DE112006000812T5 - Turboladersystem - Google Patents

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Kent Casey
Brian D. Metamora Kuras
Thomas M. Jr. East Peoria Sopko
Michael E. East Peoria Vanderham
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Caterpillar Inc
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Abstract

Ein System zur Steuerung des Einlassdrucks eines Verbrennungsmotors (12) betriebsmäßig gekuppelt mit einem Leistungserzeugungssystem (10), wobei das System folgendes aufweist:
Einen Sensor (16) konfiguriert zur Ausgabe eines Signals, welches eine Anzeige eines Drucks in einem Einlasssystem (14) des Verbrennungsmotors bildet;
ein Sensor (40) konfiguriert zur Ausgabe eines Signals wie es eine Anzeige einer am Leistungserzeugungssystem anliegenden Last ist;
ein Turbolader (24) betriebsmäßig gekuppelt mit dem Einlasssystem, wobei der Turbolader konfiguriert ist, den Einlassdruck im Einlasssystem des Verbrennungsmotors zu erhöhen;
eine elektrische Maschine (46) betriebsmäßig gekuppelt mit dem Turbolader, wobei die elektrische Maschine zur Lieferung von Drehmoment an den Turbolader konfiguriert ist;
eine Turboladersteuervorrichtung (50) betriebsmäßig gekuppelt mit der elektrischen Maschine, wobei
die Turboladersteuervorrichtung konfiguriert ist zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Maschine derart, dass der Turbolader einen gewünschten Soll-Einlassdruck an den Verbrennungsmotor liefert, und zwar basierend mindestens teilweise auf dem Signal, das einen Druck...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Turboladersystem und insbesondere auf ein elektrisches Turboladersystem zur Verwendung mit einem Leistungserzeugungssystem.
  • Hintergrund
  • Ein Leistungserzeugungssystem kann zur Erzeugung von Leistung verwendet werden, und zwar entweder für einen stationären Anwendungsfall oder für einen Anwendungsfall in einem Fahrzeug. Beispielsweise kann ein elektrisches Leistungserzeugungssystem dazu verwendet werden, um elektrische Leistung für ein Gebäude vorzusehen oder aber um Leistung zum Antrieb eines Fahrzeugs und/oder Betriebssystemen eines Fahrzeugs vorzusehen, die elektrische Energie benötigen. Insbesondere kann ein Leistungserzeugungssystem dazu verwendet werden, elektrische Energie für ein „Hybrid"-Fahrzeug oder ein „Hybrid-Elektro-Fahrzeug" zu liefern, welches einen Verbrennungsmotor aufweist, und zwar assoziiert mit einem elektrischen Generator. Der Verbrennungsmotor erzeugt mechanische Energie und der elektrische Generator wandelt zumindest einen Teil der mechanischen Energie in elektrische Energie um. Die elektrische Energie kann verwendet werden, um einen oder mehrere Elektromotoren und/oder andere elektrisch betätigte Fahrzeugsysteme zu betreiben. Beispielweise kann der eine Elektromotor oder mehrere Elektromotoren dazu verwendet werden, um ein Drehmoment für Antriebsglieder (beispielsweise Räder oder mit dem Boden in Eingriff stehende Ketten) vorzusehen, um das Fahrzeug entweder unabhängig oder in Kombination mit Drehmoment, geliefert von dem Verbrennungsmotor, anzutreiben. Für ein Fahrzeug wie beispielsweise eine Arbeitsmaschine, beispielsweise einen Radlader oder einen Traktor der Kettenbauart, kann ein oder auch mehrere Elektromotoren dazu verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben und die durch den Verbrennungsmotor erzeugte mechanische Energie und/oder die durch den Generator erzeugte elektrische Energie können dazu verwendet werden, um Werkzeuge über hydraulische Betätiger bzw. Aktuatoren und/oder hydraulische Motoren zu betreiben.
  • Unabhängig davon, ob das Leistungserzeugungssystem in einem stationären Anwendungsfall oder einem Fahrzeuganwendungsfall verwendet wird, ist es oftmals für das Leistungserzeugungssystem zweckmäßig, dass dieses schnell und effizient auf plötzliche Erhöhungen der Lasten an einem System anspricht. Beispielsweise kann in einem Leistungserzeugungssystem, verwendet zur Lieferung von elektrischer Energie für ein Gebäude, eine plötzliche hohe Anforderung nach elektrischer Energie auftreten, beispielsweise zur Aktivierung von einem oder mehreren Anwendungsgeräten, die eine beträchtliche Elektrizitätsmenge erfordern, auf welche Weise eine große Belastung auf das Leistungssystem ausgeübt wird. Bei Fahrzeuganwendungsfällen, beispielsweise bei einer Anwendung in einer Arbeitsmaschine, kann folgendes auftreten: Wenn die Arbeitsmaschine über den Boden fährt und eine schwere Last anhebt, wie beispielsweise einen mit Sand und Steinen gefüllten Kübel, so wird eine plötzliche große Belastung auf das Leistungserzeugungssystem dann ausgeübt, wenn die zur Anhebung der Last erforderliche mechanische Energie angefordert wird. Derartige plötzliche große Belastungen können zur Folge haben, dass die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors auf eine unerwünscht niedrige Drehzahl abfällt (was gelegentlich als ein „under-speed condition" bzw. ein Unterdrehzahlzustand bezeichnet wird), was zur Folge hat, dass der Verbrennungsmotor in einer nicht effizienten Art und Weise und/oder einer unerwünschten Betriebsart sich befindet.
  • Um derartigen plötzlichen Belastungen am elektrischen Leistungserzeugungssystem entgegenzuwirken, kann es für den Verbrennungsmotor zweckmäßig sein, eine ansprechende Drehmomenterhöhung für das Leistungserzeugungssystem vorzusehen. Die Rate, mit der die plötzliche elektrische und/oder mechanische Belastung auftreten kann, kann jedoch im wesentlichen augenblicklich erfolgen, und zwar relativ zur Fähigkeit des Verbrennungsmotors, auf die plötzliche Belastung anzusprechen. Damit der Verbrennungsmotor den erwünschten ansprechenden Drehmomentanstieg liefert, muss eine Erhöhung der Kraftstoffmenge und/oder der Luftmenge, geliefert an den Verbrennungsmotor, erhöht werden. Beispielsweise kann mehr Kraftstoff an den Verbrennungsmotor zur Erhöhung des Drehmoments geliefert werden. In Kombination mit der reduzierten Motordrehzahl, die die plötzliche Last begleitet, kann jedoch die sich ergebende Verbrennung unakzeptabel hohe Abgasemissionspegel oder -niveaus erreichen, und zwar infolge eines übermäßig reichen Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnisses (AFR = „air-to-fuel ratio"). Andererseits kann der Einlassdruck (beispielsweise der Einlasssammelleitungsdruck) des Verbrennungsmotors erhöht werden, um mehr Luft an den Verbrennungsmotor zu liefern. Wenn jedoch die Kraftstoffmenge, geliefert an den Motor, nicht ebenfalls erhöht wird, so wird wahrscheinlich kein akzeptabler AFR-Wert erreicht und es ergibt sich kein ausreichender Drehmomentanstieg, um der plötzlichen Last an dem Leistungserzeugungssystem entgegenzuwirken.
  • Ein Verfahren zu Erhöhung des Einlassdruckes eines Verbrennungsmotors besteht in der Verwendung eines durch Abgas angetriebenen Turboladers. Ein derartiger Turbolader verwendet Energie, die in den Gasen enthalten ist, die darauf folgend auf die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor ausgestoßen werden, wobei diese Gase dazu verwendet werden, um eine Turbine in Drehung zu versetzen, die betriebsmäßig mit einem Kompressor gekuppelt ist derart, dass dieser in das Einlasssystem des Verbrennungsmotors gelieferte Luft komprimiert. Auf diese Weise kann der Einlassdruck erhöht werden und mehr Luft kann an den Verbrennungsmotor geliefert werden, wodurch das Ausgangsdrehmoment erhöht wird. Infolge des Antriebs durch Abgas kann der Turbolader jedoch eine unerwünscht lange Zeit beanspruchen, um auf die Notwendigkeit für ein erhöhtes Ausgangsdrehmoment anzusprechen, und zwar infolge einer plötzlichen Änderungen der Belastung. Insbesondere gilt folgendes: Da der Kompressor des Turboladers auf das Abgas zum Antrieb seiner Turbine angewiesen ist, kann bei niedrigen Motordrehzahlen, die infolge einer plötzlichen Lasterhöhung auftreten können, die Fähigkeit des Turboladers darauf ansprechend eine Erhöhung des Einlassdrucks vorzusehen, unerwünscht langsam sein.
  • Ein Verfahren zur Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit eines Turboladers wird in dem US-Patent 4 901 530 (dem '530-Patent) beschrieben, wobei dieses Patent am 20. Februar 1990 an Kawamura ausgegeben wurde. Das '530-Patent beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Turboladers mit einer elektrischen Drehmaschine, die die Drehzahl des Motors eines Fahrzeugs detektiert und auch eine Niederdruckgröße des Beschleuniger- oder Gaspedals, um die Laufzustände des Motorfahrzeugs zu überwachen. Ein erforderlicher Verstärkungs- oder Boostdruck wird basierend auf den Laufzuständen bestimmt und wenn eine Differenz besteht zwischen dem angeforderten Verstärkungsdruck und einem anderen Verstärkungsdruck größer als ein vorgeschriebener Wert, so bestimmt die Vorrichtung, dass das Motorfahrzeug unter Bedingungen oder Zuständen läuft, die eine schnelle Beschleunigung erforderlich machen. Die Vorrichtung betreibt sodann die elektrische Drehmaschine, gekuppelt mit der drehbaren Welle des Turboladers, um die Drehzahl des Turboladers für einen schnellen Aufbau des Verstärkungsdrucks zu erhöhen.
  • Obwohl die Vorrichtung des '530-Patents den Aufbau des Verstärkungsdrucks des Turboladers beschleunigen kann, ist die Bestimmung, dass das Motorfahrzeug unter Bedingungen fährt, die eine schnelle Beschleunigung erfordern, auf der detektierten Drehzahl des Motors des Motorfahrzeugs und einer Gaspedalniederdruckgröße basiert. Für Leistungserzeugungssysteme, die plötzliche Belastungen erfahren, kann jedoch die Detektierung der Drehzahl eines Motors und einer Gaspedalniederdrückung nicht eine effektive Bestimmungsbasis und/oder ein schnell genug erfolgendes Ansprechen für die Erhöhung der Rotation des Kompressors des Turboladers zum Vorsehen einer Erhöhung der Drehmomentausgangsgröße des Verbrennungsmotors liefern.
  • Das offenbarte Turboladersystem bezieht sich auf die Überwindung eines oder mehrerer der oben genannten Probleme.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein System zu Steuerung des Einlassdrucks eines Verbrennungsmotors gerichtet, der betriebsmäßig mit einem Leistungserzeugungssystem gekuppelt ist. Das System zur Steuerung des Einlassdrucks weist einen Sensor auf, und zwar konfiguriert, um ein Signal auszugeben, welches eine Anzeige für einen Druck in einem Einlasssystem des Verbrennungsmotors bildet, und ferner ist ein Sensor vorgesehen, der derart konfiguriert ist, dass er ein Signal ausgibt, welches eine Anzeige einer Last am Leistungserzeugungssystem bildet. Das System zur Steuerung des Einlassdrucks weist ferner einen Turbolader auf, der betriebsmäßig mit dem Einlasssystem gekuppelt oder gekoppelt ist. Der Turbolader ist derart konfiguriert, dass der Einlassdruck im Einlasssystem des Verbrennungsmotors erhöht wird. Das System zur Steuerung des Einlassdrucks weist auch eine elektrische Maschine auf, die betriebsmäßig mit dem Turbolader gekuppelt ist. Die elektrische Maschine ist derart konfiguriert, dass sie ein Drehmoment an den Turbolader liefert. Das System zur Steuerung des Einlassdrucks weist ferner eine Turboladersteuervorrichtung (turbocharger controller) auf, die betriebsmäßig mit der elektrischen Maschine gekuppelt ist. Die Turboladersteuervorrichtung ist derart konfiguriert, dass sie den Betrieb der elektrischen Maschine derart steuert, dass der Turbolader einen gewünschten Einlassdruck (Soll-Einlassdruck) an den Verbrennungsmotor liefert, und zwar basierend zumindest teilweise auf dem Signal, welches eine Anzeige für einen Druck im Einlasssystem gibt und dem Signal, welches eine Anzeige einer Last am Leistungserzeugungssystem gibt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Leistungserzeugungssystem einschließlich eines Verbrennungsmotors konfiguriert zur Erzeugung mechanischer Energie. Der Verbrennungsmotor weist ein Einlasssystem auf. Das System weist ferner einen Generator auf, der betriebsmäßig mit dem Verbrennungsmotor gekuppelt ist. Der Generator ist derart konfiguriert, dass er mindestens einen Teil der mechanischen Energie in elektrische Energie umwandelt. Das System weist ferner einen Turbolader auf, der betriebsmäßig mit dem Einlasssystem des Verbrennungsmotors gekuppelt ist. Der Turbolader ist zur Erhöhung des Einlassdrucks in dem Einlasssystem konfiguriert. Das System weist auch eine elektrische Maschine auf, die betriebsmäßig mit dem Turbolader gekuppelt ist. Die elektrische Maschine ist konfiguriert zur Lieferung eines Drehmoments an den Turbolader. Das System weist ferner eine Turboladersteuervorrichtung auf, die betriebsmäßig mit dem Turbolader und der elektrischen Maschine gekuppelt ist. Die Turboladersteuervorrichtung ist konfiguriert zur selektiven Aktivierung der elektrischen Maschine zur Lieferung von Drehmoment an den Turbolader, und zwar basierend auf einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Einlassdruck (Ist-Einlassdruck) und einem gewünschten Einlassdruck (Soll-Einlassdruck), wobei der Soll-Einlassdruck mindestens teilweise auf einer Last basiert, die an das System angelegt ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnisses (Soll-Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis) geliefert an einen Verbrennungsmotor, der betriebsmäßig mit einem Leistungserzeugungssystem gekuppelt ist. Das Verfahren umfasst das Abfühlen einer Last an dem Leistungserzeugungssystem, die Ausgabe der abgefühlten Last an das Leistungserzeugungssystem zu einer Turboladersteuervorrichtung und das Steuern des Betriebs des Turboladers über die Turboladersteuervorrichtung. Der Steuervorgang oder die Steueroperation des Turboladers über die Turboladersteuervorrichtung basiert mindestens teilweise auf der abgefühlten Last am Leistungserzeugungssystem derart, dass das gewünschte oder Soll-Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis geliefert an den Verbrennungsmotor im wesentlichen aufrechterhalten bleibt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Leistungserzeugungssystems gemäß einem offenbarten beispielhaften Ausführungsbeispiel.
  • 2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Leistungserzeugungssystems gemäß einem offenbarten exemplarischen Ausführungsbeispiel.
  • 3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuer- oder Regelstrategie für ein Turboladersystem gemäß einem offenbarten exemplarischen Ausführungsbeispiel.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 zeigt schematisch ein exemplarisches Leistungserzeugungssystem 10, beispielsweise ein elektrisches Leistungserzeugungssystem. Das Leistungserzeugungssystem 10 kann einen oder mehrere Verbrennungsmotoren 12 aufweisen, die zur Erzeugung mechanischer Energie konfiguriert oder ausgestaltet sind. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor 12 ein Motor mit interner Verbrennung (internal combustion engine) sein, und zwar konfiguriert zur Aufnahme von Luft und Kraftstoff über ein Einlasssystem 14 einschließlich einer Einlasssammelleitung und zur Umwandlung einer Mischung der Luft und des Kraftstoffs in mechanische Energie mittels der Verbrennung. Das Einlasssystem 14 kann einen Drucksensor 16 aufweisen, der derart konfiguriert ist, dass er ein Drucksignal emittiert oder ausgibt, welches die Größe des Drucks in der Einlasssammelleitung repräsentiert. Die Mischung aus Luft und Kraftstoff kann derart gesteuert oder geregelt werden, dass das Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis (AFR) optimal ist, und zwar für den gewünschten Betrieb, um beispielsweise die Kraftstoffeffizienz und/oder die Abgasemissionen zu reduzieren. Ferner kann die Menge an Luft und/oder Kraftstoff geliefert an den Verbrennungsmotor 12 zumindest teilweise gesteuert oder geregelt werden, und zwar über ein Signal, welches eine Anzeige für eine gewünschte Ausgangsgröße 16 vorsieht, die beispielsweise vorgesehen werden kann über: Einen Drosselbefehl, die Maschinendrehzahl, die elektrische Ausgangsgröße, das Drehmoment und/oder den Rimpull-Befehl. Sobald die Luft und der Kraftstoff verbrannt sind, erfolgt der Ausstoß von dem Verbrennungsmotor 12 in der Form von Abgas über ein Abgassystem 20. Beispiele von Verbrennungsmotoren umfassen die folgenden: Funkengezündete Motoren, kompressionsgezündete Motoren, Drehmotoren, Erdgasmotoren und/oder jedwede Abkömmlinge davon. Andere Verbrennungsmotoren, die dem Fachmann bekannt sind, werden ebenfalls ins Auge gefasst.
  • Der Verbrennungsmotor 12 kann einen Motorsensor 22 umfassen, der zur Abfühlung der Verbrennungsmotordrehzahl und/oder zur Erzeugung eines Motordrehzahlsignals konfiguriert ist. Der Motorsensor 22 kann beispielsweise folgendes umfassen: Einen magnetischen Pick-up- oder Aufnahmesensor konfiguriert zur Erzeugung eines Signals entsprechend der Drehzahl des Verbrennungsmotors 12. Der Motorsensor 22 kann auch in der Lage sein, folgendes zu bestimmen: Die Drehzahl, die Winkelposition und/oder Richtung der Drehung der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 12.
  • Der Verbrennungsmotor 12 kann betriebsmäßig mit einem Turbolader 24 gekuppelt sein, und zwar konfiguriert zum Komprimieren von Luft vor der Lieferung an das Einlasssystem 14 des Verbrennungsmotors 12 zur Verbrennung. Der Turbolader 24 kann eine Turbine aufweisen, die betriebsmäßig mit dem Abgassystem 20 derart gekuppelt ist, das die Energie im Abgas in mechanische Energie über die Drehung der Turbine umgewandelt werden kann. Der Turbolader 24 kann auch einen Kompressor aufweisen, und zwar betriebsmäßig gekuppelt mit der Turbine (beispielsweise über eine Welle) und mit dem Einlasssystem 14 derart, dass mechanische Energie der Turbine an den Kompressor angelegt werden kann, wodurch der Kompressor in Drehungen versetzt wird derart, dass der Druck in dem Einlasssystem 14 erhöht wird. Auf diese Weise kann mehr Luft und/oder Kraftstoff an den Verbrennungsmotor 12 derart geliefert werden, das der Verbrennungsmotor 12 mehr Drehmoment und/oder Leistung erzeugt. Ferner kann das Leistungserzeugungssystem 10 eine Motorsteuervorrichtung 26 aufweisen, und zwar konfiguriert zur Regelung oder Steuerung der Menge an Kraftstoff und/oder Luft geliefert an den Verbrennungsmotor 12 derart, dass eine gewünschte AFR-Größe für die Verbrennung aufrechterhalten werden kann, um beispielsweise optimale Kraftstoffeffizienz und/oder einen minimalen Pegel an Abgasemissionen zu erreichen.
  • Der Verbrennungsmotor 12 kann betriebsmäßig mit einem oder mehreren Getrieben über eine Abtriebswelle gekuppelt sein. Beispielsweise ist in dem in 1 gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel der Verbrennungsmotor 12 betriebsmäßig mit dem elektrischen Getriebe 28 gekuppelt. Das elektrische Getriebe 28 kann beispielsweise ein kontinuierlich variables Getriebe (CVT = continuously variable transmission) sein und kann einen Generator 30 aufweisen, und zwar konfiguriert zur Umwandlung von mindestens einem Teil der mechanischen Energie in die Form von Drehmoment, geliefert durch den Verbrennungsmotor 12, in elektrische Energie. Das elektrische Getriebe 28 kann ferner einen oder mehrere Elektromotoren 32 aufweisen, und zwar konfiguriert zur Lieferung von Drehmoment an eines oder mehrere Antriebsglieder 34 (beispielsweise Räder oder mit dem Boden in Eingriff stehenden Ketten). Das elektrische Getriebe 28 kann ferner eine Verhältnissteuervorrichtung 36 und eine Getriebesteuervorrichtung 38 aufweisen. Die Verhältnissteuervorrichtung 36 kann betriebsmäßig mit dem Generator 30 und dem Motor 32 gekuppelt sein und konfiguriert sein zur Steuerung des Verhältnisses einer Getriebeausgangsdrehzahl zu einer Getriebeeingangsdrehzahl, was beispielsweise bestimmt sein kann über die Ausgangsgröße des Motorsensors und einen oder mehrere Getriebesensoren 40. Der Getriebesensor 40 kann konfiguriert sein zu Erzeugung eines Lastsignals, welches beispielsweise die Last (beispielsweise die Drehmomentlast) an dem elektrischen Getriebe 28 anzeigt. Alternativ kann die Last am elektrischen Getriebe 28 ohne Getriebesensor 40 bestimmt werden, beispielsweise durch Abfühlen der elektrischen Last und/oder durch Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind. Die Getriebesteuervorrichtung 38 kann betriebsmäßig mit der Verhältnissteuervorrichtung 36 gekuppelt sein und kann konfiguriert sein, um Signale von der Verhältnissteuervorrichtung 36 zu empfangen und zwar zur Kommunikation mit der Motorsteuervorrichtung 26 beispielsweise als Teil eines vorhersagenden Lastmanagementsystems. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Verhältnissteuervorrichtung 36 integral mit der Getriebesteuervorrichtung 38 ausgebildet sein und nicht gesondert von der Getriebesteuervorrichtung 38. Dadurch, dass der Verbrennungsmotor 12 betriebsmäßig allein mit einem oder mehreren Generatoren 30 gekuppelt ist, kann ein Fahrzeug, welches ein derartiges Leistungserzeugungssystem verwendet, über ein Drehmoment angetrieben werden, welches allein von einem oder mehreren elektrischen Getrieben 28 geliefert wird. Eine derartige Konfiguration wird manchmal als ein Serien-Hybrid-System bezeichnet.
  • Der Generator 30 kann derart konfiguriert sein, dass er elektrische Energie an einen Leistungswandler 42 liefert. Der Leistungswandler 42 kann zur Umwandlung elektrischer Energie in einer Form konfiguriert sein, die geeignet ist zur Verwendung durch elektrisch angetriebene Komponenten des Leistungserzeugungssystems 10 und/oder irgend welche andere Vorrichtungen, die betriebsmäßig damit gekoppelt sind, die elektrisch betreibbar sind.
  • Das Leistungserzeugungssystem 10 kann auch eine Energiespeichervorrichtung 44 aufweisen, beispielsweise eine oder mehrere Batterien, die betriebsmäßig mit dem Leistungswandler 42 gekuppelt sind. Die Energiespeichervorrichtung 44 kann zur Speicherung von Energie in Form elektrischer Energie konfiguriert sein, und zwar zur Verwendung durch Komponenten des Leistungserzeugungssystems 10 und/oder irgend welchen anderen Vorrichtungen, die betriebsmäßig damit gekuppelt sind.
  • Das Leistungserzeugungssystem 10 kann eine elektrische Maschine 46 aufweisen, betriebsmäßig assoziiert mit der Energiespeichervorrichtung 44 und dem Turbolader 24. Die elektrische Maschine 46 kann einen Elektromotor aufweisen, und zwar konfiguriert zur Lieferung von Drehmoment an den Turbolader 24, um den Kompressor des Turboladers 24 anzutreiben und/oder um Drehmoment zu ergänzen, geliefert zum Kompressor des Turboladers 24 durch die Turbine des Turboladers 24. Die elektrische Maschine 46 kann ferner einen Generator aufweisen, und zwar konfiguriert zur Umwandlung mechanischer Energie empfangen von der Turbine des Turboladers 24 und elektrische Energie, die ihrerseits in der Energiespeichervorrichtung 44 gespeichert werden kann. In Kombination können Turbolader 24 und elektrische Maschine 46 dazu dienen, ein Turboladersystem 48 zu bilden, welches mindestens ein Teil eines Turbolader-Compounding-Systems ist.
  • Das Leistungserzeugungssystem 10 kann ferner eine Turboladersteuervorrichtung 50 aufweisen, die konfiguriert sein kann zum Empfang von Eingangsgrößen in der Form von Eingangsdruck in der Form eines Eingangsdrucksignals vom Einlass-Sensor 16 und/oder eines Lastsignals empfangen von der Motorsteuervorrichtung 26 und/oder der Getriebesteuervorrichtung 38. Die Turboladersteuervorrichtung 50 kann betriebsmäßig mit der elektrischen Maschine 46 des Turboladers 48 gekuppelt sein und kann zur Steuerung des Turboladers 24 konfiguriert sein. Beispielsweise kann die Turboladersteuervorrichtung 50 zur Aktivierung der elektrischen Maschine 46 konfiguriert sein zur Lieferung von Drehmoment an den Kompressor des Turboladers 24 zur Aktivierung des Generators der elektrischen Maschine 46, um den Kompressor des Turboladers 24 zu verlangsamen, und/oder kann ein Wastegate öffnen, um die Menge des die Turbine des Turboladers 24 antreibenden Abgases zu reduzieren.
  • Unter Bezugnahme auf das in 2 schematisch gezeigte exemplarische Ausführungsbeispiel sei folgendes bemerkt: Der Verbrennungsmotor 12 kann betriebsmäßig sowohl mit einem elektrischen Getriebe 28 als auch einem zweiten Getriebe, beispielsweise einem mechanischen Getriebe 52, gekuppelt sein, wobei letzteres konfiguriert ist, um Drehmoment an Antriebsglieder 34 (beispielsweise Räder oder Erdeingriffsketten) zu liefern, und zwar zum Antrieb eines Fahrzeugs mit Energie geliefert durch den Verbrennungsmotor 12. Das mechanische Getriebe 52 kann ein festes oder mehrere Verhältnisse vorsehendes Getriebe sein, beispielsweise ein mechanisches CVT, wie beispielsweise ein hydraulisches CVT, und zwar einschließlich einer oder mehrerer Pumpen 54 und eines oder mehrerer Motoren 56, wie beispielsweise einer Pumpe mit variabler Verdrängung und einem Motor mit variabler Verdrängung angetrieben durch Strömungsmittel empfangen von der Pumpe 54. Das mechanische Getriebe 52 kann eine Verhältnissteuervorrichtung 58 aufweisen, und zwar konfiguriert zur Veränderung der Verdrängung der Pumpe 54 und/oder des Motors 56, (d.h. wenn die Pumpe 54 eine Pumpe mit variabler Verdrängung ist und/oder wenn der Motor 56 ein Motor mit variabler Verdrängung ist), um dadurch die Ausgangsgröße des mechanischen Getriebes 52 des Motors 56 zu steuern, wobei die betriebsmäßige Kupplung mit Antriebsgliedern 34 vorgesehen sein kann. Das mechanische Getriebe 52 kann auch einen oder mehrere Getriebesensoren 60 aufweisen, und zwar konfiguriert zum Liefern eines Lastsignals (beispielsweise eines Drehmomentlastsignals). Beispielsweise kann der Getriebesensor 60 einen Resolver aufweisen, und zwar konfiguriert zu Messung von beispielsweise einem Druckdifferential oder einer Druckdifferenz zwischen Versorgungsströmungsmittel eingespeist in die Pumpe 54 und dem Rücklaufströmungsmittel, welches den Motor 56 verlässt. Die Druckdifferenz kann eine Anzeige für die Belastung des mechanischen Getriebes 52 sein.
  • Zusätzlich zur betriebsmäßigen Kupplung mit dem mechanischen Getriebe 52 kann der im beispielhaften Ausführungsbeispiel gemäß 2 dargestellte Verbrennungsmotor 12 betriebsmäßig mit einem elektrischen Getriebe 28 in einer Art und Weise zumindest ähnlich wie gemäß dem Ausführungsbeispiel, wie in 1 gezeigt, gekuppelt sein. Der Generator 30 kann betriebsmäßig beispielsweise mit einem oder mehreren Elektromotoren 32 gekuppelt sein, die Drehmoment an Antriebsglieder 34 eines Fahrzeugs liefern. Dadurch, dass der Verbrennungsmotor 12 sowohl mit dem elektrischen Getriebe 28 als auch dem mechanischen Getriebe 52 gekuppelt ist, kann ein Fahrzeug, welches eine derartige Leistungserzeugungssystemkonfiguration verwendet, durch Drehmoment, geliefert vom elektrischen Getriebe 28 und/oder vom mechanischen Getriebe 52, angetrieben werden. Eine derartige Konfiguration wird gelegentlich als ein Parallel-Hybrid-System bezeichnet.
  • Unter Bezugnahme auf 3 sei folgendes gesagt: Die Turboladersteuervorrichtung 50 kann einen Algorithmus 62 (beispielsweise einen flexiblen Verstärkungsplanungsalgorithmus = flexible gain scheduling algorithm) aufweisen, und zwar konfiguriert zum Empfang von Eingangsgrößen wie beispielsweise einem Lastsignal (beispielsweise einem Getriebelastsignal). Der Algorithmus 62 kann konfiguriert sein zur Bestimmung eines gewünschten Einlassdrucks (Soll-Einlassdruck) basierend auf einer Funktion von beispielsweise dem gewünschten Ausgangssignal (Soll-Ausgangssignal) 18 und dem Lastsignal. Beispielsweise kann eine Motorleistungslast durch den Algorithmus 62 bestimmt werden, und zwar basierend auf einer Größe des Getriebelastsignals und/oder einer Änderungsrate der Größe des Getriebelastsignals. Ferner kann eine gewünschter AFR-Wert (Soll-AFR-Wert) (beispielsweise ein optimaler AFR-Wert) durch den Algorithmus 62 ausgewählt werden, und zwar basierend auf der Größe des Getriebelastsignals und/oder einer Änderungsrate der Größe des Getriebelastsignals über beispielsweise ein oder mehrere Karten (maps) und/oder Gleichungen geladen in eine Speichervorrichtung der Turboladersteuervorrichtung 50. Ferner kann der Soll-AFR-Wert verwendet werden zur Bestimmung eines Soll-Einlassdrucks in einer mindestens ähnlichen Art und Weise.
  • Die Turboladersteuervorrichtung 50 kann einen Komparator 64 aufweisen, und zwar konfiguriert zum Vergleich des Soll-Einlassdrucks empfangen vom Algorithmus 62 und des Einlassdrucksignals empfangen vom Drucksensor 16. Der Generator 64 kann ein Einlassdruckfehlersignal erzeugen und die Turboladersteuervorrichtung 50 kann ferner eine Steuervorrichtung bzw. einen Controller 66 (beispielsweise einen Proportional-Integral-Differential (PID)-Regler) aufweisen, und zwar konfiguriert zum Empfang des Einlassdruckfehlersignals und zum Schicken eines geeigneten Drehmomentbefehlsignals an die elektrische Maschine 46. Alternativ (oder zusätzlich) können andere Strategien vorgesehen sein, beispielsweise kann eine Proportional-Integralregelung in dem Controller bzw. Regler 66 verwendet werden.
  • Basierend auf dem Drehmomentbefehlsignals von der Turboladersteuervorrichtung 50 kann – wenn zusätzlicher Einlassdruck erforderlich ist, um einen Soll-Einlassdruck assoziiert mit einem Soll-AFR-Wert zu erreichen, um einen gewünschten Soll-Drehmomentanstieg des Verbrennungsmotors 12 zu erlangen – die elektrische Maschine 46 Drehmoment (beispielsweise ergänzendes Drehmoment) an den Kompressor des Turboladers 24 liefern, wodurch der Einlassdruck bei Erreichung des Soll-AFR-Werts erhöht wird. Wenn alternativ eine Reduktion des Einlassdruckes benötigt wird, um den Soll-Einlassdruck assoziiert mit einem Soll-AFR-Wert zu erreichen, um eine Soll-Drehmomentverringerung des Verbrennungsmotors 12 zu erreichen, die elektrische Maschine 46 Drehmoment (beispielsweise einen Bremsdrehmoment) an den Kompressor des Turboladers 24 liefern, wodurch der Einlassdruck zum Erreichen des Soll-AFR-Werts vermindert wird.
  • Industrielle Anwendung
  • Das Leistungserzeugungssystem 10 kann für stationäre Anwendungen verwendet werden, wie beispielsweise zur Lieferung von elektrischer Energie für ein Gebäude oder zur Lieferung von elektrischer Energie zum Antrieb eines Fahrzeugs und/oder von Betriebssystemen eines Fahrzeugs, die elektrische Energie benötigen. Beispielsweise kann das Leistungserzeugungssystem 10 dazu verwendet werden, um elektrische Energie an ein Gebäude zu liefern, um ein elektrisches Netz zu versorgen. Das Leistungserzeugungssystem 10 kann verwendet werden, um elektrische Das Leistungserzeugungssystem 10 kann verwendet werden, um elektrische Energie und/oder mechanische Energie für ein Hybridfahrzeug zu liefern, welches eine oder mehrere Verbrennungsmotoren aufweisen kann, und zwar betriebsmäßig assoziiert mit einer oder mehreren Getrieben. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor 12 zur Erzeugung mechanischer Energie arbeiten und der Generator 30 kann zur Umwandlung von mindesten einem Teil der mechanischen Energie in elektrische Energie arbeiten. Die elektrische Energie kann dazu verwendet werden, um einen oder mehrere elektrische Motoren und/oder andere elektrisch betätigte Fahrzeugsysteme zu betätigen. Beispielsweise kann ein oder mehrere Elektromotoren 32 dazu verwendet werden, um Drehmoment an Antriebsglieder 34 (beispielsweise Räder oder Erd- bzw. Bodeneingriffsketten) zu liefern, und zwar zum Antrieb des Fahrzeugs entweder unabhängig oder in Kombination mit Drehmoment geliefert durch den Verbrennungsmotor 12 über eine oder mehrere mechanische Getriebe 52 (vgl. beispielsweise 2). Für ein Fahrzeug, wie beispielsweise eine Arbeitsmaschine, beispielsweise ein Radlader oder ein Traktor der Kettenbauart, kann bzw. können einer oder mehrere Elektromotoren 32 verwendet werden, und zwar entweder alleine oder in Kombination mit einer oder mehreren mechanischen Getrieben 52, um das Fahrzeug anzutreiben und um elektrische Energie umgewandelt durch Generator 30 und/oder mechanische Energie erzeugt durch den Verbrennungsmotor 12 zu verwenden, um Arbeitswerkzeuge über hydraulische Betätiger und/oder hydraulische Motoren zu betätigen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 sei bemerkt, dass beispielsweise das elektrische Getriebe 28 eine elektrisches CVT sein kann, die einen Generator 30 aufweist, und zwar betriebsmäßig gekuppelt mit einem oder mehreren Elektromotoren 32. Der Generator 30 kann elektrische Energie zur Versorgung des Elektromotors 32 liefern. Der Generator 30 und der Elektromotor 32 können über eine Verhältnissteuervorrichtung 36 in Verbindung stehen, die konfiguriert sein kann zur Steuerung des Verhältnisses der Getriebeausgangsdrehzahl zur Getriebeeingangsdrehzahl. Beispielsweise kann die Verhältnissteuer- oder Regelvorrichtung 36 konfiguriert sein zur Einstellung des Verhältnisses der Getriebeausgangsdrehzahl zur Getriebeeingangsdrehzahl begrenzt durch die tatsächliche oder Ist-Leistungsausgangsgröße des Verbrennungsmotors 12. Wenn sowohl Ausgangsdrehzahl- und Ausgangsgeschwindigtkeits-Erhöhungen vom elektrischen Getriebe 28 (d.h. in einem Fahrzeuganwendungsfall) gefordert werden, so kann eine Anforderung nach erhöhter Leistung zum Verbrennungsmotor 12 übermittelt werden. Wenn andererseits Ausgangsdrehzahl- und Ausgangsgeschwindigkeits-Verminderungen für das elektrische Getriebe 28 erforderlich sind, so kann eine Anforderung für verminderte Leistung zum Verbrennungsmotor 12 kommuniziert werden.
  • Für ein exemplarisches Ausführungsbeispiel mit einer Arbeitsmaschine sei folgendes ausgeführt: Wenn die Arbeitsmaschine eine Änderung der Belastungsbedingungen erfährt, und zwar beispielsweise infolge von einer Änderung von einer hohen Erd- oder Fahrtgeschwindigkeit kombiniert mit einer niedrigen Lastsituation zu einer plötzlich hohen Lastsituation, so kann die Verhältnissteuervorrichtung 36 konfiguriert sein, um das Verhältnis des elektrischen Getriebes 28 von einer hohen Drehzahlausgangsgröße zu einer niedrigen Drehzahlausgangsgröße zu schalten. Für ein elektrisches Getriebe, wie beispielsweise ein in den 1 und 2 gezeigtes elektrisches Getriebe 28, kann das Verhältnis der Getriebeausgangsdrehzahl und der Geschwindigkeit zur Getriebeeingangsgeschwindigkeit oder Drehzahl bei einer bestimmten Verbrennungsmotorausgangsleistung geregelt oder gesteuert werden, und zwar beispielsweise durch Manipulieren eines Drehmomentbefehlssignals zum Elektromotor 32. Wenn die Arbeitsmaschine eine Änderung der Lastzustände oder der Lastbedingungen erfährt, beispielsweise infolge der Änderung oder des Wechsels von einer hohen Erdgeschwindigkeit mit einem niedrigen Lastzustand zu einer plötzlichen hohen Lastsituation, so kann die Steuervorrichtung 36 das Drehmomentbefehlssignal zum elektrischen Motor 32 ändern zur Erzeugung zusätzlichen Drehmoments. Der Elektromotor 32 seinerseits fordert zusätzliche elektrische Leistung vom Generator 30 an, und zwar in der Form von beispielsweise zusätzlichem Strom.
  • Einer oder mehrere Getriebesensoren 40, assoziiert mit dem elektrischen Getriebe 28, kann bzw. können konfiguriert sein, um Information zu liefern, die sich auf den Betrieb bezieht. Beispielsweise kann solche Information ein Drehmomentbefehlssignal und/oder Drehzahlsignal vom Getriebesensor 40 und/oder ein Drehzahlsignal von dem Verbrennungsmotorsensor sein, wobei dieses zusammen mit dem Drehmomentbefehlssignal verwendet werden kann, um eine Änderung der Drehmomentbelastung des elektrischen Getriebes 28 zu bestimmen. Das Drehmomentbefehlssignal von der Verhältnissteuervorrichtung 36 zum Elektromotor 32 kann verwendet werden, um das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 32 zu messen und/oder zu schätzen. Andere Verfahren zur Messung der Getriebebelastung können implementiert werden, wobei unter anderem auf folgende Beispiele hingewiesen sei: Messen von Motoreingangsspannung und Strom, Messen von Generatorausgangsspannung und Strom und ferner andere Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind.
  • Unter Bezugnahme auf 2 sei folgendes ausgeführt: Wenn das mechanische Getriebe 52 von einer Hochdrehzahlausgangsgröße auf eine Niedrigdrehzahlgröße beispielsweise geschaltet wird, so kann die Verhältnissteuervorrichtung 58 konfiguriert sein, um den Strömungsmittelfluss zum Motor 56 zu verringern, und zwar durch Verringerung der Verdrängung der Pumpe 54 derart, dass die Last am Verbrennungsmotor 12 reduziert wird. Die Verhältnissteuervorrichtung 58 kann auch die Verdrängung des Motors 56 erhöhen, um die Last am Verbrennungsmotor 12 zu vermindern. Auf diese Weise kann das Verhältnis von Getriebeausgangsdrehzahl zur Eingangsdrehzahl des hydraulischen Getriebes (beispielsweise wie in 2 gezeigt) bei einer bestimmten Verbrennungsmotorleistung gesteuert werden, und zwar durch Manipulieren der Verdrängung der Pumpe 54 und/oder des Motors 56. Wenn das Verhältnis von mechanischem Getriebe 52 sich verschiebt, um die Last am Verbrennungsmotor 12 zu begrenzen und/oder zu reduzieren, so kann die maximale potentielle Grund- oder Fahrgeschwindigkeit reduziert werden. Dies kann einen Abfall bei der Arbeitsmaschinenfahrgeschwindigkeit zur Folge haben. Wenn andererseits die Arbeitsmaschine eine Verminderung in der Last erfährt, so kann die Verhältnissteuervorrichtung 58 die Verdrängung der Pumpe 54 erhöhen und/oder kann die Verdrängung des Motors 56 vermindern, was eine Erhöhung der Arbeitsmaschinenfahrgeschwindigkeit und eine Reduktion des Drehmoments zur Folge hat, welches verfügbar ist, um der reduzierten Lastanforderung an der Arbeitsmaschine zu entsprechen.
  • Für ein mechanisches Getriebe, wie beispielsweise das mechanische Getriebe 52 gemäß 2, kann der Getriebesensor 60 ein Strömungsmitteldrucksignal liefern, was eine Anzeige für die Last an dem mechanischen Getriebe 52 angibt. Beispielsweise kann die Getriebesteuervorrichtung 38 derart konfiguriert sein, dass sie Eingangsgrößen vom mechanischen Getriebe 52 empfängt, und zwar einschließlich eines Verdrängungssignals von der Verhältnissteuervorrichtung 58 und/oder eines Strömungsmitteldrucksignals vom Getriebesensor 60. Die Getriebesteuervorrichtung 38 kann das Verdrängungssignal und/oder das Strömungsmitteldrucksignal benutzen, um eine Getriebelast zu berechnen und/oder eine Änderung in der Getriebelast zu bestimmen.
  • Die Motorsteuervorrichtung 26 und/oder die Getriebesteuervorrichtung 38 können beispielsweise als Teil eines vorhersagenden Lastmanagementsystems eingesetzt werden. Die Motorsteuervorrichtung 26 und/oder Getriebesteuervorrichtung 38 können in einem oder mehreren Mikroprozessoren verkörpert sein. Zahlreiche im Handel verfügbare Mikroprozessoren können zur Durchführung der Funktionen der Motorsteuervorrichtung 26 und/oder der Getriebesteuervorrichtung 38 angepasst werden.
  • Die Getriebesteuervorrichtung 38 kann konfiguriert sein zur Übertragung eines Drehmomentbefehlssignals zu der Motorsteuervorrichtung 26. Die Motorsteuervorrichtung 26 kann konfiguriert sein zum Empfang einer Eingangsgröße von der Getriebesteuervorrichtung 38, die eine Anzeige der Getriebebelastung und/oder der Leistungslast (beispielsweise des Ausgangsdrehmoments und/oder der Leistungsanforderung) angibt. Die Motorsteuervorrichtung 26 kann auch derart konfiguriert sein, um Betriebsparameter wie beispielsweise die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 vom Motorsensor 22 und/oder das Einlassdrucksignal vom Drucksensor 16 zu empfangen. Die Motorsteuervorrichtung 26 kann ebenfalls derart konfiguriert sein, um Bezugsparameter einschließlich Brennstoffeinstellungen und Luftliefererfordernisse zu empfangen. Die Motorsteuervorrichtung 26 kann ferner konfiguriert sein, diese Betriebs- und Referenzparameter zu verarbeiten und Befehle zu bestimmen zur Modifikation der Performance oder Leistungsfähigkeitscharakteristika des Verbrennungsmotors 12 während einer vorhersagenden Zeitperiode beispielsweise dann, wenn eine Änderung in der Lastanforderung von einem oder mehreren der Getriebe zum Verbrennungsmotor 12 übertragen wird.
  • Der Ausdruck „vorhersagende Zeitperiode", der hier verwendet wird, ist die Zeitperiode, wenn eines der Getriebe zuerst von einer Laständerung an mindestens einem der Antriebsglieder 34 erfährt, bis der Verbrennungsmotor die Laständerung erfährt. Beispielsweise kann eines der Getriebe eine Laständerung an seinem entsprechendem Antriebsglied 34 erfahren. Das Antriebsglied 34 kann die Laständerung zum Verbrennungsmotor 12 über beispielsweise Getriebesteuervorrichtung 38 und/oder Motorsteuerung 26 übertragen. Die Leistungsfähigkeit oder Performance des Verbrennungsmotors 12 kann modifiziert werden, um die Änderungen der Last zu berücksichtigen. Die mit einer derartigen Lastübertragung assoziierte Zeitperiode ist die vorhersagende Zeitperiode.
  • Die Motorsteuervorrichtung 26 kann konfiguriert sein zur Modifizierung der Performance des Verbrennungsmotors 12 beispielsweise dann, wenn die Motorsteuervorrichtung 26 Information empfängt, die anzeigt, dass die Last an einem oder mehreren der Getriebe sich geändert hat. Beispielsweise kann eine Motorsteuervorrichtung (engine controller) 26 Signale erzeugen, um die Leistungsausgabegröße des Verbrennungsmotors 12 zu erhöhen oder zu Kraftstoff und/oder Luft, geliefert zum Einlasssystem 14, oder irgend einen anderen Aspekt des Betriebs des Verbrennungsmotors 12 einstellen, der sich infolge einer Änderung der Leistungsausgangsgröße ändern kann.
  • Beispielsweise kann die Motorsteuervorrichtung 26 konfiguriert sein, um den Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems zu modifizieren, und zwar zur Veränderung der Leistungsausgangsgröße des Verbrennungsmotors 12. Insbesondere kann die Motorsteuervorrichtung 26 ein Kraftstofflieferungs-Änderungssignal aussenden, und zwar zur Einstellung der Performance des Kraftstoffeinspritzsystems zur Steuerung einer Kraftstofflieferrate, einer Kraftstofflieferzeitsteuerung, eines Kraftstofflieferdrucks und/oder einer Kraftstoffdrehmomentgrenze. Diese Kraftstofflieferungs-Änderungssignale können entsprechend Verbrennungsmotorsteuerkarten oder „maps" erzeugt werden, wie beispielsweise Kraftstoffregel- oder Sammelleitungskarten, Kraftstoffzeitsteuerkarten, Kraftstoffdrehmomentbegrenzungskarten oder anderen Karten, die dem Fachmann bekannt sind. Alternativ (oder zusätzlich) kann die Leistungsfähigkeit oder Performance des Verbrennungsmotors 12 verändert werden, um eine gewünschte oder Soll-Performance zu erreichen, und zwar unter Verwendung einer Proportional-Integral-Differential (PID)-Regelschleife. Beispielsweise können die Kraftstofflieferungs-Änderungssignale an elektromagnetbetätigte Kraftstoffinjektions- oder Einspritzeinheiten geliefert werden, und zwar assoziiert mit individuellen Verbrennungskammern des Verbrennungsmotors 12. Die Dauer der Kraftstofflieferungs-Änderungssignale kann der Zeitsteuerung des Elektromagneten entsprechen, wodurch die Dauer gesteuert oder geregelt wird, für welche die Kraftstoffeinspritz-Unit (fuel injector unit) Kraftstoff an eine zugehörige Verbrennungskammer während eines Verbrennungszyklus liefert. Die Kraftstoffeinspritzeinheiten können elektrisch betätigte Einheiten sein, hydraulisch betätigte Einheiten, mechanisch betätigte Einheiten oder irgend welche anderen Einheiten wie sie dem Fachmann bekannt sind.
  • Die Motorsteuervorrichtung 26 kann die Kraftstofflieferung an den Verbrennungsmotor 12 steuern oder regeln, und zwar basierend auf einer Die Motorsteuervorrichtung 26 kann die Kraftstofflieferung an den Verbrennungsmotor 12 steuern oder regeln, und zwar basierend auf einer Differenz zwischen der Soll-Leistungsausgangsgröße erforderlich, um eine angenommene Lastanforderungsänderung zu berücksichtigen und der laufenden Leistungsausgangsgröße. In einem exemplarischen vorhersagenden Lastmanagementsystem (predictive load management system) kann die Kraftstofflieferung an den Verbrennungsmotor während der vorhergesagten Zeitperiode geändert werden, und zwar bevor die Last von einem Getriebe zum Verbrennungsmotor 12 transferiert wird derart, dass die Leistungsausgangsgröße des Verbrennungsmotors 12 die Soll-Leistungsausgangsgröße annähert oder erreicht, und zwar in Vorbereitung zum Ansprechen auf die antizipierte Änderung in der Lastanforderung. Infolge dessen kann die Motorsteuervorrichtung 26 die Kraftstofflieferung ändern, und zwar basierend auf der angenommenen Leistungsausgangsgröße erforderlich, um entweder die Unterdrehzahlbedingung oder den Unterdrehzahlzustand des Verbrennungsmotors 12 oder den Überdrehzahlzustand des Motors 12 assoziiert mit der antizipierten Laständerung zu reduzieren.
  • Änderungen in dem Kraftstoffliefersystem an den Verbrennungsmotor 12 können basieren auf einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Einlassdruck und einem Soll-Einlassdruck erforderlich zur Minimierung der Ansprechzeit assoziiert mit der antizipierten Lastanforderungsänderung. In einem exemplarischen vorhersagenden Lastmanagementsystem kann die Kraftstofflieferung an den Verbrennungsmotor 12 während der vorhersagenden oder prädiktiven Zeitperiode geändert werden, und zwar bevor die Last von einem oder mehreren der Getriebe zum Verbrennungsmotor 12 übertragen wird, derart, dass der Einlassdruck den Soll-Einlassdruck annähert oder erreicht, und zwar in Vorbereitung zum Ansprechen auf die antizipierte Änderung in der Lastanforderung. Infolge dessen kann die Motorsteuervorrichtung 26 die Kraftstofflieferung ändern, und zwar basierend auf dem angenommenen oder „perceived" Einlassdruck erforderlich zur Reduktion der Ansprechzeit assoziiert mit der antizipierten Änderung der Lastanforderung.
  • Zudem kann die Motorsteuervorrichtung 26 Signale erzeugen, die die Luftliefercharakteristika direkt ändern. Die Luftlieferänderungssignale, die eine Änderung im Einlassdruck verursachen können, können entsprechend Verbrennungsmotorsteuerkarten, wie beispielsweise Verstärkungskarten, Wastegate-Controling-Karten, Turbo-Compounding-Karten, Turbobremskarten und/oder anderen Karten, die dem Fachmann bekannt sind, erzeugt werden.
  • Die Motorsteuervorrichtung 26 kann konfiguriert sein, um Luftlieferbefehlssignale zu liefern, so dass der Einlassdruck geändert werden kann. Der Einlassdruck kann beispielsweise geändert werden durch ein Turbo-Compounding-System, ein Turbobremssystem, ein Exhaust-Wastgating-System und/oder andere Systeme, die dem Fachmann bekannt sind. Beispielsweise kann in einigen exemplarischen vorhersagenden Lastmanagementsystemen die Luftlieferung zum Verbrennungsmotor während der vorhersagenden oder prädiktiven Zeitperiode geändert werden, und zwar bevor die Last von einem oder mehreren Getrieben zum Verbrennungsmotor 12 übertragen wird und zwar derart, dass der Einlassdruck das Soll-Luftlieferniveau annähert oder erreicht, und zwar in Vorbereitung zum Ansprechen auf die vorhergesagte Änderung in der Lastanforderung. Infolge dessen kann die Motorsteuervorrichtung 26 den Einlassdruck ändern, und zwar basierend auf dem „perceived" oder angenommenen Druckdifferential erforderlich zur Minimierung der Ansprechzeit assoziiert mit der antizipierten Laständerung.
  • Das Turboladersystem 48 kann mindestens ein Teil eines Turbolader-Compounding-Systems sein. Das Turbolader-Compounding-System kann beispielsweise dazu verwendet werden, um den Einlassdruck dann zu erhöhen, wenn die Strömung von Abgas von dem Verbrennungsmotor 12 relativ niedrig ist. Beispielsweise gilt folgendes: Wenn eine Lastanforderung auf einen Verbrennungsmotor 12 ausgeübt wird, um auf eine erhöhte Last am Leistungserzeugungssystem 10 anzusprechen, so kann zusätzlicher Kraftstoff zum Verbrennungsmotor 12 geliefert werden. Um einen AFR-Wert konsistent mit effizienter Verbrennung und/oder niedrigen Abgasemissionen zu halten, kann es zweckmäßig sein, die Luftversorgung für das Einlasssystem 14 zu erhöhen. Die elektrische Maschine 46 des Turboladersystems 48 kann zusätzliches Drehmoment an den Kompressor des Turboladers 24 liefern, wodurch jedwede inhärente Verzögerung beim Ansprechen des Turboladers 24 reduziert wird, um eine erhöhte Versorgung an Luft für das Einlasssystem 14 vorzusehen. Beispielsweise kann elektrische Energie an die elektrische Maschine 46 über die Energiespeichervorrichtung 44 und/oder über einen integrierten Startergenerator geliefert werden. Infolge dessen kann der Turbolader 24 hinreichend Luft an das Einlasssystem 14 liefern, um der Erhöhung des Anstiegs des Kraftstoffs zu entsprechen, der an das Einlasssystem 14 geliefert wird, um so einen AFR-Wert im wesentlichen konsistent mit einem effizienten oder einer niedrigen Abgasemissions-Betriebsart zu halten, und zwar in einer besser ansprechenden Art und Weise. Dies kann eine Erhöhung des Ansprechens auf eine Lastanforderung am Leistungserzeugungssystem 10 zur Folge haben. Das Turboladersystem 48 kann ein Turbobremssystem aufweisen, und zwar konfiguriert zum Anlegen eines Widerstandes und/oder einer Last an die Kompressordrehung des Turboladers 24. Wenn beispielsweise ein Leistungserzeugungssystem 10 einer Anforderung nach weniger Leistung ausgesetzt ist, so kann die inhärente Trägheit des Turboladers 24 es verhindern, dass die Drehzahl des Kompressors in einer hinreichenden Art und Weise derart anspricht, dass der Turbolader 24 einen übermäßigen Einlassdruck für die verminderte Leistungsanforderung liefert. Die elektrische Maschine 46 des Turboladers 24 kann einen Generator umfassen, der in effektiver Weise als ein Turbobremssystem arbeitet und zwar durch Aktivierung derart, dass die mit der Drehung des Turboladers 24 assoziierte mechanische Energie in elektrische Energie durch den Generator der elektrischen Maschine 46 umgewandelt wird. Insbesondere gilt folgendes: Das zum Antrieb des Generators der elektrischen Maschine 46 verwendete Drehmoment kann die Reduktion der Drehzahl des Kompressors des Turboladers 24 bewirken und die umgewandelte elektrische Energie kann in der Energiespeichervorrichtung 44 gespeichert werden. Durch Erhöhung der Ansprechfähigkeit auf die Verminderung der Drehzahl des Kompressors kann der Druck im Einlasssystem 14 schneller reduziert werden, was zu einer effizienteren Betriebsart des Verbrennungsmotors 12 führen kann und/oder Reduktion der Abgasemissionen von dem Verbrennungsmotor 12 und zwar infolge beispielsweise der Fähigkeit, einen gewünschten AFR-Wert aufrechtzuerhalten.
  • Das Turboladersystem 48 kann ein Turbolader-Wastegating-System aufweisen, und zwar konfiguriert zum Ausstoß von Verbrennungsgasen in die Atmosphäre, bevor die Turbine des Turboladers 24 erreicht wird. Dies kann bewirken, dass die Drehung des Turboladers 24 schneller reduziert wird, was dazu dienen kann, die Ansprechzeit des Verbrennungsmotors 12 auf Reduktionen der Last zu verbessern, und zwar durch schnellere Reduktion des Drucks im Einlasssystem 14, was wiederum einen effizienteren Betrieb und/oder reduzierte Abgasemissionen vom Verbrennungsmotor 12 zur Folge haben kann.
  • Während des Betriebs eines exemplarischen prädiktiven Lastmanagementsystems kann die Aktivierung beginnen sobald eine Last an eines der Getriebe angelegt ist. Wenn beispielsweise die Getriebesteuervorrichtung 38 feststellt, dass das elektrische Getriebe 28 und/oder das mechanische Getriebe 52 eine Last (beispielsweise eine Drehung mit Last) erhalten, so bestimmt die Getriebesteuervorrichtung 38 eine Größendifferenz zwischen einer abgefühlten Last und einer vorherigen Drehmomentausgangsgröße des elektrischen Getriebes 28 und/oder des mechanischen Getriebes 52. Sobald eine Differenz bestimmt ist, kann die abgefühlte Last die vorhergehende Drehmomentausgangsgröße für einen darauf folgenden Betriebszyklus des prädiktiven Lastmanagementsystems werden. Die Getriebesteuervorrichtung 38 kann die Größe der bestimmten Differenz mit einem vorbestimmten Wert vergleichen. Wenn die Größe der bestimmten Differenz kleiner ist als der vorbestimmte Wert, so werden keine Änderungen in der Performance oder Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors 12 vorgenommen und die Getriebesteuervorrichtung 38 kann weiterhin Signale der abgefühlten Last am elektrischen Getriebe 28 und/oder mechanischen Getriebe 52 empfangen. Akzeptable Werte für den vorbestimmten Wert der Größe der Differenz der Anforderungslaständerungen, die akzeptable Drehzahländerungen zur Folge haben, können durch Labor- und/oder Feldtests ermittelt werden.
  • Wenn jedoch die Größe der bestimmten Differenz gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, so kann die Getriebesteuervorrichtung 38 eine Anzeige der Laständerung an die Motorsteuervorrichtung 26 liefern, die eine Änderung in einer Performance-Charaktertistik des Verbrennungsmotors 12 bestimmen kann, die erforderlich ist, um eine antizipierte Laständerung zu berücksichtigen. Beispielsweise kann die Motorsteuervorrichtung 26 die Kraftstofflieferung und/oder den Einlassdruck modifizieren, um eine antizipierte Laständerung auszugleichen, um so das Auftreten eines Unterdrehzahl- und/oder Überdrehzahlzustands des Verbrennungsmotors 12 infolge von plötzlichen Laständerungen im wesentlichen zu minimieren.
  • Beispielsweise kann die Motorsteuervorrichtung 26 eine Kraftstoffeinspritzsystemausgangsgröße modifizieren, um die Leistungsausgangsgröße des Verbrennungsmotors 12 zu erhöhen oder zu vermindern. Die Motorsteuervorrichtung 26 kann beispielsweise eine modifizierte Kraftstoffdrehmomentgrenze bestimmen, eine modifizierte Kraftstoffzeitsteuerung und/oder einen modifizierten Kraftstoffeinspritzsystem-Raildruck basierend auf dem Lastzustand des elektrischen Getriebes 28 und/oder des mechanischen Getriebes 52, ferner eine gewünschte Soll-Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 und/oder einen Einlassdruck. Beispielsweise kann die Motorsteuervorrichtung 26 dann ein Signal ausgeben, welches die Kraftstoffmenge angibt, die an den Verbrennungsmotor 12 geliefert werden muss, und zwar ansprechend auf eine Differenz zwischen der derzeitigen oder laufenden Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 und dem Einlassdruck und einer gewünschten oder Soll-Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 und einem gewünschten oder Soll-Einlassdruck.
  • Die Motorsteuervorrichtung 26 kann auch derart konfiguriert sein, um beispielsweise die Luftlieferung zu ändern, um die Leistungsausgangsgröße des Verbrennungsmotors 12 zu ändern. Die Motorsteuervorrichtung 26 kann einen gewünschten oder Soll-Einlassdruckwert bestimmen, und zwar basierend auf einem Lastzustand des elektrischen Getriebes 28 und/oder des mechanischen Getriebes 52 und einem antizipierten Einfluss der Getriebelast auf die Leistungsfähigkeit oder Performance des Verbrennungsmotors 12. Für einen Lastanstieg kann die Motorsteuervorrichtung 26 eine Erhöhung des Einlassdrucks bestimmen, der erwünscht ist zur Lieferung von hinreichend Luft für eine effiziente Verbrennung in einer erhöhten Kraftstoffversorgung, die den Lastanstieg begleiten kann. Die Motorsteuervorrichtung 26 kann dann bewirken, dass zusätzliche Energie zu dem Turbolader 24 geleitet wird beispielsweise dadurch, dass ein gewünschtes oder Soll-Ausgangssignal 18 an die Getriebesteuervorrichtung 38 geliefert wird, die ihrerseits den Elektromotor der elektrischen Maschine 46 aktivieren kann und/oder die Ausgangsgröße desselben erhöht, um die Turbine des Turboladers 24 zu ergänzen, wodurch der Einlassdruck und die zugehörige Luftlieferung an den Verbrennungsmotor 12 erhöht werden. Dies kann zusätzlich Luft an das Einlasssystem 14 liefern, um einen gewünschten AFR-Wert im wesentlichen aufrechtzuerhalten derart, dass der zusätzliche Kraftstoff, geliefert an das Einlasssystem 14, hinreichend Luft besitzt, um in effizienter Weise zu verbrennen und/oder mit reduzierten Abgasemissionen.
  • Für eine Verminderung der Last an einem oder mehreren der Getriebe kann die Motorsteuervorrichtung 26 eine Abnahmegröße im Einlassdruck bestimmen und eine zugehörige Luftlieferung, die eine effiziente Verbrennung einer verminderten Kraftstoffversorgung ermöglicht, die mit der angenommen Lastverminderung einhergeht. Die Motorsteuervorrichtung 26 kann dann bewirken, dass Energie zum Turboladersystem 48 derart geleitet wird, dass die Drehung des Turboladers 24 verlangsamt wird, wodurch die zugehörige Luftlieferung an das Einlasssystem 14 reduziert wird. Dies kann über mindestens einen der folgenden Vorgänge erreicht werden: Turbobremsen, Wastegating und Aktivierung des Generators der elektrischen Maschine 46.
  • Beispielsweise kann die Motorsteuervorrichtung 26 ein Soll-Ausgangssignal 18 zu Getriebesteuervorrichtung 38 senden, die ihrerseits an die Motorsteuervorrichtung 26 sendet, um den Generator der elektrischen Maschine 46 zu aktivieren, um die Drehzahl der Turbine des Turboladers 24 zu reduzieren, wodurch der Einlassdruck und die zugehörige Luftlieferung an den Verbrennungsmotor 12 vermindert wird. Die durch den Generator der elektrischen Maschine 46 umgewandelte elektrische Energie kann durch eine Energiespeichervorrichtung 44 gespeichert werden. Dies kann dazu führen, dass eine verminderte Luftmenge an das Einlasssystem 14 geliefert wird, um einer verminderten Brennstoffmenge zu entsprechen, die an das Einlasssystem 14 geliefert wird, derart, dass der Verbrennungsmotor 14 in effizienter Weise und/oder mit verminderten Abgasemissionen arbeitet.
  • Wenn sich die Performance oder Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors 12 ändert, und zwar ansprechend auf die Motorsteuervorrichtung 26 und/oder Lastanforderungen, so kann das vorhersagende Lastmanagementsystem den zyklischen Betrieb fortsetzen, wenn das elektrische Getriebe 28 und/oder mechanische Getriebe 52 Laständerungen erfahren. Basierend auf durch die Getriebe- oder Transmissionssensoren 40 und/oder 60 gelieferte Information kann beispielsweise das vorhersagende Lastmanagementsystem betrieben werden, um die Ansprechzeit zu reduzieren, die mit einer Laständerung an dem elektrischen Getriebe 28 und/oder dem mechanischen Getriebe 52 assoziiert ist, und zwar beispielsweise, um die Verbrennung des Motors 12 im Unterdrehzahl- oder Überdrehzahlzustand zu minimieren. Insbesondere können die Getriebesensoren 40 und/oder 60 zum Detektieren einer Laständerung konfiguriert sein, die unter normalen Umständen zur Folge haben wird, dass der Verbrennungsmotor 12 außerhalb eines gewünschten oder Soll-Betriebsbereichs arbeitet, was Verbrennungsineffizienzen höher als gewünschte Abgasemissionen und/oder einen instabilen Betrieb zur Folge hat. Beispielsweise kann das Vorhersagen oder prädiktive Lastmanagementsystem dazu dienen, die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 zu modifizieren, und zwar unmittelbar vor dem Auftreten einer antizipierten Laständerung an einem oder mehreren der Getriebe, und das vorhersagende Lastmanagementsystem kann in Tätigkeit kommen, um den Unterdrehzahl- oder Überdrehzahlzustand zu minimieren, den der Verbrennungsmotor 12 ansonsten zeigen könnte. Zusätzlich (oder alternativ) kann das Turboladersystem 48 bewirken, dass die Charakteristika des Einlasssystems 14 geändert wird, und zwar unmittelbar vor einer antizipierten Last, was gestatten kann, dass der Verbrennungsmotor 12 schneller auf die Laständerung anspricht.
  • Während des Betriebs kann dem elektrischen Getriebe 28 und/oder dem mechanischen Getriebe 52 eine plötzliche Laständerung auftreten, wie beispielsweise eine Anforderung nach mehr oder weniger Drehmoment. Da das Getriebe bzw. die Getriebe Laständerungen vor dem Verbrennungsmotor 12 erfahren, kann die Getriebesteuervorrichtung 38 hinreichend Zeit besitzen, um die Motorsteuervorrichtung 26 auf die kommende Lastanforderungsänderung hinzuweisen, wodurch die Motorsteuervorrichtung 26 auf die Änderung der Getriebelastanforderung ansprechen kann, bevor der Verbrennungsmotor 12 der Laständerung ausgesetzt wird.
  • Beispielsweise kann das elektrische Getriebe 28 über den Getriebesensor 40 ein erhöhtes Motorbefehlsdrehmoment abfühlen und kann dieses abgefühlte Motorbefehlsdrehmoment mit einem Bezugsdrehmomentwert derart vergleichen, dass eine Laständerung an dem elektrischen Getriebe 28 angezeigt werden kann. Für das mechanische Getriebe 52 (beispielsweise ein hydraulisches kontinuierlich variables Getriebe) kann die Getriebesteuervorrichtung 38 eine Lasterhöhung detektieren, und zwar durch Abfühlen eines Anstiegs des Strömungsmitteldrucks beispielsweise über Sensor 60, und zwar innerhalb des mechanischen Getriebes 52, und kann ferner den abgefühlten Druck zusammen mit einer Motorverdrängung mit Bezugsdruck und Motorverdrängungswerten vergleichen.
  • Die Getriebesteuervorrichtung 38 kann beispielsweise die Größe des Lastanstiegs bestimmen und eine antizipierte Last an die Motorsteuerung 26 mitteilen. Die Motorsteuerung 26 kann sodann eine vorbereitende Aktion bestimmen und die vorbereitende Aktion zum Verbrennungsmotor 12 kommunizieren oder übertragen. Eine solche vorbereitende Aktion für eine erhöhte Last kann folgendes umfassen: Erhöhung der Kraftstofflieferrate, Vorschub der Kraftstofflieferzeitsteuerung, Erhöhung des Kraftstoffeinspritzdrucks, Erhöhung der maximalen Kraftstoffdrehmomenteinstellung und/oder Erhöhen des Einlasssystemluftdrucks über Turboladersystem 48, wobei all dies dazu führen kann, dass eine Erhöhung der Ausgangsgröße des Verbrennungsmotors 12 die Folge ist. Eine solche Erhöhung der Ausgangsgröße der Verbrennungsmaschine oder des Verbrennungsmotors 12 kann bewirken, dass ein vorhergesagter Unterdrehzahlzustand ausgeglichen (off-set) und/oder minimiert wird. Ein Anstieg des Einlassdrucks kann in effektive Weise die Luftlieferung oder die Luftzufuhr erhöhen, was den Verbrennungsmotor 12 mit hinreichend Luft für eine effiziente Verbrennung versorgen kann und was gestatten kann, dass der Verbrennungsmotor 12 schneller auf irgendeine antizipierte Anforderung nach erhöhter Ausgangsleistung anspricht. Eine Erhöhung der Luftlieferung oder Luftzufuhr kann auch dazu dienen, einen gewünschten AFR-Wert aufrechtzuerhalten derart, dass der Verbrennungsmotor 12 effizienter und/oder mit reduzierten Abgasemissionen arbeitet.
  • Eine antizipierte Lastverminderung in einem oder mehreren der Getriebe, beispielsweise abgefühlt durch Getriebesensor 40 und/oder Getriebesensor 60, kann zur Getriebesteuervorrichtung 38 übertragen werden. Die Getriebesteuervorrichtung 38 kann eine Lastverminderung bestimmen und kann die Lastverminderung der Motorsteuervorrichtung 26 mitteilen oder übertragen, die sodann vorbereitende Befehle (preparatory commands) bestimmen und an den Verbrennungsmotor 12 senden kann. Diese vorbereitenden Befehle können folgendes umfassen: Verminderung der Kraftstofflieferrate, Verzögerung der Kraftstofflieferzeitssteuerung, Verminderung des Kraftstoffeinspritzdrucks, Verminderung der maximalen Kraftstoffdrehmomenteinstellung und/oder Verminderung des Einlassluftdrucks. Einer oder mehrere dieser vorbereitenden Befehle kann dazu dienen, die Leistungsausgangsgröße des Verbrennungsmotors 12 zu vermindern. Eine Verminderung der Leistungsausgangsgröße kann einen vorhergesagten Überdrehzahlzustand des Verbrennungsmotors 12 ausgleichen (off-set) und/oder minimieren. Beispielsweise kann eine Verminderung des Einlassluftdrucks eine Verminderung einer zugehörigen Luftlieferung unter Luftzufuhr zur Folge haben, wodurch der Verbrennungsmotor 12 mit der Fähigkeit ausgestattet wird, schneller auf eine Anforderung für verminderten Luftfluss anzusprechen. Der Einlassluftdruck und/oder eine zugehörige Luftlieferung kann über Turboladerbremsung (beispielsweise über einen Generator einer elektrischen Maschine 46) und/oder durch Wastegating erfolgen.
  • Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der Betrachtung der der Beschreibung und unter Berücksichtigung der Praxis der Erfindung, die hier beschrieben wurde. Die vorliegende Beschreibung und die Beispiele sind nur als exemplarisch aufzufassen, wobei der Erfindungsbereich durch die folgenden Ansprüche angegeben wird.
  • Zusammenfassung
  • Turboladersystem
  • Ein System zur Steuerung des Einlassdrucks für einen Verbrennungsmotor (12) betriebsmäßig gekuppelt mit einem Leistungserzeugungssystem (10), das einen Sensor (16) aufweist und zwar konfiguriert zur Ausgabe eines Signals, welches eine Anzeige des Drucks in einem Einlasssystem (14) des Verbrennungsmotors liefert, und mit einem Sensor (40) konfiguriert zur Ausgabe eines Signals, welches eine Anzeige einer Lasts am Leistungserzeugungssystem vorsieht. Das System weist ferner einen Turbolader (24) auf, und zwar betriebsmäßig gekuppelt mit dem Einlasssystem. Das System umfasst eine elektrische Maschine (46) betriebsmäßig gekuppelt mit dem Turbolader. Die elektrische Maschine ist konfiguriert zur Lieferung von Drehmoment an den Turbolader. Das System weist eine Turboladersteuervorrichtung (50) auf, und zwar betriebsmäßig gekuppelt mit der elektrischen Maschine. Die Turboladersteuervorrichtung ist konfiguriert zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Maschine derart, dass der Turbolader einen Soll-Einlassdruck an den Verbrennungsmotor liefern, und zwar basierend mindestens teilweise auf dem Signal, welches eine Anzeige des Drucks im Einlasssystem vorsieht und dem Signal, welches eine Anzeige einer Last am Leistungsversorgungssystem vorsieht.

Claims (10)

  1. Ein System zur Steuerung des Einlassdrucks eines Verbrennungsmotors (12) betriebsmäßig gekuppelt mit einem Leistungserzeugungssystem (10), wobei das System folgendes aufweist: Einen Sensor (16) konfiguriert zur Ausgabe eines Signals, welches eine Anzeige eines Drucks in einem Einlasssystem (14) des Verbrennungsmotors bildet; ein Sensor (40) konfiguriert zur Ausgabe eines Signals wie es eine Anzeige einer am Leistungserzeugungssystem anliegenden Last ist; ein Turbolader (24) betriebsmäßig gekuppelt mit dem Einlasssystem, wobei der Turbolader konfiguriert ist, den Einlassdruck im Einlasssystem des Verbrennungsmotors zu erhöhen; eine elektrische Maschine (46) betriebsmäßig gekuppelt mit dem Turbolader, wobei die elektrische Maschine zur Lieferung von Drehmoment an den Turbolader konfiguriert ist; eine Turboladersteuervorrichtung (50) betriebsmäßig gekuppelt mit der elektrischen Maschine, wobei die Turboladersteuervorrichtung konfiguriert ist zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Maschine derart, dass der Turbolader einen gewünschten Soll-Einlassdruck an den Verbrennungsmotor liefert, und zwar basierend mindestens teilweise auf dem Signal, das einen Druck im Einlasssystem angibt, und dem Signal, das eine Last am Leistungserzeugungssystem angibt.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Turboladersteuervorrichtung zum Empfang eines Signals konfiguriert ist, welches eine Anzeige einer gewünschten Ausgangsgröße (18) liefert, und zwar zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Maschine derart, dass der Turbolader einen gewünschten Soll-Einlassdruck an den Verbrennungsmotor liefert basierend teilweise auf dem eine Soll-Ausgangsgröße anzeigenden Signal.
  3. System nach Anspruch 1, wobei die elektrische Maschine einen Elektromotor aufweist, und zwar betriebsmäßig gekuppelt mit dem Turbolader, und wobei der elektrische Motor ferner konfiguriert ist, um Drehmoment an den Turbolader zu liefern, wodurch das Ansprechen des Turboladers erhöht wird, und zwar als Änderung des Signals, das eine Last am Getriebe anzeigt.
  4. System nach Anspruch 1, wobei die elektrische Maschine ein Generator (30) betriebsmäßig gekuppelt mit dem Turbolader aufweist und wobei der Generator konfiguriert ist zur Umwandlung mechanischer Energie des Turboladers in elektrische Energie, wodurch die Drehzahl des Turboladers ansprechend auf eine Soll-Verminderung im Einlassdruck reduziert wird.
  5. System nach Anspruch 1, wobei die Turboladersteuerung konfiguriert ist zur Bestimmung eines Soll-Einlassdrucks basierend auf einem Signal, welches eine Soll-Ausgangsgröße anzeigt und basierend auf dem Signal, welches eine Anzeige einer Last am Leistungserzeugungssystem vorsieht.
  6. System nach Anspruch 5, wobei die Turboladersteuerung einen Komparator (64) aufweist konfiguriert zur Ausgabe eines Einlassdruckfehlers basierend auf einer Differenz zwischen dem Soll-Einlassdruck und dem Signal, welches eine Anzeige des Drucks im Einlasssystem vorsieht.
  7. System nach Anspruch 6, wobei die Turboladersteuervorrichtung eine Steuerungsvorrichtung (66) aufweist konfiguriert zum Empfang des Einlassdruckfehlers und zur Ausgabe eines Drehmomentbefehls an die elektrische Maschine derart, dass die elektrische Maschine auf den Turbolader einwirkt, um den Einlassdruckfehler zu reduzieren.
  8. Ein Leistungserzeugungssystem, welches folgendes aufweist: Einen Verbrennungsmotor (12) konfiguriert zur Erzeugung mechanischer Energie, wobei der Verbrennungsmotor ein Einlasssystem (14) aufweist; einen Generator (30) betriebsmäßig gekuppelt mit dem Verbrennungsmotor, wobei der Generator konfiguriert ist zur Umwandlung von mindestens einem Teil der mechanischen Energie in elektrische Energie; und ein System zur Steuerung des Einlassdrucks des Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 1-7.
  9. Verfahren zur Aufrechterhaltung eines gewünschten oder Soll-Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses geliefert an eine Verbrennungsmaschine (12) betriebsmäßig gekuppelt mit einem Leistungserzeugungssystem (10), wobei das Verfahren folgendes aufweist: Abfühlen einer Last am Leistungserzeugungssystem; Ausgabe der abgefühlten Last am Leistungserzeugungssystem an eine Turboladersteuervorrichtung (50); und Steuerung des Betriebs eines Turboladers (24) über die Turboladersteuervorrichtung basierend mindestens partiell auf der abgefühlten Last am Leistungserzeugungssystem derart, dass das gewünschte oder Soll-Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis geliefert an den Verbrennungsmotor im wesentlichen aufrechterhalten wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Turboladersteuervorrichtung betriebsmäßig mit einem Turbolader gekuppelt ist und wobei die Steueroperation oder der Steuervorgang des Turboladers das Liefern von Drehmoment an den Turbolader umfasst und zwar über die elektrische Maschine.
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