ kann das Verfahren bei 310 das Festlegen eines Diagnosecodes in der Steuerung beinhalten, sodass, sobald der Motor abgeschaltet ist, die Steuerung die hier beschriebene Leckdetektionsroutine automatisch einleiten kann. Sobald das Ausschalten des Motors über den Zündschlüssel stattfindet, kann das Verfahren zu 312 übergehen. Wenn der Motor bereits aus ist, geht das Verfahren direkt von 308 zu 312 über, um eine Gegenwart oder Abwesenheit einer Verschlechterungsquelle im Abgasrohr des Abgassystems zu beurteilen. Das Verfahren 400 aus 4 kann ausgeführt werden, um zu bewerten, ob ein Leck oder eine Blockierung im Abgasrohr detektiert ist.
Nun wird auf 4 Bezug genommen, in der das Verfahren 400 bei 402 das Anpassen der Einlass- und Auslassventile jedes Zylinders, um sich zu überlappen, beinhaltet, sodass Luft durch die Brennkammern strömen kann. Das Anpassen der Positionen der Ventile kann beinhalten, dass die Steuerung einem Aktor einer Kurbelwelle, welcher die Rotation einer Kurbelwelle antreiben kann, die an die Einlass- und Auslassventile gekoppelt ist, das Rotieren befiehlt, bis sich die Einlassventile und die Auslassventile in einer mindestens teilweise offenen Position befinden, z. B. einer Position zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen, oder bis die Einlassventile und Auslassventile beide vollständig offen sind. Auf diese kann Luft zwischen dem Ansaugkrümmer und dem Abgaskrümmer des Motors über die offenen Zylindereinlass- und -auslassventile strömen. Eine Drossel, wie zum Beispiel die Drossel 162 aus den 1-2B, in einem Ansaugkanal stromaufwärts des Ansaugkrümmers wird bei 404 in eine offene Position befohlen, um den Ansaugkanal fluidisch an den Ansaugkrümmer zu koppeln. Bei 406 befiehlt die Steuerung dem ETV das Schließen, um den Strom aus dem Abgasrohr zu beschränken, und bei 408 wird ein Atmosphärendruck durch den Drucksensor im Abgaskrümmer gemessen und der gemessene Druck wird im Speicher der Steuerung gespeichert. Bei 410 befiehlt die Steuerung dem Wastegate das Schließen, um den Strom durch einen Turbinenumgehungskanal zu blockieren, der um die Turbine angeordnet ist. Bei 412 betätigt ein Elektromotor, der durch eine Batterie, wie zum Beispiel die Batterie 58 aus den 1-2B, mit Leistung versorgt wird, die Rotation der Turbine in eine erste Richtung (z. B. Vorwärtsrichtung).
Das Drehen der Turbine in die Vorwärtsrichtung treibt Luft vom Motoreinlass durch die Brennkammern in den Abgaskrümmer und das Abgasrohr, wie in 2A gezeigt. Der Druck im Abgasrohr kann aufgrund der Strömungsbeschränkung, die durch das ETV auferlegt ist, steigen. Die Turbine kann bei einer voreingestellten Drehzahl gedreht werden, für die bestimmt worden ist, dass sie den Druck im Abgasrohr um eine berechnete Menge erhöht. Zum Beispiel kann die Turbinendrehzahl dazu ausgelegt sein, den Druck im Abgasrohr um 25 % oder um 50 % zu erhöhen. Der Druck kann zum Beispiel durch einen Drucksensor, wie zum Beispiel den Drucksensor 184 aus den 1-2B, gemessen werden, der stromaufwärts der ECD im Abgasrohr angeordnet ist oder in die ECD integriert ist. In einem weiteren Beispiel kann der Druck im Abgasrohr durch einen GPF-Druckmesser gemessen werden. Bei 414 des Verfahrens wird der Abgasrohrdruck mit einem ersten Schwellenwert und einem zweiten Schwellenwert oder einem Druckschwellenbereich für den erwarteten Abgasrohrdruck verglichen. Das Vergleichen des Abgasrohrdrucks mit dem ersten Schwellenwert und/oder dem zweiten Schwellenwert bei 414 kann zuerst Drehen der Turbine für einen Zeitraum, z. B. 2 Sekunden, beinhalten, nachdem die Drehzahl der Turbine eine voreingestellte Drehzahl erreicht hat, um der Drehzahl der Turbine das Stabilisieren zu gestatten. Nachdem der Zeitraum für die Stabilisierung verstrichen ist, kann der Druck im Abgaskrümmer durch einen Drucksensor, wie zum Beispiel den Drucksensor 184 aus den 1-2B, gemessen werden, der stromaufwärts der ECD im Abgasrohr angeordnet ist oder in die ECD integriert ist.
Das Verfahren kann bei 414 ferner zuerst das Bestimmen des ersten Schwellenwerts auf der Grundlage des bei 408 gemessenen Atmosphärendrucks beinhalten. Der erste Schwellenwert kann vom gemessenen Atmosphärendruck abhängig sein und auf dem Ausmaß der erwarteten Druckerhöhung aufgrund der Rotation der Turbine bei der voreingestellten Drehzahl basieren. In einem Beispiel kann sich die Steuerung auf Lookup-Tabellen beziehen, die auf zugeordneten Daten des Abgasrohrdrucks gemäß dem Atmosphärendruck basieren können und in dem Speicher der Steuerung gespeichert sind, wobei der gemessene Atmosphärendruck die Eingabe ist und der erste Schwellenwert (oder der erwartete Druck nach dem Betreiben der Turbine in die Vorwärtsrichtung bei der voreingestellten Drehzahl für die Schwellendauer oder den -zeitraum) die Ausgabe ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, einen theoretischen, finalen Druck im Abgasrohr in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck, der Turbinendrehzahl und/oder der Temperatur zu berechnen, der als der erste Schwellenwert verwendet wird. Ein gemessener Druck im Abgasrohr, der höher als der erste Schwellenwert ist, kann angeben, dass eine Blockierung im Abgasrohr vorhanden ist, während ein Druck, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, angeben kann, dass das Abgasrohr entweder blockierungsfrei ist oder dass Abgas aus dem Abgassystem über ein Leck im Abgasrohr entweichen kann. Das Verfahren kann zum Verfahren 300 aus 3 zurückkehren, um bei 314 zu bestimmen, ob der Druck im Abgaskrümmer höher als der erste Schwellenwert ist.
Wenn der Druck im Abgasrohr höher als der erste Schwellenwert ist, geht das Verfahren zu 316 über, um einen Diagnosefehlercode (diagnostic trouble code - DTC) festzulegen, um einen Bediener darüber zu informieren, dass eine Blockierung im Abgasrohr vorhanden ist. Das Verfahren kann bei 316 ferner das Angeben für den Bediener über ein Signal, das an ein Indikatorlicht, einen Alarm oder einen anderen Typ von Benachrichtigungsvorrichtung gesendet wird, beinhalten, dass eine Blockierung im Abgasrohr vorhanden ist. Der DTC kann ebenfalls im Speicher der Steuerung festgelegt sein und kann durch einen Techniker ausgelesen werden. Wenn der Druck im Abgasrohr nicht höher als der erste Schwellenwert ist, geht das Verfahren zu 318 über, um zu bestimmen, ob der Druck im Abgasrohr kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
Der zweite Schwellenwert kann von dem gemessenen Atmosphärendruck abhängig sein und auf einem Bereich von Drücken basieren, die im Abgasrohr erwartet werden, wenn das Abgasrohr blockierungs- und leckfrei ist. Der zweite Schwellenwert kann einer Untergrenze des Bereichs von Drücken entsprechen und kann daher auf einen niedrigeren Druck als der erste Schwellenwert festgelegt sein. In einigen Beispielen kann der zweite Schwellenwert dem ersten Schwellenwert ähneln oder innerhalb eines Schwellenbereichs davon liegen. In einem Beispiel kann sich die Steuerung auf Lookup-Tabellen beziehen, die auf zugeordneten Daten des Abgasrohrdrucks gemäß dem Atmosphärendruck basieren können und in dem Speicher der Steuerung gespeichert sind, wobei der gemessene Atmosphärendruck die Eingabe ist und der erste Schwellenwert (oder der erwartete Druckbereich nach dem Betreiben der Turbine in die Vorwärtsrichtung bei der voreingestellten Drehzahl für die Schwellendauer oder den -zeitraum) die Ausgabe ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, einen theoretischen Druckbereich im Abgasrohr in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck, der Turbinendrehzahl und/oder der Temperatur zu berechnen, der dazu verwendet werden kann, um den zweiten Schwellenwert zu bestimmen. Ein gemessener Druck im Abgasrohr, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, kann angeben, dass eine Blockierung im Abgasrohr vorhanden ist, während ein Druck, der dem zweiten Schwellenwert entspricht oder höher als dieser ist, angeben kann, dass das Abgasrohr leckfrei ist.
Wenn der Abgasrohrdruck kleiner als der zweite Schwellenwert ist, geht das Verfahren zu 320 über, um eine DTC-Benachrichtigung festzulegen, dass ein Leck im Abgasrohr vorhanden ist. Das Verfahren kann bei 320 ferner das Angeben für den Bediener über ein Signal, das an ein Indikatorlicht, einen Alarm oder einen anderen Typ von Benachrichtigungsvorrichtung gesendet wird, beinhalten, dass ein Leck im Abgasrohr vorhanden ist. Der DTC kann ebenfalls im Speicher der Steuerung festgelegt sein und kann durch einen Techniker ausgelesen werden. Das Verfahren geht zu 322 über, um den Abgaskrümmer in Bezug auf ein Leck zu diagnostizieren.
Das Verfahren geht ebenfalls zu 322 über, wenn der Abgasrohrdruck nicht kleiner als der zweite Schwellenwert ist. Somit liegt der Abgasrohrdruck zwischen dem ersten und zweiten Schwellenwert und kann leck- und blockierungsfrei sein. Daher kann der Abgaskrümmer eine Verschlechterungsquelle sein, die zu dem Drehmomentdefizit führt. Um in Bezug auf ein Leck im Abgaskrümmer zu überprüfen, geht das Verfahren zum Verfahren 500 aus 5 über.
Nun wird auf 5 Bezug genommen, in der das Verfahren bei 502 das Anpassen der Einlass- und Auslassventile der Motorzylinder beinhalten, um einen Strom durch die Brennkammern zu blockieren. Das Anpassen der Positionen der Ventile kann beinhalten, dass die Steuerung dem Aktor der Kurbelwelle, der die Rotation der Kurbelwelle steuern kann, die an die Einlass- und Auslassventile gekoppelt ist, das Rotieren befiehlt, bis sich entweder die Einlassventile oder die Auslassventile in einer vollständig geschlossenen Position befinden, oder dass sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile geschlossen sind, sodass kein Luftstrom zwischen dem Ansaugkrümmer und dem Abgaskrümmer strömt. Als ein Beispiel, wenn die Kurbelwelle bereits vor dem Start des Verfahrens 500 stationär ist, kann die Kurbelwelle über eine Rotationseingabe von einem Motor/Generator, der an die Kurbelwelle gekoppelt ist (z. B. die in 1 gezeigte elektrische Maschine 52), rotiert und dann gestoppt werden, um das Fehlen der Öffnungsüberlappung zwischen den Einlass- und Auslassventilen zu erreichen. Der Drossel wird bei 504 das Schließen befohlen, um den Strom zwischen dem Ansaugkanal und dem Ansaugkrümmer zu blockieren. Bei 506 wird der Atmosphärendruck durch den Drucksensor im Abgaskrümmer gemessen und im Speicher der Steuerung gespeichert. Bei 508 befiehlt die Steuerung dem ETV das Öffnen und dem Wastegate das Geschlossenbleiben, um den Strom durch einen Turbinenumgehungskanal weiterhin zu blockieren. Der Elektromotor kann bei 510 die Rotation der Turbine stoppen, wenn sich die Turbine noch immer in die erste Richtung dreht, und dann die Rotation der Turbine in die zweite Richtung (z. B. Rückwärtsrichtung) betätigen. Alternativ, wenn die Turbine stationär ist, leitet der Elektromotor die Rückwärtsrotation ein.
Das Drehen der Turbine in die Rückwärtsrichtung treibt einen Luftstrom in einer entgegengesetzten Richtung durch das Abgassystem im Vergleich zu dem Strom während des Motorbetriebs. Luft kann in das Abgasrohr, durch die ECD, durch die Turbine und in den Abgaskrümmer strömen, wie in 2B gezeigt. Da der Strom durch die Brennkammern blockiert ist, kann sich im Abgaskrümmer ein Druck aufbauen, wenn das Abgassystem leckfrei ist.
Die Turbine kann bei einer voreingestellten Drehzahl gedreht werden, für die bestimmt worden ist, dass sie den Druck im Abgaskrümmer um eine berechnete Menge erhöht. Zum Beispiel kann die Turbinendrehzahl dazu ausgelegt sein, den Druck im Abgaskrümmer um 25 % oder um 50 % zu erhöhen. Bei 512 des Verfahrens wird der Druck mit einem dritten Schwellenwert verglichen. Das Vergleichen des Abgaskrümmerdrucks mit dem dritten Schwellenwert kann zuerst das Drehen der Turbine für einen Zeitraum, z. B. 2 Sekunden, beinhalten, nachdem die Turbinendrehzahl eine voreingestellte Drehzahl erreicht hat, um der Drehzahl der Turbine das Stabilisieren zu gestatten. Nachdem der Zeitraum für die Stabilisierung verstrichen ist, kann der Druck im Abgaskrümmer gemessen werden.
Das Verfahren kann bei 512 ferner zuerst das Bestimmen des dritten Schwellenwerts auf der Grundlage des bei 506 gemessenen Atmosphärendrucks beinhalten. Der dritte Schwellenwert kann vom gemessenen Atmosphärendruck abhängig sein und auf dem Ausmaß der erwarteten Druckerhöhung aufgrund der Rotation der Turbine bei der voreingestellten Drehzahl basieren. In einem Beispiel kann sich die Steuerung auf Lookup-Tabellen beziehen, die auf zugeordneten Daten des Abgaskrümmerdrucks gemäß dem Atmosphärendruck basieren können und in dem Speicher der Steuerung gespeichert sind, wobei der gemessene Atmosphärendruck die Eingabe ist und der dritte Schwellenwert (oder der erwartete Druck nach dem Betreiben der Turbine in die Rückwärtsrichtung bei der voreingestellten Drehzahl für die Schwellendauer oder den -zeitraum) die Ausgabe ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, einen theoretischen, finalen Druck im Abgaskrümmer in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck, der Turbinendrehzahl und/oder der Temperatur zu berechnen, der als der dritte Schwellenwert verwendet wird. Ein gemessener Druck im Abgaskrümmer, der unter dem dritten Schwellenwert liegt, kann angeben, dass Abgas über ein Leck im Abgaskrümmer aus dem Abgassystem entweichen kann. Das Verfahren kann zum Verfahren 300 zurückkehren, um bei 324 zu bestimmen, ob der Druck im Abgaskrümmer kleiner als der dritte Schwellenwert ist.
Wenn der Druck im Abgaskrümmer kleiner als der dritte Schwellenwert ist, geht das Verfahren zu 326 über, um einen Diagnosefehlercode (DTC) festzulegen, um einen Bediener darüber zu informieren, dass ein Leck im Abgaskrümmer vorhanden ist. Das Verfahren kann bei 326 ferner das Angeben für den Bediener über ein Signal, das an ein Indikatorlicht, einen Alarm oder einen anderen Typ von Benachrichtigungsvorrichtung gesendet wird, beinhalten, dass ein Leck im Abgaskrümmer vorhanden ist. Der DTC kann ebenfalls im Speicher der Steuerung festgelegt sein und kann durch einen Techniker ausgelesen werden. Wenn der Abgaskrümmerdruck nicht kleiner als der zweite Schwellenwert ist, kann die Routine beendet werden und können andere Diagnosetests ausgeführt werden, um andere Motorkomponenten in Bezug auf Verschlechterungsquellen zu beurteilen. Die Reparatur von Lecks oder Blockierungen, die durch die DTCs angegeben werden, kann angegangen werden.
Die 6 und 7 zeigen beispielhafte Betriebszeitpunktkennfelder 600 bzw. 700 zum Diagnostizieren eines Abgassystems eines Motorsystems eines Fahrzeugs in Bezug auf Lecks und Blockierungen automatisch nach der Motorabschaltung und/oder wenn eine Verschlechterung des Abgassystems detektiert ist. Das Abgassystem (wie zum Beispiel das in den 1, 2A und 2B gezeigte Abgassystem) beinhaltet einen Abgaskrümmer und ein Abgasrohr, das mit Drucksensoren in beiden Bereichen des Abgassystems konfiguriert ist, und ein Zeitpunktkennfeld 600 stellt Prozesse zum Beurteilen von Lecks und Blockierungen im Abgasrohr dar, während ein Zeitpunktkennfeld 700 Prozesse zum Detektieren von Lecks im Abgaskrümmer veranschaulicht. Der Beginn der in den 6 und 7 gezeigten beispielhaften Vorgänge kann durch einen bedienerbetätigten Schalter eingeleitet werden oder die Vorgänge können dazu konfiguriert sein, routinemäßig und automatisch abzulaufen, wenn der Motor abgeschaltet ist. Eine elektrisch angetriebene Turbine ist in dem Abgassystem zwischen dem Abgaskrümmer und dem Abgasrohr positioniert.
Wie in 6 dargestellt, ist der Motorstatus bei Verlauf 602 zeigt, ist eine Drosselposition bei Verlauf 604 gezeigt, ist eine Position eines Abgasanpassungsventils (ETV), das bei einem Ende des Abgasrohrs (in der Nähe der Atmosphäre) angeordnet ist, bei Verlauf 606 gezeigt, ist eine Position eines Wastegates, das in einem Umgehungskanal angeordnet ist, welcher die Turbine umgeht, bei Verlauf 608 gezeigt und sind die Positionen von Einlass- und Auslassventilen von Verbrennungszylindern des Motors bei Verlauf 609 bzw. 610 gezeigt. Die Positionen der Einlass- und Auslassventile können zwischen vollständig offenen und vollständig geschlossenen Positionen und einer beliebigen Position dazwischen angepasst werden.
Eine Rotationsrichtung der Turbine ist bei Verlauf 612 gezeigt. Der Druck im Abgasrohr ist bei den Verläufen 616, 618 und 620 gezeigt, die drei mögliche Szenarien zeigen, und kann durch einen Drucksensor eines Gaspartikelfilters (z. B. einen Überdrucksensor) gemessen werden, der im Abgasrohr stromabwärts der Turbine und unmittelbar stromaufwärts einer ECD (welche den GPF enthält) angeordnet ist oder in die ECD integriert ist. Der Abgasrohrdruck wird mit einem ersten Schwellenwert, gezeigt bei Verlauf 614, und einem zweiten, niedrigeren Schwellenwert, gezeigt bei Verlauf 615, verglichen. Elemente in 7, die mit 6 übereinstimmen, weisen ähnliche Bezugszeichen auf. In 7 ist der Druck im Abgaskrümmer, statt im Abgasrohr, bei den Verläufen 704 und 706 gezeigt und wird mit einem zweiten Schwellenwert 702 verglichen. Der Druck im Abgaskrümmer kann durch einen Drucksensor gemessen werden, der im Abgaskrümmer angeordnet ist.
Vor t1 läuft der Motor (602), das Fahrzeug kann jedoch angehalten und die Drossel geschlossen werden (604). Das ETV ist offen (606) und das Wastegate (608) befindet sich in einer teilweise offenen Position, um die Turbinendrehzahl zu reduzieren. Das Einlassventil ist geschlossen (610) und die Turbine (612) dreht sich ein eine Vorwärtsrichtung. Der Druck im Abgasrohr kann relativ hoch (616) sein, wenn eine Blockierung vorhanden ist, relativ niedrig (620), wenn ein Leck vorhanden ist, oder bei einem Druck dazwischen (618), wenn keine Verschlechterung des Abgasrohrs vorhanden ist.
Bei t1 wird der Motor abgeschaltet und bewegliche Motorkomponenten (z. B. Kurbelwelle) verlangsamen sich zwischen t1 und t2 bis hin zu einem Stopp. Während dieses Intervalls bleibt die Drossel geschlossen und bleiben das ETV und das Wastegate offen. Die Position der Einlass- und Auslassventile wird ebenfalls angepasst, sodass die Einlassventile bei t2 geschlossen sind. Die Drehzahl der Turbine verringert sich und kommt zwischen t1 und t2 zum Stillstand, was zu einer Verringerung des Abgasrohrdrucks führt. Wenn sich die Kurbelwelle verlangsamt, befiehlt die Steuerung eine Anpassung der Verlangsamung der Kurbelwelle, um eine Nockenwellenposition anzupassen, um die Einlass- und Auslassventile zu schließen (oder geschlossen zu halten), wodurch ein Luftstrom durch die Motorzylinder blockiert wird. Bis t2 wird der Motor stationär.
Bei t2 wird die Drossel geöffnet und sind sowohl das Wastegate als auch das ETV geschlossen. Die Kurbelwelle wird in eine Position rotiert, in welcher sich die Einlass- und Auslassventile bei t2 zu öffnen beginnen. Das Anpassen der Kurbelwelle, während der Motor aus ist, kann das Rotieren der Kurbelwelle durch einen Elektromotor beinhalten, der durch eine Energiespeichervorrichtung, wie zum Beispiel einen Elektromotor und eine Batterie eines Hybridmotorsystems mit Leistung versorgt wird. Wenn der Motor jedoch kein Hybridmotor ist, kann der Motor kurz durch den Anlasser rotiert werden, um das Öffnen der Einlass- und Auslassventile zu gestatten, bevor der Test des Abgaskrümmers beginnt. Der Druck im Abgasrohr befindet sich bei einem Minimum (z. B. bei Atmosphärendruck). Ein Messwert des Atmosphärendrucks wird vom Abgaskrümmer erhalten. Die Rotation der Turbine wird nach einem kurzen Zeitraum zum Gestatten des Abschlusses der Anpassungen der Drossel, des Wastegates und des ETV in die Vorwärtsrichtung betätigt. Zwischen t2 und t3, wobei es sich um einem Zeitraum von mindestens 2 Sekunden handeln kann, erhöht sich die Drosselöffnung und erhöht ich die Turbinendrehzahl, bis eine voreingestellte Drehzahl erreicht ist. Der Abgasrohrdruck erhöht sich, während die Positionen der verschiedenen Ventile beibehalten werden.
Bei t3 stabilisiert sich die Rotation der Turbine und der Druck im Abgasrohr pendelt sich ein. Die Positionen aller Ventile werden beibehalten. Nach t3 wird der Druck im Abgasrohr mit einem ersten Schwellendruck (614) verglichen, der in Abhängigkeit von dem gemessenen Atmosphärendruck und der Drehzahl der Turbine berechnet wird. Wenn der Abgasrohrdruck (616) höher als der erste Schwellenwert (614) ist, wird ein DTC festgelegt, der eine Blockierung im Rohr angibt. Wenn der Abgasrohrdruck kleiner als der erste Schwellenwert ist (z. B. 618 und 620), dass wird der Abgasrohrdruck mit dem zweiten Schwellenwert (615) verglichen. Ein Abgasrohrdruck (620), der kleiner als der zweite Schwellenwert (615) ist, führt zur Festlegung eines DTC, um ein Leck im Rohr anzugeben, und die Vorgänge gehen zum Zeitpunktkennfeld 700 aus 7 über. Wenn der Abgasrohrdruck (618) dem zweiten Schwellenwert (615) entspricht, wird das Abgasrohr als leckfrei betrachtet und die Vorgänge gemäß des Zeitpunktkennfelds 700 werden durchgeführt.
Der Motor bleibt aus und das Wastegate bleibt geschlossen, und zwar über die gesamten Vorgänge des Zeitpunktkennfelds 700 hinweg. Bei t1 wird die Drossel in eine vollständig geschlossene Position angepasst und wird das ETV geöffnet. Die Kurbelwelle wird so angepasst, dass die Einlassventile und Auslassventile geschlossen sind. Das Anpassen der Kurbelwelle, während der Motor aus ist, kann das Rotieren der Kurbelwelle durch einen Elektromotor beinhalten, der durch eine Energiespeichervorrichtung, wie zum Beispiel einen Elektromotor und eine Batterie eines Hybridmotorsystems mit Leistung versorgt wird. Wenn der Motor jedoch kein Hybridmotor ist, kann der Motor kurz durch den Anlasser rotiert werden, um das Schließen der Einlass- und Auslassventile zu gestatten, bevor der Test des Abgaskrümmers beginnt.
Der Elektromotor, der die Rotation der Turbine antreibt, wird bei t1 abgeschaltet und die Turbine verlangsamt sind, wird zwischen t1 und t2 kurz stationär, bevor das Drehen in die Rückwärtsrichtung eingeleitet wird. Der Atmosphärendruck wird im Abgaskrümmer während des Zeitraums gemessen, wenn die Turbine stillsteht. Der Druck im Abgaskrümmer entspricht zu Beginn dem Atmosphärendruck, bis die Turbine beginnt, sich in die Rückwärtsrichtung zu drehen. Danach erhöht sich der Druck im Abgaskrümmer.
Bei t2 ist die Turbinenrotation stabilisiert und stabilisiert sich der Abgaskrümmerdruck. Wenn der Druck (704) einem dritten Schwellenwert (702) entspricht, der ebenfalls in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck und der Drehzahl der Turbine berechnet wird, ist der Abgaskrümmer intakt. Wenn der Abgaskrümmerdruck jedoch niedriger (706) als der dritte Schwellenwert ist, wird ein DTC festgelegt, der ein Leck im Abgaskrümmer angibt.
Auf diese Weise kann ein Abgassystem eines Fahrzeugs in Bezug auf Lecks und Blockierungen diagnostiziert werden und kann eine Quelle der Verschlechterung im Abgassystem identifiziert werden. Die hier beschriebenen Verfahren für die Diagnose können durch einen Bediener angefordert werden oder können dazu konfiguriert sein, als routinemäßige Wartungsüberprüfung durchgeführt zu werden, und zwar automatisch, wenn ein Motor des Fahrzeugs abgeschaltet wird. Durch das Rotieren einer elektrisch angetriebenen Turbine eines Turboladers, wenn der Motor aus ist, kann die Rotation in eine erste Richtung die Beurteilung eines Abgasrohrs in Bezug auf Lecks und Blockierungen durch das Vergleichen eines gemessenen Drucks im Abgasrohr mit einem ersten und zweiten vorbestimmten Schwellendruck gestatten. Das Rotieren der Turbine in eine zweite Richtung stellt eine Detektion von Lecks in einem Abgaskrümmer durch das ähnliche Vergleichen eines gemessenen Drucks im Abgaskrümmer mit einem dritten vorbestimmten Schwellendruck bereit. Die Diagnose kann ohne zusätzliche Teile über bereits vorhandene Komponenten in dem Fahrzeug hinaus ausgeführt werden und stellt ein zuverlässiges Testverfahren unter Verwendung von Schwellenwerten bereit, die vom gemessenen Atmosphärendruck abhängig sind. Der technische Effekt des Verwendens des elektrischen Turboladers zum Erzeugen eines Drucks in anvisierten Bereichen des Abgassystems besteht darin, dass Lecks und Blockierungen mit gleicher Integrität für jeden Testversuch und ohne das Hinzufügen zusätzlicher Sensoren oder Steuerungen identifiziert werden können, welche die Motorsteuerung während des Motorbetriebs verkomplizieren und/oder die Motorkosten erhöhen können.
Als eine Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren, beim Abschalten des Motors, Betreiben eines elektrischen Turboladers, um Luft in ein Abgassystem zu saugen, und Angeben von Verschlechterung des Abgassystems auf der Grundlage eines Vergleichs eines Drucks in dem Abgassystem, der während des Betreibens des elektrischen Turboladers gemessen wird, mit einem Schwellendruck, der auf einem Atmosphärendruck basiert. In einem ersten Beispiel für das Verfahren wird der Atmosphärendruck in einem Abgaskrümmer des Abgassystems vor Betreiben des elektrischen Turboladers, nach Abschalten des Motors gemessen. Ein zweites Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass Betreiben des elektrischen Turboladers Drehen einer Turbine des elektrischen Turboladers in eine erste Vorwärtsrichtung beinhaltet und wobei der Druck in dem Abgassystem ein gemessener Abgasrohrdruck ist, der über einen Drucksensor gemessen wird, der direkt stromaufwärts von oder bei einem Partikelfilter angeordnet ist, der in einem Abgasrohr des Abgassystems stromabwärts der Turbine angeordnet ist. Ein drittes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional eins oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, beim Abschalten des Motors und vor Drehen der Turbine in die Vorwärtsrichtung und Messen des Drucks im Abgassystem, Anpassen einer Stoppposition einer Kurbelwelle, sodass sich Öffnen von Einlass- und Auslassventilen jedes Motorzylinders überschneidet, sodass während des Betreibens des elektrischen Turboladers Luft durch die Motorzylinder strömt, und Öffnen einer Ansaugdrossel. Ein viertes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional eins oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass Angeben von Verschlechterung Angeben eines Lecks in dem Abgasrohr als Reaktion darauf, dass der gemessene Abgasrohrdruck unter einem ersten Schwellendruck liegt, wobei der erste Schwellendruck auf dem Atmosphärendruck basiert, und Angeben einer Blockierung in dem Abgasrohr als Reaktion darauf beinhaltet, dass der gemessene Abgasrohrdruck über einem zweiten Schwellendruck liegt, wobei der zweite Schwellendruck auf dem Atmosphärendruck basiert. Ein fünftes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional eins oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner, dass Betreiben des elektrischen Turboladers Drehen einer Turbine des elektrischen Turboladers in eine zweite Rückwärtsrichtung beinhaltet, während eine Ansaugdrossel geschlossen ist. Ein sechstes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional eins oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und beinhaltet ferner, beim Abschalten des Motors und vor Drehen der Turbine in die Rückwärtsrichtung und Messen des Drucks im Abgassystem, Anpassen einer Stoppposition einer Kurbelwelle, sodass sich Öffnen von Einlass- und Auslassventilen jedes Motorzylinders nicht überschneidet, sodass während des Betreibens des elektrischen Turboladers keine Luft durch die Motorzylinder strömt. Ein siebtes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional eins oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der Druck in dem Abgassystem ein Abgaskrümmerdruck ist, der in einem Abgaskrümmer gemessen wird, wobei der Abgaskrümmer in dem Abgassystem stromaufwärts der Turbine angeordnet ist, und dass Angeben von Verschlechterung Angeben eines Lecks in dem Abgassystem stromaufwärts der Turbine als Reaktion darauf beinhaltet, dass der gemessene Druck in dem Abgassystem unter einem dritten Schwellendruck liegt, wobei der dritte Schwellendruck auf dem Atmosphärendruck basiert.
Als eine weitere Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren, nach einem Motorzündschlüsselausschaltereignis und nachdem eine Kurbelwelle eines Motors damit aufgehört hat, sich zu drehen, elektrisches Antreiben der Rotation einer Turbine, die in einem Abgassystem des Motors angeordnet ist, in eine erste Vorwärtsrichtung und Pumpen von Luft von einem Ansaugsystem des Motors in ein Abgasrohr des Abgassystems, das stromabwärts der Turbine angeordnet ist, und Messen eines ersten Drucks in dem Abgasrohr, elektrisches Antreiben der Rotation der Turbine in eine zweite Rückwärtsrichtung und Pumpen von Luft von dem Abgasrohr in einen Abgaskrümmer des Abgassystems und Messen eines zweiten Drucks in dem Abgaskrümmer und Angeben von Verschlechterung von einem oder mehreren von dem Abgasrohr und dem Abgaskrümmer des Abgassystems auf der Grundlage des ersten Drucks und des zweiten Drucks relativ zu einem Atmosphärendruck. In einem ersten Beispiel für das Verfahren, wobei der erste Druck durch einen ersten Drucksensor gemessen wird, der zwischen der Turbine und einer Emissionssteuervorrichtung angeordnet ist, die bei einem stromabwärtigen Ende des Abgasrohrs positioniert ist, und der zweite Druck durch einen zweiten Drucksensor gemessen wird, der in dem Abgaskrümmer angeordnet ist. Ein zweites Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, vor elektrischem Antreiben der Rotation der Turbine in die erste Richtung, Anpassen einer Position der Kurbelwelle, sodass sich Öffnen eines Einlassventils und eines Auslassventils jedes Motorzylinders überschneidet, um einen Luftstrom durch jeden Zylinder zu ermöglichen, und Öffnen einer Ansaugdrossel. Ein drittes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional eins oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, vor elektrischem Antreiben der Turbine in die erste Richtung, Schließen eines Abgasanpassungsventils, das in dem Abgasrohr stromabwärts einer Emissionssteuervorrichtung und stromaufwärts eines Auslasses des Abgasrohrs positioniert ist. Ein viertes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional eins oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass Angeben von Verschlechterung Angeben einer Blockierung in dem Abgasrohr als Reaktion darauf beinhaltet, dass der erste Druck höher als ein erster Schwellendruck ist, wobei der erste Schwellenwert in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck und der Turbinendrehzahl der Turbine während des elektrischen Antreibens der Rotation der Turbine in die erste Richtung bestimmt wird. Ein fünftes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional eins oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner, dass Angeben von Verschlechterung Angeben eines Lecks in dem Abgasrohr als Reaktion darauf beinhaltet, dass der erste Druck niedriger als ein zweiter Schwellendruck ist, der in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck und der Turbinendrehzahl der Turbine während des elektrischen Antreibens der Rotation der Turbine in die erste Richtung bestimmt wird. Ein sechstes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional eins oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und beinhaltet ferner, vor elektrischem Antreiben der Rotation der Turbine in die zweite Richtung, Anpassen einer Position der Kurbelwelle, sodass sich Öffnen eines Einlassventils und eines Auslassventils jedes Motorzylinders nicht überschneidet, um einen Luftstrom durch jeden Zylinder zu verhindern. Ein siebtes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional eins oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und beinhaltet ferner, dass Angeben von Verschlechterung Angeben eines Lecks in dem Abgaskrümmer als Reaktion darauf beinhaltet, dass der zweite Druck niedriger als ein dritter Schwellendruck ist, wobei der dritte Schwellendruck in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck und der Turbinendrehzahl der Turbine während des elektrischen Antreibens der Rotation der Turbine in die zweite Richtung bestimmt wird.
Als eine weitere Ausführungsform beinhaltet ein System für ein Fahrzeug eine Steuerung mit auf nichtflüchtigem Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen, die bei Ausführung während eines Zustands mit ausgeschaltetem Motor die Steuerung veranlassen zum Erhalten eines Atmosphärendrucks, nachdem ein Motor damit aufhört, sich zu drehen, und Bestimmen eines oder mehrerer Druckschwellenwerte auf der Grundlage des Atmosphärendrucks, Antreiben der Rotation eines elektrischen Turboladers in eine Richtung zum Saugen von Luft in ein Abgassystem, Messen eines Abgassystemdrucks in einem Abgassystem des Motors und Angeben von Verschlechterung des Abgassystems als Reaktion darauf, dass der gemessene Abgassystemdruck außerhalb des einen oder der mehreren Druckschwellenwerte liegt. In einem ersten Beispiel für das System ist ein erster Drucksensor in dem Abgassystem stromabwärts einer Turbine des elektrischen Turboladers und direkt stromaufwärts eines Partikelfilters angeordnet, der in dem Abgassystem angeordnet ist, wobei die Richtung, in welche die Rotation des elektrischen Turboladers angetrieben wird, eine erste Vorwärtsrichtung ist, welche Luft in das Abgassystem von einem Ansaugsystem des Motors saugt, und wobei der gemessene Abgassystemdruck über den ersten Drucksensor gemessen wird. Ein zweites Beispiel für das System beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner einen zweiten Drucksensor, der in einem Abgaskrümmer des Motors stromaufwärts einer Turbine des elektrischen Turboladers angeordnet ist, wobei die Richtung, in welche der elektrische Turbolader rotiert wird, eine zweite Rückwärtsrichtung ist, welche Luft in das Abgassystem von außerhalb des Abgassystems saugt, und wobei der gemessene Abgassystemdruck über den zweiten Drucksensor gemessen wird.
Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Folgendes: beim Abschalten des Motors, Betreiben eines elektrischen Turboladers, um Luft in ein Abgassystem zu saugen, und Angeben von Verschlechterung des Abgassystems auf der Grundlage eines Vergleichs eines Drucks in dem Abgassystem, der während des Betreibens des elektrischen Turboladers gemessen wird, mit einem Schwellendruck, der auf einem Atmosphärendruck basiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Messen des Atmosphärendrucks in einem Abgaskrümmer des Abgassystems vor Betreiben des elektrischen Turboladers, nach Abschalten des Motors.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Betreiben des elektrischen Turboladers Drehen einer Turbine des elektrischen Turboladers in eine erste Vorwärtsrichtung und wobei der Druck in dem Abgassystem ein gemessener Abgasrohrdruck ist, der über einen Drucksensor gemessen wird, der direkt stromaufwärts von oder bei einem Partikelfilter angeordnet ist, der in einem Abgasrohr des Abgassystems stromabwärts der Turbine angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, beim Abschalten des Motors und vor Drehen der Turbine in die Vorwärtsrichtung und Messen des Drucks im Abgassystem, Anpassen einer Stoppposition einer Kurbelwelle, sodass sich Öffnen von Einlass- und Auslassventilen jedes Motorzylinders überschneidet, sodass während des Betreibens des elektrischen Turboladers Luft durch die Motorzylinder strömt, und Öffnen einer Ansaugdrossel.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Angeben von Verschlechterung Angeben eines Lecks in dem Abgasrohr als Reaktion darauf, dass der gemessene Abgasrohrdruck unter einem ersten Schwellendruck liegt, wobei der erste Schwellendruck auf dem Atmosphärendruck basiert, und Angeben einer Blockierung in dem Abgasrohr als Reaktion darauf, dass der gemessene Abgasrohrdruck über einem zweiten Schwellendruck liegt, wobei der zweite Schwellendruck auf dem Atmosphärendruck basiert.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Betreiben des elektrischen Turboladers Drehen einer Turbine des elektrischen Turboladers in eine zweite Rückwärtsrichtung, während eine Ansaugdrossel geschlossen ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, beim Abschalten des Motors und vor Drehen der Turbine in die Rückwärtsrichtung und Messen des Drucks im Abgassystem, Anpassen einer Stoppposition einer Kurbelwelle, sodass sich Öffnen von Einlass- und Auslassventilen jedes Motorzylinders nicht überschneidet, sodass während des Betreibens des elektrischen Turboladers keine Luft durch die Motorzylinder strömt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Druck in dem Abgassystem ein Abgaskrümmerdruck, der in einem Abgaskrümmer gemessen wird, wobei der Abgaskrümmer in dem Abgassystem stromaufwärts der Turbine angeordnet ist, und wobei Angeben von Verschlechterung Angeben eines Lecks in dem Abgassystem stromaufwärts der Turbine als Reaktion darauf beinhaltet, dass der gemessene Druck in dem Abgassystem unter einem dritten Schwellendruck liegt, wobei der dritte Schwellendruck auf dem Atmosphärendruck basiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren, nach einem Motorzündschlüsselausschaltereignis und nachdem eine Kurbelwelle eines Motors damit aufgehört hat, sich zu drehen: elektrisches Antreiben der Rotation einer Turbine, die in einem Abgassystem des Motors angeordnet ist, in eine erste Vorwärtsrichtung und Pumpen von Luft von einem Ansaugsystem des Motors in ein Abgasrohr des Abgassystems, das stromabwärts der Turbine angeordnet ist, und Messen eines ersten Drucks in dem Abgasrohr; elektrisches Antreiben der Rotation der Turbine in eine zweite Rückwärtsrichtung und Pumpen von Luft von dem Abgasrohr in einen Abgaskrümmer des Abgassystems und Messen eines zweiten Drucks in dem Abgaskrümmer, und Angeben von Verschlechterung von einem oder mehreren von dem Abgasrohr und dem Abgaskrümmer des Abgassystems auf der Grundlage des ersten Drucks und des zweiten Drucks relativ zu einem Atmosphärendruck.
Gemäß einer Ausführungsform wird der erste Druck durch einen ersten Drucksensor gemessen, der zwischen der Turbine und einer Emissionssteuervorrichtung angeordnet ist, die bei einem stromabwärtigen Ende des Abgasrohrs positioniert ist, und wird der zweite Druck durch einen zweiten Drucksensor gemessen, der in dem Abgaskrümmer angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, vor elektrischem Antreiben der Rotation der Turbine in die erste Richtung, Anpassen einer Position der Kurbelwelle, sodass sich Öffnen eines Einlassventils und eines Auslassventils jedes Motorzylinders überschneidet, um einen Luftstrom durch jeden Zylinder zu ermöglichen, und Öffnen einer Ansaugdrossel.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, vor elektrischem Antreiben der Turbine in die erste Richtung, Schließen eines Abgasanpassungsventils, das in dem Abgasrohr stromabwärts einer Emissionssteuervorrichtung und stromaufwärts eines Auslasses des Abgasrohrs positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Angeben von Verschlechterung Angeben einer Blockierung in dem Abgasrohr als Reaktion darauf, dass der erste Druck höher als ein erster Schwellendruck ist, wobei der erste Schwellenwert in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck und der Turbinendrehzahl der Turbine während des elektrischen Antreibens der Rotation der Turbine in die erste Richtung bestimmt wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Angeben von Verschlechterung Angeben einer Blockierung in dem Abgasrohr als Reaktion darauf, dass der erste Druck höher als ein erster Schwellendruck ist, wobei der erste Schwellenwert in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck und der Turbinendrehzahl der Turbine während des elektrischen Antreibens der Rotation der Turbine in die erste Richtung bestimmt wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, vor elektrischem Antreiben der Rotation der Turbine in die zweite Richtung, Anpassen einer Position der Kurbelwelle, sodass sich Öffnen eines Einlassventils und eines Auslassventils jedes Motorzylinders nicht überschneidet, um einen Luftstrom durch jeden Zylinder zu verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Angeben von Verschlechterung Angeben eines Lecks in dem Abgaskrümmer als Reaktion darauf, dass der zweite Druck niedriger als ein dritter Schwellendruck ist, wobei der dritte Schwellendruck in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck und der Turbinendrehzahl der Turbine während des elektrischen Antreibens der Rotation der Turbine in die zweite Richtung bestimmt wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Angeben von Verschlechterung eins oder mehrere von festlegen eines Diagnosecodes in einer Steuerung des Motors und Benachrichtigen eines Bedieners eines Fahrzeugs, in welchem der Motor installiert ist, darüber, dass eine oder mehrere Komponenten des Abgassystems verschlechtert ist/sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System für einen Motor bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Steuerung mit auf nichtflüchtigem Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen, die bei Ausführung während eines Zustands mit ausgeschaltetem Motor die Steuerung veranlassen zum: Erhalten eines Atmosphärendrucks, nachdem der Motor damit aufhört, sich zu drehen, und Bestimmen eines oder mehrerer Druckschwellenwerte auf der Grundlage des Atmosphärendrucks, Antreiben der Rotation eines elektrischen Turboladers in eine Richtung zum Saugen von Luft in ein Abgassystem; Messen eines Abgassystemdrucks in einem Abgassystem des Motors; und Angeben von Verschlechterung des Abgassystems als Reaktion darauf, dass der gemessene Abgassystemdruck außerhalb des einen oder der mehreren Druckschwellenwerte liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen ersten Drucksensor, der in dem Abgassystem stromabwärts einer Turbine des elektrischen Turboladers und direkt stromaufwärts eines Partikelfilters angeordnet ist, der in dem Abgassystem angeordnet ist, wobei die Richtung, in welche die Rotation des elektrischen Turboladers angetrieben wird, eine erste Vorwärtsrichtung ist, welche Luft in das Abgassystem von einem Ansaugsystem des Motors saugt, und wobei der gemessene Abgassystemdruck über den ersten Drucksensor gemessen wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen zweiten Drucksensor, der in einem Abgaskrümmer des Motors stromaufwärts einer Turbine des elektrischen Turboladers angeordnet ist, wobei die Richtung, in welche der elektrische Turbolader rotiert wird, eine zweite Rückwärtsrichtung ist, welche Luft in das Abgassystem von außerhalb des Abgassystems saugt, und wobei der gemessene Abgassystemdruck über den zweiten Drucksensor gemessen wird.
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 6688104 [0004, 0005]

Claims

Verfahren, umfassend: beim Abschalten des Motors, Betreiben eines elektrischen Turboladers, um Luft in ein Abgassystem zu saugen, und Angeben von Verschlechterung des Abgassystems auf der Grundlage eines Vergleichs eines Drucks in dem Abgassystem, der während des Betreibens des elektrischen Turboladers gemessen wird, mit einem Schwellendruck, der auf einem Atmosphärendruck basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Messen des Atmosphärendrucks in einem Abgaskrümmer des Abgassystems vor Betreiben des elektrischen Turboladers, nach Abschalten des Motors.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Betreiben des elektrischen Turboladers Drehen einer Turbine des elektrischen Turboladers in eine erste Vorwärtsrichtung beinhaltet und wobei der Druck in dem Abgassystem ein gemessener Abgasrohrdruck ist, der über einen Drucksensor gemessen wird, der direkt stromaufwärts von oder bei einem Partikelfilter angeordnet ist, der in einem Abgasrohr des Abgassystems stromabwärts der Turbine angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend, beim Abschalten des Motors und vor Drehen der Turbine in die Vorwärtsrichtung und Messen des Drucks im Abgassystem, Anpassen einer Stoppposition einer Kurbelwelle, sodass sich Öffnen von Einlass- und Auslassventilen jedes Motorzylinders überschneidet, sodass während des Betreibens des elektrischen Turboladers Luft durch die Motorzylinder strömt, und Öffnen einer Ansaugdrossel.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei Angeben von Verschlechterung Angeben eines Lecks in dem Abgasrohr als Reaktion darauf beinhaltet, dass der gemessene Abgasrohrdruck unter einem ersten Schwellendruck liegt, wobei der erste Schwellendruck auf dem Atmosphärendruck basiert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei Angeben von Verschlechterung Angeben einer Blockierung in dem Abgasrohr als Reaktion darauf beinhaltet, dass der gemessene Abgasrohrdruck über einem zweiten Schwellendruck liegt, wobei der zweite Schwellendruck auf dem Atmosphärendruck basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Betreiben des elektrischen Turboladers Drehen einer Turbine des elektrischen Turboladers in eine zweite Rückwärtsrichtung beinhaltet, während eine Ansaugdrossel geschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend, beim Abschalten des Motors und vor Drehen der Turbine in die Rückwärtsrichtung und Messen des Drucks im Abgassystem, Anpassen einer Stoppposition einer Kurbelwelle, sodass sich Öffnen von Einlass- und Auslassventilen jedes Motorzylinders nicht überschneidet, sodass während des Betreibens des elektrischen Turboladers keine Luft durch die Motorzylinder strömt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Druck in dem Abgassystem ein Abgaskrümmerdruck ist, der in einem Abgaskrümmer gemessen wird, wobei der Abgaskrümmer in dem Abgassystem stromaufwärts der Turbine angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei Angeben von Verschlechterung Angeben eines Lecks in dem Abgassystem stromaufwärts der Turbine als Reaktion darauf beinhaltet, dass der gemessene Druck in dem Abgassystem unter einem dritten Schwellendruck liegt, wobei der dritte Schwellendruck auf dem Atmosphärendruck basiert.
System für einen Motor, umfassend: eine Steuerung mit auf nichtflüchtigem Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen, die bei Ausführung während eines Zustands mit ausgeschaltetem Motor die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Erhalten eines Atmosphärendrucks, nachdem der Motor damit aufhört, sich zu drehen, und Bestimmen eines oder mehrerer Druckschwellenwerte auf der Grundlage des Atmosphärendrucks; Antreiben der Rotation eines elektrischen Turboladers in eine Richtung zum Saugen von Luft in ein Abgassystem; Messen eines Abgassystemdrucks in einem Abgassystem des Motors; und Angeben von Verschlechterung des Abgassystems als Reaktion darauf, dass der gemessene Abgassystemdruck außerhalb des einen oder der mehreren Druckschwellenwerte liegt.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend einen ersten Drucksensor, der in dem Abgassystem stromabwärts einer Turbine des elektrischen Turboladers und direkt stromaufwärts eines Partikelfilters angeordnet, der in dem Abgassystem angeordnet ist.
System nach Anspruch 12, wobei die Richtung, in welche die Rotation des elektrischen Turboladers angetrieben wird, eine erste Vorwärtsrichtung ist, welche Luft in das Abgassystem von einem Ansaugsystem des Motors saugt, und wobei der gemessene Abgassystemdruck über den ersten Drucksensor gemessen wird.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend einen zweiten Drucksensor, der in einem Abgaskrümmer des Motors stromaufwärts einer Turbine des elektrischen Turboladers angeordnet ist.
System nach Anspruch 14, wobei die Richtung, in welche der elektrische Turbolader rotiert wird, eine zweite Rückwärtsrichtung ist, welche Luft in das Abgassystem von außerhalb des Abgassystems saugt, und wobei der gemessene Abgassystemdruck über den zweiten Drucksensor gemessen wird.