DE102014101028A1

DE102014101028A1 - Verfahren und System zur Ventildiagnose am Ladeluftsystem

Info

Publication number: DE102014101028A1
Application number: DE102014101028.0A
Authority: DE
Inventors: Chirag Bipinchandra Parikh; Shashi KIRAN; Eric David Peters
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2014-07-31
Also published as: AU2014200363B2; CN103967655A; US20140214302A1; CN103967655B; US9422896B2; AU2014200363A1

Abstract

Geschaffen sind unterschiedliche Verfahren und Systeme zur Diagnose der Stellung und Funktion eines Ventils in einem Motorsystem. In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Verfahren für einen Motor den Schritt des Ermittelns einer Stellung eines Ventils in einem Motorsystem auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl auf eine befohlene Betätigung des Ventils.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der hier beschriebenen Erfindung betreffen beispielsweise einen Motor, Motorkomponenten und ein Motorsystem.
HINTERGRUND
Motoren können Abgasrückführung von einem Motorabgasauslasssystem zu einem Motorsansaugsystem, d.h. ein als Abgasrückführung (AGR) bezeichnetes Verfahren nutzen, das dazu dient, gesetzlich beschränkte Emissionen zu reduzieren. In einigen Ausführungsbeispielen können ein oder mehrere Ventile den Abgasstrom in dem AGR-System steuern. Zusätzlich können Motoren einen oder mehrere Turbolader nutzen, um die durch der Motor bereitgestellte Leistung zu steigern. Turbolader arbeiten, indem sie in einem Verdichter mittels einer Turbine Ansaugluft verdichten, die durch einen Abgasstrom betrieben wird. Turboladermotoren können ein oder mehrere Bypassventile nutzen, um den Strom durch den Turbolader zu steuern. Somit werden der AGR-Strom und der Abgasstrom durch mehrere Ventile gesteuert. Die Stellung und Funktion dieser Ventile kann überwacht werden, um Überschreitungen gesetzlich vorgeschriebener Emissionen zu vermeiden und die Turbinenleistung aufrecht zu erhalten.
In einem Beispiel kann die Funktion der AGR- und der Turboladerbypassventile durch Ventilstellungsrückmeldungssensoren diagnostiziert werden. Allerdings sind derartige Sensoren kostspielig und steigern die Komplexität von Motorsteuerroutinen. Darüber hinaus sind diese Sensoren nicht in der Lage, sämtliche Arten von Ventilverschleiß genau anzuzeigen; daher ist die Ventildiagnose möglicherweise eingeschränkt.
KURZBESCHREIBUNG
In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Verfahren (z.B. ein Verfahren zum Steuern eines Motorsystems) ein Austauschen von Daten, die sich auf ein erstes Ventil in einem Motorsystem beziehen, zumindest teilweise auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl auf eine Betätigung des ersten Ventils hin.
In dem Verfahren können die Daten eine Stellung des ersten Ventils beinhalten, die zumindest teilweise auf der Grundlage der Turbinendrehzahlreaktion auf eine Betätigung des ersten Ventils ermittelt ist.
In jedem der oben erwähnten Verfahren kann die Betätigung des ersten Ventils einen Befehl zum Vergrößern oder Verkleinern einer Öffnungsweite einer Öffnung beinhalten, die zumindest teilweise durch das erste Ventil definiert ist.
Jedes Verfahren kann zudem den Schritt beinhalten, eine erwartete Änderung der Turbinendrehzahl auf der Grundlage der Betätigung des ersten Ventils zu ermitteln.
In jedem der oben erwähnten Verfahren kann die Betätigung des ersten Ventils einen Befehl beinhalten, der in Reaktion auf eine Motorbetriebsbedingung erzeugt ist.
In jedem der oben erwähnten Verfahren kann die Betätigung des ersten Ventils einen Befehl beinhalten, der in Reaktion auf einen diagnostischen Zyklus erzeugt ist.
Jedes Verfahren kann zudem den Schritt beinhalten, die Stellung des ersten Ventils zumindest teilweise auf der Grundlage einer Stellung eines zweiten Ventils zu ermitteln, wobei sowohl das erste Ventil als auch das zweite Ventil in einem Gasstrom angeordnet sind, der wenigstens zum Teil Abgas enthält.
In jedem der oben erwähnten Verfahren kann das erste Ventil ein Turbinenbypassventil sein, wobei die Stellung des Turbinenbypassventils auf der Grundlage der Reaktion der Turbinendrehzahl, die eine Änderung der Turbinendrehzahl beinhaltet, und nicht auf der Grundlage einer Stellung eines oder mehrerer sonstiger Ventile in einem Abgasrückführungssystem ermittelt werden kann.
In jedem der oben erwähnten Verfahren kann das Austauschen der Daten das Anzeigen eines Verschleißes des ersten Ventils auf der Grundlage der Reaktion der Turbinendrehzahl auf die Erteilung eines Befehls der Betätigung des ersten Ventils hin beinhalten.
In jedem der oben erwähnten Verfahren kann das Anzeigen eines Verschleißes des ersten Ventils ein Vergleichen einer Änderung der Turbinendrehzahl mit einer erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl beinhalten.
Jedes der oben erwähnten Verfahren kann zudem den Schritt beinhalten, einen Verschleiß des ersten Ventils anzuzeigen, wenn eine Differenz zwischen der Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl eine Schwellwertdifferenz überschreitet, die einen Verschleiß des ersten Ventils kennzeichnet.
Jedes der oben erwähnten Verfahren kann zudem beinhalten, Ventilverschleiß nicht anzuzeigen, wenn die Differenz zwischen der Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl kleiner ist als die Schwellwertdifferenz.
In jedem der oben erwähnten Verfahren kann das Anzeigen eines Verschleißes des ersten Ventils zudem auf einer Stellung eines zweiten Ventils in dem Motorsystem während der befohlenen Betätigung des ersten Ventils begründet sein.
In jedem der oben erwähnten Verfahren kann die Stellung des zweiten Ventils eine befohlene stationäre Stellung sein.
Jedes der oben erwähnten Verfahren kann zudem den Schritt beinhalten, eine erwartete Änderung der Turbinendrehzahl mit einer tatsächlichen Änderung der Turbinendrehzahl zu vergleichen, wobei die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl anhand der befohlenen Betätigung des ersten Ventils und der Stellung des zweiten Ventils ermittelt wird.
Jedes der oben erwähnten Verfahren kann außerdem den Schritt beinhalten, einen Verschleiß des ersten Ventils anzuzeigen, wenn eine Differenz zwischen der tatsächlichen Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl größer ist als eine Schwellwertdifferenz.
In einem Beispiel beinhalten die Daten eine Stellung des ersten Ventils, die zumindest teilweise auf der Grundlage der Turbinendrehzahlreaktion auf eine Betätigung des ersten Ventils ermittelt ist. Somit kann die Funktion des ersten Ventils in dem Motorsystem mittels der Turbinendrehzahl überwacht werden. Dementsprechend kann eine verminderte Ventilfunktionsfähigkeit (Ventilverschleiß) durch eine Turbinendrehzahlreaktion angezeigt werden, die sich von einer erwarteten Reaktion bei Betätigung des Ventils unterscheidet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System, zu dem gehören: ein Abgasrückführungssystem, das dazu eingerichtet ist, Abgas in wenigstens einem ersten Betriebsmodus von einem Spenderzylinderauslasskrümmer zu einem Abgaskanal und in wenigstens einem zweiten Betriebsmodus zu einem Ansaugkanal zu verzweigen; ein erstes Abgasrückführungsventil in dem Abgasrückführungssystem, wobei das erste Abgasrückführungsventil steuerbar ist, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Abgaskanal zu steuern; ein zweites Abgasrückführungsventil in dem Abgasrückführungssystem, wobei das zweite Abgasrückführungsventil steuerbar ist, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Ansaugkanal zu steuern; ein Turbinenbypassventil zum Regeln eines Abgasstroms durch eine Hochdruckturbine; und eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Stellung des ersten Abgasrückführungsventils auf der Grundlage einer Reaktion der Hochdruckturbinendrehzahl auf eine befohlene Betätigung des ersten Abgasrückführungsventils hin zu ermitteln, während Stellungen des zweiten Abgasrückführungsventils und des Turbinenbypassventils beibehalten werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren mit dem Schritt: Ermitteln einer Stellung eines ersten Ventils in einem Abgasrückführungssystem auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl auf eine befohlene Betätigung des ersten Ventils und zusätzlich auf der Grundlage einer stationären Stellung eines zweiten Ventils in dem Abgasrückführungssystem und einer stationären Stellung eines Turbinenbypassventil.
Weiter kann das Verfahren den Schritt beinhalten, einen Verschleiß des ersten Ventils anzuzeigen, wenn eine Differenz zwischen einer tatsächlichen Änderung der Turbinendrehzahl und einer erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl größer ist als eine Schwellwertdifferenz.
Wenn dem ersten Ventil die Schließstellung befohlen ist, während das zweite Ventil offen gehalten wird, kann in jedem der oben erwähnten Verfahren: die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl eine erste Verringerung der Turbinendrehzahl sein, wenn das Turbinenbypassventil offen ist, und die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl kann eine größere, zweite Verringerung der Turbinendrehzahl sein, wenn das Turbinenbypassventil geschlossen ist.
Wenn dem zweiten Ventil die Schließstellung befohlen ist, während das erste Ventil offen gehalten ist, kann in jedem der oben erwähnten Verfahren: die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl eine erste Steigerung der Turbinendrehzahl sein, wenn das Turbinenbypassventil offen ist, und die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl kann eine größere, zweite Steigerung der Turbinendrehzahl sein, wenn das Turbinenbypassventil geschlossen ist.
Es versteht sich, dass die obige Kurzbeschreibung geeignet ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt wichtige oder unentbehrliche Merkmale der vorliegenden Erfindung festzulegen, deren Schutzumfang ausschließlich durch die Ansprüche definiert ist, die der detaillierten Beschreibung beigefügt sind. Weiter ist die vorliegende Erfindung nicht auf Durchführungen beschränkt, die im Vorausgehenden oder in anderen Abschnitten dieser Beschreibung erwähnte Nachteile lösen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nach dem Lesen der folgenden Beschreibung nicht beschränkender Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher:
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Schienenfahrzeugs mit einem Motor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Einstellen eines AGR-Stroms und eines Abgasstroms durch eine Turbine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Ermitteln einer Stellung eines Ventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt eine Tabelle, die eine Hochdruckturbinendrehzahlreaktion für unterschiedliche Ventilbedingungen auflistet, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt eine Tabelle, die eine Hochdruckturbinendrehzahlreaktion für unterschiedliche Ventilbedingungen auflistet, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 veranschaulicht anhand eines Graphen Beispiele von Reaktionen der Hochdruckturbinendrehzahl gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
7 veranschaulicht anhand eines Graphen Beispiele von Reaktionen der Hochdruckturbinendrehzahl gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft unterschiedliche Ausführungsbeispiele zur Diagnose der Stellung und Funktion eines Ventils in einem Motorsystem. Während eines normalen Motorbetriebs kann ein Ventil in dem Motorsystem den Befehl erhalten, sich zu öffnen, zu schließen oder eine Zwischenstellung einzunehmen. Durch Überwachen einer Änderung der Turbinendrehzahl während der Betätigung des Ventils kann die einwandfreie Bewegung des Ventils bestätigt werden. Insbesondere kann die Stellung eines oder mehrerer Ventile in dem Abgasrückführungs-(AGR)-System und eines Turbinenbypassventils die Menge von Abgas beeinflussen, die durch die Turbine strömt. Die Turbinendrehzahl nimmt mit einer Steigerung des Abgasstroms durch die Turbine zu. Wenn eines der oben erwähnten Ventile seine Stellung ändert, tritt daher eine Änderung der durch die Turbine strömenden Abgasmenge auf, mit der Folge einer Änderung der Turbinendrehzahl. Ventilbewegungen und/oder -stellungen können auf erwartete Änderungen der Turbinendrehzahl abgebildet werden. Wenn auf eine befohlene Betätigung des Ventils hin eine andere Änderung der Turbinendrehzahl erfolgt als erwartet, hat sich das Ventil möglicherweise nicht wie befohlen bewegt. Daher kann die Stellung des Ventils durch Überwachen der Reaktion der Turbinendrehzahl auf eine befohlene Betätigung eines Ventils ermittelt werden. Dementsprechend kann ein Verfahren, das die Turbinendrehzahl nutzt, durchgeführt werden, um die Funktionsfähigkeit eines Ventils zu überwachen und eine eingeschränkte Ventilfunktion zu diagnostizieren.
Der hier beschriebene Ansatz kann in unterschiedlichen Motortypen und in vielfältigen durch motorbetriebenen Systemen verwendet werden. Einige dieser Systeme können stationär sein, während andere sich auf semimobilen oder vollständig mobilen Plattformen befinden können. Semimobile Plattformen können in Zeitspannen des Betriebs andernorts, beispielsweise auf Flachbettwagons, aufgestellt sein. Mobile Plattformen beinhalten Fahrzeuge mit Eigenantrieb. Solche Fahrzeuge können straßengebundene Transportfahrzeuge sowie Bergbauausrüstungs-, Wasserfahrzeuge, Schienenfahrzeuge, und sonstige straßenunabhängige Fahrzeuge (OHV) beinhalten. Zur gründlicheren Veranschaulichung ist ein motorisiertes Schienenfahrzeug (z.B. eine Lokomotive) als ein Beispiel einer mobilen Plattform veranschaulicht, die ein System trägt, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nutzt.
Bevor auf den Ansatz des Ermittelns der Stellung eines Ventils basierend auf der Turbinendrehzahl näher eingegangen wird, ist ein Beispiel einer Plattform offenbart, bei dem das Motorsystem in einem Fahrzeug, z.B. in einem Schienenfahrzeug, eingebaut sein kann. Beispielsweise zeigt 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugsystems 100, das hier als ein Schienenfahrzeug 106 (z.B. als Lokomotive) dargestellt ist, und das dazu eingerichtet ist, mittels vieler Räder 110 auf einer Schiene 102 zu fahren. Wie dargestellt, enthält das Schienenfahrzeug 106 einen Motor 104. In weiteren nicht als beschränkend zu bewertenden Ausführungsbeispielen kann der Motor 104, z.B. in einer Kraftwerksanwendung, ein stationärer Motor sein, oder, wie oben erwähnt, ein Motor in einem Wasserfahrzeug oder in einem sonstigen straßenunabhängigen Fahrzeugantriebssystem sein.
Der Motor 104 nimmt von einer Ansaugöffnung, z.B. von einem Ansaugkrümmer 115, Ansaugluft zur Verbrennung auf. Die Ansaugöffnung kann ein beliebiger geeigneter Kanal bzw. eine Leitung sein, durch die Gase strömen, um in der Motor einzutreten. Beispielsweise kann die Ansaugöffnung den Ansaugkrümmer 115, den Ansaugkanal 114, und dergleichen beinhalten. Der Einlasskanal 114 nimmt Umgebungsluft von einem (nicht gezeigten) Luftfilter auf, der Luft aus der Umgebung eines Fahrzeugs filtert, in der sich der Motor 104 möglicherweise befindet. Durch die Verbrennung in dem Motor 104 entstehendes Abgas wird einem Auspuff zugeführt, wie bspw. einem Abgaskanal 116. Der Auspuff kann ein beliebiger geeigneter Kanal sein, durch den das von dem Motor stammende Gas strömt. Beispielsweise kann der Auspuff einen Auslasskrümmer 117, den Abgaskanal 116 und dergleichen beinhalten. Abgas strömt durch den Abgaskanal 116 und aus einem Schornstein des Schienenfahrzeugs 106. In einem Beispiel ist der Motor 104 ein Dieselmotor, der Luft und Dieselkraftstoff mittels Selbstzündung verbrennt. In weiteren nicht als beschränkend zu bewertenden Ausführungsbeispielen kann der Motor 104 beispielsweise Benzin, Kerosin, Biodiesel oder sonstige Erdöldestillate ähnlicher Dichte mittels Selbstzündung (und/oder mittels Funkenzündung) verbrennen.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Schienenfahrzeug 106 ein dieselelektrisches Fahrzeug. Wie in 1 dargestellt, ist der Motor 104 mit einem elektrischen Stromerzeugungssystem verbunden, das einen Generator 140 und Elektroantriebsmotoren 112 enthält. Beispielsweise ist der Motor 104 ein Dieselmotor, der ein Drehmoment erzeugt, das zu dem Generator 140 übertragen wird, der mit dem Motor 104 mechanisch verbunden ist. Der Generator 140 erzeugt elektrische Leistung, die gespeichert und genutzt werden kann, um anschließend zu unterschiedlichen nachgeschalteten elektrischen Komponenten geleitet zu werden. Beispielsweise kann der Generator 140 mit mehreren Elektroantriebsmotoren 112 elektrisch verbunden sein, und der Generator 140 kann den mehreren Elektroantriebsmotoren 112 elektrische Leistung liefern. Wie dargestellt, ist jeder der Elektroantriebsmotoren 112 jeweils mit einem von mehreren Rädern 110 verbunden, um für den Vortrieb des Schienenfahrzeugs 106 Zugkraft bereitzustellen. Ein Beispiel einer Anordnung beinhaltet pro Laufrad jeweils einen Elektroantriebsmotor. Wie hier dargestellt, entsprechen sechs Paare Elektroantriebsmotoren jeweils sechs Paaren Räder des Schienenfahrzeugs. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Generator 140 mit einem oder mehreren Widerstandsnetzwerken 142 verbunden sein. Die Widerstandsnetzwerke 142 können dazu eingerichtet sein, überschüssiges Motordrehmoment als Wärme abzuführen, die durch die Netzwerke aus der durch den Generator 140 erzeugten Elektrizität hervorgebracht wird.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Motor 104 ein V-12 Motor mit zwölf Zylindern. In anderen Beispielen kann der Motor auf einem V-6, V-8, V-10, V-16, I-4, I-6, I-8, Gegenkolben-4 oder einem sonstigen Motortyp basieren. Wie dargestellt, hat der Motor 104 einen Teilsatz von Nicht-Spenderzylindern 105, der sechs Zylinder aufweist, die Abgas ausschließlich einem Nicht-Spenderzylinder-Auslasskrümmer 117 zuführen, und einen Teilsatz von Spenderzylindern 107, der sechs Zylinder aufweist, die Abgas ausschließlich einem Spenderzylinder-Auslasskrümmer 119 zuführen. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Motor mindestens einen Spenderzylinder und mindestens einen Nicht-Spenderzylinder enthalten. Beispielsweise kann der Motor vier Spenderzylinder und acht Nicht-Spenderzylinder, oder drei Spenderzylinder und neun Nicht-Spenderzylinder aufweisen. Es ist selbstverständlich, dass der Motor jede gewünscht Anzahl von Spenderzylindern und Nicht-Spenderzylindern haben kann, wobei die Anzahl von Spenderzylindern gewöhnlich kleiner ist als die Anzahl von Nicht-Spenderzylindern.
Wie in 1 dargestellt, sind die Nicht-Spenderzylinder 105 mit dem Abgaskanal 116 verbunden, um Abgas von der Kraftmaschine in die Atmosphäre zu entlassen (nachdem es ein Abgasnachbehandlungssystem 130 und einen ersten und zweiten Turbolader 120 und 124 durchströmt hat). Die Spenderzylinder 107, die Motorabgasrückführung (AGR) bereitstellen, sind ausschließlich mit einem AGR-Kanal 162 eines AGR-Systems 160 verbunden, das Abgas von den Spenderzylindern 107 zu dem Ansaugkanal 114 des Motors 104, und nicht in die Atmosphäre entlässt. Indem dem Motor 104 gekühltes Abgas zugeführt wird, wird der Anteil des zur Verbrennung verfügbaren Sauerstoffs reduziert, was die Flammentemperaturen bei der Verbrennung verringert und die Bildung von Stickstoffoxiden (z.B. NO_x) reduziert.
Abgas, das von den Spenderzylindern 107 zu dem Ansaugkanal 114 strömt, strömt weiter durch einen Wärmetauscher, beispielsweise durch einen AGR-Kühler 166, um die Temperatur des Abgases zu reduzieren (d.h. dieses zu kühlen), bevor das Abgas zu dem Ansaugkanal zurückkehrt. Der AGR-Kühler 166 kann beispielsweise ein Luft/Flüssigkeit-Wärmetauscher sein. In einem solchen Beispiel können ein oder mehrere Ladeluftkühlern 132 und 134, die in dem Ansaugkanal 114 (z.B. stromaufwärts des Punktes, an dem in den Kreislauf zurückgeführtes Abgas eintritt) angeordnet sind, eingestellt werden, um die Ladeluft weiter zu kühlen, so dass die Temperatur des Gemisches von Ladeluft und Abgas bei einem gewünschten Wert gehalten wird. In anderen Beispielen kann das AGR-System 160 einen AGR-Kühlerbypasskanal aufweisen. In einer Abwandlung kann das AGR-System 160 einen AGR-Kühlerbypasskanal aufweisen. Das AGR-Kühlersteuerungselement kann so betätigt werden, dass der durch den AGR-Kühler strömende Strom von Abgas verringert wird; jedoch wird Abgas, das nicht durch den AGR-Kühler strömt, in einer derartigen Anordnung nicht zu dem Ansaugkanal 114 sondern zu dem Abgaskanal 116 gelenkt.
Darüber hinaus kann das AGR-System 160 in einigen Ausführungsbeispielen einen AGR-Bypasskanal 161 enthalten, der dazu eingerichtet ist, Abgas von den Spenderzylindern zurück zu dem Abgaskanal abzuzweigen. Der AGR-Bypasskanal 161 kann über ein AGR-Bypasskanalventil 163 gesteuert sein. Das Ventil 163 kann mit mehreren Begrenzungspunkten konstruiert sein, so dass eine variable Menge von Abgas zu dem Auspuff verzweigt wird, um der Ansaugöffnung eine variable Menge von Abgasrückführung bereitzustellen.
In einem in 1 gezeigten abgewandelten Ausführungsbeispiel kann der (durch die gestrichelten Linien veranschaulichte) Spenderzylinder 107 mit einem abgewandelten AGR-Kanal 165 verbunden sein, der dazu eingerichtet ist, Abgas selektiv zu der Ansaugöffnung oder zu dem Abgaskanal zu verzweigen. Beispielsweise kann Abgas, wenn ein zweites Abgasrückführungsventil 170 offen ist, von den Spenderzylindern zu dem AGR-Kühler 166 und/oder zu zusätzlichen Elementen verzweigt werden, bevor es zu dem Ansaugkanal 114 verzweigt wird. Darüber hinaus enthält das abgewandelte AGR-System ein erstes Abgasrückführungsventil 164, das zwischen dem Abgaskanal 116 und dem abgewandelten AGR-Kanal 165 angeordnet ist.
Das erste Abgasrückführungsventil 164 und das zweite Abgasrückführungsventil 170 können Ein/Aus-Ventile sein, die durch die Steuerungseinheit 180 gesteuert werden (um den AGR-Strom ein- oder auszuschalten), oder sie können beispielsweise eine variable Menge von Abgasrückführung steuern. Dementsprechend können die Ventile in mehrere Stellungen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen eingestellt werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann das erste Abgasrückführungsventil 164 so betätigt werden, dass eine AGR-Menge verringert wird (Abgas strömt von dem Abgasrückführungskanal 165 zu dem Abgaskanal 116). Beispielsweise kann die Öffnung des ersten Abgasrückführungsventils 164 vergrößert werden, um dadurch den Abgasstrom von den Spenderzylindern zu dem Abgaskanal 116 zu steigern. In anderen Beispielen kann das erste Abgasrückführungsventil 164 so betätigt werden, dass die AGR-Menge gesteigert wird (z.B. strömt Abgas von dem Abgaskanal 116 zu dem Abgasrückführungskanal 165). Beispielsweise kann die Öffnung des ersten Abgasrückführungsventils 164 vermindert werden, um dadurch den Strom zu dem Abgaskanal 116 zu reduzieren. In einigen Ausführungsbeispielen kann das abgewandelte AGR-System mehrere Abgasrückführungsventile oder andere Strömungssteuerungselemente enthalten, um die Menge von AGR zu steuern.
In einer solchen Konstruktion ist das erste Abgasrückführungsventil 164 dazu eingerichtet, Abgas von den Spenderzylindern zu dem Abgaskanal 116 des Motors 104 zu verzweigen, und das zweite Abgasrückführungsventil 170 ist dazu eingerichtet, Abgas von den Spenderzylindern zu dem Ansaugkanal 114 des Motors 104 zu verzweigen. In diesem Sinne kann das erste Abgasrückführungsventil 164 als ein AGR-Bypassventil bezeichnet werden, während das zweite Abgasrückführungsventil 170 als ein AGR-Messventil bezeichnet sein kann. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel können das erste Abgasrückführungsventil 164 und das zweite Abgasrückführungsventil 170 mittels Motoröl oder hydraulisch betätigte Ventile sein, wobei beispielsweise ein (nicht gezeigtes) Wechselventil das Motoröl moduliert. In einigen Ausführungsbeispielen können die Ventile so betätigt werden, dass entweder das erste oder das zweite Abgasrückführungsventil 164 und 170 normalerweise offen ist, und dass das jeweils übrige normalerweise geschlossen ist. In anderen Beispielen können das erste und zweite Abgasrückführungsventil 164 und 170 pneumatische Ventile, elektrische Ventile oder sonstige geeignete Ventile sein.
Wie in 1 gezeigt, enthält das Fahrzeugsystem 100 zudem einen AGR-Mischer 172, der das rückgeführte Abgas mit Ladeluft mischt, so dass das Abgas in dem Gemisch aus Ladeluft und Abgas gleichmäßig verteilt werden kann. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das AGR-System 160 ein Hochdruck-AGR-System, das Abgas von einer Stelle stromaufwärts der Turbolader 120 und 124 in dem Abgaskanal 116 zu einer Stelle stromabwärts der Turbolader 120 und 124 in dem Ansaugkanal 114 leitet. In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Fahrzeugsystem 100 zusätzlich oder alternativ ein Niederdruck-AGR-System enthalten, das Abgas von einer Stelle stromabwärts der Turbolader 120 und 124 in dem Abgaskanal 116 zu einer Stelle stromaufwärts der Turbolader 120 und 124 in dem Ansaugkanal 114 leitet.
Wie in 1 dargestellt, enthält das Fahrzeugsystem 100 außerdem einen zweistufigen Turbolader, wobei der erste Turbolader 120 und der zweite Turbolader 124 in Reihe angeordnet sind, wobei jeder der Turbolader 120 und 124 zwischen dem Einlasskanal 114 und dem Abgaskanal 116 angeordnet ist. Der zweistufige Turbolader steigert die Aufladung mit Umgebungsluft, die in den Ansaugkanal 114 angesaugt ist, um während der Verbrennung eine größere Ladedichte bereitzustellen, so dass die Ausgangsleistung und/oder der Motorwirkungsgrad erhöht wird. Der erste Turbolader 120 arbeitet bei einem im Verhältnis geringeren Druck und enthält eine erste Turbine 121, die einen ersten Verdichter 122 antreibt. Die erste Turbine 121 und der erste Verdichter 122 sind über eine erste Welle 123 mechanisch verbunden. Der erste Turbolader kann als die "Niederdruckstufe" des Turboladers bezeichnet sein. Der zweite Turbolader 124 arbeitet bei einem im Verhältnis höheren Druck und enthält eine zweite Turbine 125, die einen zweiten Verdichter 126 antreibt. Der zweite Turbolader kann als die "Hochdruckstufe" des Turboladers bezeichnet sein. Die zweite Turbine 125 kann als die Hochdruckturbine bezeichnet sein. Die zweite Turbine und der zweite Verdichter sind über eine zweite Welle 127 mechanisch verbunden.
Wie oben erläutert, sind die Begriffe "Hochdruck-" und "Niederdruck-" relativ, d.h., ein "hoher" Druck ist ein Druck, der höher ist als ein "niedriger" Druck. Im Gegensatz dazu ist ein "niedriger" Druck ein Druck, der geringer ist als ein "hoher" Druck.
In dem hier verwendeten Sinne kann der Begriff "zweistufiger Turbolader" allgemein eine mehrstufige Turboladeranordnung betreffen, die zwei oder mehr Turbolader aufweist. Beispielsweise kann ein zweistufiger Turbolader beinhalten: einen Hochdruckturbolader und einen Niederdruckturbolader, die in Serie geschaltet sind, drei in Serie geschaltete Turbolader, zwei Niederdruckturbolader, die einen Hochdruckturbolader beschicken, einen Niederdruckturbolader, der zwei Hochdruckturbolader beschickt, oder dergleichen. In einem Beispiel werden drei in Reihe geschaltete Turbolader verwendet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden lediglich zwei in Reihe geschaltete Turbolader verwendet.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der zweite Turbolader 124 mit einem Turbinenbypassventil 128 versehen, das es Abgas ermöglicht, den zweiten Turbolader 124 zu umgehen. Das Turbinenbypassventil 128 kann beispielsweise geöffnet werden, um den Abgasstrom von der zweiten Turbine 125 abzuzweigen. In dieser Weise lässt sich die Drehzahl des Verdichters 126, und somit die durch die Turbolader 120, 124 bereitgestellte Aufladung der Kraftmaschine 104 während stabiler Dauerbetriebsbedingungen regulieren. Darüber hinaus kann der erste Turbolader 120 ebenfalls mit einem Turbinenbypassventil versehen sein. In weiteren Ausführungsbeispielen ist möglicherweise lediglich der erste Turbolader 120 mit einem Turbinenbypassventil ausgestattet, oder möglicherweise lediglich der zweite Turbolader 124 mit einem Turbinenbypassventil ausgestattet. Darüber hinaus kann der zweite Turbolader mit einem Verdichterbypassventil 129 ausgestattet sein, was es Gas gestattet, den zweiten Verdichter 126 zu umgehen, um beispielsweise Verdichterdruckstöße zu vermeiden. In einigen Ausführungsbeispielen kann der erste Turbolader 120 ebenfalls mit einem Verdichterbypassventil versehen sein, während in anderen Ausführungsbeispielen möglicherweise lediglich der erste Turbolader 120 ein Verdichterbypassventil aufweist.
Gemäß hier beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Drehzahl der zweiten Turbine 125 (z.B. der Hochdruckturbine) durch die Stellung des Turbinenbypassventils 128 und eines oder mehrerer Ventile in dem AGR-System 160 beeinflusst werden. Die erste Turbine 121 (z.B. die Niederdruckturbine) kann ebenfalls durch die Stellungen dieser Ventile beeinflusst werden; jedoch können Änderungen der Turbinendrehzahl im Falle der Niederdruckturbine im Vergleich zu der Hochdruckturbine weniger ausgeprägt sein. Das Turbinenbypassventil 128 und die Abgasrückführungsventile beeinflussen die Abgasmenge, die in den Abgaskanal eintritt und sich durch die Turbine(n) bewegt. Die Drehzahl der Hochdruckturbine (z.B. die Turbinendrehzahl) nimmt daher mit der Menge von Abgas zu, die sich durch die Hochdruckturbine bewegt. Umgekehrt nimmt die Drehzahl der Hochdruckturbine mit einer Abnahme der sich durch die Hochdruckturbine bewegenden Abgasmenge.
In einem Ausführungsbeispiel ändert sich die Hochdruckturbinendrehzahl in Reaktion auf die Betätigung des Turbinenbypassventils 128, des ersten Abgasrückführungsventils 164 und/oder des erste Abgasrückführungsventils 170. In noch einem Ausführungsbeispiel ändert sich die Hochdruckturbinendrehzahl in Reaktion auf die Betätigung des Turbinenbypassventils 128 und/oder des Ventils 163. Wenn das zweite Abgasrückführungsventil 170 beispielsweise öffnet, nimmt der Abgasstrom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer 119 zu dem Ansaugkanal 114 stromabwärts des Verdichters 126 zu. Dies kann die Menge von Gas verringern, die zu dem Abgaskanal 116 und durch die Hochdruckturbine strömt. Somit kann die Hochdruckturbinendrehzahl (z.B. die Turbinendrehzahl) in Reaktion auf die Öffnung oder zunehmende Öffnung des zweiten Abgasrückführungsventils 170 abnehmen. In einem weiteren Beispiel nimmt der Abgasstrom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer 119 zu dem Abgaskanal 116 zu, wenn sich das erste Abgasrückführungsventil 164 öffnet. Dies kann die Menge von Gas steigern, die sich durch die Hochdruckturbine bewegt. Somit kann die Turbinendrehzahl in Reaktion auf die Öffnung oder zunehmende Öffnung des ersten Abgasrückführungsventils 164 steigen. Wenn sich das Turbinenbypassventil 128 in noch einem weiteren Beispiel schließt, kann mehr Abgas durch die Hochdruckturbine strömen, mit der Folge einer Steigerung der Turbinendrehzahl. Somit kann die Turbinendrehzahl in Reaktion auf ein Schließen oder auf eine Verringerung der Öffnung des Turbinenbypassventils 128 steigen. Zusätzliche Beispiele und Einzelheiten in Zusammenhang mit Ventilstellungen und Änderungen der Turbinendrehzahl werden im Folgenden mit Bezug auf 2–7 unterbreitet.
Das Fahrzeugsystem 100 enthält zudem ein Abgasnachbehandlungssystem 130, das in dem Abgaskanal angebracht ist, um gesetzlich geregelte Emissionen zu reduzieren. Wie in 1 dargestellt, ist das Abgasnachbehandlungssystem 130 stromabwärts der Turbine 121 des ersten (Niederdruck-) Turboladers 120 angeordnet. In weiteren Ausführungsbeispielen kann stromaufwärts des ersten Turboladers 120 zusätzlich oder alternativ ein Abgasnachbehandlungssystem angeordnet sein. Das Abgasnachbehandlungssystem 130 kann eine oder mehrere Komponenten enthalten. Beispielsweise kann das Abgasnachbehandlungssystem 130 einen Rußpartikelfilter (DPF), einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), einen selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator, einen Dreiwegekatalysator, einen NO_x-Abscheider und/oder vielfältige sonstige Emissionsüberwachungsvorrichtungen oder Kombinationen davon enthalten.
Das Fahrzeugsystem 100 enthält zudem die Steuerungseinheit 180, die vorgesehen und dazu eingerichtet ist, vielfältige Komponenten zu steuern, die dem Fahrzeugsystem 100 zugeordnet sind. Im vorliegenden Beispiel kann die Steuerungseinheit 180 auch als die Steuereinrichtung bezeichnet werden. In einem Beispiel enthält die Steuerungseinheit 180 ein Computersteuerungssystem. Die Steuereinheit 180 enthält zudem nicht flüchtige, von einem Computer auslesbare Speichermedien (nicht gezeigt), die Kode aufweisen, um eine Überwachung und Steuerung des Motorbetriebs an Bord zu ermöglichen. Während die Steuerungseinheit 180 die Steuerung und Verwaltung des Fahrzeugsystems 100 beaufsichtigt, kann sie, wie im Vorliegenden näher erläutert, in der Lage sein, Signale von vielfältigen Motorsensoren aufzunehmen, um Betriebsparameter und Betriebsbedingungen zu ermitteln, und um vielfältige Motoraktuatoren für die Steuerung des Betriebs des Fahrzeugsystems 100 entsprechend einzustellen. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 180 Signale von vielfältigen Motorsensoren aufnehmen, zu denen gehören: ein Sensor 181, der in dem Einlass der Hochdruckturbine angeordnet ist, ein Sensor 182, der in dem Einlass der Niederdruckturbine angeordnet ist, ein Sensor 183, der in dem Einlass des Niederdruckverdichters angeordnet ist, und ein Sensor 184, der in dem Einlass des Hochdruckverdichters angeordnet ist. Die Sensoren, die in den Einlässen der Turbolader angeordnet sind, können die Temperatur und/oder den Druck der Luft erfassen. Zusätzliche Sensoren können, ohne darauf beschränkt zu sein, Motordrehzahl, Motorbelastung, Ladedruck, Umgebungsdruck, Abgastemperatur, Abgasauslassdruck, Turbinendrehzahl, oder dergleichen betreffen. In Entsprechung kann die Steuerungseinheit 180 das Fahrzeugsystem 100 steuern, indem sie an unterschiedliche Komponenten Steuerbefehle übermittelt, beispielsweise sind dies Elektroantriebsmotoren, ein Generator, Zylinderventile, eine Drossel, Wärmetauscher, Abgasbypassventile oder sonstige Ventile oder Strömungssteuerungselemente, oder dergleichen.
Das System von 1 kann ein Motorsystem bereitstellen, das ein Abgasrückführungssystem enthält, das dazu eingerichtet ist, Abgas in wenigstens einem ersten Betriebsmodus von einem Spenderzylinderauslasskrümmer zu einem Abgaskanal und in wenigstens einem zweiten Betriebsmodus zu einem Ansaugkanal zu verzweigen. Zu dem Motorsystem können außerdem gehören: ein erstes Abgasrückführungsventil in dem Abgasrückführungssystem, wobei das erste Abgasrückführungsventil steuerbar ist, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Abgaskanal zu steuern, ein zweites Abgasrückführungsventil in dem Abgasrückführungssystem, wobei das zweite Abgasrückführungsventil steuerbar ist, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Ansaugkanal zu steuern, und ein Turbinenbypassventil zum Regeln eines Abgasstroms durch eine Hochdruckturbine. In einem Beispiel ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, eine Stellung des ersten Abgasrückführungsventils auf der Grundlage einer Hochdruckturbinendrehzahlreaktion auf eine befohlene Betätigung des ersten Abgasrückführungsventils zu ermitteln, während Stellungen des zweiten Abgasrückführungsventils und des Turbinenbypassventils beibehalten werden.
Wie zuvor erläutert, kann die Turbinendrehzahl genutzt werden, um die einwandfreie Funktionsfähigkeit und Stellung des einen oder der mehreren Abgasrückführungsventile und des Turbinenbypassventils 128 zu diagnostizieren. Wenn beispielsweise die Betätigung eines dieser Ventile durch die Steuerungseinheit 180 befohlen ist, kann eine Reaktion der Turbinendrehzahl auf die Betätigung des Ventils untersucht werden. Wie oben beschrieben, kann die Turbinendrehzahlreaktion eine Drehzahlreaktion der Hochdruckturbine sein. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann die Turbinendrehzahlreaktion eine Drehzahlreaktion der Niederdruckturbine sein. Die befohlene Betätigung eines Ventils kann einen Befehl zum Erweitern oder Verringern der Öffnungsweite einer Öffnung beinhalten, die zumindest teilweise durch das Ventil gebildet ist. Eine erwartete Änderung der Turbinendrehzahl kann auf der Grundlage der befohlenen Betätigung des Ventils ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Öffnen oder Schließen eines der Abgasrückführungsventile oder des Turbinenbypassventils 128 eine spezielle Turbinendrehzahlreaktion zur Folge haben. Insbesondere kann die Turbinendrehzahl bei Betätigung eines dieser Ventile um einen speziellen Betrag zunehmen oder abnehmen. Dementsprechend besteht für jede Einstellung jedes Ventils möglicherweise eine erwartete Änderung der Turbinendrehzahl.
In einem Beispiel kann die Steuerungseinheit 180 eine Referenztabelle erwarteter Turbinendrehzahlreaktionen in Reaktion auf unterschiedliche Ventilbewegungen enthalten. In einem Beispiel kann die Tabelle für jede Ventilstellungskombination einen Turbinendrehzahlwert oder -wertebereich enthalten. In diesem Beispiel kann der Turbinendrehzahlwert auch auf einer Drehzahl und/oder einer Last des Motors begründet sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Tabelle eine erwartete Änderung der Turbinendrehzahl enthalten, z.B. eine Steigerung oder Verringerung der Turbinendrehzahl in Reaktion auf das Öffnen oder Schließen eines der Abgasrückführungsventile oder des Turbinenbypassventils 128. In noch einem Ausführungsbeispiel kann die Tabelle eine erwartete Turbinendrehzahländerung enthalten, die einen Betrag einer Steigerung oder Verringerung der Turbinendrehzahl beinhaltet.
Nach einer befohlenen Betätigung des Ventils kann die sich ergebende Änderung der Turbinendrehzahl mit der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl für jene Ventilbewegung verglichen werden. Der Verschleiß oder die verminderte Funktion eines Ventils kann anhand der Differenz zwischen der Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl ermittelt werden. Falls die Differenz zwischen der Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl beispielsweise größer ist als eine Schwellwertdifferenz, ist das Ventil möglicherweise verschlissen. In Reaktion darauf kann die Steuerungseinrichtung ein Signal oder eine Meldung an einen Fahrzeugführer übermitteln, um Ventilverschleiß anzuzeigen. Wenn in einem weiteren Beispiel die Differenz zwischen der Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl kleiner ist als die Schwellwertdifferenz, ist das Ventil vielleicht nicht verschlissen. Daher wird möglicherweise keine Anzeige über Ventilverschleiß erzeugt. Die Schwellwertdifferenz kann auf dem Betrag der Reaktion der Turbinendrehzahl begründet sein. Falls beispielsweise eine erwartete Änderung der Turbinendrehzahl für eine Ventileinstellung größer ist, kann die Schwellwertdifferenz größer sein. Falls die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl für eine Ventileinstellung jedoch kleiner ist, kann die Schwellwertdifferenz kleiner sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Schwellwertdifferenz so eingestellt werden, dass die Differenz einen Betrag des Ventilverschleißes repräsentiert. Beispielsweise kann die Schwellwertdifferenz eine Verringerung der Ventilfunktion von 30 % repräsentieren. In einem anderen Beispiel kann dieser Wert höher oder niedriger sein.
Das Ermitteln der Stellung eines Ventils kann auf der Reaktion der Turbinendrehzahl auf eine befohlene Betätigung des Ventils und auf der Stellung eines zweiten Ventils begründet sein. Wenn in einem Beispiel die Betätigung eines der Abgasrückführungsventile oder des Turbinenbypassventils 128 befohlen ist, können sämtliche übrigen Abgasrückführungsventile und/oder das Turbinenbypassventil in einer stationären Stellung gehalten werden. Somit kann eine Änderung der Turbinendrehzahl, die auf die Betätigung eines dieser Ventile folgt, der Einstellung lediglich jenes Ventils zugerechnet werden. Falls beispielsweise dem ersten Abgasrückführungsventil die Öffnungsstellung befohlen ist, und die anderen Ventile stationär gehalten werden, kann eine Steigerung der Turbinendrehzahl eine einwandfreie Funktion des ersten Abgasrückführungsventils anzeigen. Falls allerdings dem ersten Abgasrückführungsventil die Öffnungsstellung befohlen ist, und gleichzeitig dem Turbinenbypassventil die Öffnungsstellung befohlen ist, kann die Ventilfunktion nicht diagnostiziert werden. Die Bewegung des ersten Ventils kann dazu führen, dass die Turbinendrehzahl steigt, während die Bewegung des zweiten Ventils eine Abnahme der Turbinendrehzahl hervorrufen kann. In einem Ausführungsbeispiel kann die Referenztabelle erwarteter Turbinendrehzahlreaktionen Reaktionen für gleichzeitige Einstellungen von zwei Ventilen enthalten. Es lässt sich jedoch immer noch schwer feststellen, welches der Ventile verschlissen ist, falls sich die Reaktion von der erwarteten unterscheidet. Daher kann die Stellung eines Ventils, dessen Betätigung befohlen ist, auf der Reaktion der Turbinendrehzahl, die auf die befohlene Betätigung folgt, und auf der stationären Stellung der übrigen Abgasrückführungsventile und/oder des Turbinenbypassventils 128 begründet sein. Falls beispielsweise eine Betätigung des ersten Abgasrückführungsventil 164 befohlen ist, kann der Verschleiß des ersten Abgasrückführungsventils 164 auf der Grundlage einer Hochdruckturbinendrehzahlreaktion ermittelt werden, während das zweite Abgasrückführungsventil 170 und das Turbinenbypassventil 128 stationär gehalten werden.
Weiter kann das Ermitteln des Verschleißes eines ersten Ventils auf dem Betrag der Hochdruckturbinenreaktion, die auf die befohlene Betätigung des ersten Ventils folgt, und auf der Stellung eines zweiten Ventils begründet sein. Wenn dem ersten Abgasrückführungsventil 164 beispielsweise befohlen ist, sich zu schließen, während das zweite Abgasrückführungsventil 170 offen gehalten wird, kann die Turbinendrehzahl unabhängig davon abnehmen, ob das Turbinenbypassventil 128 geöffnet oder geschlossen ist. Allerdings kann der Betrag oder die Größenordnung der Verringerung der Turbinendrehzahl von der Stellung des Turbinenbypassventils 128 abhängen. In einem ersten Beispiel kann die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl gleich einer ersten Verringerung der Turbinendrehzahl sein, wenn das Turbinenbypassventil 128 offen ist. In einem zweiten Beispiel kann die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl gleich einer größeren, zweiten Verringerung der Turbinendrehzahl sein, wenn das Turbinenbypassventil 128 geschlossen ist. Die Verringerung der Turbinendrehzahl ist in dem zweiten Beispiel möglicherweise größer, da das Turbinenbypassventil 128 geschlossen ist, und das gesamte Abgas durch die Hochdruckturbine strömt. Allerdings umgeht in dem ersten Beispiel ein Teil des Abgases die Turbine über das offene Turbinenbypassventil 128. Somit ist Betrag der Verringerung der Turbinendrehzahl in diesem Beispiel möglicherweise kleiner, da lediglich der Teil des Abgases, der durch die Hochdruckturbine strömt, die Turbinendrehzahl beeinflusst. In diesen Ausführungsbeispielen ist das erste Ventil das erste Abgasrückführungsventil 164, und das zweite Ventil ist das Turbinenbypassventil 128. Somit kann der Verschleiß des ersten Ventils auf der Grundlage der Hochdruckturbinendrehzahlreaktion, die auf die befohlene Betätigung des ersten Ventils folgt, und auf der Stellung des zweiten Ventils ermittelt werden.
Die befohlene Betätigung eines der Abgasrückführungsventile oder des Turbinenbypassventils 128 kann in Reaktion auf eine Motorbetriebsbedingung oder auf einen diagnostischen Zyklus erfolgen. Beispielsweise kann eine Anforderung nach einem gesteigerten AGR-Strom einen Befehl zum Öffnen des zweiten Abgasrückführungsventils 170 zur Folge haben. Während der befohlenen Betätigung des zweiten Abgasrückführungsventils 170 kann die Ventilfunktion durch Überwachen der Reaktion der Turbinendrehzahl diagnostiziert werden. In einem abgewandelten Beispiel kann die befohlene Betätigung eines der oben erwähnten Ventile in Reaktion auf einen diagnostischen Zyklus erfolgen. Beispielsweise kann die Betätigung eines Ventils durch die Steuerungseinrichtung befohlen werden, um die Stellung und einwandfreie Funktion des Ventils zu ermitteln. Die Ausführung des diagnostischen Zyklus kann mit Blick auf das Verstreichen einer Zeitspanne programmiert sein, oder als ein Wartungstest für das Fahrzeug erfolgen. Ein diagnostischer Zyklus kann beispielsweise gestartet werden, falls ein Ventil für eine eingestellte Zeitdauer nicht betätigt wurde. Hierzu kann die Steuerungseinrichtung dem Ventil die Betätigung befehlen, und die Turbinendrehzahlreaktion kann bewertet werden.
Somit kann das Fahrzeugsystem von 1 ein Motorsystem bereitstellen, das einen zweistufigen Turbolader, ein AGR-System mit einem ersten Abgasrückführungsventil, ein zweites Abgasrückführungsventil, ein Turbinenbypassventil und eine Steuerungseinheit aufweist. In einem Beispiel können auf der Steuerungseinheit Befehle zum Austauschen von Daten gespeichert sein, die sich auf ein erstes Ventil in dem Motorsystem beziehen, die zumindest teilweise auf einer Reaktion einer Turbinendrehzahl auf eine Betätigung des ersten Ventils begründet sind. Die Daten können eine Stellung des ersten Ventils beinhalten, die zumindest teilweise auf der Grundlage der Turbinendrehzahlreaktion auf eine Betätigung des ersten Ventils ermittelt ist. Das erste Ventil kann das erste Abgasrückführungsventil, das zweite Abgasrückführungsventil oder das Turbinenbypassventil sein.
Eine oder mehrere Abgasrückführungsventile und ein Turbinenbypassventil können in Reaktion auf eine Motorbetriebsbedingung und/oder auf einen diagnostischen Zyklus eingestellt werden. Die befohlene Betätigung des Ventils in Reaktion auf eine Motorbetriebsbedingung kann eine Anforderung beinhalten, den AGR-Strom zu steigern oder zu verringern, und den Strom durch einen Turbolader, speziell einen Abgasstrom durch eine Turbine, zu steigern oder zu verringern. 2 veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein Verfahren 200, zum Einstellen eines AGR-Stroms und eines Abgasstroms durch eine Turbine. Das Verfahren 200 kann durch eine Motorsteuerungseinheit, beispielsweise durch die Steuereinheit 180, gemäß Befehlen, die darauf gespeichert sind, durchgeführt werden.
Das Verfahren 200 beginnt in Schritt 202 mit dem Ermitteln von Motorbetriebsparametern. Die Motorbetriebsparameter können beinhalten: Motordrehzahl, Motorbelastung, Sauerstoff/Brennstoff-Verhältnis (OFR), Temperatur, aktuelle AGR-Stromrate, die Stellung eines oder mehrerer Abgasrückführungsventile, die Stellung des Turbinenbypassventils und/oder sonstige Parameter. In Schritt 204 kann die Steuerungseinheit ermitteln, ob eine Anforderung für einen gesteigerten AGR-Strom vorliegt. Falls eine Anforderung nach einem gesteigertem AGR-Strom vorliegt, fährt das Verfahren mit Schritt 206 fort, um den angeforderten AGR-Strom und die entsprechenden Ventilstellungen zu ermitteln. In einem Beispiel kann das Öffnen des zweiten Abgasrückführungsventils den AGR-Strom zu dem Ansaugkanal erhöhen. Falls das zweite Abgasrückführungsventil bereits offen ist, kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein Schließen des ersten Abgasrückführungsventils den AGR-Strom weiter steigern. In Schritt 208 werden die ausgewählten Abgasrückführungsventile eingestellt, um den AGR-Strom um den angeforderten Betrag zu erhöhen. Anschließend werden in Schritt 210 die Turboladerventile eingestellt, um den gewünschten Luftstrom durch die Hochdruck- und Niederdruckturboladerstufen aufrecht zu erhalten. Dies kann ein Vergrößern oder Verkleinern der Öffnung des Turbinenbypassventils und/oder ein Vergrößern oder Verkleinern der Öffnung des Verdichterbypassventils beinhalten.
Wieder auf Schritt 204 zurückkommend, fährt das Verfahren, falls keine Anforderung nach einem gesteigerten AGR-Strom vorliegt, mit Schritt 212 fort, um zu ermitteln, ob eine Anforderung vorliegt, den AGR-Strom zu verringern. Falls eine Anforderung vorliegt, den AGR-Strom zu verringern, ermittelt das Verfahren in Schritt 214 den angeforderten AGR-Strom und die entsprechenden Ventilstellungseinstellungen. In Schritt 216 kann die Steuerungseinheit die ausgewählten Abgasrückführungsventile einstellen, um den AGR-Strom um den angeforderten Betrag zu verringern. In einem Beispiel kann dies ein Öffnen des ersten Abgasrückführungsventils beinhalten. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann dies ein Schließen des zweiten Abgasrückführungsventils beinhalten. Nach dem Einstellen der Abgasrückführungsventile fährt das Verfahren mit Schritt 210 fort, um die Turboladerventile einzustellen, um die gewünschte Luftstromrate durch die Hochdruck- und Niederdruckturboladerstufen aufrecht zu erhalten.
Indem wieder auf Schritt 212 eingegangen wird, fährt das Verfahren, falls keine Anforderung zur Verringerung des AGR-Strom vorliegt, mit Schritt 218 fort, um die Ventilstellungen des einen oder der mehreren Abgasrückführungsventile aufrecht zu erhalten. In Schritt 220 ermittelt das Verfahren, ob eine Aufladungseinstellung erforderlich ist. Falls eine Anforderung vorliegt, den Aufladungspegel einzustellen, werden in Schritt 222 die Turboladerventile eingestellt, um die gewünschte Aufladung zu liefern. Dies kann ein Öffnen des Turbinenbypassventils, um die Aufladung zu verringern, oder ein Schließen des Turbinenbypassventils beinhalten, um die Aufladung zu steigern. Falls in Schritt 220 allerdings keine Einstellung der Aufladung erforderlich ist, behält das Verfahren in Schritt 224 stattdessen die Turboladerventilstellungen bei.
Zusätzlich zu dem Einstellen des einen oder der mehreren Abgasrückführungsventile und des Turbinenbypassventils in Reaktion auf eine AGR-Strom- und/oder Aufladungsanforderung kann das ausgewählte Ventil in Reaktion auf einen diagnostischen Zyklus eingestellt werden. Auf jeden Fall kann eine befohlene Betätigung des Ventils eine Turbinendrehzahlreaktion zur Folge haben. In einem Beispiel kann die befohlene Betätigung des Ventils speziell eine Änderung der Hochdruckturbinendrehzahl zur Folge haben. 3 veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein Verfahren 300 zum Ermitteln einer Stellung eines Ventils in einem Motorsystem auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl auf eine befohlene Betätigung des Ventils. Das Ventil kann ein erstes Abgasrückführungsventil, ein zweites Abgasrückführungsventil oder ein Turbinenbypassventil sein.
Das Verfahren 300 beginnt in Schritt 302 mit dem Ermitteln der Motorbetriebsparameter. Die Motorbetriebsparameter können beinhalten: Motordrehzahl, Motorbelastung, AGR-Stromrate, die Stellung eines oder mehrerer Abgasrückführungsventile, die Stellung des Turbinenbypassventils, Hochdruckturbinendrehzahl, Niederdruckturbinendrehzahl und/oder sonstige Parameter. In Schritt 304 bestimmt das Verfahren, ob eine Anforderung zum Einstellen eines der Abgasrückführungsventile oder des Turbinenbypassventils vorliegt. Falls in Schritt 304 keine Anforderung nach einer Ventileinstellung vorliegt, behält das Verfahren in Schritt 306 die Stellungen der Abgasrückführungsventile und des Turbinenbypassventils bei. Falls allerdings eine Anforderung vorliegt, eines dieser Ventile einzustellen, fährt das Verfahren mit Schritt 308 fort.
In Schritt 308 ermittelt das Verfahren die erwartete Änderung der (hier auch als Turbinendrehzahl bezeichneten) Hochdruckturbinendrehzahl für die Ventileinstellung auf der Grundlage der Stellung eines zweiten und/oder dritten Ventils. Falls beispielsweise das erste Ventil, das eingestellt wird, das erste Abgasrückführungsventil ist, können das zweite und dritte Ventil das zweite Abgasrückführungsventil und das Turbinenbypassventil sein. Falls in einem weiteren Beispiel das erste Ventil, das eingestellt wird, das Turbinenbypassventil ist, können das zweite und dritte Ventil das erste Abgasrückführungsventil und das zweite Abgasrückführungsventil sein. Die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl für eine Ventileinstellung kann, wie im Vorausgehenden beschrieben, in einer Referenztabelle in der Steuerungseinheit gespeichert sein. Weitere Einzelheiten und Beispiele erwarteter Änderungen der Turbinendrehzahl für verschiedene Ventileinstellungen sind, wie im Folgenden beschrieben, in 4–5 gezeigt.
In Schritt 310 befiehlt das Verfahren die Betätigung des ausgewählten Ventils. Ein Verfahren zum Einstellen der Abgasrückführungsventile und des Turbinenbypassventils wird im Vorausgehenden anhand von 2 unterbreitet. Das Verfahren kann in Schritt 310 beinhalten, das ausgewählte Ventil einzustellen und die übrigen Ventile (z.B. das Turbinenbypassventil und/oder ein oder mehrerer Abgasrückführungsventile) für eine Zeitspanne in einer stationären Stellung zu halten. Die Zeitspanne kann die Dauer sein, die erforderlich ist, um die tatsächliche Änderung der Turbinendrehzahl zu messen. Nach dem Abwarten der Zeitspanne können weitere Einstellungen der Abgasrückführungsventile und/oder der Turbinenbypassventile, wie anhand von 2 erläutert, durchgeführt werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren in Schritt 310 lediglich dann fortfahren, wenn gewisse Motorbedingungen erfüllt sind. Beispielsweise liegen möglicherweise Motordrehzahl- und Motorlastbedingungen vor, in denen mehrere Ventile gleichzeitig einzustellen sind. Dies kann die Genauigkeit der Diagnose eines verschlissenen Ventils reduzieren.
Ausgehend von Schritt 310 ermittelt das Verfahren in Schritt 312, ob sich die tatsächliche Änderung der Hochdruckturbinendrehzahl von der erwarteten Änderung der Hochdruckturbinendrehzahl unterscheidet. Falls die Differenz zwischen der Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl beispielsweise kleiner ist als eine Schwellwertdifferenz, bestimmt das Verfahren in Schritt 314, dass das Ventil nicht verschlissen ist. In einem Beispiel kann die Differenz eine prozentuale Differenz sein, und die Schwellwertdifferenz kann ein Prozentsatz sein, beispielsweise 10 %. Falls sich die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl beispielsweise um weniger als 10 % von der gemessenen Änderung der Turbinendrehzahl unterscheidet, ist das Ventil möglicherweise nicht verschlissen. In anderen Beispielen kann dieser Prozentsatz größer oder kleiner als 10 % sein.
Falls die Differenz zwischen der Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl in Schritt 312 größer ist als die Schwellwertdifferenz, bestimmt das Verfahren in Schritt 316, dass das Ventil verschlissen ist. Falls das Ventil verschlissen ist, kann das Verfahren auf der Grundlage des Ventilverschleißes in Schritt 318 Maßnahmen durchführen. In einem Beispiel kann die Steuerungseinheit in Schritt 320 ein Signal übermitteln, das Ventilverschleiß anzeigt. Dieses Signal kann dem Fahrzeugführer anzeigen, dass das Ventil zu überprüfen ist und möglicherweise repariert werden muss. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Steuerungseinheit in Schritt 322 auf der Grundlage des Ventilverschleißes automatisch einen Motorbetriebsparameter einstellen. Falls das verschlissene Ventil beispielsweise das erste Abgasrückführungsventil ist, kann die Steuerungseinheit das zweite Abgasrückführungsventil einstellen, um den AGR-Strom einzustellen und das verschlissene Ventil auszugleichen. Falls in einem weiteren Beispiel das verschlissene Ventil feststeckt, kann die Steuerungseinheit die Betätigung des Ventils fortsetzen und/oder einen weiteren Motorparameter einstellen, um zu versuchen, das Ventil wieder gängig zu machen. Falls ein Ventil in noch einem Beispiel als verschlissen ermittelt ist, ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, das Fahrzeug zu veranlassen, automatische anzuhalten oder eine vorbestimmten Ort anzusteuern und anschließend anzuhalten (z.B. zur Seite zu fahren oder eine Reparaturwerkstatt anzufahren), oder in einem Betriebsmodus zu arbeiten, der eine (im Vergleich zu dem Betrieb vor der Ermittlung des Ventilverschleißes) reduzierte Kapazität aufweist, z.B. in einem "gedrosselten Heimfahrt"-Betriebsmodus.
Somit kann der Verschleiß eines ersten Ventils in einem Motorsystem auf der Grundlage einer Hochdruckturbinendrehzahlreaktion, die auf eine befohlene Betätigung des ersten Ventils folgt, und auf einer Stellung eines zweiten Ventils in dem Motorsystem ermittelt werden. Der Ventilverschleiß kann durch Vergleichen einer erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl mit einer tatsächlichen Änderung der Turbinendrehzahl diagnostiziert werden. Die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl kann anhand der befohlenen Betätigung des ersten Ventils und der Stellung des zweiten Ventils ermittelt werden.
4 zeigt eine Tabelle 400, die eine Hochdruckturbinendrehzahlreaktion für vielfältige Bedingungen auflistet, wobei eines von drei Ventilen in einem Motorsystem eingestellt wird, während die übrigen beiden Ventile in einer stationären Stellung gehalten werden. Es ist zu beachten, dass die Tabelle 400 ein allgemeines Verhalten der HT-Turbinendrehzahl (z.B. eine Steigerung oder Verringerung der Turbinendrehzahl) anzeigt. Genaue Beträge der Steigerung oder Verringerung der Turbinendrehzahl können von Ventilstellungen in Zusammenhang mit Motorbetriebsbedingungen abhängen. Weiter bezieht sich die Tabelle 400 auf ein erstes Ausführungsbeispiel der beschriebenen Erfindung, bei dem das Motorsystem ein erstes Abgasrückführungsventil, ein zweites Abgasrückführungsventil und ein Turbinenbypassventil enthält. Eine Tabelle wie die Tabelle 400 kann durch die Steuerungseinheit genutzt werden, um für eine spezielle Ventileinstellung eine erwartete Reaktion der Hochdruckturbine zu ermitteln.
Die Tabelle 400 listet sieben Beispielbedingungen auf, in denen ein erstes Abgasrückführungsventil, ein zweites Abgasrückführungsventil oder ein Turbinenbypassventil eingestellt (z.B. geöffnet oder geschlossen) wird, während die Stellungen der beiden übrigen Ventile beibehalten werden. Während dieses Beispiel die Ventileinstellungen als das Öffnen oder Schließen eines Ventils auflistet, können die Einstellungen in anderen Ausführungsbeispielen ein Vergrößern oder Verkleinern der Öffnung des Ventils beinhalten. Für jede Bedingung ist eine erwartete Hochdruckturbinendrehzahlreaktion aufgelistet. Wenn das eingestellte Ventil das erste Abgasrückführungsventil oder das zweite Abgasrückführungsventil ist, kann die Stellung des Turbinenbypassventils die Richtung der Änderung der Turbinendrehzahl (z.B., ob die Turbinendrehzahl steigt oder abnimmt) nicht beeinflussen. Dementsprechend listet die Tabelle 400 das Turbinenbypassventil als entweder geöffnet oder geschlossen auf. Allerdings kann die Größenordnung oder der Betrag der Steigerung oder Verringerung der Turbinendrehzahl abhängig davon, ob das Turbinenbypassventil geöffnet oder geschlossen ist, kleiner oder größer sein. Wenn das Turbinenbypassventil beispielsweise geschlossen ist, strömt das gesamte Abgas durch die Turbine, und der Betrag der Reaktion der Turbinendrehzahl kann größer sein als im Falle eines geöffneten Turbinenbypassventils. Wenn das eingestellte Ventil das Turbinenbypassventil ist, kann die Stellung der AGR-Ventile die Richtung der Änderung der Turbinendrehzahl nicht beeinflussen. In einem Beispiel kann die Stellung des Turbinenbypassventils unabhängig von Stellungen des einen oder der mehreren Abgasrückführungsventile auf der Grundlage einer Änderung der Turbinendrehzahl ermittelt werden. Beispielsweise ist die Stellung des Turbinenbypassventils möglicherweise nicht auf einer Stellung eines oder mehrerer sonstiger Ventile in dem AGR-System begründet. Daher ist die Stellung der AGR-Ventile in der Tabelle 400 für diese Bedingungen nicht aufgelistet.
Eine Bedingung 1 kann eine Basis- oder Standardbetriebsbedingung des Motors sein, bei der das erste Abgasrückführungsventil offen ist, das zweite AGR-Ventil geschlossen ist, und das Turbinenbypassventil geschlossen ist. Eine Bedingung 2 beinhaltet ein Öffnen des zweiten Abgasrückführungsventils, während das erste Abgasrückführungsventil offen ist, und das Turbinenbypassventil entweder geöffnet oder geschlossen (oder in einer Stellung zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen) gehalten wird. Das Öffnen des zweiten Abgasrückführungsventils verringert den Abgasstrom zu dem Abgaskanal und zu der Hochdruckturbine, so dass dadurch die Hochdruckturbinendrehzahl verringert wird. Eine Bedingung 3 beinhaltet ein Schließen des ersten Abgasrückführungsventils, während das zweite Abgasrückführungsventil offen ist, und das Turbinenbypassventil entweder geöffnet oder geschlossen gehalten wird. Das Schließen des ersten Abgasrückführungsventils verringert den Abgasstrom zu dem Abgaskanal und durch die Hochdruckturbine, so dass dadurch die Drehzahl der Hochdruckturbine verringert ist. Eine Bedingung 4 beinhaltet ein Öffnen des ersten Abgasrückführungsventils, während das zweite Abgasrückführungsventil offen ist, und das Turbinenbypassventil entweder geöffnet oder geschlossen gehalten wird. Das Öffnen des ersten Abgasrückführungsventils steigert den Abgasstrom zu der Hochdruckturbine, mit der Folge einer Steigerung der Hochdruckturbinendrehzahl. Eine Bedingung 5 beinhaltet ein Schließen des zweiten Abgasrückführungsventils, während das erste Abgasrückführungsventil offen ist, und das Turbinenbypassventil geöffnet oder geschlossen gehalten wird. Das Schließen des zweiten Abgasrückführungsventils verringert den AGR-Strom und steigert den Abgasstrom zu dem Abgaskanal und zu der Hochdruckturbine, so dass dadurch die Hochdruckturbinendrehzahl gesteigert wird. Falls das Turbinenbypassventil in einem Beispiel für die Bedingung 5 offen ist, kann die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl eine erste Steigerung der Turbinendrehzahl sein. Falls das Turbinenbypassventil in einem weiteren Beispiel für die Bedingung 5 geschlossen ist, kann die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl eine größere, zweite Steigerung der Turbinendrehzahl sein.
Indem wieder auf Tabelle 400 eingegangen wird, beinhaltet eine Bedingung 6 ein Öffnen des Turbinenbypassventils, während die Abgasrückführungsventile in einer Öffnungs- oder Schließstellung (z.B. in der aktuellen Stellung) gehalten werden. Das Öffnen des Turbinenbypassventils verringert den Abgasstrom durch die Hochdruckturbine, mit der Folge einer Verringerung der Turbinendrehzahl. Zuletzt beinhaltet eine Bedingung 7 ein Schließen des Turbinenbypassventils, während die Abgasrückführungsventile in einer Öffnungs- oder Schließstellung gehalten werden. Das Schließen des Turbinenbypassventils steigert den Abgasstrom durch die Hochdruckturbine, so dass dadurch die Turbinendrehzahl erhöht wird.
Ähnlich wie im Falle der oben beschriebenen 4 zeigt 5 eine Tabelle 500, die eine Hochdruckturbinendrehzahlreaktion für vielfältige Bedingungen auflistet, bei denen eines von zwei Ventilen in einem Motorsystem eingestellt wird, während das andere Ventil in einer stationären Stellung gehalten wird. Die Tabelle 500 bezieht sich auf ein zweites Ausführungsbeispiel der beschriebenen Erfindung, wobei das Motorsystem ein Abgasrückführungsventil und ein Turbinenbypassventil enthält. Eine Tabelle wie die Tabelle 500 kann durch die Steuerungseinheit genutzt werden, um für eine spezielle Ventileinstellung eine erwartete Hochdruckturbinenreaktion zu ermitteln.
Eine Bedingung 1 kann eine Basis- oder Standardbetriebsbedingung des Motors sein, bei der das Abgasrückführungsventil geöffnet ist und das Turbinenbypassventil geschlossen ist. Eine Bedingung 2 beinhaltet ein Schließen des Abgasrückführungsventils, während das Turbinenbypassventil entweder geöffnet oder geschlossen gehalten wird. Das Schließen des Abgasrückführungsventils verringert den Abgasstrom zu dem Abgaskanal und durch die Hochdruckturbine, so dass dadurch die Drehzahl der Hochdruckturbine verringert wird. Eine Bedingung 3 beinhaltet ein Öffnen des Abgasrückführungsventils, während das Turbinenbypassventil entweder geöffnet oder geschlossen gehalten wird. Das Öffnen des Abgasrückführungsventils steigert den Abgasstrom zu der Hochdruckturbine, so dass dadurch die Hochdruckturbinendrehzahl gesteigert wird. Eine Bedingung 4 beinhaltet ein Öffnen des Turbinenbypassventils, während das Abgasrückführungsventil in einer Öffnungs- oder Schließstellung (z.B. in der aktuellen Stellung) gehalten wird. Das Öffnen des Turbinenbypassventils verringert den Abgasstrom durch die Hochdruckturbine, so dass dadurch die Turbinendrehzahl verringert wird. Zuletzt beinhaltet eine Bedingung 5 ein Schließen des Turbinenbypassventils, während das Abgasrückführungsventil in einer Öffnungs- oder Schließstellung gehalten wird. Das Schließen des Turbinenbypassventils erhöht den Abgasstrom durch die Hochdruckturbine, so dass dadurch die Turbinendrehzahl gesteigert wird.
6 veranschaulicht in einem Graphen 600 Beispiele von Reaktionen der Hochdruckturbinendrehzahl für Einstellungen an einem ersten Abgasrückführungsventil, an einem zweiten Abgasrückführungsventil und an einem Turbinenbypassventil. Speziell zeigt der Graph 600 Änderungen der Stellung eines ersten Abgasrückführungsventils in einem Diagramm 602, Änderungen der Stellung eines zweiten Abgasrückführungsventils in einem Diagramm 604, Änderungen der Stellung eines Turbinenbypassventils in einem Diagramm 606, Änderungen der tatsächlichen Hochdruckturbinendrehzahl in einem Diagramm 608, und Änderungen der erwarteten Hochdruckturbinendrehzahl in einem Diagramm 610.
Vor dem Zeitpunkt t1 ist das erste Abgasrückführungsventil offen (Diagramm 602), das zweite AGR-Ventil geschlossen (Diagramm 604) und das Turbinenbypassventil geschlossen (Diagramm 606). Die Turbinendrehzahl liegt bei einer verhältnismäßig hohen Turbinendrehzahl (Diagramm 608). Zum Zeitpunkt t1 befiehlt die Steuereinrichtung dem zweiten Abgasrückführungsventil sich zu öffnen. Während sich das zweite Abgasrückführungsventil öffnet, nimmt der AGR-Strom zu dem Ansaugkanal zu, so dass dadurch der Abgasstrom durch die Hochdruckturbine verringert wird. Infolgedessen nimmt die Turbinendrehzahl zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 ab (Diagramm 608). Die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl (Diagramm 610) und die tatsächliche Änderung der Turbinendrehzahl (Diagramm 608) während des Öffnens des zweiten Abgasrückführungsventils zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 sind verhältnismäßig ähnlich. Die Differenz zwischen der tatsächlichen Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl kann eine Schwellwertdifferenz unterschreiten, um dadurch die einwandfreie Funktion des zweiten Abgasrückführungsventils anzuzeigen.
Zum Zeitpunkt t2 nimmt die Steuereinrichtung ein Signal auf, das anzeigt, dass weniger Abgas durch die Hochdruckturbine strömt. Infolgedessen befiehlt die Steuereinrichtung dem Turbinenbypassventil zum Zeitpunkt t2 sich zu öffnen (gezeigt durch die gestrichelte Linie in dem Diagramm 606). Die erwartete Turbinendrehzahlreaktion nimmt bei Betätigung der Öffnungsstellung des Turbinenbypassventils ab (Diagramm 610). Die tatsächliche Turbinendrehzahl verringert sich allerdings nicht (Diagramm 608). Diese ist möglicherweise darauf zurückzuführen, dass das Turbinenbypassventil zum Zeitpunkt t2 geschlossen bleibt (Diagramm 606). Infolgedessen kann die Differenz d1 zwischen der tatsächliche Turbinendrehzahl und der erwarteten Turbinendrehzahl zurzeit t3 größer sein als eine Schwellwertdifferenz. In Reaktion darauf kann die Steuereinrichtung den Verschleiß des Turbinenbypassventils anzeigen.
Nach dem Verstreichen einer Zeitspanne ist das erste Abgasrückführungsventil geöffnet (Diagramm 602), das zweite Abgasrückführungsventil geöffnet (Diagramm 604) und das Turbinenbypassventil geöffnet (Diagramm 606). Zum Zeitpunkt t4 befiehlt die Steuereinrichtung dem ersten Abgasrückführungsventil sich zu schließen. Während sich das erste Abgasrückführungsventil schließt, nimmt der Strom zu der Hochdruckturbine ab, so dass dadurch die Turbinendrehzahl verringert ist (Diagramm 608). Die Differenz zwischen der Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl kann kleiner sein als die Schwellwertdifferenz. Somit ist das erste AGR-Ventil nicht verschlissen.
Zum Zeitpunkt t5, betätigt die Steuereinrichtung des Turbinenbypassventils, um es zu schließen. Während sich das Turbinenbypassventil schließt (Diagramm 606), nimmt der Abgasstrom durch die Hochdruckturbine zu, so dass dadurch die Hochdruckturbinendrehzahl gesteigert wird (Diagramm 608). Zum Zeitpunkt t6 befiehlt die Steuereinrichtung dem ersten Abgasrückführungsventil sich zu öffnen (gezeigt durch die gestrichelte Linie in dem Diagramm 602). Die erwartete Hochdruckturbinendrehzahl für die Öffnung des ersten Abgasrückführungsventils kann steigen. Allerdings steigt die tatsächliche Turbinendrehzahl der Hochdruckturbine möglicherweise zum Zeitpunkt t6 nicht (Diagramm 608). Die Differenz d2 zwischen der tatsächlichen Turbinendrehzahl und der erwarteten Turbinendrehzahl zurzeit t7 kann eine Schwellwertdifferenz überschreiten, was anzeigt, dass das erste Abgasrückführungsventil verschlissen ist.
Nach dem Verstreichen einer weiteren Zeitspanne ist das erste Abgasrückführungsventil geöffnet (Diagramm 602), das zweite Abgasrückführungsventil geöffnet (Diagramm 604) und das Turbinenbypassventil geöffnet (Diagramm 606). Zum Zeitpunkt t8 befiehlt die Steuereinrichtung dem zweiten Abgasrückführungsventil sich zu schließen (Diagramm 604). Während sich das zweite Abgasrückführungsventil schließt, nimmt der Abgasstrom zu der Hochdruckturbine zu, so dass dadurch die Turbinendrehzahl gesteigert wird (Diagramm 608). Da die Differenz zwischen der Turbinendrehzahl und der erwarteten Turbinendrehzahl der Hochdruckturbine kleiner ist als eine Schwellwertdifferenz, ist das zweite Abgasrückführungsventil möglicherweise nicht verschlissen.
Somit kann der Verschleiß eines Ventils in einem Motorsystem auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl auf eine befohlene Betätigung des Ventils hin angezeigt werden. Insbesondere kann der Verschleiß eines ersten Ventils durch Vergleichen einer erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl mit einer tatsächlichen Änderung der Turbinendrehzahl ermittelt werden, wobei die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl anhand der befohlenen Betätigung des ersten Ventils und der stationären Stellung eines zweiten und dritten Ventils ermittelt wird. Wenn sich das Turbinenbypassventil in einer stationären Stellung befindet, und das zweite Abgasrückführungsventil offen gehalten bleibt, ist daher kein Verschleiß des ersten Abgasrückführungsventils angezeigt, wenn dem ersten AGR-Ventil die Schließstellung befohlen ist, und die Turbinendrehzahl abnimmt (wie zur Zeit t4 gezeigt), oder wenn dem ersten Abgasrückführungsventil die Öffnungsstellung befohlen ist, und die Turbinendrehzahl steigt. Da dem ersten Abgasrückführungsventil zurzeit t6 eine Öffnungsstellung befohlen ist, und die Turbinendrehzahl sich nicht erhöht, kann die Steuereinrichtung allerdings den Verschleiß des ersten Abgasrückführungsventils anzeigen.
Weiter, wenn sich das Turbinenbypassventil in einer stationären Stellung befindet, und das erste Abgasrückführungsventil offen gehalten bleibt, wird kein Verschleiß des zweiten Abgasrückführungsventils angezeigt, wenn dem zweiten Abgasrückführungsventil die Öffnungsstellung befohlen ist, und die Turbinendrehzahl (wie zur Zeit t1 gezeigt) abnimmt, oder wenn dem zweiten AGR-Ventil die Schließstellung befohlen ist, und die Turbinendrehzahl (wie zur Zeit t8 gezeigt) steigt. Zuletzt, wenn das erste Abgasrückführungsventil sich in einer stationären Stellung befindet, und das zweite Abgasrückführungsventil sich in einer stationären Stellung befindet, wird kein Verschleiß des Turbinenbypassventils angezeigt, wenn dem Turbinenbypassventil die Öffnungsstellung befohlen ist, und die Turbinendrehzahl abnimmt, oder wenn dem Turbinenbypassventil die Schließstellung befohlen ist, und die Turbinendrehzahl (wie zur Zeit t5 gezeigt) steigt. Da zurzeit t2 dem Turbinenbypassventil die Öffnungsstellung befohlen ist, und die Turbinendrehzahl nicht abnimmt, kann die Steuereinrichtung allerdings den Verschleiß des Turbinenbypassventils anzeigen.
Ähnlich wie im Falle des oben erörterten Graphen 600 veranschaulicht 7 anhand eines Graphen 700 Beispiele von Reaktionen der Hochdruckturbinendrehzahl für Einstellungen an einem Abgasrückführungsventil und an einem Turbinenbypassventil. Insbesondere zeigt der Graph 700 Änderungen der Stellung eines Abgasrückführungsventils in Diagramm 702, Änderungen der Stellung eines Turbinenbypassventils in Diagramm 704, Änderungen der tatsächlichen Hochdruckturbinendrehzahl in Diagramm 706, und Änderungen der erwarteten Hochdruckturbinendrehzahl in Diagramm 708.
Vor dem Zeitpunkt t1 ist das Abgasrückführungsventil geöffnet (Diagramm 702) und das Turbinenbypassventil geschlossen (Diagramm 704). Die Turbinendrehzahl liegt bei einer verhältnismäßig hohen Turbinendrehzahl (Diagramm 706). Zum Zeitpunkt t1 befiehlt die Steuereinrichtung dem Abgasrückführungsventil sich zu schließen. Während sich das Abgasrückführungsventil schließt, nimmt der AGR-Strom zu dem Ansaugkanal zu, so dass dadurch der Abgasstrom durch die Hochdruckturbine verringert ist. Infolgedessen nimmt die Turbinendrehzahl zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 ab (Diagramm 706). Die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl (Diagramm 708) und die tatsächliche Änderung der Turbinendrehzahl (Diagramm 706) sind während des Schließens des Abgasrückführungsventils zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 verhältnismäßig ähnlich. Die Differenz zwischen der tatsächlichen Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl kann eine Schwellwertdifferenz unterschreiten, um dadurch die einwandfreie Funktion des Abgasrückführungsventils anzuzeigen.
Zum Zeitpunkt t2 nimmt die Steuereinrichtung ein Signal auf, um den Strom von Abgas durch die Hochdruckturbine zu verringern (um beispielsweise die Aufladung zu verringern). Infolgedessen betätigt die Steuereinrichtung das Turbinenbypassventil, um dieses zum Zeitpunkt t2 zu öffnen (gezeigt durch die gestrichelte Linie in Diagramm 704). Die erwartete Turbinendrehzahlreaktion (Diagramm 708) nimmt auf die Betätigung der Öffnungsstellung des Turbinenbypassventils hin ab. Allerdings nimmt die tatsächliche Turbinendrehzahl (Diagramm 706) nicht ab. Diese ist möglicherweise darauf zurückzuführen, dass das Turbinenbypassventil zurzeit t2 geschlossen bleibt. Infolgedessen kann die Differenz d1 zwischen der tatsächlichen Turbinendrehzahl und der erwarteten Turbinendrehzahl zurzeit t3 eine Schwellwertdifferenz überschreiten. In Reaktion darauf kann die Steuereinrichtung den Verschleiß des Turbinenbypassventils anzeigen.
Nachdem eine Zeitdauer verstrichen ist, ist das AGR-Ventil geschlossen (Diagramm 702) und das Turbinenbypassventil geöffnet (Diagramm 704). Zum Zeitpunkt t4 befiehlt die Steuereinrichtung dem Turbinenbypassventil sich zu schließen. Während sich das Turbinenbypassventil schließt, nimmt der Strom zu der Hochdruckturbine zu, so dass dadurch die Turbinendrehzahl gesteigert wird (Diagramm 706). Die Differenz zwischen der Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl kann die Schwellwertdifferenz unterschreiten. Daher ist das Turbinenbypassventil nicht verschlissen.
Zum Zeitpunkt t5 befiehlt die Steuereinrichtung dem Abgasrückführungsventil sich zu öffnen (gezeigt durch die gestrichelte Linie in Diagramm 702). Die erwartete Hochdruckturbinendrehzahl für das Öffnen des Abgasrückführungsventils kann steigen. Allerdings steigt die tatsächliche Turbinendrehzahl der Hochdruckturbine möglicherweise zurzeit t5 nicht (Diagramm 706). Die Differenz d2 zwischen der tatsächlichen Turbinendrehzahl und der erwarteten Turbinendrehzahl zurzeit t6 kann eine Schwellwertdifferenz überschreiten, was anzeigt, dass das Abgasrückführungsventil verschlissen ist.
Somit kann der Verschleiß eines ersten Ventils in einem Motorsystem durch Vergleichen einer erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl mit einer tatsächlichen Änderung der Turbinendrehzahl ermittelt werden, wobei die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl anhand der befohlenen Betätigung des ersten Ventils und der stationären Stellung eines zweiten Ventils ermittelt wird.
Dementsprechend kann die Stellung und Funktion einzelner oder mehrerer Abgasrückführungsventile oder eines Turbinenbypassventil ermittelt werden. Anschließend an eine befohlene Betätigung eines dieser Ventile kann eine Turbinendrehzahlreaktion einer Hochdruckturbine untersucht werden, während die übrigen Ventile in einer stationären Stellung gehalten werden. Durch Vergleichen der tatsächlichen Änderung der Turbinendrehzahl mit einer erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl kann die Stellung des befohlenen Ventils diagnostiziert werden. Die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl kann auf der befohlenen Betätigung in Verbindung mit den stationären Stellungen der übrigen Ventile begründet sein. In diesem Sinne kann eine Meldung einer eingeschränkten Ventilfunktion an einen Fahrzeugführer ausgegeben werden, die eine vorübergehende Aufrechterhaltung der Ventilfunktion erlaubt.
Wie erwähnt, betreffen Ausführungsbeispiele der Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Motorsystems mit einem Motor, einem Turbolader, der betriebsmäßig mit dem Motor verbunden ist (wobei der Turbolader einen Verdichter und eine Turbine aufweist), und wenigstens einem ersten Ventil zum Steuern des Abgasstroms in Bezug auf die Turbine. Zu dem Verfahren gehört der Schritt, Daten auszutauschen, die sich auf das erste Ventil beziehen. Die Daten werden durch eine Steuerungseinheit zumindest teilweise auf der Grundlage einer Drehzahlreaktion der Turbine ermittelt, wenn das erste Ventil betätigt wird. D.h., das erste Ventil wird durch die Steuerungseinheit (z.B. durch den Befehl der Betätigung eines zumindest partiellen Öffnens oder Schließens) betätigt, und die auf die Betätigung folgende Drehzahlreaktion der Turbine wird durch die Steuerungseinheit verarbeitet/analysiert, um die Daten zu ermitteln, die das erste Ventil betreffen. Beispielsweise können die Daten eine Stellung des ersten Ventils beinhalten. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Daten alternativ oder zusätzlich eine Anzeige beinhalten, die aussagt, dass das erste Ventil verschlissen ist (d.h., dass angenommen wird, dass dessen Funktionsfähigkeit eingeschränkt ist). Das Verfahren kann zudem beinhalten, dass die Steuerungseinheit das Motorsystem basierend auf den Daten automatisch steuert.
In jedem der hier dargelegten Ausführungsbeispiele sind in dem Motorsystem ein oder mehrere Ventile des Motorsystems (z.B. das erste Abgasrückführungsventil 164, das zweite Abgasrückführungsventil 170, das AGR-Bypasskanalventil 163 und/oder das Turbinenbypassventil 128) möglicherweise nicht mit Stellungssensoren ausgestattet, die den Ventilen zugeordnet sind. D.h., für jedes der Ventile, denen keine Stellungssensoren zugeordnet sind, wird die Ventilstellung ohne den Einsatz von Sensoren, sondern mittels eines oder mehrerer der hier beschriebenen Verfahren bestimmt.
Ein Ausführungsbeispiel betrifft ein System, das ein Abgasrückführungssystem, ein erstes Abgasrückführungsventil in dem Abgasrückführungssystem, ein zweites Abgasrückführungsventil in dem Abgasrückführungssystem und eine Steuerungseinheit enthält. Das Abgasrückführungssystem ist dazu eingerichtet, Abgas in wenigstens einem ersten Betriebsmodus von einem Spenderzylinderauslasskrümmer zu einem Abgaskanal und in wenigstens einem zweiten Betriebsmodus zu einem Ansaugkanal zu verzweigen. Das erste Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Abgaskanal zu steuern. Das zweite Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Ansaugkanal zu steuern. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine Stellung des ersten Abgasrückführungsventils auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl (z.B. einer Hochdruckturbinendrehzahlreaktion) auf eine befohlene Betätigung des ersten Abgasrückführungsventils zu ermitteln, während eine Stellung des zweiten Abgasrückführungsventils beibehalten wird. In weiteren Ausführungsbeispielen weisen das erste Abgasrückführungsventil und/oder das zweite Abgasrückführungsventil keinen Stellungssensor auf, der dem Ventil zugeordnet ist, um eine Stellung des Ventils zu erfassen.
In noch einem Ausführungsbeispiel enthält ein System ein Abgasrückführungssystem, ein erstes Abgasrückführungsventil in dem Abgasrückführungssystem, ein zweites Abgasrückführungsventil in dem Abgasrückführungssystem, ein Turbinenbypassventil zum Regeln eines Abgasstroms durch eine Turbine (z.B. durch eine Hochdruckturbine) und eine Steuerungseinheit. Das Abgasrückführungssystem ist dazu eingerichtet, Abgas in wenigstens einem ersten Betriebsmodus von einem Spenderzylinderauslasskrümmer zu einem Abgaskanal und in wenigstens einem zweiten Betriebsmodus zu einem Ansaugkanal zu verzweigen. Das erste Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Abgaskanal zu steuern. Das zweite Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Ansaugkanal zu steuern. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine Stellung des ersten Abgasrückführungsventils auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl (z.B. einer Hochdruckturbinendrehzahlreaktion) auf eine befohlene Betätigung des ersten Abgasrückführungsventils zu ermitteln, während die Stellungen des zweiten Abgasrückführungsventils und des Turbinenbypassventils aufrechterhalten werden. In weiteren Ausführungsbeispielen weisen das erste Abgasrückführungsventil, das zweite Abgasrückführungsventil und/oder das Turbinenbypassventil keinen Stellungssensor auf, der dem Ventil zugeordnet ist, um eine Stellung des Ventils zu erfassen.
In noch einem Ausführungsbeispiel enthält ein System einen Motor, einen Turbolader mit einem Verdichter und einer Turbine, ein Abgasrückführungssystem, das ein erstes Abgasrückführungsventil und ein zweites Abgasrückführungsventil aufweist, und eine Steuerungseinheit. Das Abgasrückführungssystem ist dazu eingerichtet, Abgas in wenigstens einem ersten Betriebsmodus von einem Spenderzylinderauslasskrümmer des Motors zu einem Abgaskanal des Motors und in wenigstens einem zweiten Betriebsmodus zu einem Ansaugkanal zu verzweigen. Das erste Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Abgaskanal zu steuern. Das zweite Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Ansaugkanal zu steuern. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine Stellung des ersten Abgasrückführungsventils auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl der Turbine auf eine befohlene Betätigung des ersten Abgasrückführungsventils zu ermitteln, während eine Stellung des zweiten Abgasrückführungsventils aufrechterhalten wird. In weiteren Ausführungsbeispielen weisen das erste Abgasrückführungsventils und/oder das zweite Abgasrückführungsventil keinen Stellungssensor auf, der dem Ventil zugeordnet ist, um eine Stellung des Ventils zu erfassen.
In noch einem Ausführungsbeispiel enthält ein System einen Motor, einen Hochdruckturbolader mit einem Verdichter und einer Turbine (wobei das System beispielsweise zusätzlich einen Niederdruckturbolader aufweisen kann), ein Abgasrückführungssystem, das ein erstes Abgasrückführungsventil und ein zweites Abgasrückführungsventil aufweist, und eine Steuerungseinheit. Das Abgasrückführungssystem ist dazu eingerichtet, Abgas in wenigstens einem ersten Betriebsmodus von einem Spenderzylinderauslasskrümmer des Motors zu einem Abgaskanal des Motors und in wenigstens einem zweiten Betriebsmodus zu einem Ansaugkanal des Motors zu verzweigen. Das erste Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Abgaskanal zu steuern. Das zweite Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Ansaugkanal zu steuern. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine Stellung des ersten Abgasrückführungsventils auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl der Hochdruckturbine auf eine befohlene Betätigung des ersten Abgasrückführungsventils zu ermitteln, während eine Stellung des zweiten Abgasrückführungsventils aufrecht erhalten wird. In weiteren Ausführungsbeispielen weisen das erste Abgasrückführungsventil und/oder das zweite Abgasrückführungsventil keinen Stellungssensor auf, der dem Ventil zugeordnet ist, um eine Stellung des Ventils zu erfassen.
In noch einem Ausführungsbeispiel enthält ein System einen Motor, einen Turbolader mit einem Verdichter und einer Turbine, ein Abgasrückführungssystem, das ein erstes Abgasrückführungsventil und ein zweites Abgasrückführungsventil aufweist, ein Turbinenbypassventil zum Regeln eines Abgasstroms durch die Turbine, und eine Steuerungseinheit. Das Abgasrückführungssystem ist dazu eingerichtet, Abgas in wenigstens einem ersten Betriebsmodus von einem Spenderzylinderauslasskrümmer des Motors zu einem Abgaskanal des Motors und in wenigstens einem zweiten Betriebsmodus zu einem Ansaugkanal des Motors zu verzweigen. Das erste Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Abgaskanal zu steuern. Das zweite Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Ansaugkanal zu steuern. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine Stellung des ersten Abgasrückführungsventils auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl der Turbine auf eine befohlene Betätigung des ersten Abgasrückführungsventils zu ermitteln, während die Stellungen des zweiten Abgasrückführungsventils und des Turbinenbypassventils aufrecht erhalten werden. In weiteren Ausführungsbeispielen weisen das erste Abgasrückführungsventil, das zweite Abgasrückführungsventil und/oder das Turbinenbypassventil keinen Stellungssensor auf, der dem Ventil zugeordnet ist, um eine Stellung des Ventils zu erfassen.
In noch einem Ausführungsbeispiel enthält ein System einen Motor, einen Hochdruckturbolader mit einem Verdichter und einer Turbine (wobei das System beispielsweise zusätzlich einen Niederdruckturbolader aufweisen kann), ein Abgasrückführungssystem, das ein erstes Abgasrückführungsventil und ein zweites Abgasrückführungsventil aufweist, ein Turbinenbypassventil zum Regeln eines Abgasstroms durch die Turbine, und eine Steuerungseinheit. Das Abgasrückführungssystem ist dazu eingerichtet, Abgas in wenigstens einem ersten Betriebsmodus von einem Spenderzylinderauslasskrümmer des Motors zu einem Abgaskanal des Motors und in wenigstens einem zweiten Betriebsmodus zu einem Ansaugkanal des Motors zu verzweigen. Das erste Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Abgaskanal zu steuern. Das zweite Abgasrückführungsventil ist steuerbar, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Ansaugkanal zu steuern. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine Stellung des ersten Abgasrückführungsventils auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl der Hochdruckturbine auf eine befohlene Betätigung des ersten Abgasrückführungsventils zu ermitteln, während Stellungen des zweiten Abgasrückführungsventils und des Turbinenbypassventils aufrecht erhalten werden. In weiteren Ausführungsbeispielen weisen das erste Abgasrückführungsventil, das zweite Abgasrückführungsventil und/oder das Turbinenbypassventil keinen Stellungssensor auf, der dem Ventil zugeordnet ist, um eine Stellung des Ventils zu erfassen.
In dem hier verwendeten Sinne sollten im Singular erwähnte Elemente oder Schritte, denen der unbestimmte Artikel vorangestellt ist, in dem Sinne verstanden werden, dass der Plural der Elemente oder Schritte nicht ausgeschlossen ist, es sei denn ein derartiger Ausschluss ist ausdrücklich erwähnt. Ferner soll die Bezugnahme auf "ein Ausführungsbeispiel" der vorliegenden Erfindung nicht als Ausschluss der Existenz zusätzlicher Ausführungsbeispiele interpretiert werden, die ebenfalls die aufgeführten Merkmale verkörpern. Darüber hinaus können Ausführungsbeispiele, die ein oder mehrere Elemente mit einer speziellen Eigenschaft "beinhalten", "enthalten" oder "aufweisen", weitere derartige Elemente einschließen, es sei denn es ist ausdrücklich Anderslautendes angegeben. Die Begriffe "enthaltend" und "in dem/der/den" sind als allgemeinsprachliche äquivalente Formen der entsprechenden Begriffe "aufweisen" und "wobei" verwendet. Darüber hinaus dienen die Begriffe "erster", "zweiter" und "dritter" oder dergleichen, lediglich zur Kennzeichnung und sollen ihren Objekten weder numerische Anforderungen noch eine spezielle Reihenfolge der Anordnung auferlegen.
Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung einschließlich des besten Modus zu beschreiben und darüber hinaus einem Fachmann auf dem betreffenden Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, beispielsweise beliebige Vorrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele einschließen, die dem Fachmann einfallen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche enthalten.
Geschaffen sind unterschiedliche Verfahren und Systeme zur Diagnose der Stellung und Funktion eines Ventils in einem Motorsystem. In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Verfahren für einen Motor den Schritt des Ermittelns einer Stellung eines Ventils in einem Motorsystem auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl auf eine befohlene Betätigung des Ventils.

Claims

Verfahren, mit dem Schritt: Austauschen von Daten, die ein erstes Ventil in einem Motorsystem betreffen, zumindest teilweise auf der Grundlage einer Reaktion einer Turbinendrehzahl auf eine Betätigung des ersten Ventils.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Daten eine Stellung des ersten Ventils beinhalten, die zumindest teilweise auf der Grundlage der Reaktion der Turbinendrehzahl auf eine Betätigung des ersten Ventils hin ermittelt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Betätigung des ersten Ventils einen Befehl beinhaltet, eine Öffnungsweite einer Öffnung zu steigern oder zu verkleinern, die zumindest teilweise durch das erste Ventil definiert ist; und/oder wobei die Betätigung des ersten Ventils einen Befehl beinhaltet, der in Reaktion auf eine Motorbetriebsbedingung erzeugt ist; und/oder wobei die Betätigung des ersten Ventils einen Befehl beinhaltet, der in Reaktion auf einen diagnostischen Zyklus erzeugt ist; und/oder wobei das erste Ventil ein Turbinenbypassventil ist, und wobei die Stellung des Turbinenbypassventils auf der Grundlage der Reaktion der Turbinendrehzahl, die eine Änderung der Turbinendrehzahl beinhaltet, und nicht auf der Grundlage einer Stellung eines oder mehrerer sonstiger Ventile in einem Abgasrückführungssystem bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit den Schritten des Ermittelns einer erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl auf der Grundlage der Betätigung des ersten Ventils; und/oder zusätzlich mit dem Schritt des Ermittelns der Stellung des ersten Ventils zumindest teilweise auf der Grundlage einer Stellung eines zweiten Ventils, wobei das erste Ventil und das zweite Ventil beide in einem Gasstrom angeordnet sind, der wenigstens zum Teil Abgas enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Austauschen der Daten beinhaltet: Anzeigen eines Verschleißes des ersten Ventils auf der Grundlage der Reaktion der Turbinendrehzahl auf die Erteilung eines Befehls der Betätigung des ersten Ventils hin.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Anzeigen des Verschleißes des ersten Ventils ein Vergleichen einer Änderung der Turbinendrehzahl mit einer erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl beinhaltet; und/oder wobei das Anzeigen eines Verschleißes des ersten Ventils außerdem auf einer Stellung eines zweiten Ventils in dem Motorsystem während der befohlenen Betätigung des ersten Ventils begründet ist; und/oder beinhaltet, einen Verschleiß des ersten Ventils anzuzeigen, wenn eine Differenz zwischen der Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl eine Schwellwertdifferenz überschreitet, die einen Verschleiß des ersten Ventils kennzeichnet; und/oder beinhaltet, keinen Ventilverschleiß anzuzeigen, wenn die Differenz zwischen der Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl kleiner ist als die Schwellwertdifferenz.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stellung des zweiten Ventils eine befohlene stationäre Stellung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit dem Schritt des Vergleichens einer erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl mit einer tatsächlichen Änderung der Turbinendrehzahl, wobei die erwartete Änderung der Turbinendrehzahl anhand der befohlenen Betätigung des ersten Ventils und der Stellung des zweiten Ventils ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zudem den Schritt beinhaltet, einen Verschleiß des ersten Ventils anzuzeigen, wenn eine Differenz zwischen der tatsächlichen Änderung der Turbinendrehzahl und der erwarteten Änderung der Turbinendrehzahl eine Schwellwertdifferenz überschreitet.
System, zu dem gehören: ein Abgasrückführungssystem, das dazu eingerichtet ist, Abgas in wenigstens einem ersten Betriebsmodus von einem Spenderzylinderauslasskrümmer zu einem Abgaskanal und in wenigstens einem zweiten Betriebsmodus zu einem Ansaugkanal zu verzweigen; ein erstes Abgasrückführungsventil in dem Abgasrückführungssystem, wobei das erste Abgasrückführungsventil steuerbar ist, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Abgaskanal zu steuern; ein zweites Abgasrückführungsventil in dem Abgasrückführungssystem, wobei das zweite Abgasrückführungsventil steuerbar ist, um den Strom von dem Spenderzylinderauslasskrümmer zu dem Ansaugkanal zu steuern; ein Turbinenbypassventil zum Regeln eines Abgasstroms durch eine Hochdruckturbine; und eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, auf eine befohlene Betätigung des ersten Abgasrückführungsventils hin eine Stellung des ersten Abgasrückführungsventils auf der Grundlage einer Hochdruckturbinendrehzahlreaktion zu ermitteln, während Stellungen des zweiten Abgasrückführungsventils und des Turbinenbypassventils aufrecht erhalten werden.