DE102010027521B4 - System zur Steuerung eines sequentiellen Turboladers in zweistufiger Reihenanordnung unter Verwendung einer Bypassventil-Leckagesteuerung - Google Patents

System zur Steuerung eines sequentiellen Turboladers in zweistufiger Reihenanordnung unter Verwendung einer Bypassventil-Leckagesteuerung Download PDF

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Abstract

Steuermodul zum Steuern eines Motors (10), der ein Turboaufladesystem (36) mit einem Hochdruckturbolader und einem Niederdruckturbolader aufweist, wobei das Steuermodul ein Modul (70) zur Steuerung eines Bypassventils der Hochdruckturbine umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul ein Modul (70) zur Steuerung der Turbine mit variabler Düse umfasst, das eine Turbine (44) mit variabler Düse des Hochdruckturboladers in einem ersten Last-Motordrehzahl-Bereich (82) mit geschlossenem Regelkreis betreibt; dass das Modul (70) zur Steuerung eines Bypassventils der Hochdruckturbine das Bypassventil (46) der Hochdruckturbine (44) in dem ersten Last-Motordrehzahl-Bereich (82) in einer geschlossenen Position betreibt, dass das Modul (70) zur Steuerung der Turbine mit variabler Düse die Turbine (44) mit variabler Düse in einem zweiten Last-Motordrehzahl-Bereich (84) zwischen dem ersten Last-Drehzahl-Bereich (82) und einem dritten Last-Drehzahl-Bereich (86) mit geschlossenem Regelkreis betreibt, dass das Modul (70) zur Steuerung des Bypassventils der Hochdruckturbine das Bypassventil (46) der Hochdruckturbine (44) in dem zweiten Last-Motordrehzahl-Bereich (84) in einem Übergangsbereich betreibt, dass das Modul (70) zur Steuerung der Turbine mit variabler Düse die Turbine (44) mit variabler Düse in dem dritten Last-Motordrehzahl-Bereich (86) mit offenem Regelkreis betreibt, dass das Modul (70) zur Steuerung des Bypassventils der Hochdruckturbine das Bypassventil (46) der Hochdruckturbine (44) in dem dritten Last-Motordrehzahl-Bereich (86) in einer offenen Position betreibt, dass ein erstes Vergleichsmodul (318) vorgesehen ist, das ein erstes Vergleichssignal erzeugt, wenn eine maximale Strömungskapazität des Hochdruckturboladers kleiner als die Zielabgasströmung ist; dass ein zweites Vergleichsmodul (328) vorgesehen ist, das ein zweites Vergleichssignal erzeugt, wenn die Zielabgasströmung größer als eine Steuergrenzströmung ist, und dass das Modul (70) zur Steuerung der Turbine mit variabler Düse den zweiten Last-Motordrehzahl-Bereich (84) in Ansprechen auf das erste Vergleichssignal und das zweite Vergleichssignal bestimmt.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuermodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein System mit einem Motor, einem mit einem Hochdruckturbolader in Reihe geschalteten Niederdruckturbolader und einem Steuermodul.
  • HINTERGRUND
  • Die hier vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung.
  • Eine steigende Kraftstoffwirtschaftlichkeit ist ein erstrebenswertes Ziel für Kraftfahrzeughersteller. Verbraucher wünschen eine hohe Kraftstoffwirtschaftlichkeit ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit. Die Turboaufladung sieht ein Verfahren zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit während fordernder Bedingungen vor, während die Gesamt-Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs reduziert wird, da ein Motor mit kleinerem Hubraum verwendet werden kann.
  • Ein Typ von Turboaufladungssystem ist ein sequentieller Turbolader in zweistufiger Reihenanordnung. In einem derartigen zweistufigen System sind eine Hochdruckturbine und eine Niederdruckturbine in Reihe vorgesehen. Wenn der Motor mit hoher Last oder hoher Drehzahl oder beidem arbeitet, kann das Turboaufladungssystem nur die Niederdruckturbine verwenden, während die Hochdruckturbine umgangen wird. Wenn die Motorlast und -drehzahl nicht hoch sind, arbeiten die Hochdruckturbine und die Niederdruckturbine gemeinsam in Reihe.
  • Sequentielle Turbolader umfassen typischerweise ein Bypassventil, das für verschiedene Motorbedingungen unterschiedlich gesteuert wird. Die Betätigungsstrategie für das Ventil ist für Steuerungen für glatten Übergang und stabile Leistung wichtig. Das Bypassventil besitzt in seiner nominellen geschlossenen Position eine signifikante Strömungsleckage, die einen unbestimmten Zustand zur Steuerung und zum Betrieb erzeugt.
  • Die US 2002/0112478 A1 betrifft ein Steuermodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterer Stand der Technik ist aus der US 2007/0295007 A1 bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Steuermodul zum Steuern eines Motors mit einem Turboaufladesystem bereitzustellen, bei dem der Grad des Schließens und daher der Grad der Leckagemenge des Bypassventils in verbesserter Weise geregelt werden kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Aufgabe wird durch ein Steuermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind im abhängigen Anspruch 2 beschrieben.
  • Weitere Anwendungsbereiche werden aus der nachfolgenden Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die Beschreibung und spezifische Beispiele nur zu Zwecken der Veranschaulichung bestimmt sind.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
  • 1 ein Funktionsblockschaubild eines Motorsystems mit einem Ladesystem gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2 eine Aufzeichnung der Last gegenüber der Drehzahl ist, die verschiedene Betriebsbereiche für das Ventil mit hohem Durchgang und die Turbine mit variabler Düse zeigt;
  • 3 ein Funktionsblockschaubild des Controllers von 1 ist;
  • 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung des Bypassventils und der Turbine mit variabler Düse ist;
  • 5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Integral- und Differential-Regelung des PID-Regelungsbypassventils ist;
  • 6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bereitstellung des Differentialteils der PID-Regelung für die Bypassstromregelung von 4 ist; und
  • 7 ein Verfahren zur Bestimmung des Integralterms der Bypassstrom-PID-Regelung von 4 ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur. Zu Zwecken der Klarheit sind in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Der hier verwendete Begriff ”zumindest eines aus A, B und C” sei so zu verstehen, dass ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder gemeint ist. Es sei zu verstehen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in verschiedener Reihenfolge ohne Änderung der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden können.
  • Der hier verwendete Begriff ”Modul” betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Nun Bezug nehmend auf 1 umfasst ein Motor 10 einen Zylinderblock 12 mit einer verschiedenen Anzahl von Zylindern, einem Ansaugkrümmer 14 und einem oder mehreren Abgaskrümmern 16. Der Ansaugkrümmer umfasst einen Lufteinlass 18. Der Abgaskrümmer 16 besitzt einen Abgasauslass 20. Der Motor 10 steht in Kommunikation mit einem Luftladesystem 22. Das Ladesystem 22 kann ein sequentieller Turbolader in zweistufiger Reihenanordnung sein. Das Ladesystem 22 nimmt eine Luftströmung von einer Einlassdrossel 24 auf. Die Einlassdrossel 24 kann eine Einlassdrossel vom Flügel- oder Klappentyp sein. Es kann auch eine Drossel vom Rohrtyp verwendet werden. Die Einlassdrossel 24 ist ein Ventil, das eine Öffnungsfläche besitzt, die gemäß einem Steuerverfahren, wie nachfolgend beschrieben ist, vergrößert oder verkleinert werden kann. Sollte das System für einen Dieselmotor verwendet werden, kann die Drossel 24 beseitigt oder an anderen Stellen angeordnet werden.
  • Das Abgasrückführungs-(AGR)-Ventil 32 steuert eine Abgasströmung für eine Emissionsreduktion von dem Abgasauslass 20 zu dem Einlass 18. Das AGR-Ventil 32 besitzt auch eine steuerbare Öffnungsfläche, die gemäß einem Steuerverfahren vergrößert oder verkleinert werden kann. Die Einlassluftströmung von dem AGR-Ventil 32 und der Einlassdrossel 24 kombinieren sich, um eine Gesamteinlassluftströmung in den Motor 10 zu bilden.
  • Das Abgasrückführungsventil kann in Reihe mit einem Abgasrückführungskühler 28 angeordnet sein. Ein AGR-Bypassventil 30 kann dazu verwendet werden, das AGR-Ventil 32 und den AGR-Kühler 28 zu umgehen. Das AGR-Bypassventil 30 befindet sich parallel zu der Reihenkombination des AGR-Ventils 32 und des AGR-Kühlers 28.
  • Das Ladesystem 22 besitzt einen Auslass, der zu einem Ladeluftkühler (CAC) 34 vorgesehen ist. Der Ladekühler 34 kühlt die Einlassluftströmung vor dem Ansaugkrümmer 14. Das Ladesystem 22, wie oben erwähnt ist, kann einen sequentiellen Turbolader 36 in zweistufiger Reihenanordnung aufweisen. Der sequentielle Turbolader 36 in zweistufiger Reihenanordnung kann einen Niederdruckkompressor 38 aufweisen, der direkt mit einer Niederdruckturbine 40 gekoppelt ist. Der sequentielle Turbolader 36 in zweistufiger Reihenanordnung kann auch einen Hochdruckkompressor (HPC) 42 mechanisch verbunden mit einer Hochdruckturbine 44 aufweisen. Die Hochdruckturbine (HPT) 44 kann eine Turbine mit variabler Geometrie sein. Die Niederdruckturbine (LPT) 40 kann eine Turbine mit fixierter Geometrie sein. Beide Turbinen 40, 44 werden durch Abgase von dem Abgasauslass 20 angetrieben.
  • Ein Bypassventil 46 der Hochdruckturbine kann dazu verwendet werden, die Hochdruckturbine 44 zu umgehen. Durch Öffnen des Bypassventils wird die Hochdruckturbine im Wesentlichen umgangen. In der geschlossenen Position treibt das Bypassventil 46 Abgase durch die Hochdruckturbine 44. Es kann ein Positionssensor 47 verwendet werden, um ein Positionssignal zu erzeugen, das einem Öffnungsbetrag des Ventils 46 entspricht, der vollständig geschlossene, vollständig offene und Positionen dazwischen aufweist. Ein Stromsensor erzeugt ein Signal, das einer zu dem Ventil 46 strömenden Abgasmenge entspricht.
  • Ein Ladedruckregelventil 49 kann dazu verwendet werden, die Niederdruckturbine 40 zu umgehen. Typischerweise arbeitet das Ladedruckregelventil 49 als Sicherheit nur unter extremen Druckbedingungen. Der Hochdruckkompressor 42 und der Niederdruckkompressor 38 werden dazu verwendet, eine Ansaugluft von der Ansaugdrossel 24 zu komprimieren.
  • Ein Bypassventil 50, das zwischen dem Auslass des Niederdruckkompressors 38 und dem Auslass des Hochdruckkompressors 42 angeordnet ist, wird dazu verwendet, den Hochdruckkompressor zu umgehen. Durch das Bypassventil 50 gelangende Luft verlässt das Ladesystem 22 und wird zu dem Ladeluftkühler (CAC) 34 geliefert.
  • Ein Luftmassenstromsensor 62 erzeugt ein Luftmassenstromsignal, das der Luftmasse in dem Einlass des Systems entspricht.
  • Ein Krümmerabsolutdrucksensor 64, der in dem Ansaugkrümmer 14 angeordnet ist, erzeugt ein Krümmerdrucksignal. Das Krümmerabsolutdrucksignal kann dazu verwendet werden, das Druckverhältnis des Systems zu bestimmen und das Bypassventil 46 der Hochdruckturbine und die Einlassdrossel 24 zu steuern.
  • Ein Abgaskrümmerdrucksensor 48 kann ein Drucksignal erzeugen, das dem Druck der Abgase in dem Abgaskrümmer entspricht. Der Abgaskrümmerdruck kann auch von anderen Sensoren 68, die typischerweise an einem Motor vorhanden sind, abgeleitet werden. Die anderen Sensoren 68 können einen Motordrehzahlsensor, einen Kraftstoffmengensensor, einen Einspritzzeitpunktsensor, einen Ansaugkrümmersensor sowie einen Motorkühlmitteltemperatursensor aufweisen. Der Einfachheit halber sind die anderen Sensoren alle in dem Block 68 für andere Sensoren gezeigt.
  • Ein Steuermodul 70 steht in Kommunikation mit dem Luftmassenstromsensor 62, dem Krümmerabsolutdruck 64, dem Abgaskrümmerdrucksensor 66, dem AGR-Ventil 32, dem Bypassventil 46 und der Einlassdrossel 24. Wie nachfolgend beschrieben ist, steuert das Steuermodul 70 das Bypassventil 46 und den VGT 44 unabhängig.
  • Nun Bezug nehmend auf 2 ist eine Aufzeichnung der Last gegenüber der Drehzahl zum Betrieb eines Motors dargestellt. Die Grenze der Last gegenüber der Drehzahl ist durch Bezugszeichen 80 dargestellt. Der Betrieb des Motors ist in drei Bereiche unterteilt, die einen ersten Bereich 82, einen zweiten Bereich 84 und einen dritten Bereich 86 aufweisen. Der erste Bereich 82 ist vorgesehen, wenn das Bypassventil 46 der Hochdruckturbine, wie in 1 gezeigt ist, geschlossen ist. Die Turbine mit variabler Düse oder variabler Geometrie befindet sich für Ladedruck in dem Regelkreiszustand (mit geschlossenem Regelkreis). Wie nachfolgend beschrieben ist, existiert dieser Zustand, wenn der Hochdruckturbolader die Anforderungen des Systems erfüllt. Der erste Bereich ist während eines Startmanövers 88 besonders nützlich, wenn das Fahrzeug von einer gestoppten Position beschleunigt. Das Startmanöver ist durch Pfeil 88 angegeben. In dem dritten Bereich befindet sich das Bypassventil 46 der Hochdruckturbine in einer offenen oder nahezu offenen Position, und die Turbine mit variabler Geometrie befindet sich zur Ladedrucksteuerung in einem offenen Regelkreis (Steuerkette). Das Bypassventil wird somit positionsgesteuert und somit wird ein Positionssensor für die Rückkopplung verwendet. Der zweite Bereich 84 entspricht einem Übergangsbereich für das Bypassventil 46 der Hochdruckturbine von 1. In dem zweiten Bereich ist die variable Düse der Turbine auf eine maximale Position eingestellt, während das Bypassventil auf verschiedene Arten gesteuert werden kann, einschließlich der Bereitstellung einer gesteuerten Leckage. Die Grenze zwischen dem ersten Bereich 82 und dem zweiten Bereich 84 verlagert sich aufwärts, wenn zunehmende Mengen an Leckageströmung über das Bypassventil zugelassen werden. Daher wird der effektive Steuerbereich für die Regelung (mit geschlossenem Regelkreis) der Turbine mit variabler Düse zur größeren Ladesteuerautorität erweitert. Ein Übergang zwischen den drei Bereichen 82–86 erfolgt während Hochdrehzahl- und Mittellast-Übergängen, wie durch Pfeil 92 angegeben ist. In dem zweiten Bereich 84 kann durch kontinuierliches Modulieren des Bypassventils 46 der Bypass gesteuert werden und somit kann ein bestimmtes Niveau an Steuerung durch das sequentielle Turboaufladesystem erzeugt werden.
  • Nun Bezug nehmend auf 3 ist das Steuermodul 70 von 1 detaillierter gezeigt. Das Steuermodul 70 kann ein Lastsignal 306 und ein Motordrehzahlsignal 308 aufnehmen. Das Lastsignal 306 und das Motordrehzahlsignal 308 können auch in dem Steuermodul 70 erzeugt werden. Ein Zielladedruckmodul 310 erzeugt einen Zielladedruck aus dem Lastsignal 306 und dem Motordrehzahlsignal 308. Sowohl das Motorlastsignal als auch das Motordrehzahlsignal werden dazu verwendet, den Zielladedruck zu erzeugen. Das Motordrehzahlsignal und das Zielladedrucksignal von dem Zielladedruckmodul 310 werden dazu verwendet, ein Zielabgasströmungssignal von dem Zielabgasströmungsmodul 312 zu erzeugen. Ein Steuergrenzströmungsmodul sieht eine Steuergrenze für den Betrieb des Turboaufladungssystems vor. Das Steuergrenzströmungsmodul 314 kann ein kalibrierter Wert auf Grundlage der Charakteristiken des Motors und des zugeordneten Turboladers sein.
  • Ein Modul 316 für die maximale Strömungskapazität des Hochdruckturbos erzeugt ein Signal für die maximale Strömungskapazität des Hochdruckturbos. Das Signal für die maximale Strömungskapazität des Hochdruckturbos kann auch eine kalibrierte Größe sein, die der maximalen Strömungskapazität entspricht, die durch das Turboaufladesystem und insbesondere durch den Hochdruckturbolader verfügbar ist. Ein erstes Vergleichsmodul 318 empfängt das Zielabgasströmungssignal von dem Zielabgasströmungsmodul 312 und das Signal für die maximale Strömungskapazität des Hochdruckturbos von dem Modul 316 für die maximale Strömungskapazität des Hochdruckturbos. Wenn die Grenze des Turboladers nicht erreicht worden ist, werden das Turboladerpositionssteuermodul 320 zusammen mit einem Zielladedruck 322 und einem erfassten Ladedruck 324 dazu verwendet, ein Modul 325 für geschlossenen Bypass zu steuern, das den maximalen Strom erzeugt, der zum Schließen des Bypassventils in seine geschlossene Position verfügbar ist. Durch Treiben des Bypassventils in eine geschlossene Position wird eine Leckage von dem Bypassventil minimiert. Der Stromsteuerbereich kann für nominell geschlossene Positionen durch negative Impulsbreitenmodulationsfrequenz angegeben werden, während die offenen Positionen durch positive Impulsbreitenmodulationswerte angegeben werden.
  • Das Turbopositionssteuermodul 320 kann auch den Ladedruck von dem Turbolader über geschlossenen Regelkreis regeln. Der Betrieb der Module 320, 325 und 326 oben entspricht dem Betrieb in dem ersten Bereich von 2.
  • Ein zweites Vergleichsmodul 328 empfängt ein Steuerbegrenzungsströmungssignal von dem Steuerbegrenzungsströmungsmodul 314 und ein Zielabgasströmungssignal von dem Zielabgasströmungsmodul 312. Das zweite Vergleichsmodul 328 führt einen Vergleich durch, wenn die Zielabgasströmung größer als die Steuergrenze ist, wobei das Bypasspositionssteuermodul 330, das sich in dem Bypassventilsteuermodul 331 befindet, zusammen mit einer Zielöffnungsposition von dem Modul 332 und einer erfassten Ventilposition von dem Modul 334 verwendet werden, um das Bypassventil durch Position zu steuern, und der Turbolader wird unter Verwendung eines Steuermoduls 336 mit offenem Regelkreis in einem offenen Regelkreis betrieben. Die Vergleiche in den Modulen 318 und 328 werden auch an ein Bypassstromsteuermodul 340 geliefert, das auch in dem Bypassventilsteuermodul 331 vorgesehen ist. Wenn die Zielabgasströmung größer als oder gleich der Steuergrenzströmung ist und die maximale Strömungskapazität des Turboladers kleiner oder gleich der Zielabgasströmung ist, wird der Betrieb im Bereich Zwei vorgesehen. Bei Bereich Zwei wird die Turbine mit variabler Düse bei einer maximalen Position gehalten und das Bypassventil in dem Bypassstromsteuermodul 340 stromgesteuert. Die Stromsteuerung in dem Bereich Zwei erlaubt eine gesteuerte Leckage. Das Bypassstromsteuermodul 340 empfängt einen Zielladedruck von dem Zielladedruckmodul 322 und den erfassten Ladedruck von dem Modul 324 für erfassten Ladedruck. In Ansprechen auf den Bypassstrom von dem Bypassstromsteuermodul 340 wird eine Regelung von dem Regelungsdruckladesteuermodul 342 vorgesehen. Der Betrieb des Bypassstromsteuermoduls 340 ist nachfolgend weiter beschrieben. Das Bypassstromsteuermodul 340 kann ein PID-Regler sein.
  • Nun Bezug nehmend auf 4 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Turboaufladesystems dargestellt. Bei Schritt 410 wird die Motorlast bestimmt. Bei Schritt 412 wird die Drehzahl des Motors bestimmt. Bei Schritt 414 wird der Zielladedruck aus der Motorlast bestimmt. Bei Schritt 416 wird der Zielabgasdurchfluss aus der Drehzahl von Schritt 412 bestimmt. Bei Schritt 418 werden die Zielabgasströmung und die maximale Strömungskapzazität der Turbine mit variabler Düse aus Schritt 420 verglichen. Wenn die maximale Strömungskapazität nicht kleiner als die oder gleich der Zielabgasströmung ist, bestimmt Schritt 422 einen Zielladedruck, und Schritt 424 bestimmt einen erfassten Ladedruck. Der Schritt 426 bestimmt die Positionssteuerung der Turbine mit variabler Düse unter Verwendung eines PID-Reglers. Die Steuerung der Turbine mit variabler Düse kann das Zielladedrucksignal von Schritt 422 und ein Signal des erfassten Ladedrucks von Schritt 424 empfangen. Das Zielladedrucksignal und das Signal für erfassten Ladedruck können dazu verwendet werden, die Position der Turbine mit variabler Düse zu bestimmen. Bei Schritt 428 wird das Bypasssteuerventil unter Verwendung eines maximalen Stromes dicht geschlossen. Dies kann unter Verwendung eines negativen impulsbreitenmodulierten Signals durchgeführt werden. Bei Schritt 430 wird der Turbolader unter Verwendung einer geregelten Druckaufladung unter Verwendung des erfassten Ladedrucks und des Zielladedrucks betrieben. Durch dichtes Schließen des Bypassventils bei Schritt 428 ist die Leckagemenge durch das Bypassventil somit minimiert.
  • Bei Schritt 436 wird eine Steuergrenzströmung bestimmt. Die Steuergrenzströmung kann unter Verwendung eines Kalibrierungsprozesses auf Grundlage der Charakteristiken des Turboladers bestimmt werden. Die Steuergrenzströmung und die Zielabgasströmung werden an einen Vergleichsschritt 438 geliefert. Bei Schritt 438 werden die Zielabgasströmung und die Steuerbegrenzungsströmung verglichen. Wenn die Zielabgasströmung größer als oder gleich der Steuerbegrenzungsströmung ist, ist die Position des Bypassventils bei Schritt 440 unter Verwendung eines PID-Reglers geregelt. Schritt 440 verwendet eine Zielöffnungsposition 442 und eine erfasste Ventilposition 444, um die Position des Bypasscontrollers zu steuern. Bei Schritt 446 wird die Bypasssteuerung mit offenem Regelkreis betrieben, um den Soll-Ladedruck zu erhalten.
  • Schritt 450 wird nach den Schritten 418 und 438 durchgeführt, wenn die Vergleiche die Steuerung nicht in eine andere Richtung führen. Genauer entspricht der Schritt 450 dem Bereich Zwei von 2. Schritt 450 ist erreicht, wenn die maximale Strömungskapazität kleiner als oder gleich der Zielabgasströmung ist und die Zielabgasströmung nicht größer als oder gleich der Steuerbegrenzungsströmung von Schritt 436 ist. Bei Schritt 450 ist die Öffnung der Turbine mit variabler Düse bei einer maximalen Position. Anschließend verwendet der Schritt 452 eine Stromsteuerung, um das Bypassventil unter Verwendung eines PID-Reglers zu steuern. Die Stromsteuerung wird unter Verwendung eines Zielladedrucks von Schritt 422 und eines erfassten Ladedrucks von Schritt 424 ausgeführt. Das System arbeitet bei Schritt 454 bei einem Regelkreis-Ladedruck. Somit wird der Regelkreis unter Verwendung des Zielladedrucks und des erfassten Ladedrucks ausgeführt.
  • Es sei angemerkt, dass die Steuerbegrenzungsströmung größer als die maximale Strömungskapazität des Turbos ist.
  • Nun Bezug nehmend auf 5 sind Einzelheiten der PID-Regelung von Schritt 452 detaillierter gezeigt.
  • Bei Schritt 454 wird der Zielladedruck 454 von 4 so verwendet, einen Strom nachzuschlagen, der der Aufladung bei Schritt 510 entspricht. Der Wicklungswiderstand wird bei Schritt 512 bestimmt. Der Wicklungswiderstand bei Schritt 512 kann ein fixierter Wert sein. Gleichermaßen kann ein Skalierfaktor 514 erzeugt werden. Bei Schritt 516 wird ein PWM-Einstellpunkt bestimmt. Der Schritt 516 kann den Strom und den Widerstand kombinieren, um einen impulsbreitenmodulierten Einstellpunkt zu bestimmen. Bei Schritt 518 kann ein Differentialterm erzeugt und mit dem impulsbreitenmodulierten Einstellpunkt bei dem Kombinationsschritt 520 kombiniert werden.
  • Bei Schritt 530 wird ein gefilterter erfasster Ventilstrom bestimmt. Der Stromeinstellpunkt wird bei Schritt 532 vorgesehen. Bei Schritt 534 wird ein Stromfehler bestimmt, um einen Stromfehler zu erhalten. Bei Schritt 536 wird entsprechend dem Stromfehler ein Integralterm erzeugt. Der Integralterm von Schritt 536 und der Differentialterm von Schritt 520 werden kombiniert, um bei Schritt 540 eine Prüfung der maximalen und minimalen Grenze zu bilden. Die Prüfungen der maximalen und minimalen Grenze werden dazu verwendet, bei Schritt 542 ein impulsbreitenmoduliertes Tastverhältnis zu bestimmen.
  • Nun Bezug nehmend auf 6 ist der Ableitungs- bzw. Differentialschritt von 518 von 5 detaillierter gezeigt. Ein Impulsbreitenmodulations-Einstellpunkt von Schritt 516 und eine Differentialverstärkung 620 werden bei Schritt 622 kombiniert. Bei Schritt 624 wird eine Differentialgrenzzeitkonstante bestimmt. Bei Schritt 626 wird eine Abtastzeit bestimmt. Die Differentialverstärkung und der Impulsbreitenmodulations-Einstellpunkt, die Differentialgrenzzeit und die Abtastzeit werden bei einer diskreten Differentialberechnung von Schritt 628 kombiniert. Die diskrete Differentialberechnung wird dazu verwendet, einen Differentialterm bei Schritt 630 zu erzeugen, wie als der Ausgang des Differentialkomponentenschritts 518 von 5 gezeigt ist.
  • Nun Bezug nehmend auf 7 sind die Einzelheiten der Integralkomponente 536 von 5 detaillierter gezeigt. Bei Schritt 710 wird eine positive Fehlerintegralverstärkung bestimmt. Bei Schritt 712 wird ein Stromfehler bestimmt. Die positive Fehlerintegralverstärkung 710 wird mit einem Stromfehler 712 bei Schritt 714 kombiniert. Die Kombination des Stromfehlers und der positiven Fehlerintegralverstärkung wird bei Schritt 716 gewählt. Wenn der Stromfehler bei Schritt 718 größer als oder gleich Null ist, kann bei Schritt 716 eine Auswahl getroffen werden. Bei Schritt 720 wird eine negative Fehlerverstärkung bestimmt. Die negative Fehlerintegralverstärkung 720 kann in einem Multiplikations- oder Kombinationsschritt 722 mit dem Stromfehler von Schritt 712 kombiniert werden. Das Positive oder Negative der stromfehlerbasierte Integralverstärkung wird in dem Auswahlblock 716 gewählt. Bei Schritt 724 wird eine Abtastzeit bestimmt. Bei Schritt 730 werden die Auswahl von Schritt 716 und die Abtastzeit von Schritt 724 mit der Auswahl des positiven Stromfehlers und des negativen Stromfehlers kombiniert. Der bei 730 ausgeführte Kombinationsschritt kann eine Multiplikation sein. Eine Kombination des Ausgangs von Block 730 kann bei Schritt 732 mit der Rückkopplung von einer Prüfung der maximalen minimalen Grenze bei Schritt 734 ausgeführt werden. Die Rückkopplung kann durch einen Filterschritt 736 vorgesehen und dazu verwendet werden, den Integralterm bei Schritt 740 aus dem Integralschritt 536 bereitzustellen.
  • Wie in der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist, erlaubt die Stromsteuerung des Bypassventils, dass eine vorbestimmte Leckagegröße aufgebracht wird, um eine Feinabstimmung der Steuerung des Turboaufladungssystems zu ermöglichen. Genauer erlaubt die Feinabstimmung des Betriebs des Bypassventils der Hochdruckturbine einen gesteuerten Betrieb sowie eine Aufladung von der Hochdruckturbine.

Claims (3)

  1. Steuermodul zum Steuern eines Motors (10), der ein Turboaufladesystem (36) mit einem Hochdruckturbolader und einem Niederdruckturbolader aufweist, wobei das Steuermodul ein Modul (70) zur Steuerung eines Bypassventils der Hochdruckturbine umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul ein Modul (70) zur Steuerung der Turbine mit variabler Düse umfasst, das eine Turbine (44) mit variabler Düse des Hochdruckturboladers in einem ersten Last-Motordrehzahl-Bereich (82) mit geschlossenem Regelkreis betreibt; dass das Modul (70) zur Steuerung eines Bypassventils der Hochdruckturbine das Bypassventil (46) der Hochdruckturbine (44) in dem ersten Last-Motordrehzahl-Bereich (82) in einer geschlossenen Position betreibt, dass das Modul (70) zur Steuerung der Turbine mit variabler Düse die Turbine (44) mit variabler Düse in einem zweiten Last-Motordrehzahl-Bereich (84) zwischen dem ersten Last-Drehzahl-Bereich (82) und einem dritten Last-Drehzahl-Bereich (86) mit geschlossenem Regelkreis betreibt, dass das Modul (70) zur Steuerung des Bypassventils der Hochdruckturbine das Bypassventil (46) der Hochdruckturbine (44) in dem zweiten Last-Motordrehzahl-Bereich (84) in einem Übergangsbereich betreibt, dass das Modul (70) zur Steuerung der Turbine mit variabler Düse die Turbine (44) mit variabler Düse in dem dritten Last-Motordrehzahl-Bereich (86) mit offenem Regelkreis betreibt, dass das Modul (70) zur Steuerung des Bypassventils der Hochdruckturbine das Bypassventil (46) der Hochdruckturbine (44) in dem dritten Last-Motordrehzahl-Bereich (86) in einer offenen Position betreibt, dass ein erstes Vergleichsmodul (318) vorgesehen ist, das ein erstes Vergleichssignal erzeugt, wenn eine maximale Strömungskapazität des Hochdruckturboladers kleiner als die Zielabgasströmung ist; dass ein zweites Vergleichsmodul (328) vorgesehen ist, das ein zweites Vergleichssignal erzeugt, wenn die Zielabgasströmung größer als eine Steuergrenzströmung ist, und dass das Modul (70) zur Steuerung der Turbine mit variabler Düse den zweiten Last-Motordrehzahl-Bereich (84) in Ansprechen auf das erste Vergleichssignal und das zweite Vergleichssignal bestimmt.
  2. Steuermodul nach Anspruch 1, wobei das Modul (70) zur Steuerung des Bypassventils der Hochdruckturbine einen Strom zu dem Bypassventil (46) der Hochdruckturbine (44) steuert, um eine Leckage durch das Bypassventil (46) zu steuern.
  3. System, umfassend: einen Motor (10); und das Steuermodul nach Anspruch 1 zum Steuern des Motors (10), wobei der Niederdruckturbolader in Reihe mit dem Hochdruckturbolader angeordnet ist und der Niederdruckturbolader eine Niederdruckturbine (40) und einen Niederdruckkompressor (38) besitzt.
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