DE102006000136A1

DE102006000136A1 - Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine und zugehöriges Steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE102006000136A1
Application number: DE102006000136A
Authority: DE
Inventors: Jun Kariya Hasegawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2006-10-19
Also published as: KR100750029B1; JP2006274831A; CN1840876A; KR20060103863A; US20060213194A1; US7434397B2; CN1840876B

Abstract

Eine Brennkraftmaschine (10) weist ein Drosselklappenventil (14), das für einen Ansaugdurchlass (11) vorgesehen ist, und einen Turbolader (30) auf, der eine Abgasturbine (32) und einen Ansaugverdichter (31) aufweist. Der Ansaugverdichter (31) ist in dem Ansaugdurchlass (11) angeordnet. Ein Wastgate-Ventil (37), das unter Verwendung eines elektrischen Betätigungsglieds (42) betrieben wird, ist für einen Umgehungsdurchlass (36) vorgesehen, der die Abgasturbine (32) umgeht. Ein Steuerungsgerät (60) für die Brennkraftmaschine (10) weist eine Einstelleinheit (62, 63, 64) und eine Steuerungseinheit (65) auf. Die Einstelleinheit (62, 63, 64) stellt die Position des Wastgate-Ventils (37) auf eine Sollposition in einer normalen Betriebsbedingung der Maschine (10) ein. Die Sollposition befindet sich außerhalb eines Positionsbereichs, in dem das Wastgate-Ventil (37) sich in einer im Wesentlichen vollständig geschlossenen Position befindet. Die Steuerungseinheit (65) steuert die Position des Wastgate-Ventils (37) derart, dass die Position des Wastgate-Ventils (37) mit der Sollposition übereinstimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader und bezieht sich auf ein Steuerungsverfahren für die Brennkraftmaschine.

Herkömmlich wird eine Ladevorrichtung wie ein Turbolader bei der Brennkraftmaschine zur Verbesserung des Wirkungsgrads von Ansaugluft angewandt, wodurch die Maschinenleistung erhöht wird. Entsprechend der JP-A-7-332097 ist ein Ladungssteuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine zur Steuerung einer Ladungsvorrichtung vorgesehen. Ein Umgehungsdurchlass ist vorgesehen, um eine bei einem Abgasrohr vorgesehene Abgasturbine zu umgehen. Ein Wastegate-Ventil (Ladedruckregelventil, Abblaseventil, waste gate valve) ist für den Umgehungsdurchlass zur Steuerung einer in die Abgasturbine strömenden Abgasmenge vorgesehen, wodurch der Ladedruck gesteuert wird.

Im Allgemeinen wird ein Wastgate-Ventil unter Verwendung eines Überdruckbetätigungsglieds gesteuert. Ein Aufbau des Wastgate-Ventils ist unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Ein Turbolader 80 weist einen Ansaugverdichter 81 und eine Abgasturbine 82 auf. Der Ansaugverdichter 81 ist bei einem Ansaugrohr 85 vorgesehen. Die Abgasturbine 82 ist für ein Abgasrohr 86 vorgesehen. Das Abgasrohr 86 ist mit einem Umgehungsdurchlass 87 verbunden, der die Abgasturbine 82 umgeht. Ein Wastgate-Ventil (WGV) 88 ist für den Umgehungsdurchlass 87. vorgesehen.

Das WGV 88 ist mit einem Betätigungsglied 90 verbunden, das eine Druckkammer 82 aufweist, die mit einer Membran 91 unterteilt ist. Das WGV 88 wird entsprechend dem Druck in der Druckkammer 82 betätigt. Der Ansaugdruck (Ladedruck) stromabwärts des Ansaugverdichters 81 wird der Druckkammer 92 über ein Rohr 93 beaufschlagt. Ein Drucksteuerungsventil (Vakuum- bzw. Unterdruckschaltventil) 94 wird unter Verwendung eines Mikroprozessors oder dergleichen betrieben, so dass der der Druckkammer 92 beaufschlagte Druck gesteuert wird.

Wenn das Drucksteuerungsventil 94 geschlossen ist, wird der Ladedruck direkt der Druckkammer 92 beaufschlagt, so dass das WGV 88 entsprechend dem Ladedruck betrieben wird. Insbesondere wird, wenn der Ladedruck groß wird, der Druck in der Druckkammer 92 groß. In dieser Bedingung wird das WGV 88 auf dessen Öffnungsseite betrieben, so dass sich die Beweglichkeit der Abgasturbine 82 verringert. Somit verringert sich die Beweglichkeit des Ansaugverdichters 81 ebenfalls, so dass sich der Ansaugdruck verringert. Wenn im Gegensatz dazu das Drucksteuerungsventil 94 öffnet, verringert sich der der Druckkammer 92 beaufschlagte Druck. Daher steigt der Druck in der Druckkammer 92 nicht an, selbst wenn der Ladedruck groß wird, so dass das WGV in einer geschlossenen Position beibehalten wird. Auf diese Weise wird die Beweglichkeit der Turbine beibehalten, selbst wenn der Ladedruck ansteigt. Als Ergebnis wird der Ladedruck beibehalten oder wird erhöht.

Jedoch wird bei diesem herkömmlichen Aufbau im Allgemeinen bei Erhöhung des Ladedrucks das WGV 88 geöffnet, so dass der Ladedruck davon abgehalten wird, übermäßig anzusteigen. Insbesondere wird das WGV 88 in der geschlossenen Position in einer normalen Bedingung beibehalten, und das WGV 88 öffnet sich leicht in einer Bedingung mit hoher Last oder in einem hohen Drehzahlbereich. Diese Bedingung wird die Position des WGV 88 in Abhängigkeit von dem Ladedruck beschränkt. Dementsprechend kann der Kraftstoffwirkungsgrad nicht ausreichend in einem Aufladungsbetrieb unter Verwendung eines Turboladers verbessert werden.

Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen und andere Probleme liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader anzugeben, wobei das Steuerungsgerät in der Lage ist, den Ladedruck zu steuern und den Kraftstoffwirkungsgrad zu verbessern. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Steuerungsverfahren für die Brennkraftmaschine anzugeben.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Brennkraftmaschine ein Drosselklappenventil, einen Turbolader, ein Wastgate-Ventil und ein eletrisches Betätigungsglied auf. Das Drosselklappenventil ist für einen Ansaugdurchlass vorgesehen. Das Drosselklappenventil ist eingerichtet, eine Ansaugluftmenge zu steuern. Der Turbolader weist eine Abgasturbine und einen Ansaugverdichter auf. Der Ansaugverdichter ist in dem Ansaugdurchlass angeordnet ist. Das Wastgate-Ventil ist für einen Umgehungsdurchlass vorgesehen, der die Abgasturbine umgeht. Das Wastgate-Ventil ist eingerichtet, eine Öffnungsfläche des Abgasdurchlasses zu steuern. Das elektrische Betätigungsglied ist eingerichtet, das Wastgate-Ventil zu betätigen. Das Drehmoment der Brennkraftmaschine wird durch Steuerung einer Position des Drosselklappenventils auf ein Solldrehmoment gesteuert. Das Steuerungsgerät weist eine Einstelleinheit und eine Steuerungseinheit auf. Die Einstelleinheit ist eingerichtet, eine Sollposition des Wastgate-Ventils in einer normalen Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine einzustellen. Die Sollposition befindet sich außerhalb eines Positionsbereichs, in dem das Wastgate-Ventil sich in einer vollständig geschlossenen Position befindet. Die Steuerungseinheit steuert das Wastegate-Ventil derart steuert, dass eine Position des Wastegate-Ventils mit der Sollposition übereinstimmt.

Ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine weist die folgenden Schritte auf. Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine strömt, wird unter Verwendung eines Ansaugverdichters eines Turboladers aufgeladen. Eine Sollposition eines Wastgate-Ventils wird derart eingestellt, dass sie außerhalb eines Positionsbereichs liegt, in der das Wastgate-Ventil in einer im wesentlichen vollständig geschlossenen Position ist. Ein elektrisches Betätigungsglied wird zur Steuerung einer Position des Wastgate-Ventils auf die Sollposition in einer normalen Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine betrieben, wodurch eine Abgasmenge gesteuert wird, die eine Abgasturbine des Turboladers umgeht.

Auf diese Weise wird die Position des Wastgate-Ventils elektrisch gesteuert, ungeachtet des Ladedrucks, so dass der Abgasdruck sich verringert, wodurch ein Pumpverlust verringert wird.

Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Steuerungssystems für eine Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Darstellung eines WGV-Betätigungsglieds für das Steuerungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel,
3 einen Graphen von Kennlinien mit gleichen Drehmoment des WGV-Betätigungsglieds gemäß dem Ausführungsbeispiel,
4 einen Graphen eines Druckvolumendiagramms des WGV-Betätigungsglieds gemäß dem Ausführungsbeispiel,
5 ein Blockschaltbild eines Steuerungssystems einer ECU des Steuerungssystems zur Steuerung des Ladedrucks gemäß dem Ausführungsbeispiel,
6a einen Graphen eines Datenkennfeldes zur Bestimmung eines Sollladedrucks, und 6b einen Graphen eines Datenkennfeldes zur Bestimmung einer Grund-WGV-Position gemäß dem Ausführungsbeispiel,
7 ein Flussdiagramm einer Routine zur Steuerung des WGV-Betätigungsglieds gemäß dem Ausführungsbeispiel,
8 Zeitverläufe, die die Steuerung des WGV-Betätigungsglieds veranschaulichen, gemäß dem Ausführungsbeispiel,
9 Zeitverläufe, die die Steuerung des WGV-Betätigungsglieds gemäß einer Variation des Ausführungsbeispiels veranschaulichen, und
10 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Aufbaus eines Überdruckbetätigungsglieds.
Ausführungsbeispiel
Eine in 1 gezeigte Brennkraftmaschine 10 weist eine Vielzahl von Zylindern auf. Diese Mehrfachzylindermaschine 10 weist ein Ansaugrohr (Ansaugdurchlass) 11 auf, in dem eine Drosselklappe 14 untergebracht ist, die unter Verwendung eines Drosselklappenbetätigungsglieds 15 wie eines Gleichstrommotors gesteuert wird. Die Drosselklappe 14 dient als Ansaugmengensteuerungseinheit. Das Drosselklappenbetätigungsglied 15 weist einen Drosselklappenpositionssensor auf, der einen Öffnungswinkel (eine Drosselklappenposition) des Drosselklappenventils 14 erfasst. Ein Zwischenbehälter 16 ist auf der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 14 vorgesehen. Der Zwischenbehälter 16 ist mit einem Ansaugdrucksensor 17 versehen, der den Ansaugdruck stromabwärts der Drosselklappe 14 erfasst. Der Zwischenbehälter 16 ist mit einem Ansaugkrümmer (Ansaugverteiler, Ansaugstutzen) 18 verbunden, durch den Ansaugluft in die jeweiligen Zylinder der Maschine 10 verteilt wird. Kraftstoffeinspritzventile 19 sind für den Ansaugkrümmer 18 vorgesehen. Jeder der Kraftstoffeinspritzventile 19 ist in der Nähe jedes Ansauganschlusses jedes Zylinders vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 19 weist ein Betätigungsglied wie ein Solenoid-Betätigungsglied (Elektromagnetbetätigungsglied) zum Einspritzen von Kraftstoff auf. Jeder Ansauganschluss der Maschine 10 weist ein Ansaugventil 21 auf, und jeder Abgasanschluss der Maschine 10 weist ein Abgasventil 22 auf. Das Ansaugventil 21 öffnet, so dass ein Gasgemisch, das aus Luft und Kraftstoff geformt ist, in eine Verbrennungskammer 23 eingeführt wird. Das Abgasventil 22 öffnet, so dass Abgas, das durch Brennen des Gasgemisches gebildet wird, zu einem Abgasrohr 24 abgeführt wird. Die Maschine 10 weist einen Zylinderkopf auf, bei dem eine Zündkerze 25 jeweils für den jeweiligen Zylinder vorgesehen ist. An die Zündkerze 25 wird eine hohe Spannung mit einem vorbestimmten Zündzeitverlauf über ein (nicht gezeigtes) Zündgerät wie eine Zündspule angelegt. Die Zündkerze 25 weist einander gegenüberliegende Elektroden auf, die durch Anlegen einer hohen Spannung einen Funken dazwischen erzeugen, wodurch das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 23 gezündet wird. Der Zylinderblock der Maschine 10 ist mit einem Wassertemperatursensor 26 und einem Kurbelwellenwinkelsensor 27 versehen. Der Wassertemperatursensor 26 erfasst die Temperatur des Kühlwassers der Maschine 10. Der Kurbelwellenwinkelsensor 27 gibt ein rechteckiges Kurbelwellenwinkelsignal bei jedem Kurbelwinkel von beispielsweise 30° CA aus, wenn die Antriebswelle der Maschine 10 rotiert.
Ein Turbolader (Ladeeinheit) 30 ist zwischen dem Ansaugrohr 11 und dem Abgasrohr 24 vorgesehen. Der Turbolader 30 weist ein Verdichterflügelrad (Ansaugverdichter) 31 und ein Turbinenrad (Abgasturbine) 32 auf. Das Verdichterflügelrad 31 ist in dem Ansaugrohr 11 angeordnet. Das Turbinenrad 32 ist in dem Abgasrohr 24 angeordnet. Das Verdichterflügelrad 31 ist mit dem Turbinenrad 32 über eine Rotationswelle 33 verbunden. Ein Umgehungsdurchlass 36 ist zwischen der stromaufwärtigen Seite des Abgasrohrs 24 in bezug auf das Turbinenrad 32 und der stromabwärtigen Seite des Abgasrohrs 24 in bezug auf das Turbinenrad 32 vorgesehen. Der Umgehungsdurchlass 36 ist mit einem Wastgate-Ventil (WGV, wast gate valve) 37 versehen.
Das WGV 37 ist mit einem WGV-Betätigungsglied (elektrischem Betätigungsglied) 42 verbunden, das einen Motor wie einen elektrischen Motor aufweist. Das WGV-Betätigungsglied 42 arbeitet derart, dass das WGV 37 eine Öffnungsfläche des Durchgangsdurchlasses 36 ändert, wodurch die Größe des durch den Umgehungsdurchlass 36 fließenden Abgases gesteuert wird. Das WGV 37 dient als Ladungsbedingungsveränderungseinheit, die den Ladedruck steuert.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist das WGV-Betätigungsglied 42 ein (nicht gezeigtes) Gehäuse auf, das mit einem Motor 43 versehen ist. Der Motor 43 ist mit einer Rotationswelle 43a verbunden, das ein spitzes Ende aufweist, an das ein Motorzahnrad 44 vorgesehen ist. Das Motorzahnrad 44 befindet sich in Eingriff mit einem Stirnrad (spur gear) 45, das eine Welle aufweist, die mit einem Schneckenrad 46 verbunden ist. Das Schneckenrad 46 befindet sich in Eingriff mit einem Schrägstirnrad (Schraubenrad, helical gear) 47, das eine Welle 48 aufweist. Das Schrägstirnrad 47 ist um die Welle 48 drehbar. Die Welle 48 weist einen Arm 49 auf, die einstückig mit dem Schrägstirnrad 47 rotiert. Der Arm 49 weist ein Ende auf, das mit dem WGV 37 über eine Stange 41 verbunden ist. Das Schrägstirnrad 47 ist mit einem (nicht gezeigten) Gehäuse umgeben, an das ein WGV-Positionssensor 50 vorgesehen ist, um die Position (WGV-Position) des WGV 37 durch Erfassung des Rotationswinkels des Schrägstirnrads 47 zu erfassen.
Der Motor 43 des WGV-Betätigungsglieds 47 wird mit Energie versorgt, so dass das Motorzahnrad 44 entweder in eine positive Richtung oder in eine negative Richtung gedreht wird. Die Rotation des Motorzahnrads 44 wird auf das Schrägstirnrad 47 über das Stirnrad 45 und das Schneckenrad 46 übertragen. Die Stange 41 bewegt sich in Zusammenhang mit der Rotation des Schrägstirnrads 47, wodurch das WGV 37 betätigt wird.
Die WGV-Position wird entsprechend dem Ladedruck in dem herkömmlichen Überdruckbetätigungsglied gesteuert. Jedoch wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die WGV-Position unter Verwendung des elektrisch betriebenen WGV- Betätigungsglieds 42 gesteuert, so dass die WGV-Position ungeachtet des Ladedrucks gesteuert werden kann.
Gemäß 1 wird das Turbinenrad 32 durch dem Turbinenrad 32 zugeführtes Abgas in den Turbolader 30 in Drehung versetzt, so dass die Drehkraft des Turboladers 30 auf das Verdichterflügelrad 31 über die Rotationswelle 33 übertragen wird. Somit setzt das Verdichterflügelrad 31 Ansaugluft, das durch das Ansaugrohr 41 strömt, unter Druck, wodurch der Aufladungsvorgang durchgeführt wird. In diesem Aufladungsvorgang wird das WGV 37 entsprechend einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 10 betrieben, so dass der Ladedruck gesteuert wird.
Unter Verwendung des Turboladers 30 aufgeladene Ansaugluft wird durch einen Zwischenkühler 38 abgekühlt, so dass der Ladungswirkungsgrad der Ansaugluft verbessert werden kann. Die durch den Zwischenkühler 38 gekühlte Ansaugluft wird der stromabwärtigen Seite des Turboladers 30 zugeführt.
Weiterhin ist ein Fahrpedalpositionssensor 51 zur Erfassung einer Fahrpedalposition vorgesehen, die im Ausmaß der Betätigung des Fahrpedals durch den Fahrer entspricht.
Eine elektronische Steuerungseinheit (Steuerungsgerät, ECU) 60 ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer mit einem allgemeinen Aufbau einschließlich einer CPU, einem COM, einem RAM und dergleichen aufgebaut. In dem ROM sind verschiedene Programme gespeichert, die zur Ausführung verschiedener Steuerungsvorgänge der Brennkraftmaschine entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 ausgeführt werden. Insbesondere erhält die ECU 60 verschiedene Erfassungssignale aus den verschiedenen Sensoren, so dass die ECU 60 eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Zündzeitverlauf und dergleichen entsprechend den verschiedenen Erfassungssignalen berechnet, wodurch das Kraftstoffeinspritzventil 19, das Zündgerät und dergleichen gesteuert werden.
Die ECU 60 berechnet einen Sollwert (Solldrosselklappenposition) der Position der Drosselklappe 14 entsprechend den verschiedenen Erfassungssignalen. Die ECU 60 betätigt das Drosselklappenbetätigungsglied 15 auf der Grundlage der Solldrosselklappenposition, wodurch die Ansaugluftmenge gesteuert wird. Insbesondere berechnet die ECU 60 eine Ansaugluftmenge (Sollansaugmenge) entsprechend der Fahrpedalposition, wodurch die Solldrosselklappenposition auf der Grundlage der Sollansaugmenge als ein Parameter berechnet wird, so dass die ECU 60 die Drosselklappenposition auf der Grundlage der Solldrosselklappenposition steuert. Weiterhin steuert die ECU 60 die WGV-Position gleichzeitig mit der Steuerung der Drosselklappenposition. Somit kann ein von den Fahrern angefordertes Maschinendrehmoment durch Steuerung sowohl der Drosselklappenposition als auch der WGV-Position erzeugt werden.
Die Drosselklappenposition, die WGV-Position und die Maschinendrehmomentabgabe durch die Maschine 10 weisen ein in 3 gezeigtes Verhältnis auf. In diesem Verhältnis sind Linien mit gleichen Drehmoment L1–L4 definiert, wie es in 3 gezeigt ist. Die Drehmomentlinien L1, L2, L3 und L4 sind in ansteigender Reihenfolge des Maschinendrehmoments von der Linie L1 bis zur Linie L4 gezeigt.
Nachstehend ist eine Differenz zwischen einer bei dem Punkt P1 auf der Drehmomentlinie (Line mit gleichem Drehmoment) L2 durchgeführte Drehmomentsteuerung und einer bei dem Punkt P2 auf der Drehmomentlinie L2 durchgeführte Drehmomentsteuerung als Beispiel beschrieben. Die Drehmomentsteuerung bei dem Punkt P1 entspricht einer herkömmlichen Steuerung, und die Drehmomentsteuerung bei dem Punkt P2 entspricht einer Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Zu dem Punkt P1 beträgt die Drosselklappenposition b1, und beträgt die WGV-Position a1, in der das WGV 37 sich in einer im wesentlichen vollständig geschlossenen Position befindet. Bei dem Punkt P2 ist die Drosselklappenposition b2 und ist die WGV-Position a2.
In der Drehmomentsteuerung ist die Drosselklappenposition b2 bei dem Punkt P2 größer als die Drosselklappenposition b1 bei dem Punkt P1. Daher verringert sich, wie es durch die durchgezogene Linie in dem Druckvolumendiagramm gemäß 4 gezeigt ist, ein Abgasdruck im Vergleich mit der mit jeweils zwei Strichen unterbrochenen gezogene Linie in dem Druckvolumendiagramm gemäß 4, weshalb folglich ein Pumpverlust verringert werden kann. Dabei zeigt die von zwei Strichen unterbrochenen Linie gemäß 4 eine Kennlinie in einer Bedingung, in der das WGV 37 sich in der im wesentlichen vollständig geschlossenen Position wie den Punkt a1 in 3 befindet. Die durchgezogene Linie gemäß 4 zeigt eine Kennlinie in einer Bedingung, in der das WGV 37 bei einer vorbestimmten WGV-Position wie den Punkt a2 in 3 geöffnet ist. Der Kraftstoffwirkungsgrad kann durch die Drehmomentsteuerung zu dem Punkt P2 verbessert werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das WGV 37 in einem Positionsbereich ausschließlich eines vorbestimmten WGV-Positionsbereichs gesteuert, in dem sich das WGV in einer im wesentlichen vollständig geschlossenen Position befindet. Insbesondere wird die WGV-Position in einem vorbestimmten WGV-Positionsbereich zwischen 20% und 100%, vorzugsweise in einem vorbestimmten WGV-Positionsbereich zwischen 50% und 80%, in einer normalen Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 10 gesteuert. Dabei befindet sich das WGV 37 in der vollständig geschlossenen Position, wenn die WGV-Position 0% beträgt, und befindet sich in der vollständig geöffneten Position, wenn die WGV-Position 100 beträgt.
Wie es durch den Pfeil X1 in 3 gezeigt ist, wird die Drosselklappenposition von dem Punkt P1 in einem Beschleunigungsvorgang erhöht, so dass das Maschinendrehmoment erhöht werden kann. Im Gegensatz dazu muss, wie es durch den Pfeil X2 in 3 gezeigt ist, in einem Beschleunigungsvorgang auf den Punkt P2 die WGV-Position zur Erhöhung der Drosselklappenposition verringert werden. In diesem Vorgang gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das Betätigungsausmaß des WGV 37 im Vergleich zu der herkömmlichen Steuerung groß. Dementsprechend kann sich eine Ansprechen (Ladungsdruckansprechen) des Ladungsdrucks aufgrund einer Verzögerung im Ansprechen des WGV-Betätigungsglieds 42 verzögern, weshalb folglich die Verzögerung in dem Ansprechen des Ladedrucks einen negativen Einfluss auf das Ansprechen der Drehmomentsteuerung ausüben kann.
Daher wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Soll-WGV-Position entsprechend einer Abweichung (Ladungsdruckabweichung) in dem Ladungsdruck eingestellt, um das Ladungsdruckansprechen zu verbessern. Die Ladungsdruckabweichung ist eine Abweichung zwischen einem Sollwert (Sollladungsdruck) des Ladungsdrucks und einem tatsächlichen Wert (Istwert, Ist-Ladedruck) des Ladungsdrucks. Somit wird eine Regelung der WGV-Position derart durchgeführt, dass die Ist-WGV-Position mit der Soll-WGV-Position übereinstimmt.
Nachstehend ist ein Steuerungsvorgang der ECU 60 unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Die CPU der ECU 60 weist Verarbeitungsfunktionen auf, die durch Funktionsblöcke dargestellt sind. Dabei wird der Ansaugdruck stromabwärts der Drosselklappe 14 als Ladungsdruck bezeichnet. Der unter Verwendung des Ansaugdrucksensors 17 erfasste Druck wird als Ist-Ladungsdruck PM bezeichnet.
Eine Sollladungsberechnungseinrichtung 61 berechnet den Sollladungsdruck PMTG entsprechend der Drosselklappenposition TA und der Drehzahl (Maschinendrehzahl NE) der Brennkraftmaschine 10 zu dem Zeitpunkt als Parameter unter Bezugnahme auf beispielsweise ein Datenkennfeld, das in 6a gezeigt ist. In dem Datenfeld gemäß 6A wird, wenn die Maschinendrehzahl NE groß wird, oder wenn die Drosselklappenposition TA groß wird, der Sollladungsdruck PMTG als groß berechnet.
Eine WGV-Positionskorrekturgrößenberechnungseinrichtung (WGV-Positionskorrekturberechnungseinrichtung) 62 berechnet eine Abweichung (Ladungsdruckabweichung ΔPM) zwischen dem Sollladungsdruck PMTG, der unter Verwendung der Sollladungsdruckbrechungseinrichtung 61 berechnet wird, und dem unter Verwendung des Ansaugdruckssensors 17 erfassten Istladungsdruck PM. Insbesondere wird die Ladungsdruckabweichung ΔPM durch Subtrahieren des Istladungsdrucks PM von dem Ladungsdruck PMTG berechnet. Darauffolgend berechnet die WGV-Positionskorrekturberechnungseinrichtung 62 die WGV-Positionskorrekturgröße unter Verwendung eines Rückkopplungssteuerungsalgorithmus (Reglungsalgorithmus). Insbesondere berechnet die WGV-Positionskorrekturberechnungseinrichtung 62 die WGV-Positionskorrekurgröße beispielsweise unter Verwendung eines PID-Algorithmus entsprechend der Ladungsdruckabweichung ΔPM.
Eine Grund-WGV-Positionsberechnunseinrichtung 63 berechnet eine Grund-WGV-Position entsprechend der Drosselklappenposition TA und der Maschinendrehzahl NE zu diesem Zeitpunkt als Parameter beispielsweise unter Verwendung des Datenkennfeldes gemäß 6B. Entsprechend dem in 6B gezeigten Datenkennfeld wird, wenn die Maschinendrehzahl NE groß wird, oder die Drosselklappenposition TA groß wird, die Grund-WGV-Position als groß berechnet. Insbesondere wird die Grund-WGV-Position vorzugsweise innerhalb eines Positionsbereichs zwischen 50% und 80% eingestellt.
Eine Soll-WGV-Positionsberechnungseinrichtung 64 berechnet die Soll-WGV-Position entsprechend der Grund-WGV-Position und der WGV-Positionskorrekturgröße. Insbesondere wird die Soll-WGV-Position durch Addieren der Grund-WGV-Position zu der WGV-Positionskorrekturgröße berechnet.
Eine WGV-Positionssteuerungseinrichtung 65 berechnet eine WGV-Steuerungsgröße entsprechend der unter Verwendung der Soll-WGV-Positionsberechnungseinrichtung 64 berechneten Soll-WGV-Position und der unter Verwendung des WGV-Positionssensors 50 erfassten Ist-WGV-Position. Die WGV-Steuerungsgröße, die unter Verwendung der WGV-Positionssteuerungseinrichtung 65 berechnet wird, wird zu einer Antriebsschaltung 66 ausgegeben, so dass die Antriebsschaltung 66 das WGV-Betätigungsglied 62 betätigt.
Nachstehend ist eine Routine zur Steuerung der WGV-Position unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Die in 7 gezeigte Routine wird wiederholt durch die ECU 60 bei regelmäßigen Intervallen ausgeführt.
In Schritt S101 speichert die ECU 60 Parameter, die zur Ausführung dieser Routine verwendet werden, wie die Maschinendrehzahl NE, die Drosselklappenposition TA und der Istladungsdruck PM. In Schritt S102 berechnet die ECU 60 die Grund-WGV-Position unter Bezugnahme auf ein Grund-WGV-Positionsdatenkennfeld wie das in 6B gezeigte Datenkennfeld. In Schritt S103 berechnet die ECU 60 den Sollladungsdruck PMTG unter Bezugnahme auf ein Sollladungsdruckdatenkennfeld wie das in 6A gezeigte Datenkennfeld.
In dem darauffolgenden Schritt S104 berechnet die ECU 60 die Ladungsdruckabweichung ΔPM durch Subtrahieren des Istladungsdrucks PM von dem Sollladungsdruck PMTG. In dem darauffolgenden Schritt S105 untersucht die ECU 60, ob die Ladungsdruckabweichung ΔPM gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellwert α ist. Wenn die Ladungsdruckabweichung ΔPM kleiner als der Schwellwert α ist, geht die Routine zu Schritt S106 über, in dem die ECU 60 eine erste Positionskorrekturgröße berechnet, so dass die ECU 60 die erste Positionskorrekturgröße in die WGV-Positionskorrekturgröße einsetzt. Wenn die Ladungsdruckabweichung ΔPM gleich oder größer als der Schwellwert α ist, geht die Routine zu Schritt S107 über, in dem die ECU 60 eine zweite Positionskorrekturgröße berechnet, so dass die ECU 60 diese zweite Positionskorrekturgröße in die WGV-Positionskorrekturgröße einsetzt. Dabei berechnet die ECU 60 die ersten und zweiten Positionskorrekturgrößen entsprechend der Ladungsdruckabweichung ΔPM unter Verwendung des Reglungsalgorithmus wie eines PID-Algorithmus. Dabei unterscheidet sich eine Korrekturgröße (Korrekturverstärkung) der Soll-WGV-Position in bezug auf die Ladungsdruckabweichung ΔPM zwischen der ersten Positionskorrekturgröße und der zweiten Positionskorrekturgröße. Insbesondere ist die Korrekturverstärkung der Soll-WGV-Position der zweiten Positionskorrekturgröße größer als diejenige der ersten Positionskorrekturgröße.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, berechnet die ECU 60 die WGV-Positionskorrekturgröße in einem der Schritte S106, S107 woraufhin die Routine zu Schritt S108 übergeht, in dem die ECU 60 die Soll-WGV-Position durch Addieren der Grund-WGV-Position zu der WGV-Positionskorrekturgröße berechnet. Schließlich berechnet die ECU 60 in Schritt S109 die WGV-Steuerungsgröße entsprechend der Soll-WGV-Position und der Ist-WGV-Position. Auf diese Weise wird der Motor 43 des WGV-Betätigungsglieds 42 entsprechend der in Schritt S109 berechneten WGV-Steuerungsgröße betätigt.
Die in 8 gezeigten Zeitverläufe stellen eine Bedingung dar, in der der Fahrer das Fahrpedal zum Beschleunigen des Fahrzeugs betätigt.
Vor dem Zeitpunkt t1 befindet sich die Maschine 10 in einer normalen Betriebsbedingung, in der das Fahrzeug sich nicht in einem Übergangszustand wie einem Beschleunigungsbetrieb befindet. In dieser Bedingung ist die Soll-WGV-Position auf eine vorbestimmte Position eingestellt, die sich außerhalb eines vorbestimmten WGV-Positionsbereichs befindet, in dem das WGV 37 sich in einem im wesentlichen vollständig geschlossenen Position befindet. In diesem Zustand ist die Ladungsdruckabweichung ΔPM im wesentlichen 0, so dass die Grund-WGV-Position im wesentlichen gleich der Soll-WGV-Position ist. Die ECU 60 betreibt das WGV-Betätigungsglied 42 derart, dass die Ist-WGV-Position mit der Ist-WGV-Position übereinstimmt.
Zu dem Zeitpunkt t1 beginnt der Sollladungsdruck anzusteigen, da der Fahrer das Fahrpedal zur Beschleunigung des Fahrzeugs betätigt, so dass die Ladedruckabweichung ΔPM beginnt, sich zu erhöhen. Die ECU 60 berechnet die Soll-WGV-Position entsprechend der Ladungsdruckabweichung ΔPM. In dieser Bedingung berechnet die ECU 60 die erste Korrekturgröße als die WGV-Positionskorrekturgröße entsprechend der Ladungsdruckabweichung ΔPM, so dass die ECU 60 die Grund-WGV-Position unter Verwendung der ersten Korrekturgröße korrigiert, wodurch die Soll-WGV-Position berechnet wird. Auf diese Weise wird das Wastgate-Ventil 37 (WGV) auf die Schließseite gesteuert.
In der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 wird die Ladungsdruckabweichung ΔPM größer als der Schwellwert α, so dass die ECU 60 die zweite Korrekturgröße als die WGV-Positionskorrekturgröße entsprechend der Ladungsdruckabweichung ΔPM berechnet. Auf diese Weise korrigiert die ECU 60 die Grund-WGV-Position unter Verwendung der zweiten Korrekturgröße, wodurch die Soll-WGV-Position berechnet wird. In dieser Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 ändert sich die Soll-WGV-Position, falls die Soll-WGV-Position überschwingt. Das heißt, dass in dieser Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 die Soll-WGV-Position sich mit einem hohen Ansprechen ändert. In dieser Bedingung ist in diesem Beispiel gemäß 8 die Soll-WGV-Position im wesentlichen auf 0% eingestellt.
Die zweite Korrekturgröße der WGV-Position in der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 ist größer als die erste Korrekturgröße der WGV-Position in der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 in bezug auf die Ladungsdruckabweichung ΔPM. Somit wird das Konvergieren des Ladungsdrucks in einem Fall verbessert, wenn die Ladungsdruckabweichung ΔPM groß wird, so dass der Ladungsdruck in der Lage ist, stabil auf den Sollladungsdruck zu konvergierten.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das WGV 37 unter Verwendung des elektrischen WGV-Betätigungsglieds 42 betrieben, so dass das WGV 37 ungeachtet des Ladungsdrucks betrieben werden kann, im Gegensatz zu dem Aufbau, in dem ein Wastgate-Ventil unter Verwendung eines herkömmlichen Überdruckbetätigungsglieds betrieben wird. Die WGV-Position wird in dem Positionsbereich ausschließlich der im wesentlichen vollständig geschlossenen Position gesteuert, so dass der Abgasdruck im Vergleich zu der herkömmlichen Steuerung verringert werden kann, in der ein WGV in einer im wesentlichen vollständig geschlossenen Position gesteuert wird. Daher kann ein Pumpverlust durch die Verringerung des Abgasdrucks gemäß 4 verringert werden, so dass der Kraftstoffwirkungsgrad verbessert werden kann. Somit kann der Kraftstoffwirkungsgrad verbessert werden, während der Ladungsdruck geeignet gesteuert wird.
Weiterhin wird die Soll-WGV-Position entsprechend der Abweichung zwischen dem Istladungsdruck und dem Sollladungsdruck eingestellt, so dass die WGV-Position entsprechend der Soll-WGV-Position gesteuert wird. Auf diese Weise kann der Ladungsdruck geeignet erzeugt werden.
Wenn die Ladungsdruckabweichung ΔPM gleich oder größer als der Schwellwert α ist, wird die Korrekturgröße der Soll-WGV-Position derart eingestellt, dass diese größer als die Korrekturgröße ist, was in einem Fall vorliegt, in dem die Ladungsdruckabweichung ΔPM niedriger als der Schwellwert α ist. Folglich kann das Ansprechen des Ladungsdrucks beibehalten werden, selbst wenn ein Ausmaß der Betätigung des WGV 37 auf die Schließseite in einer Übergangsbedingung wie einem Beschleunigungsbetrieb groß wird.
Um das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel zusammen zu fassen, weist die Brennkraftmaschine 10 die Drosselklappe 14, den Turbolader 30, das Wastgate-Ventil (WGV) 37 und das elektrische Betätigungsglied 42 auf. Das Drosselklappenventil 14 ist in dem Ansaugdurchlass 11 vorgesehen. Das Drosselklappenventil 14 ist zur Steuerung der Ansaugluftmenge eingerichtet. Der Turbolader 30 weist die Abgasturbine 32 und den Ansaugverdichter 31 auf. Der Ansaugverdichter 31 ist in dem Ansaugdurchlass 11 vorgesehen. Das Wastgate-Ventil 37 ist für den Umgehungsdurchlass 36 vorgesehen, der die Abgasturbine 32 umgeht. Das Wastgate-Ventil 37 ist eingerichtet, die Öffnungsfläche des Umgehungsdurchlasses 36 zu steuern. Das elektrische Betätigungsglied 42 ist eingerichtet, das Wastgate-Ventil 37 zu betätigen. Das Drehmoment der Brennkraftmaschine 10 wird durch Steuerung der Position TA der Drosselklappe 14 auf ein Solldrehmoment gesteuert. Das Steuerungsgerät 60 weist die Einstellungseinheit 62, 63 und 64 sowie die Steuerungseinheit 65 auf. Die Einstelleinheit 62, 63 und 64 ist eingerichtet, die Sollposition des Wastgate-Ventils 37 in der normalen Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 10 einzustellen. Die Sollposition befindet sich außerhalb des Positionsbereichs, in dem das Wastgate-Ventil 37 sich in der im wesentlichen vollständig geschlossenen Position befindet. Die Steuerungseinheit 65 steuert das Wastgate-Ventil 37 derart, dass die Position des Wastgate-Ventils 37 mit der Sollposition übereinstimmt.
Dabei dienen die WGV-Positionskorrekturberechnungseinrichtung 62, die Grund-WGV-Positionsberechnunseinrichtung 63 und die Soll-WGV-Positionskorrektureinrichtung 64 beispielsweise als die Einstelleinheit 62, 63 und 64. Die WGV-Positionssteuerungseinrichtung 65 dient beispielsweise als die Steuerungseinheit 65.
Das Verfahren zur Steuerung der Brennkraftmaschine 10 weist die nachstehend beschriebenen Schritte auf. Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine 10 einströmt, wird unter Verwendung des Ansaugverdichters 31 des Turboladers 30 aufgeladen. Die Sollposition des Wastgate-Ventils 37 wird derart eingestellt, dass sie sich außerhalb des Positionsbereichs befindet, in dem das Wastgate-Ventil 37 sich in der im wesentlichen vollständig geschlossenen Position befindet.
Das elektrische Betätigungsglied 42 wird zur Steuerung der Position des Wastgate-Ventils 37 auf die Sollposition in der normalen Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 10 betrieben, wodurch die Größe des Abgases gesteuert wird, das die Abgasturbine 32 des Turboladers 30 umgeht.
Der Aufbau und der Betrieb sind nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird entweder die erste Positionskorrekturgröße oder die zweite Positionskorrekturgröße, die sich im Hinblick auf die Korrekturverstärkung voneinander unterscheiden, selektiv berechnet. Jedoch kann beispielsweise die WGV-Positionskorrekturgröße, die der ersten Positionskorrekturgröße entspricht, mit einer konstanten Korrekturgröße (Korrekturverstärkung) ungeachtet der Ladungsdruckabweichung ΔPM berechnet werden.
Zusätzlich kann die Drosselklappenpositionskorrekturgröße entsprechend der Ladungsdruckabweichung ΔPM berechnet werden, wenn die Ladungsdruckabweichung ΔPM gleich oder größer als ein Schwellwert ist. In diesem Betrieb kann die Solldrosselklappenposition und eine Steuerungsgröße des Drosselklappenventils 14 unter Verwendung dieser Drosselklappenpositionskorrekturgröße zur Steuerung der Drosselklappenposition korrigiert werden.
Insbesondere beginnt, wie es in 9 gezeigt ist, zu dem Zeitpunkt t11 der Sollladungsdruck sich zu erhöhen, wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt, so dass die Ladungsdruckabweichung ΔPM sich zu erhöhen beginnt. Die ECU 60 berechnet die Soll-WGV-Position entsprechend der Ladungsdruckabweichung ΔPM. Die ECU 60 berechnet die WGV-Positionskorrekturgröße auf der Grundlage der Ladungsdruckabweichung ΔPM, so dass die ECU 60 die Grund-WGV-Position unter Verwendung der WGV-Positionskorrekturgröße korrigiert, wodurch die Soll-WGV-Position berechnet wird. Somit betätigt die ECU 60 das WGV 37 zu der Schließseite.
In der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t12 und t13 wird die Ladungsdruckabweichung ΔPM kleiner oder größer als der Schwellwert α. In dieser Bedingung korrigiert die ECU 60 die Drosselklappenpositionkorrekturgröße entsprechend der Ladungsdruckabweichung ΔPM, so dass die ECU 60 die Drosselklappe 14 entsprechend der Drosselklappenpositionskorrekturgröße steuert.
In dieser Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t12 und t13 ändert sich die Drosselklappenposition, als ob die Drosselklappenposition überschwingt. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, steuert die ECU 60 die WGV-Position und die Drosselklappenposition derart, dass das Konvergieren des Ladungsdrucks in einem Fall verbessert wird, in dem die Ladungsdruckabweichung ΔPM groß wird, so dass der Ladungsdruck in der Lage ist, stabil auf den Sollladungsdruck zu konvergieren.
Die ECU 60 kann allmählich die Korrekturgröße (Korrekturverstärkung) entsprechend der Korrekturdruckabweichung ΔPM ändern, anstelle dass die erste Positionskorrekturgröße oder die zweite Positionskorrekturgröße in die WGV-Positionskorrekturgröße eingesetzt wird, entsprechend dem Vergleichsergebnis zwischen der Solldruckabweichung ΔPM und dem Schwellwert α. Insbesondere kann die ECU 60 allmählich die Korrekturgröße (Korrekturverstärkung) entsprechend der Ladungsdruckabweichung ΔPM zur Berechnung der WGV-Positionskorrekturgröße wie angemessen ändern.
Die ECU 60 kann das WGV 37 in einer im wesentlichen vollständig geschlossenen Position oder einer im wesentlichen vollständig geöffneten Position für eine vorbestimmte Zeitdauer steuern, wenn die Ladungsdruckabweichung ΔPM gleich oder größer als ein Schwellwert ist. In diesem Betrieb kann die ECU 60 das WGV 37 in einer im wesentlichen vollständig geschlossenen Position einstellen, so dass die ECU 60 die WGV-Position auf im wesentlichen 0% einstellt, wenn die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 10 ansteigt. Im Gegensatz dazu kann die ECU 60 das WGV 37 in einer im wesentlichen vollständig geöffneten Position einstellen, wie das die ECU 60 die WGV-Position auf im wesentlichen 100% einstellt, wenn die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 10 sich verringert.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Korrekturgröße der Soll-WGV-Position erhöht, wenn die Ladungsdruckabweichung ΔPM groß wird. Jedoch kann die ECU 60 die Korrekturgröße der Soll-WGV-Position zur Verbesserung des Ansprechens des Ladungsdrucks erhöhen, wenn eine Variation in der von dem Fahrer betätigten Fahrpedalposition oder eine Variation in der Drosselklappenposition entsprechend der Variation in der Fahrpedalposition auftritt.
Genauer kann, wenn die Variation in der von dem Fahrer betätigten Fahrpedalposition oder die Variation in der Drosselklappenposition größer als ein Schwellwert ist, die ECU 60 die Korrekturgröße der Soll-WGV-Position als größer als die Korrekturgröße einstellen, die in einem Fall verwendet wird, in dem die Variation geringer als der Schwellwert ist. Auf diese Weise steuert die ECU 60 die WGV-Position derart, dass die ECU 60 das WGV 37 mit hohem Ansprechen betätigt.
Alternativ dazu kann die ECU 60 das WGV 37 in einer im wesentlichen vollständig geöffneten Position oder einer im wesentlichen vollständig geschlossenen Position für eine vorbestimmte Zeitdauer steuern, wenn die Variation in der von dem Fahrer betätigten Fahrpedalposition oder die Variation in der Drosselklappenposition größer als der Schwellwert ist.
Die Soll-WGV-Position kann variabel entsprechend der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 10 eingestellt werden. In diesem Betrieb kann, selbst wenn die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 10 sich ändert, das WGV 37 korrekt entsprechend der Änderung in der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 10 gesteuert werden.
Wenn die Variation in der von dem Fahrer betätigten Fahrpedalposition und die Variation in der Drosselklappenposition größer als ein Schwellwert ist, kann die ECU 60 die WGV-Positionskorrekturgröße als größer als die Korrekturgröße einstellen, die in einem Fall verwendet wird, in dem die Variation geringer als der Schwellwert ist.
Es sei bemerkt, dass, obwohl die Verarbeitungen gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung derart beschrieben worden sind, dass sie eine spezifische Reihenfolge von Schritten aufweisen, weitere alternative Ausführungsbeispiele verschiedene andere Abfolgen dieser Schritte und/oder zusätzliche Schritte aufweisen können, die hier nicht beschrieben sind, und innerhalb der Schritte der vorliegenden Erfindung zu betrachten sind.
Verschiedene Modifikationen und Änderungen können in unterschiedlicher Weise an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ohne Abweichen von dem erfinderischen Gedanken gemacht werden.
Eine Brennkraftmaschine 10 weist ein Drosselklappenventil 14, das für einen Ansaugdurchlass 11 vorgesehen ist, und einen Turbolader 30 auf, der eine Abgasturbine 32 und einen Ansaugverdichter 31 aufweist. Der Ansaugverdichter 31 ist in dem Ansaugdurchlass 11 angeordnet. Ein Wastgate-Ventil 37, das unter Verwendung eines elektrischen Betätigungsglieds 42 betrieben wird, ist für einen Umgehungsdurchlass 36 vorgesehen, der die Abgasturbine 32 umgeht. Ein Steuerungsgerät 60 für die Brennkraftmaschine 10 weist eine Einstelleinheit 62, 63, 64 und eine Steuerungseinheit 65 auf. Die Einstelleinheit 62, 63, 64 stellt die Position des Wastgate-Ventils 37 auf eine Sollposition in einer normalen Betriebsbedingung der Maschine 10 ein. Die Sollposition befindet sich außerhalb eines Positionsbereichs, in dem das Wastgate-Ventil 37 sich in einer im wesentlichen vollständig geschlossenen Position befindet. Die Steuerungseinheit 65 steuert die Position des Wastgate-Ventils 37 derart, dass die Position des Wastgate-Ventils 37 mit der Sollposition übereinstimmt.

Claims

Steuerungsgerät (60) für eine Brennkraftmaschine (10), wobei die Brennkraftmaschine (10) aufweist: ein Drosselklappenventil (14), das für einen Ansaugdurchlass (11) vorgesehen ist, wobei das Drosselklappenventil (14) eingerichtet ist, eine Ansaugluftmenge zu steuern, ein Turbolader (30), der eine Abgasturbine (32) und einen Ansaugverdichter (31) aufweist, wobei der Ansaugverdichter (31) in dem Ansaugdurchlass (11) angeordnet ist, ein Wastgate-Ventil (37), das für einen Umgehungsdurchlass (36) vorgesehen ist, der die Abgasturbine (32) umgeht, wobei das Wastgate-Ventil (37) eingerichtet ist, eine Öffnungsfläche des Abgasdurchlasses (36) zu steuern, und ein elektrisches Betätigungsglied (42), das eingerichtet ist, das Wastgate-Ventil (37) zu betätigen, wobei das Drehmoment der Brennkraftmaschine (10) durch Steuerung einer Position (TA) des Drosselklappenventils (14) auf ein Solldrehmoment gesteuert wird, wobei das Steuerungsgerät (60) gekennzeichnet ist durch: eine Einstelleinheit (62, 63, 64), die eingerichtet ist, eine Sollposition des Wastgate-Ventils (37) in einer normalen Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10) einzustellen, wobei die Sollposition sich außerhalb eines Positionsbereichs befindet, in dem das Wastgate-Ventil (37) sich in einer vollständig geschlossenen Position befindet, und eine Steuerungseinheit (65), die das Wastegate-Ventil (57) derart steuert, dass eine Position des Wastegate-Ventils (37) mit der Sollposition übereinstimmt.
Steuerungsgerät (60) nach Anspruch 1, wobei die Sollposition größer gleich 20% und die Sollposition kleiner gleich 100 ist.
Steuerungsgerät (60) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einstelleinheit (62, 63, 64) die Sollposition entsprechend einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10) einstellt.
Steuerungsgerät (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch: eine Solldruckeinstelleinheit (61), die eingerichtet ist, einen Sollladungsdruck (PMTG) entsprechend einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10) einzustellen, und eine Erfassungseinheit (17) die einen Ist-Ladungsdruck (PM) erfasst, wobei die Steuerungseinheit (65) eingerichtet ist, das Wastgate-Ventil (37) entsprechend einer Ladungsdruckabweichung (ΔPM) zu steuern, die eine Abweichung zwischen dem Sollladungsdruck (PMTG) und dem Istladungsdruck (PM) ist.
Steuerungsgerät (60) nach Anspruch 4, wobei die Steuerungseinheit (65) ein erstes Ansprechen auf die Steuerung des Wastgate-Ventils (37) bereitstellt, wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) größer oder gleich einem Schwellwert (α) ist, die Steuerungseinheit (65) ein zweites Ansprechen auf die Steuerung des Wastgate-Ventils (37) bereitstellt, wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) niedriger als ein Schwellwert (α) ist, und das erste Ansprechen schneller als das zweite Ansprechen ist.
Steuerungsgerät (60) nach Anspruch 4, wobei die Einstelleinheit (62, 63, 64) eine Grundeinstelleinheit (63) und eine Korrekturgrößenberechnungseinheit (62) aufweist, die Grundeinstellungseinheit (63) eingerichtet ist, einen Grundwert der Sollposition des Abgasauslassventils (37) entsprechend einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10) einzustellen, und die Korrekturgrößenberechnungseinheit (62) eingerichtet ist, eine Korrekturgröße entsprechend der Ladungsdruckabweichung (ΔPM) zu berechnen, wobei der Grundwert der Sollposition des Abgasauslassventils (37) entsprechend der Korrekturgröße korrigiert wird, die Korrekturgrößenberechnungseinheit (62) die Korrekturgröße auf eine erste Korrekturgröße einstellt, wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) größer oder gleich dem Schwellwert (α) ist, die Korrekturgrößenberechnungseinheit (62) die Korrekturgröße auf eine zweite Korrekturgröße einstellt, wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) niedriger als der Schwellwert (α) ist, und die erste Korrekturgröße größer als die zweite Korrekturgröße ist.
Steuerungsgerät (60) nach Anspruch 4, wobei die Steuerungseinheit (65) das Wastgate-Ventil (37) in einen im wesentlichen vollständig geöffnete Position oder eine im wesentlichen vollständig geschlossene Position für eine vorbestimmte Zeitdauer ungeachtet der Sollposition steuert, wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) gleich oder größer dem Schwellwert (α) ist.
Steuerungsgerät (60) nach Anspruch 4, wobei die Steuerungseinheit (65) ein erstes Ansprechen auf die Steuerung des Wastgate-Ventils (37) bereit stellt, wenn eine Variation in der Fahrpedalposition oder eine Variation in der Position (TA) des Drosselklappenventils (14) entsprechend der Fahrpedalposition gleich oder größer als ein Schwellwert ist, die Steuerungseinheit (65) ein zweites Ansprechen auf die Steuerung des Wastgate-Ventils (37) bereit stellt, wenn die Variation in der Fahrpedalposition oder die Variation in der Position (TA) des Drosselklappenventils (14) niedriger als der Schwellwert ist, und das erste Ansprechen schneller als das zweite Ansprechen ist.
Steuerungsgerät (60) nach Anspruch 4, wobei die Einstelleinheit (62, 63, 64) eine Grundeinstelleinheit (63) und eine Korrekturgrößenberechnungseinheit (62) aufweist, die Grundeinstellungseinheit (63) eingerichtet ist, einen Grundwert der Sollposition des Abgasauslassventils (37) entsprechend einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10) einzustellen, und die Korrekturgrößenberechnungseinheit (62) eingerichtet ist, eine Korrekturgröße entsprechend der Ladungsdruckabweichung (ΔPM) zu berechnen, wobei der Grundwert der Sollposition des Abgasauslassventils (37) entsprechend der Korrekturgröße korrigiert wird, die Korrekturgrößenberechnungseinheit (62) die Korrekturgröße auf eine erste Korrekturgröße einstellt, wenn eine Variation in einer Fahrpedalposition oder eine Variation in der Position (TA) des Drosselklappenventils (14) entsprechend der Fahrpedalposition gleich oder größer als ein Schwellwert ist, die Korrekturgrößenberechnungseinheit (62) die Korrekturgröße auf eine zweite Korrekturgröße einstellt, wenn die Variation der Fahrpedalposition oder die Variation in der Position (TA) des Drosselklappenventils (14) niedriger als der Schwellwert ist, die erste Korrekturgröße größer als die zweite Korrekturgröße ist.
Steuerungsgerät (60) nach Anspruch 4, wobei die Steuerungseinheit (65) das Wastgate-Ventil (37) in eine im wesentlichen vollständig geöffnete Position oder eine im wesentlichen vollständig geschlossene Position für eine vorbestimmte Zeitdauer ungeachtet der Sollposition steuert, wenn eine Variation in einer Fahrpedalposition oder eine Variation in der Position (TA) des Drosselklappenventils (14) entsprechend der Fahrpedalposition gleich oder größer als der Schwellwert ist.
Steuerungsgerät (60) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch: eine Einheit, die eingerichtet ist, die Position (TA) des Drosselklappenventils (14) entsprechend der Ladungsdruckabweichung (ΔPM) zu steuern, wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) gleich oder größer als ein Schwellwert (α) ist.
Steuerungsgerät (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die normale Betriebsbedingung sich außerhalb einer Beschleunigungsbedingung befindet.
Steuerungsgerät (60) nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10) die Maschinendrehzahl (NE) und/oder die Position (TA) des Drosselklappenventils (14) und/oder der Istladungsdruck (PM) ist.
Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (10), wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Aufladen von Ansaugluft, die in die Brennkraftmaschine (10) strömt, unter Verwendung eines Ansaugverdichters (31) eines Turboladers (30), Einstellen einer Sollposition eines Wastgate-Ventils (37) derart, dass sie außerhalb eines Positionsbereichs liegt, in der das Wastgate-Ventil (37) in einer im wesentlichen vollständig geschlossenen Position ist, und Betreiben eines elektrischen Betätigungsglieds (42) zur Steuerung einer Position des Wastgate-Ventils (37) auf die Sollposition in einer normalen Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10), wodurch eine Abgasmenge gesteuert wird, die eine Abgasturbine (32) des Turboladers (30) umgeht.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Sollposition größer oder gleich 20% ist und die Sollposition kleiner oder gleich 100 ist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Sollposition entsprechend einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, weiterhin gekennzeichnet durch: Erfassen eines Ist-Ladungsdrucks (PM), Einstellen eines Soll-Ladungsdrucks (PMTG) entsprechend einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10) und Einstellen der Sollposition des Wastgate-Ventils (37) entsprechend einer Ladungsdruckabweichung (ΔPM), die eine Abweichung zwischen dem Soll-Ladungsdruck (PMTG) und dem Ist-Ladungsdruck (PM) ist.
Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin gekennzeichnet durch: Bereitstellen eines ersten Ansprechens auf die Steuerung des Wastgate-Ventils (37), wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) gleich oder größer als ein Schwellwert (α) ist, und Bereitstellen eines zweiten Ansprechens auf die Steuerung des Wastgate-Ventils (37), wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) niedriger als ein Schwellwert (α) ist, wobei das erste Ansprechen schneller als das zweite Ansprechen ist.
Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin gekennzeichnet durch: Einstellen eines Grundwerts der Sollposition des Wastgate-Ventils (37) entsprechend einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10), Einstellen der Korrekturgröße auf eine erste Korrekturgröße entsprechend der Ladungsdruckabweichung (ΔPM), wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) größer oder gleich dem Schwellwert (α) ist, Einstellen der Korrekturgröße auf eine zweite Korrekturgröße entsprechend der Ladungsdruckabweichung (ΔPM), wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) niedriger als der Schwellwert (α) ist, und Korrigieren des Grundwerts der Sollposition des Wastgate-Ventils (37) entsprechend der ersten Korrekturgröße oder der zweiten Korrekturgröße, wobei die erste Korrekturgröße größer als die zweite Korrekturgröße ist.
Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin gekennzeichnet durch: Steuern des Wastgate-Ventils (37) zu einer im wesentlichen vollständig geöffneten Position oder einer im wesentlichen vollständig geschlossenen Position für eine vorbestimmte Zeitdauer ungeachtet der Sollposition, wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) gleich oder größer als der Schwellwert (α) ist.
Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin gekennzeichnet durch: Bereitstellen eines ersten Ansprechens auf die Steuerung des Wastgate-Ventils (37), wenn eine Variation in der Fahrpedalposition oder eine Variation in der Position (TA) des Drosselklappenventils (14) entsprechend der Fahrpedalposition gleich oder größer als ein Schwellwert ist, und Bereitstellen eines zweiten Ansprechens auf die Steuerung des Wastgate-Ventils (37), wenn DIE Variation in der Fahrpedalposition oder DIE Variation in der Position (TA) des Drosselklappenventils (14) niedriger als ein Schwellwert ist, wobei das erste Ansprechen schneller als das zweite Ansprechen ist.
Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin gekennzeichnet durch: Einstellen eines Grundwerts der Sollposition des Abgasauslassventils (37) entsprechend einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10), Einstellen der Korrekturgröße auf eine erste Korrekturgröße entsprechend der Ladungsdruckabweichung (ΔPM), wenn eine Variation in einer Fahrpedalposition oder eine Variation in der Position (TA) des Drosselklappenventils (14) entsprechend der Fahrpedalposition gleich oder größer als ein Schwellwert ist, Einstellen der Korrekturgröße auf eine zweite Korrekturgröße entsprechend der Ladungsdruckabweichung (ΔPM), wenn die Variation der Fahrpedalposition oder die Variation in der Position (TA) des Drosselklappenventils (14) niedriger als der Schwellwert ist, die erste Korrekturgröße größer als die zweite Korrekturgröße ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Steuerungseinheit (65) das Wastgate-Ventil (37) in eine im wesentlichen vollständig geöffnete Position oder eine im wesentlichen vollständig geschlossene Position für eine vorbestimmte Zeitdauer ungeachtet der Sollposition steuert, wenn eine Variation in einer Fahrpedalposition oder eine Variation in der Position (TA) des Drosselklappenventils (14) entsprechend der Fahrpedalposition gleich oder größer als der Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin gekennzeichnet durch: Steuern einer Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine (10) strömt, unter Verwendung eines Drosselklappenventils (14), und Steuern der Position (TA) des Drosselklappenventils (14) entsprechend der Ladungsdruckabweichung (ΔPM), wenn die Ladungsdruckabweichung (ΔPM) gleich oder größer als ein Schwellwert (α) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, wobei die normale Betriebsbedingung sich außerhalb einer Beschleunigungsbedingung befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (10) die Maschinendrehzahl (NE) und/oder die Position (TA) des Drosselklappenventils (14) und/oder der Istladungsdruck (PM) ist.