DE102019106366B4 - Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verbrennungskraftmaschine (10) mit:einem elektrischen Lader (26) mit einem in einem Ansaugluftkanal (16) angeordneten elektrischen Verdichter (26a);einer EGR-Einlassöffnung (56), welche an einem Abschnitt des Ansaugluftkanals (16), der sich stromaufwärts des elektrischen Verdichters (26a) befindet, ausgebildet ist;einem Drosselklappenventil (24), das in einem Abschnitt des Ansaugluftkanals (16), der sich stromaufwärts der EGR-Einlassöffnung (56) befindet, angeordnet ist; undeiner Steuervorrichtung (60), die eingerichtet ist, den elektrischen Lader (26) und das Drosselklappenventil (24) zu steuern,wobei außer dem Drosselklappenventil (24) kein anderes Drosselklappenventil in dem Ansaugluftkanal (16) angeordnet ist, undwobei die Steuervorrichtung (60) eingerichtet ist, in einem nicht aufgeladenen Bereich, in welchem ein Auslassdruck des elektrischen Verdichters (26a) niedriger oder gleich einem Umgebungsluftdruck ist, zumindest eines der folgenden Verfahren auszuführen:ein erstes Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren, das durch Einstellen eines Öffnungswinkels des Drosselklappenventils (24) eine Ansaugluftdurchflussmenge einstellt, während der elektrische Lader (26) angetrieben wird, um ein Druckverhältnis des elektrischen Verdichters (26a) einem Wert von 1 annähern zu lassen; undein zweites Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren, das durch Einstellen des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils (24) die Ansaugluftdurchflussmenge einstellt, während der elektrische Lader (26) nicht mit Energie versorgt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine und insbesondere eine aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, die eingerichtet ist, einen EGR-Betrieb durchzuführen.
  • Stand der Technik
  • Die JP 2016 – 50 517 A offenbart beispielsweise eine aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, die eingerichtet ist, einen EGR-Betrieb durchzuführen. Diese Verbrennungskraftmaschine ist mit einem elektrischen Lader mit einem Verdichter (d.h. elektrischer Verdichter) und einem Turbolader als Lader und zwei Arten von EGR-Vorrichtungen (d.h. Niederdruckkreislauf-EGR-Vorrichtung (LPL-EGR-Vorrichtung) und Hochdruckkreislauf-EGR-Vorrichtung (HPL-EGR-Vorrichtung)) versehen.
  • Genauer betrachtet, ist der elektrische Verdichter gemäß der vorstehend beschriebenen Verbrennungskraftmaschine an einem Abschnitt eines Ansaugluftkanals, der sich stromaufwärts eines Verdichters des Turboladers befindet, angeordnet. Eine EGR-Einlassöffnung der LPL-EGR-Vorrichtung ist an einem Abschnitt des Ansaugluftkanals, der sich stromaufwärts des elektrischen Verdichters befindet, vorgesehen. Die Verbrennungskraftmaschine ist weiterhin mit zwei (einem ersten und einem zweiten) Drosselklappenventilen versehen. Das erste Drosselklappenventil ist stromaufwärts dieser EGR-Einlassöffnung angeordnet und das zweite Drosselklappenventil ist stromabwärts des Verdichters des Turboladers angeordnet.
  • Darüber hinaus werden in der vorstehend beschriebenen Verbrennungskraftmaschine, wenn in der Ansicht der Verbrennungskraftmaschine von der Axialrichtung eines Zylinders die Seite einer Einlassöffnung als eine Ansaugseite des Zylinders und die der Ansaugseite bezüglich der Mitte des Zylinders gegenüberliegende Seite als eine Abgasseite bezeichnet wird, das erste Drosselklappenventil, die EGR-Einlassöffnung und die beiden Verdichter auf der Abgasseite angeordnet. Ferner beschreiben US 2012 / 0 297 767 A1 , US 7 503 175 B2 oder DE 10 2013 205 113 A1 Beispiele für Verfahren und Systeme zur Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem elektrischen Lader mit einem im Ansaugluftkanal angeordneten elektrischen Verdichter.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der in der JP 2016 – 50 517 A offenbarten Verbrennungskraftmaschine ist die EGR-Einlassöffnung an dem Abschnitt des Ansaugluftkanals, der sich stromaufwärts des elektrischen Verdichters befindet, angeordnet und das Drosselklappenventil (d.h. das erste Drosselklappenventil) ist stromaufwärts dieser EGR-Einlassöffnung angeordnet. Somit kann gemäß der Verbrennungskraftmaschine mit dieser Art an Konfiguration eine hohe Konzentration von EGR-Gas durch Reduzieren des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils in einem Aufladebereich eingeleitet werden.
  • Das Vorsehen von zwei Drosselklappenventilen zur Motorsteuerung, ähnlich der vorstehend beschriebenen Verbrennungskraftmaschine, wird jedoch zu einem Faktor für einen Kostenanstieg. Zusätzlich ist es vorteilhaft, dass beim Übergang von einem nicht aufgeladenen Bereich zu dem Aufladebereich als Antwort auf eine erhöhte Drehmomentanforderung von einem Fahrer eine Steuerung einer Ansaugluftmengendurchflussrate (d.h. Frischluftdurchflussmenge) in dem nicht aufgeladenen Bereich ein Aufladeansprechverhalten (d.h. ein Ansprechverhalten auf einen Anstieg einer Motordrehzahl) steigern kann.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde gemacht, um das vorstehend beschriebene Problem zu adressieren, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, die eingerichtet ist, einen EGR-Betrieb durchzuführen, vorzusehen, welche sowohl eine Kostenreduktion als auch eine Verbesserung des Aufladeansprechverhaltens beim Übergang von einem nicht aufgeladenen Bereich zu einem Aufladebereich erreichen kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet: einen elektrischen Lader mit einem in einem Ansaugluftkanal angeordneten elektrischen Verdichter; eine EGR-Einlassöffnung, welche an einem Abschnitt des Ansaugluftkanals, der sich stromaufwärts des elektrischen Verdichters befindet, ausgebildet ist; ein Drosselklappenventil, das in einem Abschnitt des Ansaugluftkanals, der sich stromaufwärts der EGR-Einlassöffnung befindet, angeordnet ist; und eine Steuervorrichtung, die eingerichtet ist, den elektrischen Lader und das Drosselklappenventil (Drosselklappenventil A) zu steuern. Kein anderes Drosselklappenventil (kein Drosselklappenventil B) als das Drosselklappenventil (Drosselklappenventil A) ist in dem Ansaugluftkanal angeordnet. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet, in einem nicht aufgeladenen Bereich, in welchem ein Auslassdruck des elektrischen Verdichters niedriger oder gleich einem Umgebungsluftdruck ist, zumindest eines der folgenden Verfahren auszuführen: ein erstes Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren, das durch Einstellen eines Öffnungswinkels des Drosselklappenventils eine Ansaugluftdurchflussmenge einstellt, während der elektrische Lader angetrieben wird, um ein Druckverhältnis des elektrischen Verdichters an 1 annähern zu lassen; und ein zweites Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren, das durch Einstellen des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils die Ansaugluftdurchflussmenge einstellt, während der elektrische Lader nicht mit Energie beaufschlagt wird.
  • Wenn in einer von einer Axialrichtung eines Zylinders gesehenen Ansicht der Verbrennungskraftmaschine die Seite einer Einlassöffnung als eine Ansaugseite des Zylinders und eine der Ansaugseite bezüglich der Mitte des Zylinders gegenüberliegende Seite als eine Abgasseite bezeichnet wird, können der elektrische Lader und die EGR-Einlassöffnung auf der Ansaugseite angeordnet sein. Der elektrische Lader kann kein Abgas der Verbrennungskraftmaschine als eine Energie des elektrischen Laders verwenden. Die Verbrennungskraftmaschine kann keinen anderen Lader als den elektrischen Lader beinhalten.
  • Das Drosselklappenventil kann, genauso wie der elektrische Verdichter und die EGR-Einlassöffnung, auf der Ansaugseite angeordnet sein.
  • Der nicht aufgeladene Bereich kann beinhalten: zumindest einen Bereich aus einem ersten Bereich, in welchem das erste Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren ausgeführt wird, und einem zweiten Bereich, in welchem das zweite Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren ausgeführt wird; und einen regenerativen Energieerzeugungsbereich, welcher sich relativ zu dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich auf einer Hochlast-Seite befindet und in welchem durch Verwendung des elektrischen Laders regenerative Energieerzeugung durchgeführt wird. Die Steuervorrichtung kann eingerichtet sein, in dem regenerativen Energieerzeugungsbereich einen Öffnungswinkel des Drosselklappenventils und eine Energieregenerationslast des elektrischen Laders einzustellen, um die Ansaugluftdurchflussmenge einzustellen.
  • Der nicht aufgeladene Bereich kann in einer Reihenfolge von einer Niedriglast-Seite aus den ersten Bereich, den zweiten Bereich und den regenerativen Energieerzeugungsbereich beinhalten.
  • Die Verbrennungskraftmaschine kann ein EGR-Ventil, das eingerichtet ist, einen mit der EGR-Einlassöffnung als ein Ende versehenen EGR-Kanal zu öffnen und zu schließen, beinhalten. Die Steuervorrichtung kann in dem nicht aufgeladenen Bereich eingerichtet sein: das erste Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren oder das zweite Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren auszuführen, wenn eine EGR-Schließbedingung, dass das EGR-Ventil geschlossen ist, erfüllt ist und ein Temperaturkorrelationswert, der mit einer Temperatur eines Gases bei einem EGR-Konvergenzabschnitt, bei welchem von der EGR-Einlassöffnung in den Ansaugluftkanal eingeleitetes EGR-Gas mit der Ansaugluft konvergiert, korreliert, größer oder gleich einem Schwellenwert ist; und, wenn die EGR-Schließbedingung erfüllt ist und der Temperaturkorrelationswert kleiner als der Schwellenwert ist, ein drittes Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren auszuführen, das den Öffnungswinkel des Drosselklappenventils so einstellt, so dass dieser größer als ein Öffnungswinkel, welcher verwendet wird, wenn bei einer gleichen Motorlast der Temperaturkorrelationswert größer oder gleich dem Schwellenwert wird, wird, und das auf den elektrischen Lader die Energieregenerationslast, welche notwendig ist, um einen mit einem Anstieg des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils assoziierten Anstieg einer Zylinderinnen-Ladeluftmenge zu reduzieren, aufbringt.
  • Die Steuervorrichtung kann beim Übergang von dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich zu dem regenerativen Energieerzeugungsbereich eingerichtet sein: vor der Aufbringung der Energieregenerationslast auf den elektrischen Lader ein Frischluft-Inkrementverfahren auszuführen, das das Drosselklappenventil hin zu einem ersten Sollöffnungswinkel öffnet, welcher notwendig ist, um in dem regenerativen Energieerzeugungsbereich eine Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge, die zum Erreichen eines Bedarfsmotordrehmoments notwendig ist, zu erhalten; und ein regeneratives Energieerzeugungsstartverfahren auszuführen, das nach der Ausführung des Frischluft-Inkrementverfahrens das Drosselklappenventil schrittweise hin zu einem zweiten Sollöffnungswinkel größer als der erste Sollöffnungswinkel öffnet und schrittweise die Energieerzeugungslast des elektrischen Laders hin zu einer Sollenergieerzeugungslast bei gleichzeitiger Erfüllung der Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge erhöht. Der zweite Sollöffnungswinkel und die Sollenergieerzeugungslast können bestimmt werden, um bei gleichzeitiger Erfüllung der Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge eine Druckdifferenz vor und nach dem elektrischen Verdichter zu maximieren.
  • Gemäß der Verbrennungskraftmaschine der vorliegenden Offenbarung wird in dem nicht aufgeladenen Bereich die Ansaugluftdurchflussmenge durch Einstellen des Öffnungswinkels des stromaufwärts des elektrischen Verdichters angeordneten Drosselklappenventils eingestellt (d.h. zumindest ein Verfahren aus dem ersten Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren und dem zweiten Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren wird ausgeführt). Wenn der Öffnungswinkel des stromaufwärts des elektrischen Verdichters angeordneten Drosselklappenventils für diese Art der Einstellung der Ansaugluftdurchflussmenge reduziert wird, steigt die Drehzahl des elektrischen Verdichters. Deshalb kann das Aufladeansprechverhalten danach beim Übergang von dem nicht aufgeladenen Bereich zu dem Aufladebereich verbessert werden. Darüber hinaus ist gemäß der Verbrennungskraftmaschine der vorliegenden Offenbarung kein anderes Drosselklappenventil B als das Drosselklappenventil in dem Ansaugluftkanal angeordnet. Deshalb können gemäß der vorliegenden Offenbarung in einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine, die eingerichtet ist, einen EGR-Betrieb durchzuführen, sowohl eine Kostenreduktion als auch eine Verbesserung des Aufladeansprechverhaltens beim Übergang von dem nicht aufgeladenen Bereich zu dem Aufladebereich erreicht werden.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
    • 1 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Konfiguration eines Systems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
    • 2 ist ein Graph zur Beschreibung von priorisierten Anforderungen in den jeweiligen Motorbetriebsbereichen;
    • 3 ist eine Tabelle, die zusammenfassend eine Steuerrichtlinie des Ansaugluftdrucks in den individuellen Motorbetriebsbereichen andeutet;
    • 4 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen Drücken (z.B. Ansaugluftdrücken P2 und P3) und einer Motorlast zeigt;
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine des Verfahrens bezüglich einer Steuerung eines Drosselklappenventils und eines elektrischen Laders gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
    • 6 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds einer Bedarfsdruckwerts T zeigt;
    • 7 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds einer Bedarfsdruckwerts R zeigt;
    • 8 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds einer Bedarfsdruckwerts G zeigt;
    • 9 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds einer Bedarfsdruckwerts E zeigt;
    • 10 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds einer Bedarfsdruckwerts P zeigt;
    • 11 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs eines Frischluft-Inkrementverfahrens und eines regenerativen Energieerzeugungsstartverfahrens, die beim in 2 gezeigten Übergang von einem Niedriglast-Bereich zu einem MittellastBereich durchgeführt werden, zeigt;
    • 12 ist ein Zeitdiagramm zur Beschreibung vorteilhafter Effekte auf eine Verbesserung eines Aufladeansprechverhaltens beim Übergang von einem nicht aufgeladenen Bereich zu einem Aufladebereich;
    • 13 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung der Konfiguration einer Verbrennungskraftmaschine (Vergleichsbeispiel) im Vergleich mit der in 1 gezeigten Verbrennungskraftmaschine;
    • 14 ist ein Zeitdiagramm zur Beschreibung von Effekten einer Reduktion eines Abnahmeverzugs eines EGR-Verhältnisses von einem EGR-Einlassstopp;
    • 15 ist ein Zeitdiagramm zur Beschreibung von Effekten einer Reduktion eines Zunahmeverzugs eines EGR-Verhältnisses von einem EGR-Einlassstart;
    • 16 ist ein Graph, der eine Verteilung von Innenwandtemperaturen der individuellen Abschnitte eines Ansaugsystems zeigt;
    • 17 ist ein Graph zur Beschreibung eines charakteristischen Abschnitts einer Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders bei einer extrem niedrigen Temperatur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
    • 18 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine des Verfahrens bezüglich der Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung werden dieselben Komponenten in den Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und redundante Beschreibungen davon werden weggelassen oder vereinfacht. Außerdem ist es verständlich, dass, sogar wenn die Anzahl, Quantität, Menge, Bereich oder andere numerische Attribute eines Elements in der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele genannt werden, die vorliegende Offenbarung nicht auf die genannten numerischen Attribute beschränkt ist, außer wenn explizit beschrieben oder wenn die vorliegende Offenbarung theoretisch explizit durch die numerischen Attribute spezifiziert ist. Darüber hinaus sind Strukturen oder Schritte oder dergleichen, die im Zusammenhang mit den folgenden Ausführungsbeispielen beschrieben werden, nicht zwangsläufig essentiell für die vorliegende Offenbarung, außer wenn explizit gezeigt oder wenn die vorliegende Offenbarung theoretisch explizit durch die Strukturen, Schritte oder dergleichen spezifiziert ist.
  • 1. Erstes Ausführungsbeispiel
  • Zuerst wird ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Offenbarung mit Bezug zu 1 bis 16 beschrieben.
  • 1-1. Konfiguration eines Systems
  • 1 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Konfiguration eines Systems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Das in 1 gezeigte System ist mit einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine 10 versehen. Es wird angenommen, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 beispielsweise an einem Fahrzeug montiert ist und als dessen Antriebsquelle verwendet wird. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist mit einem Motorhauptkörper (hauptsächlich Zylinderkopf und Zylinderblock) 14 mit drei in einer Reihe angeordneten Zylindern 12 ausgestattet.
  • Ein Ansaugluftkanal 16 und ein Abgaskanal 18 stehen mit jedem Zylinder 12 in Verbindung. Ein Luftfilter 20 ist in der Nähe eines Einlasses des Ansaugluftkanals 16 installiert. In dem Luftfilter 20 ist ein Luftstromsensor 22, der ein Signal ausgibt, welches einer Durchflussmenge Ga von in den Ansaugkanal 16 gesaugter Luft (Frischluft) entspricht, installiert.
  • Ein elektronisch gesteuertes Drosselklappenventil 24 zur Öffnung und Schließung des Ansaugluftkanals 16 (welches einem Beispiel des „Drosselklappenventils A“ gemäß der vorliegenden Offenbarung entspricht) ist in einem Abschnitt des Ansaugluftkanals 16, der sich stromabwärts des Luftfilters 20 befindet, angeordnet. Keine anderen Drosselklappenventile (welche einem Beispiel des „Drosselklappenventils B“ gemäß der vorliegenden Offenbarung entsprechen) als das Drosselklappenventil 24 sind in dem Ansaugluftkanal 16 angeordnet. Die Ansaugluftdurchflussmenge Ga kann durch Durchführung einer Einstellung des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils 24 gesteuert werden und ein Unterdruck kann auch stromabwärts des Drosselklappenventils 24 erzeugt werden.
  • In dem Ansaugluftkanal 16 ist stromaufwärts des Drosselklappenventils 24 ein Verdichter 26a (nachstehend auch als ein „elektrischer Verdichter 26a“ bezeichnet) eines elektrischen Laders 26 angeordnet. Der elektrische Laders 26 ist mit einem Motorgenerator (MG) 26b zum Antreiben des elektrischen Verdichter 26a versehen. Der MG 26b ist ein Elektromotor, der eine elektrische Leistung erzeugen kann und elektrische Leistung über einen Wandler 28 mit einer Batterie 30 austauscht. Zusätzlich ist der MG 26b mit einem Verdichter-Drehzahlsensor 32 zur Erfassung einer Drehzahl NT einer Drehwelle des MG 26b (d. h. einer Drehzahl des elektrischen Verdichter 26a) ausgestattet.
  • Der elektrische Lader 26 kann durch das Betreiben des MG 26b als einen Elektromotor unter Verwendung der elektrischen Leistung der Batterie 30 angetrieben werden, um den elektrischen Verdichter 26a zu drehen. Die elektrische Energie, welche in der Batterie 30 gespeichert ist, wird grundsätzlich durch einen Generator, der nicht gezeigt ist (beispielsweise ein Drehstromgenerator), durch Verwendung der Leistung der Verbrennungskraftmaschine 10 erzeugt. Zusätzlich kann der elektrische Lader 26 den MG 26b durch Aufbringen einer Energieerzeugungslast (genauer gesagt, ein Energieerzeugungslastmoment) auf den sich drehenden MG 26b mit der Steuerung des Wandlers 28 als einen Generator betreiben. Infolgedessen kann eine Energieregeneration, die die durch den elektrischen Lader 26a gewonnene kinetische Energie der Ansaugluft in elektrische Energie wandelt, durchgeführt werden. Das Aufbringen der Energieerzeugungslast auf den MG 26b ist äquivalent zum Aufbringen einer Bremskraft auf die Rotation des elektrischen Verdichter 26a, die durch einen Ansaugluftstrom hervorgerufen wird. Wenn die Energieerzeugungslast erhöht wird, steigt die Bremskraft auf die Rotation des elektrischen Verdichter 26a und somit steigt die erzeugte elektrische Leistung (regenerative elektrische Leistung). Wenn die Energieerzeugungslast erhöht wird, wird zusätzlich ein Druckverlust der Ansaugluft, welcher beim Durchströmen des elektrischen Verdichter 26a produziert wird, größer (mit anderen Worten, der Auslassdruck des elektrischen Verdichters 26a wird niedriger). Zu beachten ist, dass die elektrische Leistung, welche in der Batterie 30 gespeichert ist, auch die vorstehend beschriebene regenerative elektrische Leistung beinhaltet.
  • Der elektrische Lader 26 verwendet, im Gegensatz zu einem Turbolader, kein Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 als seine Antriebsquelle. Auch beinhaltet die Verbrennungskraftmaschine 10 keine anderen Lader als den elektrischen Lader 26. Ein Ausgleichstank 34 ist in einem Abschnitt des Ansaugluftkanals 16, der sich stromabwärts des elektrischen Verdichters 26a befindet, angeordnet. Der Ausgleichstank 34 entspricht einem Sammelabschnitt eines Ansaugkrümmers des Ansaugluftkanals 16. Ein Zwischenkühler 36 zur Kühlung der durch den elektrischen Verdichter 26a verdichteten Ansaugluft ist an dem Ausgleichstank 34 angeordnet. Außerdem ist ein Ansaugluftdrucksensor 38, der ein auf einen Ausgleichstankdruck (d.h. Ansaugkrümmerdruck) Pb reagierendes Signal ausgibt, an dem Ausgleichsbehälter 34 angeordnet. Darüber hinaus sind ein Stromaufwärts-Katalysator 40 und ein Stromabwärts-Katalysator 42 in dem Abgaskanal 18 angeordnet, um das Abgas zu reinigen.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist weiterhin mit einer Niedrigdruckkreislauf-EGR-Vorrichtung (LPL-EGR-Vorrichtung) 50 versehen. Die EGR-Vorrichtung 50 ist mit einem EGR-Kanal 52 und einem EGR-Ventil 54 ausgestattet. Der EGR-Kanal 52 verbindet den Abgaskanal 18 (genauer gesagt, dessen Abschnitt zwischen dem Stromabwärts-Katalysator 40 und dem Stromabwärts-Katalysator 42) mit dem Ansaugluftkanal 16. Eine EGR-Einlassöffnung 56, die bezüglich dem Ansaugluftkanal 16 eine Verbindungsöffnung des EGR-Kanals 52 ist, ist an einem Abschnitt zwischen dem Drosselklappenventil 24 und dem elektrischen Verdichter 26a ausgebildet. D.h. die EGR-Einlassöffnung 56 ist an einem Abschnitt des Ansaugluftkanals 16, der sich stromaufwärts des elektrischen Verdichters 26a befindet, ausgebildet. Auch das Drosselklappenventil 24 ist an einem Abschnitt des Ansaugluftkanals 16, der sich stromaufwärts dieser EGR-Einlassöffnung 56 befindet, ausgebildet. Das EGR-Ventil 54 passt die Menge an EGR-Gas, welches durch den EGR-Kanal 52 in den Ansaugluftkanal 16 eingeleitet wird, an.
  • Das System gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mit einer Steuervorrichtung 60 zur Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 10 versehen. Die Steuervorrichtung 60 ist eine elektronische Steuereinheit (ECU), die zumindest einen Prozessor, zumindest einen Speicher und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle beinhaltet. Die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle empfängt Sensorsignale von verschiedenen an der Verbrennungskraftmaschine 10 montierten Sensoren und gibt auch Betätigungssignale an verschiedene Aktuatoren zur Steuerung des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 aus. Die vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren beinhalten zusätzlich zu dem Luftstromsensor 22, dem Drehzahlsensor 32 und dem Ansaugluftdrucksensor 38 einen Kurbelwinkelsensor 62, einen Gaspedalpositionssensor 64 und einen Umgebungslufttemperatursensor 66. Der Kurbelwinkelsensor 62 gibt ein auf den Kurbelwinkel reagierendes Signal aus. Die Steuervorrichtung 60 kann durch Verwendung des Signals des Kurbelwinkelsensors 62 eine Motordrehzahl NE berechnen. Der Gaspedalpositionssensor 64 gibt ein Signal aus, das auf die Niederdrückmenge (d.h. die Gaspedalposition) eines Gaspedals des Fahrzeugs, an welchem die Verbrennungskraftmaschine 10 montiert ist, reagiert. Der Umgebungslufttemperatursensor 66 gibt ein auf die Umgebungslufttemperatur reagierendes Signal aus. Darüber hinaus beinhalten die verschiedenen vorstehend beschriebenen Aktuatoren zusätzlich zu dem Drosselklappenventil 24, dem elektrischen Lader 26 (MG 26b) und dem EGR-Ventil 54 Kraftstoffeinspritzventile 68 und eine Zündvorrichtung 70.
  • In dem Speicher der Steuervorrichtung 60 sind verschiedene Programme und Daten (einschließlich Kennfelder) zur Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 10 gespeichert. Der Prozessor führt die in dem Speicher gespeicherten Programme aus. Infolgedessen werden verschiedene Funktionen der Steuervorrichtung 60 erreicht. Beispielsweise ist die nachfolgende Steuerung (einschließlich regenerativer Energieerzeugung) der Ansaugluftdurchflussmenge (d.h. Ansaugluftdruck) durch den Betrieb des Drosselklappenventils 24 und dem elektrischen Lader 26 eine der Funktionen, die als ein Ergebnis des ausgeführten Programms erreicht wird. Zu beachten ist, dass die Steuervorrichtung 60 alternativ auch mit einer Vielzahl an ECUs eingerichtet sein kann.
  • 1-2. Komponentenanordnung eines Ansaugsystems
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat eine charakteristische Anordnung der individuellen Komponenten des Ansaugsystems (d.h. EGR-Einlassöffnung 56, elektrischer Verdichter 26a und Drosselklappenventil 24). Genauer gesagt, sind die EGR-Einlassöffnung 56, der elektrische Verdichter 26a und das Drosselklappenventil 24 auf einer nachstehend definierten „Ansaugseite“ angeordnet.
  • 1 entspricht einer Ansicht der Verbrennungskraftmaschine 10 von der Axialrichtung jedes Zylinders 12 aus. In dem Motorhauptkörper (Zylinderkopf) 14 sind Einlassöffnungen 72 ausgebildet. Die Einlassöffnungen 72 haben Innenkanäle, die mit den jeweiligen Zylindern 12 in Verbindung stehen und als ein Teil des Ansaugluftkanals 16 fungieren. Ähnlich dazu, sind in dem Motorhauptkörper 14 Auslassöffnungen 74 ausgebildet. Die Seite jeder Einlassöffnung 72 in der Ansicht von der Axialrichtung jedes Zylinders 12 entspricht der hier genannten „Ansaugseite“ jedes Zylinders 12. Auch die der „Ansaugseite“ bezüglich der Mitte jedes Zylinders 12 gegenüberliegende Seite entspricht einer „Abgasseite“, welche mit der „Ansaugseite“ gepaart ist. Genauer gesagt, befinden sich in der Ansicht von der Axialrichtung jedes Zylinders 12 aus die „Ansaugseite“ und die „Abgasseite“ entlang einer Richtung senkrecht zu einer Geraden A, welche parallel zu der Reihenrichtung der drei in einer Reihe ausgerichteten Zylinder 12, wie in 1 gezeigt, ist.
  • Darüber hinaus ist gemäß der Verbrennungskraftmaschine 10 das EGR-Ventil 54, wie in 1 gezeigt, auch in dem EGR-Kanal 52 auf der „Ansaugseite“ angeordnet.
  • 1-3. Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders
  • In der nachfolgenden Erklärung entspricht ein „Ansaugluftdruck P2“ einem Einlassdruck des elektrischen Verdichters 26a (genauer gesagt einem Ansaugluftkanaldruck in einem Abschnitt zwischen dem Drosselklappenventil 24 und dem elektrischen Verdichter 26a). Ein „Ansaugluftdruck P3“ entspricht einem Auslassdruck des elektrischen Verdichters 26a (= Ausgleichstankdruck Pb).
  • Die Steuerung des Drosselklappenventils 24 und des elektrischen Laders 26 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht hauptsächlich der Steuerung des Ansaugluftdrucks P2, der notwendig ist, um die folgenden verschiedenen Anforderungen in den individuellen Motorlastbereichen (≈ individuelle Zylinderinnen-Ladeluftmengen-Bereiche) bei gleichzeitigem Erfüllen einer Drehmomentanforderung von dem Fahrer zu erfüllen. Im Detail korreliert der Ansaugluftdruck P3 mit der Zylinderinnen-Ladeluftmenge (d.h. Motordrehmoment). Zuerst wird die Ansaugluftdrucksteuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgeführt, während erfüllt wird, dass der Ansaugluftdruck P3 konsistent mit einer Drehmomentanforderung ist (d.h. bei Erfüllen der Drehmomentanforderung). Somit kann festgehalten werden, dass diese Ansaugluftdrucksteuerung eine Einstellung der Ansaugluftdurchflussmenge Ga zum Erfüllen der Drehmomentanforderung beinhaltet.
  • 1-3-1. Übersicht der Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders
  • 2 ist ein Graph zur Beschreibung von priorisierten Anforderungen in den jeweiligen Motorbetriebsbereichen. Die in 2 gezeigten Motorbetriebsbereiche sind durch eine Motorlast und die Motordrehzahl NE definiert. Auf diese Weise zeigt 2 Verhältnisse zwischen den Motorbetriebsbereichen, die zweidimensional nicht nur durch Verwendung der Motorlast, sondern auch durch Verwendung der Motorlast und der Motordrehzahl NE definiert sind, und verschiedenen Anforderungen. Die hier genannten verschiedenen Anforderungen beinhalten eine „Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens“, eine „regenerative Energieerzeugungsanforderung“, eine „EGR-Anforderung“ und eine „Spül-und-PCV-Anforderung“.
  • Die „Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens“ betrifft eine Anforderung zur Verbesserung des Aufladeansprechverhaltens beim Übergang von einem „nicht aufgeladenen Bereich“ zu einem „Aufladebereich“. Der nicht aufgeladene Bereich entspricht einem Betriebsbereich, in welchem der Ansaugluftdruck P3 niedriger oder gleich dem Umgebungsluftdruck ist. Der Aufladebereich entspricht einem Betriebsbereich, in welchem der Ansaugluftdruck P3 höher als der Umgebungsluftdruck ist. Die „regenerative Energieerzeugungsanforderung“ betrifft eine Anforderung zum Ausführen der regenerativen Energieerzeugung bei Verwendung des elektrischen Laders 26. Die „EGR-Anforderung“ betrifft eine Anforderung zum Einleiten des EGR-Gases durch Verwendung der EGR-Vorrichtung 50. Die „Spül-und-PCV-Anforderung“ betrifft eine Anforderung bezüglich einem Spülvorgang von Kraftstoffdampf, der auf einem Kanister adsorbiert ist, und einer Anforderung zum Einleiten von Blow-By-Gas zur Lüftung einer Kurbelkammer. Zusätzlich wird angenommen, dass das Spülgas und das Blow-By-Gas in einen Abschnitt des Ansaugluftkanals 16 zwischen dem Drosselklappenventil 24 und dem elektrischen Verdichter 26a eingeleitet werden.
  • Zur Vereinfachung der Erklärung werden die Motorlastbereiche hier separat als ein Niedriglastbereich und ein Mittellastbereich, die in dem nicht aufgeladenen Bereich enthalten sind, und ein dem Aufladebereich entsprechender Hochlastbereich bezeichnet. Wie in 2 gezeigt, wird in dem Niedriglastbereich die Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens priorisiert. In dem Mittellastbereich wird die regenerative Energieerzeugungsanforderung priorisiert. In dem Hochlastbereich werden die EGR-Anforderung und die Spül-und-PCV-Anforderung priorisiert. Genauer gesagt, wird in einem auf einer Hochlast- und Niedriggeschwindigkeitsseite befindlichen Motorlastbereich die EGR-Anforderung priorisiert und in einem auf einer Hochlast- und Hochgeschwindigkeitsseite befindlichen Motorlastbereich wird die Spül-und-PCV-Anforderung priorisiert.
  • 3 ist eine Tabelle, die zusammenfassend die Steuerrichtlinie des Ansaugluftdrucks in den individuellen Motorbetriebsbereichen andeutet. 4 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen dem Druck (d.h. Ansaugluftdrücken P2 und P3) und der Motorlast darstellt.
  • 1-3-1-1. Niedriglastbereich (Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens wird priorisiert)
  • Wie in 3 gezeigt, ist ein Ziel der Steuerung des Ansaugluftdrucks P2 für den Niedriglastbereich, in welchem die Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens priorisiert ist, die Verdichterdrehzahl NC zu erhöhen, um das Aufladeansprechverhalten zu verbessern. Diese Art von Anstieg der Verdichterdrehzahl NC wird durch Verwendung einer Ansaugluftmengen-Einstellfunktion durch das Drosselklappenventil 24 durchgeführt.
  • D.h. gemäß dem in dem nicht aufgeladenen Bereich enthaltenen Niedriglastbereich wird das stromaufwärts des elektrischen Verdichters 26a angeordnete Drosselklappenventil 24 verwendet, um die Ansaugluftdurchflussmenge Ga einzustellen. Genauer gesagt, wird der Öffnungswinkel des Drosselklappenventils 24 reduziert, um den Ansaugluftdruck P3 zu erreichen, der die Ansaugluftdurchflussmenge Ga erfüllt, die notwendig ist, um eine Bedarfsmotorlast (d.h. Motordrehmoment) zu erreichen. Infolgedessen nimmt der Ansaugluftdruck P2 ab (d.h. ein Zustand mit starkem Unterdruck wird erreicht) und damit nimmt auch der Ansaugluftdruck P3 ab. Das bedeutet, dass der Volumenstrom der Ansaugluft, die durch den elektrischen Verdichter 26a strömt, bei einem konstanten Massenstrom ansteigt. Da die Verdichterdrehzahl NC proportional zu dem Volumenstrom ist, steigt die Verdichterdrehzahl NC als eine Folge von erhöhten Ansaugluftdrücken P2 und P3. Zu beachten ist, dass mit einem Anstieg der Verdichterdrehzahl NC assoziierte vorteilhafte Effekte der Verbesserung des Aufladeansprechverhaltens nachstehend mit Bezug zu 12 beschrieben werden.
  • Die Öffnungswinkeleinstellung des Drosselklappenventils 24 in dem Niedriglastbereich wird unter Berücksichtigung des Steuerzustands des elektrischen Laders 26 durchgeführt. Genauer gesagt, ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der elektrische Lader 26 in einem „ersten Bereich“, der ein Motorlastbereich auf der Niedriglastseite in dem Niedriglastbereich ist, in einem Fahrzustand (d.h. Erregungszustand). In diesem Fahrzustand wird die Erregung des MG 26b so durchgeführt, dass eine Antriebskraft, die notwendig ist, um ein Druckverhältnis (= P2/P3) des elektrischen Verdichters 26a sich 1 (einem Wert von 1) annähern zu lassen, auf den elektrischen Verdichter 26a angewendet wird. Als eine Folge davon, dass der elektrische Verdichter 26a auf diese Weise angetrieben wird, wenn die Ansaugluftmenge Ga klein ist (d.h., wenn die kinetische Energie des Ansauggases, das den elektrischen Verdichter 26a dreht, klein ist), wird das Aufladen nicht durchgeführt und ein Entstehen des Druckverlusts der Ansaugluft aufgrund der durch den elektrischen Verdichter 26a strömenden Ansaugluft wird verhindert. In dem ersten Bereich wird der Öffnungswinkel des Drosselklappenventils 24 unter der Vorbedingung, dass der elektrische Verdichter 26a auf diese Weise angetrieben wird, so eingestellt, dass die Ansaugluftdurchflussmenge Ga (d.h. Ansaugluftdruck P3), die ein Bedarfsdrehmoment erfüllt, erreicht wird. Zu beachten ist, dass die Ansaugluftdrucksteuerung durch den Betrieb des Drosselklappenventils 24 und des elektrischen Verdichters 26a in dem ersten Bereich, wie vorstehend beschrieben, auch einem Beispiel des „ersten Luftdurchflussmengen-Einstellverfahrens“ gemäß der vorliegenden Offenbarung entspricht.
  • Darüber hinaus wird in einem „zweiten Bereich“, der ein Motorlastbereich auf der Hochlastseite in dem Niedriglastbereich ist, der elektrische Lader 26 in einen Nicht-Erregungs-Zustand gesetzt. Infolgedessen wird der elektrische Verdichter 26a durch die Verwendung der kinetischen Energie der Ansaugluft, die höher als in dem ersten Bereich ist, angetrieben, um zu drehen. Somit wird das Druckverhältnis in etwa zu 1, obwohl es grundsätzlich kleiner als 1 wird. In dem zweiten Bereich wird der Öffnungswinkel des Drosselklappenventils 24 unter der Vorbedingung, dass der elektrische Verdichter 26a auf diese Weise nicht erregt wird (d.h. unter der Vorbedingung, dass er natürlich mit der Verdichterdrehzahl NC dreht), so eingestellt, dass die Ansaugluftdurchflussmenge Ga (d.h. Ansaugluftdruck P3), die das Bedarfsdrehmoment erfüllt, erreicht wird. Zu beachten ist, dass die Ansaugluftdrucksteuerung durch den Betrieb des Drosselklappenventils 24 und des elektrischen Verdichters 26a in dem zweiten Bereich, wie vorstehend beschrieben, auch einem Beispiel des „zweiten Luftdurchflussmengen-Einstellverfahrens“ gemäß der vorliegenden Offenbarung entspricht.
  • 1-3-1-2. Mittellastbereich (regenerativer Energieerzeugungsbereich)
  • Wie in 3 gezeigt, ist ein Ziel der Steuerung des Ansaugluftdrucks P2 für den Mittellastbereich, in welchem die regenerative Energieerzeugungsanforderung priorisiert ist, die Menge der regenerativen Energieerzeugung zu maximieren. Wie in 4 gezeigt, befindet sich dieser Mittellastbereich (d.h. der regenerative Energieerzeugungsbereich) relativ zu dem in dem vorstehend beschriebenen Niedriglastbereich enthaltenen zweiten Bereich auf der Hochlastseite. In dem Mittellastbereich wird die regenerative Energieerzeugung unter Verwendung des elektrischen Verdichters 26a durchgeführt. Auf diese Weise besteht der nicht aufgeladene Bereich gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Reihenfolge von der Niedriglastseite aus dem ersten Bereich, dem zweiten Bereich und dem regenerativen Energieerzeugungsbereich.
  • Um die Menge der regenerativen Energieerzeugung zu maximieren, ist es vorteilhaft, dass eine Druckdifferenz vor und nach dem elektrischen Verdichter 26a maximiert wird, indem das Drosselklappenventil 24 so weit wie möglich geöffnet wird und die auf den MG 26b angewandte Energieerzeugungslast maximiert wird (mit anderen Worten, wird das Druckverhältnis innerhalb eines Bereichs niedriger als 1 minimiert) vorausgesetzt, dass das Bedarfsdrehmoment erfüllt ist. Demzufolge wird in dem Mittellastbereich die Energieerzeugungslast eingestellt, während das Drosselklappenventil 24 grundsätzlich so gesteuert wird, dass es vollständig geöffnet ist, wobei die Ansaugluftdurchflussmenge Ga (d.h. Ansaugluftdruck P3) gesteuert wird, um einen Wert anzunehmen, der das Bedarfsdrehmoment erfüllt.
  • Genauer gesagt, wird, wenn das Drosselklappenventil 24 gesteuert wird, um in dem regenerativen Energieerzeugungsbereich vollständig geöffnet zu sein, um bei gleichzeitiger Erfüllung des Ansaugluftdrucks P3 (d.h. Ansaugluftdurchflussmenge Ga) gemäß dem Bedarfsdrehmoment die regenerative Energieerzeugung durchzuführen, die Energieerzeugungslast niedriger, wenn die Motorlast höher ist. Darüber hinaus kann die Niedriglastseite in dem regenerativen Energieerzeugungsbereich einen Motorlastbereich beinhalten, in welchem der Ansaugluftdruck P3 nicht auf einen Wert, der das Bedarfsdrehmoment erfüllt, abgesenkt werden kann, sogar wenn die Energieerzeugungslast mit dem Maximalwert innerhalb eines vorbestimmten Steuerbereichs bei gleichzeitig vollständig geöffnetem Drosselklappenventil 24 angewendet wird. Wenn diese Art an Motorlastbereich in dem regenerativen Energieerzeugungsbereich enthalten ist, um den Ansaugluftdruck P3 gemäß dem Bedarfsdrehmoment zu erfüllen, kann das Drosselklappenventil 24 und der elektrische Lader 26 alternativ so gesteuert werden, dass der Öffnungswinkel des Drosselklappenventils 24 kleiner wird, wenn eine Bedarfsmotorlast (d.h. Bedarfsmotordrehmoment) niedriger ist, während die Energieerzeugungslast mit dem vorstehend beschriebenen Maximalwert angewendet wird.
  • 1-3-1-3. Hochlastbereich (Aufladebereich)
  • Wie in 3 gezeigt, ist ein Ziel der Steuerung des Ansaugluftdrucks P2 für den Hochlastbereich, eine EGR-Gasdurchflussmenge oder eine Spülgasdurchflussmenge und eine Blow-By-Gasdurchflussmenge sicherzustellen. Insbesondere um diese Art von Ziel zu erreichen, wird der Ansaugluftdruck P2 durch leichtes Absenken des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils 24 in einen Zustand mit einem angemessenen schwachen Unterdruck gesetzt, während der elektrische Verdichter 26a angetrieben wird, um das Aufladen durchzuführen. Genauer gesagt wird der Öffnungswinkel des Drosselklappenventils 24 eingestellt und die Verdichterdrehzahl NC wird auch eingestellt, sodass der Ansaugluftdruck P3 (d. h. Ansaugluftdurchflussmenge GA), der das Bedarfsdrehmoment erfüllt, bei gleichzeitiger Erfüllung des Zustands mit schwachem Unterdruck erreicht wird. Zusätzlich wird, wie in 4 gezeigt, in dem Hochlastbereich das Druckverhältnis höher als 1.
  • 1-3-2. Verfahren bezüglich einer Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine des Verfahrens bezüglich der Steuerung des Drosselklappenventils 24 und des elektrischen Laders 26 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt. Die Steuervorrichtung 60 führt das Verfahren der vorliegenden Routine wiederholt bei einem vorbestimmten Steuerintervall aus.
  • Gemäß der in 5 gezeigten Routine berechnet die Steuervorrichtung 60 zuerst einen mit dem Bedarfsdrehmoment assoziierten Bedarfsdruckwert T (Schritt S100). Dieser Bedarfsdruckwert T entspricht einem Wert des Ansaugluftdrucks P3 (= Ausgleichstankdruck Pb) stromabwärts des elektrischen Verdichters 26a. 6 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds des Bedarfsdruckwerts T darstellt. Das in 6 gezeigte Kennfeld definiert den Bedarfsdruckwert T in Abhängigkeit der Motorbetriebsbereiche (d.h. in Abhängigkeit der Motorlast und der Motordrehzahl NE). Die Motorlast auf der vertikalen Achse entspricht einer Bedarfsmotorlast (d.h. Bedarfsmotordrehmoment) in Abhängigkeit der Gaspedalposition, was auch auf die nachsteheng beschriebenen 7 bis 10 zutrifft.
  • Jeder in 6 gezeigte Kennfeldwert wird verwendet, wenn ein Niederdrücken des Gaspedals durch den Fahrer erfasst wird (d.h. zu dem Zeitpunkt einer Beschleunigungsanforderung). Jeder Kennfeldwert (Einheit: kPA) wird eingestellt, größer zu sein, wenn die Motorlast höher ist, und in dem in 6 gezeigten Beispiel sind Kennfeldwerte bezüglich derselben Motorlast unabhängig von der Motordrehzahl NE gleich. Andererseits werden die folgenden ungültigen Werte (nicht gezeigt), welche zu dem Zeitpunkt einer Nicht-Beschleunigungsanforderung verwendet werden, als die Bedarfsdruckwerte T verwendet. D.h. die ungültigen Werte werden so eingestellt, dass in den individuellen Motorbetriebsbereichen die Bedarfsdruckwerte T niedriger als irgendein Bedarfsdruckwert in den nachstehend beschriebenen 7 bis 10 werden.
  • Als Nächstes berechnet die Steuervorrichtung 60 einen mit der Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens assoziierten Bedarfsdruckwert R (Schritt S102). Dieser Bedarfsdruckwert R entspricht einem Wert des Ansaugluftdrucks P2 stromaufwärts des elektrischen Verdichters 26a, was ebenso auf die nachstehend beschriebenen 8 bis 10 zutrifft. 7 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds des Bedarfsdruckwerts R darstellt. Gemäß dem in 7 gezeigten Kennfeld werden in einem Bereich, welcher sich auf der Niedriglast- und der Niedriggeschwindigkeitsseite befindet und in welchem eine Anforderung zur hohen Verbesserung des Ansprechverhaltens vorliegt, Werte, um den Zustand mit starkem Unterdruck (z.B. -100 bis -80 kPa) zu erhalten, als der Bedarfsdruckwert R eingestellt. Unter derselben Motorlast in diesem Bereich werden die Bedarfsdruckwerte R kleiner (d.h. größer auf der negativen Seite) als irgendein nachstehend beschriebener Bedarfsdruckwert G, E und P eingestellt. Dieser Bereich beinhaltet einen Niedriglastbereich, in welchem die Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens in 2 priorisiert wird. Andererseits werden die Bedarfsdruckwerte R in einem anderen Bereich als diesem beispielsweise zu null (d.h. Umgebungsluftdruck) eingestellt.
  • Als Nächstes berechnet die Steuervorrichtung 60 einen mit der regenerativen Energieerzeugungsanforderung assoziierten Bedarfsdruckwert G (Schritt S104). 8 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds des Bedarfsdruckwerts G darstellt. Gemäß dem in 8 gezeigten Kennfeld werden die Bedarfsdruckwerte G in dem gesamten Mittellastbereich (einschließlich der Hochdrehzahlseite), der bezüglich des Motorlastniveaus gleich dem Mittellastbereich ist, in welchem die regenerative Energieerzeugungsanforderung in 2 priorisiert wird, zu negativen Werten eingestellt und werden auch in einem Bereich auf der Niedriglast- und Hochgeschwindigkeitsseite zu negativen Werten eingestellt. Genauer gesagt, werden die in diesen Bereichen verwendeten Bedarfsdruckwerte G so eingestellt, dass beispielsweise der Unterdruck niedriger wird, wenn die Motorlast höher ist. Die Bedarfsdruckwerte G werden unter derselben Motorlast in diesem Bereich kleiner eingestellt als irgendein anderer Bedarfsdruckwert R, E und P. Andererseits werden die Bedarfsdruckwerte G in einem anderen Bereich als den Bereichen, in welchen die negativen Werte auf diese Weise eingestellt werden, beispielsweise zu null eingestellt.
  • Als Nächstes berechnet die Steuervorrichtung 60 einen mit der EGR-Anforderung assoziierten Bedarfsdruckwert E (Schritt S106). 9 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds des Bedarfsdruckwerts E darstellt. Gemäß dem in 9 gezeigten Kennfeld werden die Bedarfsdruckwerte E ungefähr kleiner (d.h. größer auf der negativen Seite) eingestellt, wenn die Motorlast niedriger ist und die Motordrehzahl NE niedriger ist. Außerdem werden die Bedarfsdruckwerte E in einem Hochlast- und Hochgeschwindigkeitsbereich, in welchem eine Einleitung des EGR-Gases nicht notwendig ist, zu null eingestellt. Die Bedarfsdruckwerte E werden unter derselben Motorlast in einem Hochlast- und Niedriggeschwindigkeitsbereich, in welchem die EGR-Anforderung in 2 priorisiert wird, niedriger als irgendein anderer Bedarfsdruckwert R, G und P eingestellt. Es ist zu beachten, dass in den Bereichen, in welchen die Bedarfsdruckwerte E nicht null sind, das EGR-Ventil 54 mit einem vorbestimmten Öffnungswinkel geöffnet ist.
  • Als Nächstes berechnet die Steuervorrichtung 60 einen mit der Spül-und-PCV-Anforderung assoziierten Bedarfsdruckwert P (Schritt S108). 10 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfelds des Bedarfsdruckwerts P darstellt. Gemäß dem in 10 gezeigten Kennfeld werden die Bedarfsdruckwerte P in dem gesamten Hochlastbereich (einschließlich der Hochgeschwindigkeitsseite), der bezüglich des Motorlastniveaus gleich dem Hochlastbereich in 2 ist, zu -1 eingestellt. Zusätzlich werden die Bedarfsdruckwerte P in einem anderen Bereich als dem vorstehend beschriebenen Hochlastbereich zu null. Die Bedarfsdruckwerte P werden unter derselben Motorlast in einem Hochlast- und Hochgeschwindigkeitsbereich, in welchem die Spül-und-PCV-Anforderung in 2 priorisiert wird, niedriger als irgendein anderer Bedarfsdruckwert R, G und E eingestellt.
  • Als Nächstes führt die Steuervorrichtung 60 ein Minimumauswahlverfahren zur Auswahl eines Minimalwerts unter den Bedarfsdruckwerten R, G, E und P, die aus den jeweiligen in 7 bis 10 gezeigten Kennfeldern, welche mit der aktuellen Motorlast und Motordrehzahl NE assoziiert sind, berechnet werden, aus (Schritt S110). Gemäß dem Minimumauswahlverfahren, das die Einstellung der in 7 bis 10 gezeigten Kennfelder auf diese Weise verwendet, werden Motorbetriebsbereiche, in welchen die verschiedenen Anforderungen in einer Weise, wie in 2 gezeigt, priorisiert werden, erhalten. Zu beachten ist, dass in 7 bis 10 die jeweiligen Kennfeldwerte auch in einem Bereich, welcher sich auf der Niedrig-und-Mittellast- und Hochgeschwindigkeitsseite, welche in 2 nicht dargestellt ist, befindet, eingestellt werden. Dieser Bereich entspricht jedoch einem Bereich, der während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 tatsächlich nicht verwendet werden soll.
  • Als Nächstes bestimmt die Steuervorrichtung 60, ob der Minimalwert, der bei Schritt S110 ausgewählt wird, größer als der (mit der Drehmomentanforderung assoziierte) Bedarfsdruckwert T ist (Schritt S112). Wenn bei Schritt S112 negativ entschieden wird (Minimalwert ≤ Bedarfsdruckwert T), geht die Steuervorrichtung 60 infolgedessen zu Schritt S114. Bei Schritt S114 stellt die Steuervorrichtung 60 den Bedarfsdruckwert T als einen Steuersollwert des Ansaugluftdrucks (Ansaugluftdruck P3) ein.
  • Genauer gesagt wird zu dem Zeitpunkt der Beschleunigungsanforderung der Bedarfsdruckwert T aus dem in 6 gezeigten Kennfeld berechnet. Wenn infolgedessen der Motorbetriebsbereich, welcher zu dem Zeitpunkt der Beschleunigungsanforderung notwendig ist, einem anderen Bereich als einem Bereich, in welchem der (mit der regenerativen Energieerzeugungsanforderung assoziierte) Bedarfsdruckwert G als der Minimalwert ausgewählt wird, d.h., wenn der zu dem Zeitpunkt der Beschleunigungsanforderung notwendige Motorbetriebsbereich dem Hochlastbereich (in welchem die EGR-Anforderung oder die Spül-und-PCV-Anforderung priorisiert wird) oder dem Niedriglastbereich (in welchem die Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens priorisiert wird) anders als dem Mittellastbereich (in welchem die regenerative Energieerzeugungsanforderung priorisiert wird) in 2 entspricht, wird der Bedarfsdruckwert T größer als der Minimalwert. Eine Situation, bei welcher der Hochlastbereich in 2 als ein Ergebnis der Beschleunigungsanforderung während der Verwendung des Niedriglastbereichs oder des Mittellastbereichs in 2 angefordert wird, entspricht einer Situation, bei welcher eine hohe Beschleunigungsanforderung angefordert wird. In dieser Art von Situation geht das Verfahren zu Schritt S114 und der Bedarfsdruckwert T wird, wie vorstehend beschrieben, als der Steuersollwert des Ansaugluftdrucks (Ansaugluftdruck P3) eingestellt. Da infolgedessen die Drehmomentanforderung gegenüber den anderen verschiedenen Anforderungen priorisiert wird, wird eine vorteilhafte Erfüllung der Drehmomentanforderung in der vorstehend beschriebenen Situation sichergestellt. Genauer gesagt wird beispielsweise durch Antreiben des elektrischen Verdichters 26a, um die Drehmomentanforderung schnellstmöglich zu erfüllen, eine Hochbeschleunigungsperformance erreicht.
  • Wenn bei Schritt S112 andererseits positiv entschieden wird (Minimalwert > Bedarfsdruckwert T), geht die Steuervorrichtung 60 zu Schritt S116. Bei Schritt S116 stellt die Steuervorrichtung 60 den Minimalwert als den Steuersollwert des Ansaugluftdrucks (Ansaugluftdruck P2) ein. Infolgedessen werden das Drosselklappenventil 24 und der elektrische Lader 26 so gesteuert, dass eine mit dem gewählten Minimalwert assoziierte Anforderung erfüllt wird. Insbesondere werden das Drosselklappenventil 24 und der elektrische Lader 26 auf die vorstehend bezüglich der 2 bis 4 beschriebene Weise gesteuert. Zu beachten ist, dass gemäß dem Beispiel des Verfahrens dieser Routine in dem Mittellastbereich (in welchem die regenerative Energieerzeugungsanforderung priorisiert wird) die regenerative Energieerzeugung unabhängig von dem Bestimmungsergebnis von Schritt S112 durchgeführt wird.
  • 1-3-3. Beim Übergang von dem Niedriglastbereich zu dem Mittellastbereich durchgeführte Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders
  • 11 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs eines Frischluft-Inkrementverfahrens und eines regenerativen Energieerzeugungsstartverfahrens, die durch die Steuervorrichtung 60 beim in 2 gezeigten Übergang von dem Niedriglastbereich zu dem Mittellastbereich durchgeführt werden, darstellt.
  • Ein Zeitpunkt t1 in 11 entspricht einem Zeitpunkt, bei welchem eine Drehmomentanforderung (d.h. Beschleunigungsanforderung), die den in 2 gezeigten Übergang von dem Niedriglastbereich (erster Bereich oder zweiter Bereich) zu dem Mittellastbereich (z.B. regenerativer Energieerzeugungsbereich) benötigt, getätigt wird. Als Antwort auf das Erreichen des Zeitpunkts t1 führt die Steuervorrichtung 60 das „Frischluft-Inkrementverfahren“ aus.
  • Wie in 11 gezeigt, entspricht das Frischluft-Inkrementverfahren einem Verfahren, um das Drosselklappenventil 24 vor dem Aufbringen einer Energieerzeugungslast auf den elektrischen Lader 26 hin zu einem „ersten Sollöffnungswinkel“ zu öffnen. Der erste Sollöffnungswinkel entspricht einem Öffnungswinkel des Drosselklappenventils 24, welcher notwendig ist, um in dem regenerativen Energieerzeugungsbereich eine für das Erreichen eines Bedarfsmotordrehmoments benötigte Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge zu erhalten. Die Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge kann beispielsweise aus einem Kennfeld (nicht gezeigt), das ein Verhältnis zwischen dem Bedarfsmotordrehmoment und der Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge definiert, berechnet werden. Zusätzlich kann der erste Sollöffnungswinkel beispielsweise aus einem Kennfeld (nicht gezeigt), das ein Verhältnis zwischen der Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge und dem ersten Sollöffnungswinkel definiert, berechnet werden.
  • Der Öffnungswinkel des Drosselklappenventils 24 wird durch das Frischluft-Inkrementverfahren größer, wobei der Ansaugluftdruck P2 und der Ansaugluftdruck P3 (d.h. Einlassdruck und Auslassdruck des elektrischen Verdichters 26a), wie in 11 gezeigt, ansteigen. Ein Zeitpunkt t2 entspricht einem Zeitpunkt, bei welchem der Ansaugluftdruck P3 auf einen Wert gemäß dem vorstehend beschriebenen Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsdruck angestiegen ist.
  • Wenn der Zeitpunkt t2 erreicht wird, wird das „regenerative Energieerzeugungsstartverfahren“ gestartet. Gemäß dem regenerativen Energieerzeugungsstartverfahren wird, wie in 12 gezeigt, das Drosselklappenventil 24 schrittweise hin zu einem „zweiten Sollöffnungswinkel“ größer als der erste Sollöffnungswinkel geöffnet und die Energieerzeugungslast des elektrischen Laders 26 wird schrittweise hin zu einer „Sollenergieerzeugungslast“ erhöht, während gleichzeitig die vorstehend beschriebene Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge erfüllt (d.h. aufrechterhalten) wird. Der zweite Sollöffnungswinkel und die Sollenergieerzeugungslast entsprechen Werten, die die Druckdifferenz vor und nach dem elektrischen Verdichter 26a (= P2 - P3) bei gleichzeitigem Erfüllen der Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge maximieren. Als Antwort auf das schrittweise Ansteigen des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils 24 und der Energieerzeugungslast steigt die Menge der regenerativen Energieerzeugung schrittweise an.
  • Die vorstehend beschriebenen Werte des zweiten Sollöffnungswinkels und der Sollenergieerzeugungslast werden im Voraus als Werte, beispielsweise, in Abhängigkeit der Motorlast und der Motordrehzahl NE bestimmt. Da die Drehmomentanforderung des Fahrers bereits durch das Frischluft-Inkrementverfahren erfüllt ist, werden Einstellungen des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils 24 und der Energieerzeugungslast jeweils hin zu dem zweiten Sollöffnungswinkel und der Sollenergieerzeugungslast über eine vorbestimmte Zeitspanne (z.B. in 11 gezeigte Zeitspanne (t2-t3)) durchgeführt. Zu beachten ist, dass dieser zweite Sollöffnungswinkel und diese Sollenergieerzeugungslast in dem in 2 gezeigten regenerativen Energieerzeugungsbereich jeweils Sollwerten des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils 24 und der Energieerzeugungslast des elektrischen Laders 26 entsprechen.
  • Genauer gesagt, entspricht ein Aufrechterhalten des Ansaugluftdrucks P3 gleich dem Ausgleichstankdruck Pb um den Wert des Zeitpunkts t2, wie in 11 gezeigt, einem Aufrechterhalten des Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsdrucks. Gemäß dem regenerativen Energieerzeugungsstartverfahren steigt der Ansaugluftdruck P2 durch schrittweises Ansteigen der Energieerzeugungslast bei gleichzeitigem Ansteigen des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils 24 hin zu dem zweiten Sollöffnungswinkel schrittweise an. Da andererseits die Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge aufrechterhalten wird, wird der Ansaugluftdruck P3 konstant.
  • Ein Zeitpunkt t3 entspricht einem Zeitpunkt, bei welchem der Öffnungswinkel des Drosselklappenventils 24 den zweiten Sollöffnungswinkel erreicht und die Energieerzeugungslast des elektrischen Laders 26 die Sollenergieerzeugungslast erreicht. Als ein Ergebnis des Erreichens des Zeitpunkts t3 kann die Druckdifferenz vor und nach dem elektrischen Verdichter 26a bei gleichzeitigem Erfüllen der Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge maximiert werden. In einem stationären Zustand bei oder nach dem Zeitpunkt t3 (d.h., wenn die individuellen Zeitänderungsraten der Motorlast und der Motordrehzahl NE niedriger als die jeweiligen vorbestimmten Werte sind) kann die regenerative Energieerzeugung unter der maximalen Druckdifferenz vor und nach dem elektrischen Verdichter 26a durchgeführt werden.
  • Gemäß dem bisher beschriebenen regenerativen Energieerzeugungsstartverfahren wird zusätzlich die Ansaugluftdurchflussmenge Ga so eingestellt, dass die Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge in Abhängigkeit der Drehmomentanforderung durch Einstellen des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils 24 und Anpassen der Energieerzeugungslast des elektrischen Laders 26 (genauer gesagt, regeneratives Energielastdrehmoment) erfüllt (d.h. aufrechterhalten) wird.
  • 1-4. Vorteilhafte Effekte der Konfiguration der Verbrennungskraftmaschine und der Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders
  • Wie bisher beschrieben, sind das Drosselklappenventil 24, die EGR-Einlassöffnung 56 und der elektrische Verdichter 26a gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Reihenfolge stromaufwärts davon in dem Ansaugluftkanal 16 der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet. Gemäß dieser Art von Konfiguration kann durch Verkleinern des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils 24 als der vollständig geöffnete Öffnungswinkel in dem Aufladebereich stromaufwärts des elektrischen Verdichters 26a, wo die EGR-Einlassöffnung 56 angeordnet ist, ein Unterdruck erzeugt werden. Infolgedessen können die Effekte des Anstiegs der EGR-Gasdurchflussmenge durch Erhöhen der Druckdifferenz zwischen dem auf der Seite des Abgaskanals 18 befindlichen Endabschnitt des EGR-Kanals 52 und dem auf der Seite des Ansaugluftkanals 16 befindlichen Endabschnitt des EGR-Kanals 52 (d.h. EGR-Einlassöffnung 56) erreicht werden. Daher kann ein aufgeladener Motor, der eine hohe Konzentration des EGR-Gases in dem Aufladebereich einleiten kann, erreicht werden. Basierend darauf können gemäß der Konfiguration und Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die nachfolgenden vorteilhaften Effekte erreicht werden.
  • 1-4-1. Kostenreduktion und Verbesserung des Aufladeansprechverhaltens beim Übergang zu dem Aufladebereich
  • Kein anderes Drosselklappenventil als das Drosselklappenventil 24 ist in dem Ansaugluftkanal 16 der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet. Zusätzlich steuert die Steuervorrichtung 60 in dem in dem nicht aufgeladenen Bereich enthaltenen Niedriglastbereich das Drosselklappenventil 24, um die Ansaugluftdurchflussmenge Ga an einen gemäß der Drehmomentanforderung benötigten Wert bei gleichzeitigem Antreiben des elektrischen Laders 26 oder Nicht-Erregens des elektrischen Laders 26, wie in 3 gezeigt, einzustellen.
  • Wie vorstehend beschrieben, hat in der Verbrennungskraftmaschine 10 ein Drosselklappenventil 24 sowohl die Funktion, den Unterdruck zur EGR-Einleitung zu erzeugen, als auch die Funktion, die Ansaugluftdurchflussmenge (d.h. Frischluftdurchflussmenge) einzustellen. Deshalb können im Vergleich mit einem Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine, die eine Vielzahl an Drosselklappenventile beinhaltet, um jeweils diese Funktionen zu erreichen, Kosten reduziert werden. Auch ist die Verbrennungskraftmaschine 10 so eingerichtet, dass die Funktion, die Frischluftdurchflussmenge einzustellen, durch das stromaufwärts des elektrischen Verdichters 26a angeordnete Drosselklappenventil 24 erreicht wird. Daher können auch die folgenden vorteilhaften Effekte zur Verbesserung des Aufladeansprechverhaltens erreicht werden.
  • 12 ist ein Zeitdiagramm zur Beschreibung der vorteilhaften Effekte zur Verbesserung des Aufladeansprechverhaltens beim Übergang von dem nicht aufgeladenen Bereich zu dem Aufladebereich. Zu beachten ist, dass zwei durch die Volllinien in 12 dargestellten Wellenformen mit dem Betrieb gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel assoziiert sind. Andererseits sind zwei durch die gestrichelten Linien dargestellten Wellenformen mit dem Betrieb eines Vergleichsbeispiels (d.h. ein Beispiel, bei welchem ein Drosselklappenventil zu Einstellung der Frischluftdurchflussmenge stromabwärts eines elektrischen Laders angeordnet ist) assoziiert.
  • Ein Zeitpunkt t4 in 12 entspricht einem Zeitpunkt, bei welchem eine Beschleunigungsanforderung (d.h. Drehmomentanforderung), die einen Übergang von dem nicht aufgeladenen Bereich (erster Bereich oder zweiter Bereich) zu dem Aufladebereich benötigt, getätigt wird. Außerdem entspricht ein Zeitpunkt t5 einem Zeitpunkt, bei welchem die Verdichterdrehzahl NC und der Aufladedruck (d.h. Ausgleichstankdruck) beginnen, sich als Antwort auf die Beschleunigungsanforderung in dem Betrieb gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu erhöhen, und ein Zeitpunkt t6 entspricht einem Zeitpunkt ähnlich zu dem vorstehenden in dem Betrieb gemäß dem Vergleichsbeispiel. Darüber hinaus entspricht ein Zeitpunkt t7 einem Zeitpunkt, bei welchem das für den Übergang zu dem Aufladebereich benötigte Ansteigen der Verdichterdrehzahl NC in dem Betrieb gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel abgeschlossen wurde, und ein Zeitpunkt t8 entspricht einem Zeitpunkt ähnlich zu dem vorstehenden in dem Vergleichsbeispiel. Zu beachten ist, dass der hier genannte „Aufladedruck“ derselbe ist als der Ansaugluftdruck P3 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und in dem Vergleichsbeispiel dem Druck stromabwärts des Drosselklappenventils entspricht. Obwohl in 12 keine Wellenform des Drosselklappenventils 24 dargestellt ist, wird es zusätzlich als Antwort auf die Beschleunigungsanforderung zu dem Zeitpunkt t4 geöffnet.
  • Wie bereits mit Bezug zu 3 beschrieben, steigt die Verdichterdrehzahl NC an, wenn das Drosselklappenventil 24 geschlossen wird, um die Frischluftdurchflussmenge in dem nicht aufgeladenen Bereich einzustellen. Deshalb kann die Verdichterdrehzahl NC, wie in 12 gezeigt, im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel vor dem Zeitpunkt t4 der Beschleunigungsanforderung erhöht werden. Infolgedessen sinkt die Menge der Energie, welche der elektrische Verdichter 26a benötigt, um die Verdichterdrehzahl NC auf einen Wert, der notwendig ist, um in Abhängigkeit von der Drehmomentanforderung die Zylinderinnen-Ladeluftmenge zu erreichen, zu erhöhen. Deshalb wird, wie in 12 gezeigt, der Zeitpunkt t5, bei welchem die Verdichterdrehzahl NC (d.h. Aufladedruck) beginnt, anzusteigen, früher als bei dem Zeitpunkt t6 in dem Vergleichsbeispiel und eine für die Erhöhung der Verdichterdrehzahl NC benötigte Zeitspanne (t5-t7) wird kürzer als die dafür in dem Vergleichsbeispiel benötigte Zeitspanne (t6-t8). Konsequenterweise können die vorteilhaften Effekte einer Verbesserung des Aufladeansprechverhaltens erreicht werden.
  • 1-4-2. Vorteilhafte Effekte hinsichtlich der Anordnung auf der Ansaugseite
  • Außerdem sind gemäß der Verbrennungskraftmaschine 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der elektrische Verdichter 26a und die EGR-Einlassöffnung 56 auf der vorstehend beschriebenen „Ansaugseite“ (siehe 1) angeordnet. Auch verwendet der elektrische Lader 26 kein Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 als Antriebsquelle (d.h. es ist kein elektrisch unterstützter Turbolader). Darüber hinaus beinhaltet die Verbrennungskraftmaschine 10 keine anderen Lader als den elektrischen Lader 26. Gemäß dieser Art der Konfiguration können die folgenden vorteilhaften Effekte erreicht werden.
  • 13 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung der Konfiguration einer zum Vergleich mit der in 1 gezeigten Verbrennungskraftmaschine 10 herangezogenen Verbrennungskraftmaschine 100. Der Unterschied zwischen der Verbrennungskraftmaschine 100 und der Verbrennungskraftmaschine 10 wird nachstehend beschrieben. Die Verbrennungskraftmaschine 100 ist anstelle des elektrischen Laders 26 mit einem Turbolader 102 versehen. Wenn ein Turbolader enthalten ist, ist eine Turbine an einem Abschnitt eines Abgaskanals, welcher sich soweit stromaufwärts als möglich befindet, um eine hohe Abgasenergie zu nutzen, angeordnet. Deshalb ist gemäß der in 13 gezeigten Verbrennungskraftmaschine 100 eine Turbine 102b auf der, wie vorstehend beschrieben, definierten „Abgasseite“ angeordnet. In Verbindung damit ist auch ein mit der Turbine 102b über eine Verbindungswelle 102c verbundener Verdichter 102a auf der Abgasseite angeordnet. Infolgedessen wird eine Distanz L1 von dem Zylinder 12 (Brennkammer) zu dem Verdichter 102a unweigerlich länger als eine Distanz von dem Zylinder 12 zu dem elektrischen Verdichter 26a in der in 1 gezeigten Verbrennungskraftmaschine 10, sogar wenn die Distanz L1 so kurz wie möglich ausgestaltet wird.
  • Mit anderen Worten kann gemäß der Verbrennungskraftmaschine 10 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration deren Ansaugsystem im Vergleich mit der Verbrennungskraftmaschine 100 mit dem Turbolader 102 kompakt gemacht werden. Genauer gesagt, da der elektrische Verdichter 26a auf der Ansaugseite angeordnet ist, verbessert sich das Ansprechansprechverhalten des Aufladedrucks aufgrund der Tatsache, dass die Distanz zwischen dem alleinig enthaltenen elektrischen Verdichter 26a und dem Zylinder 12 kurz ist. Da auch die EGR-Einlassöffnung 56 auf der Ansaugseite angeordnet ist, verbessert sich zusätzlich das Ansprechansprechverhalten des EGR-Verhältnisses aufgrund der Tatsache, dass die Distanz zwischen der EGR-Einlassöffnung 56 und dem Zylinder 12 kurz ist. Hierunter wird mit Bezug zu 14 die Verbesserung des Ansprechansprechverhaltens des EGR-Verhältnisses beschrieben. Zu beachten ist, dass das Ansprechansprechverhalten des EGR-Verhältnisses weiter verbessert werden kann, da das EGR-Ventil 54, wie in der Verbrennungskraftmaschine 10, auf der Ansaugseite angeordnet ist.
  • 14 ist ein Zeitdiagramm zur Beschreibung der Effekte der Reduktion eines Abnahmeverzugs des EGR-Verhältnisses von einem EGR-Einlassstopp. Ein Vergleichsbeispiel in 14 entspricht einem Beispiel eines Betriebs der in 13 gezeigten Verbrennungskraftmaschine 100. Ein Zeitpunkt t9 entspricht einem Zeitpunkt eines EGR-Einlassstopps als eine Folge der Schließung des EGR-Ventils 54. Zusätzlich wird in dem in 15 gezeigten Beispiel auch das Drosselklappenventil 24 zu dem Zeitpunkt t9 geschlossen. Deshalb sinkt die Zylinderinnen-Ladeluftmenge, nachdem der Zeitpunkt t9, wie in 14 gezeigt, verstreicht. Als Antwort auf diese Art der Abnahme der Zylinderinnen-Ladeluftmenge sinkt ein Fehlzündungsgrenz-EGR-Verhältnis.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der Verbrennungskraftmaschine 10, in welcher die EGR-Einlassöffnung 56 genauso wie der elektrische Verdichter 26a auf der Ansaugseite angeordnet ist, das Ansaugluftkanalvolumen, durch welches ein Gasgemisch aus der Frischluft und dem EGR-Gas strömt, effektiv reduziert werden. Eine Zeitspanne des Abnahmeverzugs des EGR-Verhältnisses, welche ab einem EGR-Einlassstopp (oder einer Abnahme der Menge des eingeleiteten EGR-Gases) beginnt, wird proportional zu diesem Ansaugluftkanalvolumen länger. Gemäß der Verbrennungskraftmaschine 100 (Vergleichsbeispiel), in welcher dieses Ansaugluftkanalvolumen, wie in 14 gezeigt, länger als das der Verbrennungskraftmaschine 10 ist, wird das EGR-Verhältnis kurzzeitig höher als das Fehlzündungsgrenz-EGR-Verhältnis aufgrund des Abnahmeverzugs des EGR-Verhältnisses. Infolgedessen verschlechtert sich die Verbrennung. Im Gegensatz dazu kann gemäß der Verbrennungskraftmaschine 10, die das vorstehend beschriebene Ansaugluftkanalvolumen effektiv verkürzen kann, der Abnahmeverzug des EGR-Verhältnisses, wie in 14 gezeigt, effektiv reduziert werden.
  • 15 ist ein Zeitdiagramm zur Beschreibung der Effekte der Reduktion eines Zunahmeverzugs des EGR-Verhältnisses von einem EGR-Einlassstart. Ein Zeitpunkt t10 entspricht einem Zeitpunkt eines EGR-Einlassstarts als eine Folge der Öffnung des EGR-Ventils 54. Ähnlich zu der Zeitspanne des Abnahmeverzugs des EGR-Verhältnisses wird auch eine Zeitspanne des Zunahmeverzugs des EGR-Verhältnisses, welcher ab einem EGR-Einlassstart (oder einer Zunahme der Menge des eingeleiteten EGR-Gases) beginnt, proportional zu dem vorstehend beschriebenen Ansaugluftkanalvolumen länger. Somit kann gemäß der Verbrennungskraftmaschine 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie in 15 gezeigt, der Zunahmeverzug des EGR-Verhältnisses (d.h. Verzug der Ankunft des EGR-Gases) im Vergleich mit dem vorstehend beschriebenen Vergleichsbeispiel effektiv reduziert werden.
  • Außerdem wird sogar bei einem Beispiel, bei welchem, wie in der Verbrennungskraftmaschine 100 gemäß dem in 13 gezeigten Vergleichsbeispiel nur das Drosselklappenventil 24 auf der Ansaugseite angeordnet ist, wenn der Verdichter 102a auf der Abgasseite angeordnet ist, die Distanz von dem Drosselklappenventil 24 zu dem Verdichter 102a länger. Deshalb kann die Distanz von dem Drosselklappenventil 24 zu dem Zylinder 12 nicht ausreichend verkürzt werden. Im Gegensatz dazu sind gemäß der Verbrennungskraftmaschine 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels nicht nur der elektrisch Verdichter 26a und die EGR-Einlassöffnung 56, sondern auch das Drosselklappenventil 24 auf der Ansaugseite angeordnet (siehe 1). Da die Distanz von dem Drosselklappenventil 24 zu dem elektrischen Verdichter 26a so kurz wie möglich gemacht werden kann, kann somit eine Konfiguration, in welcher die Distanz von dem Drosselklappenventil 24 zu dem Zylinder 12 so kurz wie möglich gemacht werden kann, erreicht werden. Das kann das Ansprechansprechverhalten des Stromaufwärtsdrucks des elektrischen Verdichters 26a (d.h. Ansaugluftdruck P2), welches mit der Einstellung des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils 24 assoziiert ist, und auch das mit der Einstellung dieses Öffnungswinkels assoziierte Ansprechansprechverhalten der Zylinderinnen-Luftlademenge verbessern.
  • 16 ist ein Graph, der eine Verteilung von Innenwandtemperaturen der individuellen Abschnitte des Ansaugsystems darstellt. Die horizontale Achse kennzeichnet eine Distanz L von der Brennkammer (Zylinder 12). 16 gibt eine Temperaturverteilung an, welche erhalten wird, wenn die Temperaturen der individuellen Abschnitte nach Abschließen einer Motorerwärmung bei einer niedrigen Umgebungslufttemperatur stabil sind. Wie in 16 gezeigt, wenn die Distanz L länger ist (d.h. wenn eine Distanz von dem Motorhauptkörper 14, der eine Wärmequelle ist, länger ist), werden die Innenwandtemperaturen des Ansaugsystems niedriger. In dem in 16 gezeigten Beispiel ist bei einem Teil einer Leitung (welche ein Abschnitt des Ansaugsystems ist, der sich stromaufwärts des Ausgleichstanks befindet) die Innenwandtemperatur niedriger als der Taupunkt des Gasgemischs aus der Frischluft und dem EGR-Gas. Wenn die Innenwandtemperatur niedriger als der Taupunkt dieses Gasgemischs ist, entsteht kondensiertes Wasser aus dem Gasgemisch, das durch die Innenwand gekühlt wird. Es besteht eine Möglichkeit, dass sich entstandenes kondensiertes Wasser nachteilig auf die Verbrennung auswirkt und Korrosion der individuellen Abschnitte fördert.
  • Gemäß der Verbrennungskraftmaschine 10 kann im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel (in 13 gezeigte Verbrennungskraftmaschine 100), wie in 16 gezeigt, die Distanz L der EGR-Einlassöffnung 56 verkürzt werden und somit kann die Länge der stromabwärts der EGR-Einlassöffnung 56 befindlichen Leitung auch verkürzt werden. Infolgedessen kann der Abschnitt der Leitung, in welcher ein Problem mit Auftreten des kondensierten Wassers besteht, wie beispielsweise in 16 gezeigt, verkürzt werden. Deshalb kann gemäß der Verbrennungskraftmaschine 10, die die vorstehend beschriebene Ansaugseitenanordnung verwendet, das Auftreten des kondensierten Wassers verhindert oder reduziert werden.
  • 1-4-3. Regenerativer Energieerzeugungsbereich
  • Der nicht aufgeladene Bereich der Verbrennungskraftmaschine 10 beinhaltet zusätzlich zu dem Niedriglastbereich (erster Bereich und zweiter Bereich), in welchem die Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens priorisiert wird, den Mittellastbereich (d.h. regenerativer Energieerzeugungsbereich), welcher sich relativ zu dem Niedriglastbereich auf der Hochlastseite befindet und in welchem die regenerative Energieerzeugungsanforderung priorisiert wird. Die für das Antreiben des elektrischen Verdichters 26a verwendete elektrische Energie wird von der Batterie 30, die eine durch die Verwendung der Energie der Verbrennungskraftmaschine 10 erzeugte elektrische Energie speichert, zugeführt. Deshalb kann durch Durchführung der regenerativen Energieerzeugung die Menge der Energieerzeugung unter Verwendung der Energie der Verbrennungskraftmaschine 10 abgesenkt werden. Das führt zu einer Verbesserung der Kraftstoffeffizienz.
  • 1-4-4. Vorteilhafte Effekte auf die Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders beim Übergang von dem Niedriglastbereich zu dem Mittellastbereich
  • Wie mit Bezug zu 11 beschrieben, wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beim Übergang von dem Niedriglastbereich zu dem Mittellastbereich das „regenerative Energieerzeugungsstartverfahren“ ausgeführt, nachdem zuerst die Drehmomentanforderung durch das „Frischluft-Inkrementverfahren“ erfüllt wird. Das regenerative Energieerzeugungsstartverfahren wird als ein Verfahren für eine Dauer, bis die Maximierung der Druckdifferenz vor und nach dem elektrischen Verdichter 26a erhalten wird, für eine effiziente regenerative Energieerzeugung ausgeführt. Gemäß dem regenerativen Energieerzeugungsstartverfahren wird das Drosselklappenventil 24 schrittweise hin zu dem zweiten Sollöffnungswinkel geöffnet und die Energieerzeugungslast des elektrischen Laders 26 wird schrittweise hin zu der Sollenergieregenerationslast erhöht, während gleichzeitig die Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge erfüllt (aufrechterhalten) wird. Infolgedessen kann der Betriebszustand des Drosselklappenventils 24 und des elektrischen Laders 26 angemessen umgeschaltet werden, so dass eine effiziente regenerative Energieerzeugung durch Maximierung der Druckdifferenz vor und nach dem elektrischen Verdichter 26a ermöglich wird, während gleichzeitig eine Änderung der Zylinderinnen-Ladeluftmenge von einem Bedarfswert reduziert wird (und auch eine Änderung des Motordrehmoments in diesem Zusammenhang).
  • 1-5. Modifikationsbeispiele des ersten Ausführungsbeispiels
  • In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel sind die EGR-Einlassöffnung 56, der elektrische Verdichter 26a und das Drosselklappenventil 24 auf der „Ansaugseite“ angeordnet. Diese Anordnung kann aufgrund der Verkürzung der Distanz von dem Drosselklappenventil 24 zu dem elektrischen Verdichter 26a auch die vorstehend beschriebenen Effekte erreichen. Jedoch können aus diesen drei Komponenten auch nur die EGR-Einlassöffnung 56 und der elektrische Verdichter 26a auf der „Ansaugseite“ angeordnet sein. Gemäß dieser Art von Beispiel können ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Effekte (d.h. Verbesserung des Ansprechverhaltens des Aufladedrucks und des Ansprechverhaltens des EGR-Verhältnisses und Reduktion des kondensierten Wassers) erreicht werden.
  • Außerdem kann die vorstehend beschriebene „Ansaugseite“ nicht immer vorgesehen sein, um die vorteilhaften Effekte bezüglich der vorstehend beschriebenen Verbesserung des Aufladedrucks zu erreichen. Das heißt, eine Verbrennungskraftmaschine kann zum Erreichen dieses vorteilhaften Effekts beispielsweise wie folgt eingerichtet sein, solange eine EGR-Einlassöffnung stromaufwärts eines elektrischen Laders angeordnet ist und ein Drosselklappenventil stromaufwärts der EGR-Einlassöffnung angeordnet ist. Mit anderen Worten, kann eine Verbrennungskraftmaschine zum Erreichen der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Effekte zusätzlich zu einem elektrischen Lader einen Turbolader beinhalten und in dieser Verbrennungskraftmaschine kann zumindest einer von dem elektrischen Lader und einer EGR-Einlassöffnung genau wie ein Verdichter des Turboladers auf der Abgasseite angeordnet sein. Alternativ kann ein elektrischer Lader, welchen eine Verbrennungskraftmaschine beinhaltet, um die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Effekte zu erreichen, ein elektrisch assistierter Turbolader, der das Abgas der Verbrennungskraftmaschine als Antriebsquelle verwendet, sein und ein Verdichter dieses Turboladers kann auf der Abgasseite angeordnet sein.
  • Darüber hinaus wurde das Beispiel, in welchem der Niedriglastbereich, wo die Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens priorisiert ist, den ersten Bereich und den zweiten Bereich beinhaltet, in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Jedoch kann anstelle dieser Art von Beispiel eine Anordnung übernommen werden, so dass nur einer aus dem ersten und zweiten Bereich in dem nicht aufgeladenen Bereich enthalten ist. Darüber hinaus kann der regenerative Energieerzeugungsbereich nicht immer in dem nicht aufgeladenen Bereich vorgesehen sein und somit kann der gesamte nicht aufgeladene Bereich beispielsweise zumindest aus einem aus dem ersten und zweiten Bereich bestehen.
  • 2. Zweites Ausführungsbeispiel
  • Als Nächstes wird mit Bezug zu 17 und 18 ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Es wird angenommen, dass in der folgenden Erklärung die in 1 gezeigte Konfiguration als ein Beispiel der Konfiguration eines Systems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
  • 2-1. Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders
  • Die Steuerung des Drosselklappenventils 24 und des elektrischen Laders 26 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ähnlich der Steuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, bis auf einen nachstehend beschriebenen Punkt. Das heißt, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Inhalte der in dem Niedriglastbereich (siehe 2) durchgeführten Steuerung, in welchem die Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens priorisiert wird, in Übereinstimmung damit geändert, ob ein „Temperaturkorrelationswert“ größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert ist.
  • Der hier genannte Temperaturkorrelationswert entspricht einem Wert, welcher mit der Temperatur des Gases in einem „EGR-Konvergenzabschnitt“, bei welchem das von der EGR-Einlassöffnung 56 in den Ansaugluftkanal 16 eingeleitete EGR-Gas mit der Ansaugluft konvergiert, korreliert. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine durch den Umgebungslufttemperatursensor 66 erfasste Umgebungslufttemperatur als ein Beispiel des Temperaturkorrelationswerts verwendet. Zu beachten ist, dass der EGR-Kanal 52 um die EGR-Einlassöffnung 56 und den Ansaugluftkanal 16 dem vorstehend beschriebenen EGR-Konvergenzabschnitt entspricht.
  • 2-1-1. Überblick über die Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders unter extrem niedriger Temperatur
  • Insbesondere wenn die Umgebungslufttemperatur niedriger ist, wird die Ansauglufttemperatur niedriger. Infolgedessen wird auch die Frischlufttemperatur bei dem EGR-Konvergenzabschnitt niedriger. Wenn die Temperatur des Gasgemischs bei dem EGR-Konvergenzabschnitt als eine Folge der Vermischung von Niedrigtemperatur-Frischluft und EGR-Gas unter den Taupunkt oder niedriger fällt, entsteht kondensiertes Wasser. Zusätzlich besteht das Problem, dass, wenn die Umgebungslufttemperatur niedriger als 0°C ist, das entstandene kondensierte Wasser gefrieren kann.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel soll das EGR-Gas unter den extrem niedrigen Temperaturen, bei welchen die Umgebungslufttemperatur niedriger als 0°C ist, nicht als Prämisse eingeleitet werden (d.h. eine „EGR-Ventilschließbedingung“, das das EGR-Ventil 54 geschlossen ist, ist erfüllt). Außerdem wird während der Verwendung des Niedriglastbereichs, in welchem die Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens priorisiert wird, der Ansaugluftdruck P2 als Folge des bereits beschriebenen Schließens des Drosselklappenventils 24 in den Zustand mit starkem Unterdruck versetzt. Infolgedessen wird während der Verwendung dieser Art von Niedriglastbereich, da sogar, wenn das EGR-Ventil 54 geschlossen ist, der EGR-Konvergenzabschnitt in den Zustand mit starkem Unterdruck versetzt wird, das EGR-Gas leicht von dem EGR-Ventil 54 in den EGR-Konvergenzabschnitt austreten. Außerdem besteht das Problem, dass, wenn das EGR-Gas auf diese Weise bei der extrem niedrigen Temperatur austritt, Feuchte, welche in dem ausgetretenen EGR-Gas enthalten ist, kondensieren kann. Darüber hinaus besteht das Problem, dass, wenn die Umgebungslufttemperatur niedriger als 0°C ist, das kondensierte Wasser, das aus der ausgetretenen Feuchte entsteht, gefrieren kann.
  • 17 ist ein Graph zur Beschreibung eines charakteristischen Abschnitts der Steuerung des Drosselklappenventils 24 und des elektrischen Laders 26 bei der extrem niedrigen Temperatur gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. In 17 ist ein Verhältnis zwischen einem unteren Schutzgrenzwert des Ansaugluftdrucks P2 und der Umgebungslufttemperatur dargestellt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird im Hinblick auf das vorstehend beschriebene Problem, das im Zusammenhang mit der Ausführung der Steuerung des Ansaugluftdrucks P2 (d.h. erstes oder zweites Ansaugluftdurchflussmengen-Einstellverfahren) zur Erzeugung des Zustands mit starken Unterdruck gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auftritt, bezüglich der Steuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zusätzlich die folgende Steuerung ausgeführt.
  • Das heißt, wenn die EGR-Schließbedingung erfüllt ist und die Umgebungslufttemperatur höher oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert TH1 (z.B. -5°C) ist, wird P2LG1, der ein negativer Wert ist, als ein unterer Schutzgrenzwert des Ansaugluftdrucks P2 ausgewählt. Dieser untere Schutzgrenzwert P2LG1 entspricht einem Wert, der ausreichend niedriger als der in der Steuerung des Ansaugluftdrucks P2 (d.h. erstes oder zweites Ansaugluftdurchflussmengen-Einstellverfahren) zur Erzeugung des Zustands mit starkem Unterdruck während der Verwendung des Niedriglastbereichs (erster oder zweite Bereich) ausgewählte Sollwert ist. Somit wird die Steuerung des Ansaugluftdrucks P2, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel, ohne Beschränkung ausgeführt.
  • Andererseits wird bei einem Beispiel, bei welchem die EGR-Schließbedingung erfüllt ist und die Umgebungslufttemperatur niedriger als der Schwellenwert TH1 ist, P2LG2 als der untere Schutzgrenzwert des Ansaugluftdrucks P2 ausgewählt. Dieser untere Schutzgrenzwert P2LG2 entspricht einem Wert, der größer als der vorstehend beschriebene P2LG1 und niedriger als der Umgebungsluftdruck ist. Um in diesem Beispiel den Ansaugluftdruck P2 sich dem unteren Schutzgrenzwert P2LG2 annähern zu lassen, wird das Drosselklappenventil 24 geöffnet und die Energieerzeugungslast in einer Höhe, die notwendig ist, um einen Anstieg der Zylinderinnen-Ladeluftmenge als Folge der Öffnung des Drosselklappenventils 24 auf diese Weise zu reduzieren, wird auf den MG 26b (elektrischen Lader 26) aufgebracht. Zu beachten ist, dass das durch die Verwendung des Drosselklappenventils 24 und des elektrischen Laders 26 auf diese Weise ausgeführte Verfahren einem Beispiel des „dritten Luftdurchflussmengen-Einstellverfahrens“ gemäß der vorliegenden Offenbarung entspricht.
  • 2-1-2. Verfahren Verfahrens bezüglich der Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders
  • 18 ist ein Flussdiagramm, das eine Routine des Verfahrens bezüglich der Steuerung des Drosselklappenventils 24 und des elektrischen Laders 26 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt. Die Verfahrensschritte S100 bis S116 in der in 18 gezeigten Routine sind bereits in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Gemäß der in 12 gezeigten Routine geht die Steuervorrichtung 60 zu Schritt S200, wenn bei Schritt S112 positiv entschieden wird (Minimalwert > Bedarfsdruckwert T). Bei Schritt S200 bestimmt die Steuervorrichtung 60, ob der Bedarfsdruckwert R dem Minimalwert entspricht. Wenn hier negativ entschieden wird, d.h. wenn der Niedriglastbereich, in welchem die Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens priorisiert wird, nicht verwendet wird, geht die Steuervorrichtung 60 infolgedessen zu Schritt S116.
  • Wenn andererseits bei Schritt S200 positiv entschieden wird, d.h. wenn der Niedriglastbereich, in welchem die Anforderung zur Verbesserung des Ansprechverhaltens priorisiert wird, verwendet wird, geht die Steuervorrichtung 60 zu Schritt S202. Bei Schritt S202 bestimmt die Steuervorrichtung 60, ob die EGR-Schließbedingung erfüllt ist.
  • Wenn bei Schritt S202 negativ entschieden wird, geht die Steuervorrichtung 60 zu Schritt S116. Wenn andererseits bei Schritt S202 positiv entschieden wird, geht die Steuervorrichtung 60 zu Schritt S204. Bei Schritt S204 bestimmt die Steuervorrichtung 60, ob die Umgebungslufttemperstur höher oder gleich dem Schwellenwert TH1 ist.
  • Wenn bei Schritt S204 positiv entschieden wird, d.h. wenn beurteilt werden kann, dass sogar, wenn das EGR-Gas aufgrund der Erzeugung des Zustands mit starkem Unterdruck aus dem EGR-Ventil 54 austritt, kein oder ein geringes Problem mit gefrierender Feuchte besteht, geht die Steuervorrichtung 60 zu Schritt S206. Bei Schritt S206 wählt die Steuervorrichtung 60 P2LG1 (siehe 17) als den unteren Schutzgrenzwert des Ansaugluftdrucks P2. Danach geht das Verfahren zu Schritt S116.
  • Wenn bei Schritt S204 negativ entschieden wird, d.h. wenn beurteilt werden kann, dass ein großes Problem mit gefrierender Feuchte in dem ausgetretenen EGR-Gas besteht, geht die Steuervorrichtung 60 zu Schritt S208. Bei Schritt S208 wählt die Steuervorrichtung 60 P2LG2 (siehe 17) als den unteren Schutzgrenzwert des Ansaugluftdrucks P2 aus. Infolgedessen wird das Drosselklappenventil 24 so gesteuert (d.h. geöffnet), dass sich der Ansaugluftdruck P2 dem unteren Schutzgrenzwert P2LG2 annähert. Auch die Energieerzeugungslast in einer Höhe, die notwendig ist, um einen Anstieg der Zylinderinnen-Ladeluftmenge als Folge der Öffnung des Drosselklappenventils 24 auf diese Weise zu reduzieren, wird auf den MG 26b aufgebracht. Wie eben beschrieben, wird die Steuerung des Ansaugluftdrucks P2 für die Erzeugung des Zustands mit starkem Unterdruck nicht durchgeführt, wenn das Verfahren zu Schritt S208 geht.
  • 2-2. Vorteilhafte Effekte bezüglich der Steuerung des Drosselklappenventils und des elektrischen Laders
  • Wie bisher beschrieben, wird gemäß der Steuerung des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wenn die EGR-Schließbedingung erfüllt ist und die Umgebungslufttemperatur während der Verwendung des in 2 gezeigten Niedriglastbereichs niedriger als der Schwellenwert TH1 ist, das Drosselklappenventil 24 geöffnet, um größer zu sein als der Öffnungswinkel, welcher verwendet wird, wenn die Umgebungslufttemperatur (d.h. Temperaturkorrelationswert) bei derselben Motorlast höher oder gleich dem Schwellenwert TH1 ist. Da der Ansaugluftdruck P2 nicht sehr negativ wird, wird infolgedessen eine Druckdifferenz vor und nach dem EGR-Ventil 54 kleiner. Somit wird Leckage des EGR-Gas aus dem EGR-Ventil 54, welches geschlossen wird, reduziert. Zusätzlich wird die Energieerzeugungslast auf den MG 26b angewendet, wobei ein Anstieg der Zylinderinnen-Ladeluftmenge als Folge des Öffnens des Drosselklappenventils 24 reduziert wird.
  • 2-3. Modifikationsbeispiele bezüglich dem zweiten Ausführungsbeispiel
  • 2-3-1. Anderes Beispiel eines „Temperaturkorrelationswerts“
  • In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird die Umgebungslufttemperatur als ein Beispiel des mit der Temperatur des Gases an dem EGR-Konvergenzabschnitt korrelierenden „Temperaturkorrelationswerts“ verwendet. Jedoch kann der „Temperaturkorrelationswert“ gemäß der vorliegenden Offenbarung beispielsweise anstelle des vorstehend beschriebenen Beispiels der Umgebungslufttemperatur die Temperatur des Gases unmittelbar nach dem EGR-Ventil 54, die direkt durch einen Temperatursensor erfasst wird, sein.
  • 2-3-2. Anderes Beispiel eines „Schwellenwerts“ zur Evaluation des Temperaturkorrelationswerts
  • In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird der Schwellenwert TH1 (-5°C), der niedriger oder gleich 0°C ist, als ein „Schwellenwert“ zur Evaluation des Temperaturkorrelationswerts verwendet. Jedoch kann dieser „Schwellenwert“ nicht immer niedriger oder gleich 0°C sein, solange er niedriger oder gleich dem Taupunkt des Gasgemischs aus der Frischluft und dem EGR-Gas ist. Um somit nicht nur aus dem EGR-Ventil 54 ausgetretene gefrierende Feuchte zu reduzieren, sondern auch das Auftreten des kondensierten Wassers aus der ausgetretenen Feuchte selbst zu reduzieren, kann alternativ ein Wert, der niedriger oder gleich dem vorstehend beschriebenen Taupunkt und höher als 0°C ist, als der vorstehend beschriebene Schwellenwert verwendet werden.
  • 3. Andere Ausführungsbeispiele
  • In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wurde das Beispiel einer Reihendreizylinder-Verbrennungskraftmaschine 10 beschrieben. Jedoch ist die Anzahl und Anordnung der Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung bezüglich des Erreichens der vorteilhaften Effekte hinsichtlich der Verbesserung des Aufladeansprechverhaltens nicht speziell darauf beschränkt. Außerdem kann die Anwendung der vorstehend beschriebenen „Ansaugseitenanordnung“ auf einem V-Motor beispielsweise, wie nachfolgend beschrieben, durchgeführt werden. Das heißt, in einem V-Motor mit einer Konfiguration, bei welcher Ansaugsystemteile (genauer gesagt, durch zwei Bänke geteilte Ansaugsystemteile), zumindest ein Teil aus einem elektrischen Verdichter und einer EGR-Einlassöffnung aus dem elektrischen Verdichter, zwischen den zwei Bänken angeordnet sind, kann die EGR-Einlassöffnung und ein Drosselklappenventil in der Ansicht von der Axialrichtung eines Zylinders jeder Bank auf der „Ansaugseite“ angeordnet sein. Darüber hinaus kann in einem V-Motor mit einer Konfiguration, bei welcher Abgassystemteile zwischen zwei Bänken angeordnet sind und Ansaugsystemteile separat für jede Bank angeordnet sind, zumindest ein elektrischer Verdichter und eine EGR-Einlassöffnung in der Ansicht von der Axialrichtung eines Zylinders jeder Bank auf der „Ansaugseite“ in jeder Bank angeordnet sein.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Modifikationsbeispiele können nach Bedarf auf andere Weise als die explizit beschriebenen kombiniert werden und können auf verschiedene Arten modifiziert werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.
  • Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine mit einem elektrischen Lader mit einem elektrischen Verdichter; einer EGR-Einlassöffnung, welche stromaufwärts des elektrischen Verdichters ausgebildet ist; einem Drosselklappenventil, das stromaufwärts der EGR-Einlassöffnung angeordnet ist; und eine Steuervorrichtung. Kein anderes Drosselklappenventil als das Drosselklappenventil ist in dem Ansaugluftkanal angeordnet. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet, in einem nicht aufgeladenen Bereich ein erstes Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren, das durch Einstellen eines Öffnungswinkels des Drosselklappenventils eine Ansaugluftdurchflussmenge einstellt, während der elektrische Lader angetrieben wird, um ein Druckverhältnis des elektrischen Verdichters an 1 annähern zu lassen; und ein zweites Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren, das durch Einstellen des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils die Ansaugluftdurchflussmenge einstellt, während der elektrische Lader nicht erregt wird, auszuführen.

Claims (7)

  1. Verbrennungskraftmaschine (10) mit: einem elektrischen Lader (26) mit einem in einem Ansaugluftkanal (16) angeordneten elektrischen Verdichter (26a); einer EGR-Einlassöffnung (56), welche an einem Abschnitt des Ansaugluftkanals (16), der sich stromaufwärts des elektrischen Verdichters (26a) befindet, ausgebildet ist; einem Drosselklappenventil (24), das in einem Abschnitt des Ansaugluftkanals (16), der sich stromaufwärts der EGR-Einlassöffnung (56) befindet, angeordnet ist; und einer Steuervorrichtung (60), die eingerichtet ist, den elektrischen Lader (26) und das Drosselklappenventil (24) zu steuern, wobei außer dem Drosselklappenventil (24) kein anderes Drosselklappenventil in dem Ansaugluftkanal (16) angeordnet ist, und wobei die Steuervorrichtung (60) eingerichtet ist, in einem nicht aufgeladenen Bereich, in welchem ein Auslassdruck des elektrischen Verdichters (26a) niedriger oder gleich einem Umgebungsluftdruck ist, zumindest eines der folgenden Verfahren auszuführen: ein erstes Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren, das durch Einstellen eines Öffnungswinkels des Drosselklappenventils (24) eine Ansaugluftdurchflussmenge einstellt, während der elektrische Lader (26) angetrieben wird, um ein Druckverhältnis des elektrischen Verdichters (26a) einem Wert von 1 annähern zu lassen; und ein zweites Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren, das durch Einstellen des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils (24) die Ansaugluftdurchflussmenge einstellt, während der elektrische Lader (26) nicht mit Energie versorgt wird.
  2. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei, wenn in einer von einer Axialrichtung eines Zylinders (12) gesehenen Ansicht der Verbrennungskraftmaschine (10) die Seite einer Einlassöffnung (72) als eine Ansaugseite des Zylinders (12) und eine der Ansaugseite bezüglich der Mitte des Zylinders (12) gegenüberliegende Seite als eine Abgasseite bezeichnet wird, der elektrische Lader (26) und die EGR-Einlassöffnung (56) auf der Ansaugseite angeordnet sind, der elektrische Lader (26) kein Abgas der Verbrennungskraftmaschine (10) als eine Energie des elektrischen Laders (26) verwendet, und die Verbrennungskraftmaschine (10) keinen anderen Lader als den elektrischen Lader (26) aufweist.
  3. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 2, wobei das Drosselklappenventil (24), genauso wie der elektrische Verdichter (26a) und die EGR-Einlassöffnung (56), auf der Ansaugseite angeordnet ist.
  4. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der nicht aufgeladene Bereich aufweist: einen ersten Bereich, in welchem das erste Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren ausgeführt wird, und/oder einen zweiten Bereich, in welchem das zweite Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren ausgeführt wird; und einen regenerativen Energieerzeugungsbereich, welcher sich relativ zu dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich auf einer Hochlast-Seite befindet und in welchem durch Verwendung des elektrischen Laders (26) regenerative Energieerzeugung durchgeführt wird, und die Steuervorrichtung (60) eingerichtet ist, in dem regenerativen Energieerzeugungsbereich einen Öffnungswinkel des Drosselklappenventils (24) und eine Energieregenerationslast des elektrischen Laders (26) einzustellen, um die Ansaugluftdurchflussmenge einzustellen.
  5. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 4, wobei der nicht aufgeladene Bereich in einer Reihenfolge von einer Niedriglast-Seite aus den ersten Bereich, den zweiten Bereich und den regenerativen Energieerzeugungsbereich aufweist.
  6. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verbrennungskraftmaschine (10) ein EGR-Ventil (54) aufweist, das eingerichtet ist, einen mit der EGR-Einlassöffnung (56) als ein Ende versehenen EGR-Kanal (52) zu öffnen und zu schließen, und die Steuervorrichtung (60) in dem nicht aufgeladenen Bereich eingerichtet ist: das erste Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren oder das zweite Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren auszuführen, wenn eine EGR-Schließbedingung, dass das EGR-Ventil (54) geschlossen ist, erfüllt ist und ein Temperaturkorrelationswert, der mit einer Temperatur eines Gases bei einem EGR-Konvergenzabschnitt, bei welchem von der EGR-Einlassöffnung (56) in den Ansaugluftkanal (16) eingeleitetes EGR-Gas mit der Ansaugluft konvergiert, korreliert, größer oder gleich einem Schwellenwert ist; und, wenn die EGR-Schließbedingung erfüllt ist und der Temperaturkorrelationswert kleiner als der Schwellenwert ist, ein drittes Luftdurchflussmengen-Einstellverfahren auszuführen, das den Öffnungswinkel des Drosselklappenventils (24) so einstellt, dass dieser größer als ein Öffnungswinkel wird, welcher verwendet wird, wenn der Temperaturkorrelationswert bei gleicher Motorlast größer oder gleich dem Schwellenwert ist, und das auf den elektrischen Lader (26) die Energieregenerationslast aufbringt, welche notwendig ist, um einen mit einem Anstieg des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils (24) assoziierten Anstieg einer Zylinderinnen-Ladeluftmenge zu reduzieren.
  7. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Steuervorrichtung (60) beim Übergang von dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich zu dem regenerativen Energieerzeugungsbereich eingerichtet ist: vor der Aufbringung der Energieregenerationslast auf den elektrischen Lader (26) ein Frischluft-Inkrementverfahren auszuführen, das das Drosselklappenventil (24) hin zu einem ersten Sollöffnungswinkel öffnet, welcher notwendig ist, um in dem regenerativen Energieerzeugungsbereich eine Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge, die zum Erreichen eines Bedarfsmotordrehmoments notwendig ist, zu erhalten; und ein regeneratives Energieerzeugungsstartverfahren auszuführen, das nach der Ausführung des Frischluft-Inkrementverfahrens das Drosselklappenventil (24) schrittweise hin zu einem zweiten Sollöffnungswinkel größer als der erste Sollöffnungswinkel öffnet und schrittweise die Energieerzeugungslast des elektrischen Laders (26) hin zu einer Sollenergieerzeugungslast bei gleichzeitiger Erfüllung der Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge erhöht, und wobei der zweite Sollöffnungswinkel und die Sollenergieerzeugungslast bestimmt sind, um bei gleichzeitiger Erfüllung der Zylinderinnen-Ladeluftbedarfsmenge eine Druckdifferenz vor und nach dem elektrischen Verdichter (26a) zu maximieren.
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