DE102014114173B4

DE102014114173B4 - Verfahren zum schätzen einer turbinenauslass-temperatur oder einer turbineneinlasstemperatur auf grundlage einer anweisung eines ladedruckregelventils

Info

Publication number: DE102014114173B4
Application number: DE102014114173.3A
Authority: DE
Inventors: José C. Zavala Jurado; Yue-Yun Wang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2021-12-23
Anticipated expiration: 2034-10-01
Also published as: DE102014114173A1; CN104514640B; US20150096295A1; CN104514640A; US9464564B2

Abstract

Verfahren, umfassend, dass:ein Anweisungssignal für ein Ladedruckregelventil (162) erzeugt wird, um eine Position des Ladedruckregelventils (162) zu steuern und dadurch eine Menge an Abgas einzustellen, die eine Turbine (160-1) eines Turboladers durch das Ladedruckregelventil (162) umgehen kann;eine erste Temperatur stromabwärts von der Turbine (160-1) auf Grundlage des Anweisungssignals für das Ladedruckregelventil (162), einer zweiten Temperatur stromaufwärts von der Turbine (160-1) und eines Verhältnisses eines ersten Drucks stromabwärts von der Turbine (160-1) zu einem zweiten Druck stromaufwärts von der Turbine (160-1) geschätzt wird.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf Verfahren zum Schätzen einer Turbinenauslasstemperatur oder einer Turbineneinlasstemperatur auf Grundlage einer Anweisung für ein Ladedruckregelventil.
Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft- und Kraftstoff-Gemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was Antriebsdrehmoment erzeugt. Eine Luftströmung in den Motor wird über eine Drosselklappe reguliert. Genauer stellt die Drosselklappe den Drosselungsquerschnitt ein, was die Luftströmung in den Motor erhöht oder verringert. Wenn die Drosselklappenfläche zunimmt, nimmt der Luftdurchsatz in den Motor zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein Soll-Luft/Kraftstoff-Gemisch für die Zylinder vorzusehen und/oder einen Soll-Drehmomentausgang zu erreichen. Ein Erhöhen des Betrages an Luft und Kraftstoff, der an die Zylinder geliefert wird, erhöht die Drehmomentabgabe des Motors.
In funkengezündeten Motoren löst ein Zündfunken eine Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemisches aus, das an die Zylinder geliefert wird. Bei kompressionsgezündeten Motoren verbrennt eine Kompression in den Zylindern das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das an die Zylinder geliefert wird. Zündzeitpunkt und Luftströmung können die Primärmechanismen zum Einstellen des Drehmomentausgangs von funkengezündeten Motoren sein, während die Kraftstoffströmung den Primärmechanismus zum Einstellen des Drehmomentausgangs von kompressionsgezündeten Motoren darstellen kann.
DE 10 2009 051 475 A1 offenbart ein Abgassteuersystem für ein Fahrzeug, das ein Abgassystem-Modellierungsmodul umfasst, das eine Eintrittsgastemperatur, eine Austrittsgastemperatur, eine Massentemperatur und einen Druck für eine Abgassystemkomponente eines Abgassystems des Fahrzeugs abschätzt, wenn Abgas durch die Abgassystemkomponente strömt. Ferner umfasst das Abgassteuersystem ein Aktuatorsteuermodul, das selektiv einen Motorbetriebsparameter auf der Basis der Eintrittsgastemperatur und/oder der Austrittsgastemperatur und/oder der Massentemperatur und/oder des Druckes anpasst.
Weiterer Stand der Technik ist in der US 2013 / 0 174 547 A1 beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren zu schaffen, mit denen es möglich ist, ein kostengünstiges Abgassystem bereitzustellen, während gleichzeitig eine genaue Bestimmung von Temperaturen am Turbineneinlas bzw -auslass eines Turboladers ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in denen:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist; und
3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Steuerverfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Ein Turbolader weist typischerweise eine Turbine, die in einem Abgassystem eines Motors angeordnet ist, und einen Verdichter auf, der in einem Einlasssystem des Motors angeordnet ist. Die Turbine wird durch das Abgas, das durch das Abgassystem strömt, mit Leistung beaufschlagt. Der Verdichter wird von der Turbine angetrieben und verdichtet die in einen Motor eintretende Ansaugluft. Der Grad an Verstärkung, der durch den Turbolader bereitgestellt wird, kann durch Einstellen der Position eines Ladedruckregelventils eingestellt werden, das zulässt, dass Abgas die Turbine umgehen kann.
Die Turbine ist typischerweise stromaufwärts von einem katalytischen Wandler angeordnet. Somit kann die Temperatur des Abgases auf einer Auslassseite der Turbine überwacht werden, um zu ermitteln, wenn ein Katalysator in dem katalytischen Wandler seine Anspringtemperatur erreicht, und um sicherzustellen, dass der Katalysator durch Überhitzen nicht beschädigt wird. Die Turbinenauslasstemperatur kann beispielsweise abgeschätzt werden, um die Kosten eines Temperatursensors zu vermeiden. Bei einem zweistufigen Turboladersystem kann die Temperatur des Abgases zwischen zwei Turbinen geschätzt werden, um eine Steuerung von zwei entsprechenden Ladedruckregelventilen zu koordinieren.
Die Turbinenauslasstemperatur kann auf der Grundlage analytischer Modelle geschätzt werden, die eine isentrope Ausdehnung des Abgases, das durch die Turbine und das Ladedruckregelventil strömt, annehmen. Bei den analytischen Modellen kann die Turbinenauslasstemperatur auf unbekannten Parametern basieren, wie einem Verhältnis des Massendurchflusses von Abgas, das durch die Turbine strömt, zu dem Massendurchfluss von Abgas, das durch das Ladedruckregelventil strömt. Die unbekannten Parameter können auf Grundlage bekannter Parameter geschätzt werden, wie dem Strömungsquerschnitt der Turbine und dem Strömungsquerschnitt des Ladedruckregelventils, wenn bestimmte Annahmen gemacht werden. Allerdings können diese Annahmen bei der Schätzung der unbekannten Parameter zu Ungenauigkeiten bei der geschätzten Turbinenauslasstemperatur führen.
Das erfindungsgemäße Verfahren schätzt die Turbinenauslasstemperatur auf der Basis einer Turbineneinlasstemperatur, eines Druckverhältnisses über die Turbine und einer Ladedruckregelventilanweisung unter Verwendung beispielsweise einer Nachschlagetabelle und / oder einer Gleichung. Zum Beispiel kann das Verfahren einen Wert aus einer Nachschlagetabelle basierend auf dem Druckverhältnis und der Ladedruckregelventilanweisung erhalten und das Produkt der Turbineneinlasstemperatur und des Werts berechnen, um die Turbinenauslasstemperatur zu erhalten.
Die Turbineneinlasstemperatur, das Druckverhältnis, die Ladedruckregelventilanweisung und der Abgasdurchfluss können gemessen oder auf Grundlage gemessener Parameter berechnet werden. Somit kann das Verfahren Ungenauigkeiten in Verbindung damit vermeiden, dass anhand unbekannter Parameter Annahmen gemacht werden, wenn die Turbinenauslasstemperatur geschätzt wird. Darüber hinaus kann die Anweisung für das Ladedruckregelventil direkter mit der Turbinenauslasstemperatur in Verbindung stehen, als mit anderen Variablen. Somit kann das Verfahren eine genauere Schätzung der Turbinenauslasstemperatur bezogen auf Systeme und Verfahren bereitstellen, die die Turbinenauslasstemperatur nicht auf der Basis der Ladedruckregelventilanweisung schätzen.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Implementierung kann anstelle der Messung der Turbineneinlasstemperatur und der Schätzung der Turbinenauslasstemperatur das Verfahren die Turbinenauslasstemperatur messen und die Turbineneinlasstemperatur schätzen. Das Verfahren kann die Turbineneinlasstemperatur auf der Grundlage der Turbinenauslasstemperatur, des Druckverhältnisses und der Ladedruckregelventilanweisung beispielsweise unter Verwendung einer Nachschlagetabelle und / oder einer Gleichung schätzen. Alternativ kann beispielhaft ein Verfahren den Abgasdurchfluss anstelle des Druckverhältnisses verwenden, um die Turbineneinlasstemperatur zu schätzen.
Nun Bezug nehmend auf 1 weist ein Motorsystem 100 einen Motor 102 auf, das ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Die Menge des durch den Motor 102 erzeugten Antriebsdrehmoments basiert auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Fahrtregelsystem basieren, das ein adaptives Fahrtregelsystem sein kann, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Folgedistanz beizubehalten.
Luft wird in den Motor 102 über ein Ansaugsystem 108 gezogen. Nur beispielhaft kann das Ansaugsystem 108 einen Ansaugkrümmer 110 und ein Drosselventil 112 aufweisen. Nur beispielhaft kann das Drosselventil 112 eine Ventilklappe sein, die eine drehbare Klappe aufweist. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drosselaktormodul 116, das ein Öffnen des Drosselventils 112 reguliert, um die in den Ansaugkrümmer 110 gezogene Menge an Luft zu steuern.
Luft von dem Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder des Motors 102 gezogen. Während der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Nur beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann einige der Zylinder abschalten, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter gewissen Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachfolgend beschrieben sind, sind als Einlasstakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und Auspufftakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) finden zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 statt. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen notwendig, damit der Zylinder 118 allen vier der Takte ausgesetzt ist.
Während des Ansaugtakts wird Luft von dem Ansaugkrümmer 110 in den Zylinder 118 durch ein Ansaugventil 122 gezogen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffaktormodul 124, das eine Kraftstoffeinspritzung reguliert, um ein Soll-Luft/KraftstoffVerhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen eingespritzt werden, wie nahe dem Ansaugventil 122 von jedem der Zylinder. Bei verschiedenen Implementierungen kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoffaktormodul 124 kann die Kraftstoffeinspritzung in Zylinder, die deaktiviert sind, anhalten.
Der eingespritzte Kraftstoff mischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 118. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 kann ein Kompressionszündungsmotor sein, wobei in diesem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann der Motor 102 ein funkengezündeter Motor sein, wobei in diesem Fall ein Zündfunkenaktormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 auf Grundlage eines Signals von dem ECM 114 erregt, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zündzeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt festgelegt sein, wenn sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet wird.
Das Zündfunkenaktormodul 126 kann durch ein Zündzeitpunktsignal gesteuert werden, das festlegt, wie weit vor oder nach dem OT der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellendrehung in Verbindung steht, kann ein Betrieb des Zündfunkenaktormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunkenaktormodul 126 die Bereitstellung von Zündfunken an deaktivierte Zylinder anhalten.
Die Erzeugung des Zündfunkens kann als ein Zündereignis bezeichnet werden. Das Zündfunkenaktormodul 126 kann die Fähigkeit haben, den Zündzeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündereignis zu variieren. Das Zündfunkenaktormodul 126 kann sogar in der Lage sein, den Zündzeitpunkt für ein nächstes Zündereignis zu variieren, wenn das Zündzeitpunktsignal zwischen einem letzten Zündereignis und dem nächsten Zündereignis geändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen und das Zündfunkenaktormodul 126 kann den Zündzeitpunkt relativ zu dem OT für alle Zylinder in dem Motor 102 um dieselbe Größe variieren.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/KraftstoffGemisches den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als Zeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Kolben den OT erreicht, und dem Zeitpunkt definiert sein, zu dem der Kolben zurück zu dem unteren Totpunkt (UT) zurückkehrt. Während des Auspufftakts beginnt der Kolben, sich von dem UT aufwärts zu bewegen, und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Abgasventil 130 aus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden von dem Fahrzeug über ein Abgassystem 134 ausgestoßen.
Das Ansaugventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Abgasventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Ansaugventile (einschließlich dem Ansaugventil 122) mehrerer Zylinderbänke von Zylindern (einschließlich dem Zylinder 118) steuern. In ähnlicher Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Abgasventile für den Zylinder 118 steuern und/oder können Abgasventile (einschließlich dem Abgasventil 130) für mehrere Zylinderbänke (einschließlich dem Zylinder 118) steuern.
Die Zeit, zu der das Ansaugventil 122 geöffnet ist, kann in Bezug auf den Kolben-OT durch einen Einlassnockenphasensteller 148 variiert werden. Die Zeit, zu der das Abgasventil 130 geöffnet ist, kann in Bezug auf den Kolben-OT durch einen Auslassnockenphasensteller 150 variiert werden. Ein Ventilaktormodul 158 kann den Einlass- und Auslassnockenphasensteller 148, 150 auf Grundlage von Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn implementiert, kann der variable Ventilhub auch durch das Ventilaktormodul 158 gesteuert werden.
Das Ventilaktormodul 158 kann den Zylinder 118 durch Deaktivieren eines Öffnens des Ansaugventils 122 und/oder des Abgasventils 130 deaktivieren. Das Ventilaktormodul 158 kann das Öffnen des Einlassventils 122 durch die Entkopplung des Einlassventils 122 von dem Einlassnockenphasensteller 148 abschalten. Ähnlich kann das Ventilaktormodul 158 ein Öffnen des Auslassventils 130 durch Entkoppeln des Auslassventils 130 von dem Auslassnockenphasensteller 150 abschalten. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Ventilaktormodul 158 das Einlassventil 122 und / oder das Auslassventil 130 unter Verwendung von anderen Vorrichtungen als der Nockenwelle steuern, wie elektromagnetische oder elektrohydraulischen Aktoren.
Das Motorsystem 100 kann eine Ladevorrichtung aufweisen, die druckbeaufschlagte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader mit einer Heiß-Turbine 160-1, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen Kaltluftverdichter 160-2 auf, der durch die Turbine 160-1 angetrieben wird und Luft komprimiert, die in das Drosselventil 112 führt. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Superlader (nicht gezeigt), der durch die Kurbelwelle angetrieben wird, Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefern.
Ein Ladedruckregelventil 162 kann eine Umgehung der Turbine 160-1 durch Abgas zulassen, wodurch die Aufladung (der Betrag an Ansaugluftkompression) des Turboladers reduziert wird. Das ECM 114 kann den Turbolader über ein Aufladeaktormodul 164 steuern. Das Ladeaktormodul 164 kann die Aufladung des Turboladers durch Steuern der Position des Ladedruckregelventils 162 modulieren. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Ladeaktormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladeaktormodul 164 gesteuert werden kann.
Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der Wärme, die in der komprimierten Luftladung enthalten ist, dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann auch von Komponenten des Abgassystems 134 absorbierte Wärme aufweisen. Obwohl sie zu Zwecken der Veranschaulichung getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Verdichter 160-2 aneinander befestigt sein, wodurch Ansaugluft in nächste Nähe zu heißem Abgas gebracht wird.
Das Abgassystem 134 kann ein Abgasrückführungs-(AGR)-Ventil 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück an den Ansaugkrümmer 110 umlenkt. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers positioniert sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktormodul 172 gesteuert werden. Das Abgassystem 134 kann auch einen katalytischen Wandler 174 aufweisen, der Emissionen in dem Abgas reduziert.
Das Motorsystem 100 kann die Position der Kurbelwelle unter Verwendung eines Sensors 180 für die Kurbelwellenposition (CKP von engl.: „crankshaft position") messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Sensors 182 für die Motorkühlmitteltemperatur (ECT von engl: „engine coolant temperature“) gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert wird, wie einem Kühler (nicht gezeigt).
Der Druck in dem Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck-(MAP)-Sensors 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck, der die Differenz zwischen Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Ansaugkrümmer 110 ist, gemessen werden. Der Massendurchfluss von Luft, die in den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenstrom-(MAF)-Sensors 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 aufweist.
Das Drosselaktormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS von engl.: „throttle Position sensor“) 190 überwachen. Die Temperatur von Umgebungsluft, die in den Motor 102 gezogen wird, kann unter Verwendung eines Sensors 192 für Ansauglufttemperatur (IAT von engl.: „intake air temperature“) gemessen werden. Der Druck von Umgebungsluft, die in den Motor 102 gezogen wird, kann mit Hilfe eines Umgebungsluftdrucksensors (AAP-Sensors; AAP von engl.: „ambient air pressure“) 194 gemessen werden. Die Temperatur des Abgases kann unter Verwendung eines Abgastemperatur- (EGT-) Sensors 196 gemessen werden. Der EGT-Sensor 196 kann sich stromaufwärts von der Turbine 160-1 des Turboladers befinden. Beispielsweise kann an einer ersten Stelle das Abgas, das durch das Ladedruckregelventil 162 strömt, von dem Abgas, das durch die Turbine 160-1 strömt, getrennt sein, und der EGT-Sensor 196 kann an einer zweiten Stelle zwischen dem Motor 102 und der ersten Stelle angeordnet sein. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
Nun Bezug nehmend auf 2 weist eine beispielhafte Implementierung des ECM 114 ein Abgasströmungsmodul 202, ein Druckschätzmodul 204 und ein Temperaturschätzmodul 206 auf. Das Abgasströmungsermittlungsmodul 202 ermittelt einen Massendurchfluss von Abgas, das von dem Motor 102 erzeugt wird. Das Abgasströmungsermittlungsmodul 202 kann den Abgasdurchfluss auf Grundlage des Massendurchflusses von Ansaugluft von dem MAF-Sensor 186 und eines Massendurchflusses von Kraftstoff, der an Zylinder des Motors 102 geliefert wird, ermitteln. Beispielsweise kann das Abgasströmungsermittlungsmodul 202 ermitteln, dass der Abgasdurchfluss gleich einer Summe des Ansaugluftdurchflusses und des Kraftstoffdurchflusses ist.
Das Abgasströmungsermittlungsmodul 202 kann den Massendurchfluss von Kraftstoff, der an Zylinder des Motors 102 geliefert wird, auf Grundlage eines Anweisungssignals einer Kraftstoffbelieferungsrate ermitteln, das von einem Kraftstoffsteuermodul 208 erzeugt wird. Das Kraftstoffsteuermodul 208 kann das Anweisungssignal für die Kraftstoffbelieferungsrate erzeugen, um die Rate zu steuern, mit der Kraftstoff an Zylinder des Motors 102 geliefert wird. Seinerseits kann das Kraftstoffaktormodul 124 die Impulsbreite der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen einstellen, um eine Kraftstoffbelieferungsrate zu erreichen, die durch das Anweisungssignal für die Kraftstoffbelieferungsrate angegeben ist.
Das Druckschätzmodul 204 schätzt einen ersten Druck stromabwärts von der Turbine 160-1, beispielsweise an einer Stelle zwischen der Turbine 160-1 und dem katalytischen Wandler 174. Das Druckschätzmodul 204 kann den ersten Druck basierend auf dem Umgebungsdruck und dem Abgasdurchfluss schätzen. Das Druckschätzmodul 204 kann den Umgebungsdruck von dem AAP-Sensor 194 empfangen, oder das Druckschätzmodul 204 kann den Umgebungsdruck beispielsweise auf Grundlage einer Höhe und/oder eines geographischen Ortes schätzen. Das Druckschätzmodul 204 kann den Abgasdurchfluss von dem Abgasströmungsermittlungsmodul 202 empfangen.
Das Druckschätzmodul 204 schätzt auch einen zweiten Druck stromaufwärts von der Turbine 160-1. Das Druckschätzmodul 204 kann den zweiten Druck basierend auf dem ersten Druck, dem Abgasdurchfluss und der Position des Ladedruckregelventils unter Verwendung einer Beziehung schätzen, wie: $P_{2} = P_{1} * f (Q_{ex}, A_{wg})$
wobei P₁ der erste Druck ist, P₂ der zweite Druck ist, Qex der Abgasdurchfluss ist und Awg die Position des Ladedruckregelventils ist. Diese Beziehung kann in einer Gleichung (z.B. einer Polynomfunktion) und/oder einer Nachschlagetabelle ausgeführt sein.
Wie die Beziehung (1) angibt, kann der zweite Druck gleich einem Produkt des ersten Drucks und eines Wertes sein, der eine Funktion des Abgasdurchflusses und der Position des Ladedruckregelventils ist. Das Druckschätzmodul 204 kann eine Anweisung für ein Ladedruckregelventil als eine Näherung der Position des Ladedruckregelventils verwenden. Der erste Druck kann als ein Turbinenauslassdruck bezeichnet werden, und der zweite Druck kann als ein Turbineneinlassdruck bezeichnet werden.
Das Temperaturschätzmodul 206 kann eine erste Temperatur stromabwärts von der Turbine 160-1 auf Grundlage einer zweiten Temperatur stromaufwärts von der Turbine 160-1, eines Druckverhältnisses über die Turbine 160-1 und eines Einschaltverhältnisses des Ladedruckregelventils schätzen. Das Temperaturschätzmodul 206 kann die zweite Temperatur von dem EGT-Sensor 196 aufnehmen. Das Druckverhältnis über die Turbine 160-1 ist ein Verhältnis des ersten Drucks stromabwärts von der Turbine 160-1 zu dem zweiten Druck stromaufwärts von der Turbine 160-1. Das Temperaturschätzmodul 206 kann den ersten und zweiten Druck von dem Druckschätzmodul 204 empfangen und auf Grundlage dessen das Druckverhältnis ermitteln. Alternativ dazu kann das Druckschätzmodul 204 das Druckverhältnis auf Grundlage des ersten und zweiten Drucks ermitteln und das Druckverhältnis an das Temperaturschätzmodul 206 ausgeben.
Das Temperaturschätzmodul 206 kann das Einschaltverhältnis des Ladedruckregelventils über ein Anweisungssignal für das Ladedruckregelventil, das durch ein Steuermodul 210 für das Ladedruckregelventil erzeugt wird, empfangen. Das Steuermodul 210 für das Ladedruckregelventil kann das Anweisungssignal für das Ladedruckregelventil erzeugen, um den Betrag an Abgasströmung durch das Ladedruckregelventil 162 einzustellen. Seinerseits kann das Aufladeaktormodul 164 das Einschaltverhältnis des Ladedruckregelventils einstellen, um ein gewünschtes Einschaltverhältnis des Ladedruckregelventils zu erreichen, das durch das Anweisungssignal für das Ladedruckregelventil angegeben ist. Durch Einstellen des Einschaltverhältnisses für das Ladedruckregelventil kann das Aufladeaktormodul 164 das Ladedruckregelventil 162 in eine vollständig offene Position, eine vollständig geschlossene Position sowie Positionen dazwischen einstellen. Beispielsweise kann das Ladedruckregelventil 162 vollständig geschlossen sein, wenn das Einschaltverhältnis des Ladedruckregelventils 100 Prozent beträgt, und das Ladedruckregelventil 162 kann vollständig offen sein, wenn das Einschaltverhältnis des Ladedruckregelventils 0 Prozent beträgt.
Die erste Temperatur stromabwärts von der Turbine 160-1 kann als eine Turbinenauslasstemperatur bezeichnet werden, eine zweite Temperatur stromaufwärts von der Turbine 160-1 kann als eine Turbineneinlasstemperatur bezeichnet werden, und das Einschaltverhältnis für das Ladedruckregelventil kann als eine Ladedruckregelventilanweisung bezeichnet werden. Das Temperaturschätzmodul 206 kann die Turbinenauslasstemperatur auf Grundlage der Turbineneinlasstemperatur, des Druckverhältnisses sowie der Ladedruckregelventilanweisung unter Verwendung einer Beziehung schätzen, wie: $T_{to} = T_{ti} * f (P_{rt}, {WG}_{cmd})$
wobei Tto die Turbinenauslasstemperatur ist, P_rt das Druckverhältnis ist und WG_cmd die Ladedruckregelventilanweisung ist. Diese Beziehung kann in einer Gleichung (z.B. einer Polynomfunktion) und/oder einer Nachschlagetabelle ausgeführt sein.
Wie Beziehung (2) angibt, kann die Turbinenauslasstemperatur gleich einem Produkt der Turbineneinlasstemperatur und eines ersten Wertes sein, der eine Funktion des Druckverhältnisses und der Ladedruckregelventilanweisung ist. Der erste Wert kann aus einer Nachschlagetabelle unter Verwendung des Druckverhältnisses und der Ladedruckregelventilanweisung erhalten werden. Die Turbinenauslasstemperatur kann aus zwei Gründen auf Basis des Produkts der Turbineneinlasstemperatur und des ersten Wertes ermittelt werden, anstatt einer Ermittlung der Turbinenauslasstemperatur auf Basis einer Funktion der Turbineneinlasstemperatur. Erstens kann angenommen werden, dass die Turbineneinlasstemperatur direkter mit der Turbinenauslasstemperatur in Verbindung steht, als mit irgendeiner anderen Variablen. Zweitens vereinfacht ein Ausschließen der Turbineneinlasstemperatur aus der Nachschlagetabelle die Nachschlagetabelle, da die Nachschlagetabelle zwei Variablen anstatt von drei Variablen enthält.
Der Abgasdurchfluss kann anstelle des Druckverhältnisses bei Beziehung (2) verwendet werden. Beispielsweise kann das Temperaturschätzmodul 206 die Turbinenauslasstemperatur auf Basis der Turbineneinlasstemperatur, der Ladedruckregelventilanweisung und des Abgasdurchflusses unter Verwendung einer Beziehung schätzen, wie: $T_{to} = T_{ti} * f ({WG}_{cmd}, Q_{ex})$
wobei Qex der Abgasdurchfluss ist. Diese Beziehung kann in einer Gleichung (z.B. einer Polynomfunktion) und/oder einer Nachschlagetabelle ausgeführt sein. Wie Beziehung (3) angibt, kann die Turbinenauslasstemperatur gleich einem Produkt der Turbineneinlasstemperatur und eines zweiten Wertes sein, der eine Funktion der Ladedruckregelventilanweisung und des Abgasdurchflusses ist. Der zweite Wert kann aus einer Nachschlagetabelle unter Verwendung der Ladedruckregelventilanweisung und des Abgasdurchflusses erhalten werden.
Bei einem anderen Beispiel kann das Temperaturschätzmodul 206 die Turbinenauslasstemperatur auf Basis der Turbineneinlasstemperatur, des Abgasdurchflusses und der Ladedruckregelventilanweisung unter Verwendung einer Beziehung schätzen, wie: $\begin{array}{l} T_{to} = A_{0} * T_{ti} + A_{1} * W_{cmd} + A_{2} * Q_{ex} + A_{3} P_{rt}^{2} + A_{4} * W_{cmd}^{2} + \dots + A_{n} W_{cmd}^{m} + \\ A_{n + 1} * Q_{ex}^{m} \end{array}$
wobei A₀, A₁, A₂, A₃, A₄, A_n, und A_n+1 Koeffizienten sind. Die Beziehung (4) kann auch Kreuzterme aufweisen, wie W_cmdQ_ex. Zusätzlich kann in Beziehung (4) das Druckverhältnis anstelle des Abgasdurchflusses verwendet werden.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Implementierung kann anstelle des Schätzens der Turbinenauslasstemperatur auf Basis der Turbineneinlasstemperatur das Temperaturschätzmodul 206 die Turbineneinlasstemperatur auf Basis der Turbinenauslasstemperatur, des Druckverhältnisses und der Ladedruckregelventilanweisung unter Verwendung einer Beziehung schätzen, wie: $T_{ti} = T_{to} * f (P_{rt}, {WG}_{cmd})$
Diese Beziehung kann in einer Gleichung (z.B. einer Polynomfunktion) und/oder einer Nachschlagetabelle ausgeführt sein. Das Druckverhältnis und die Ladedruckregelventilanweisung können ermittelt werden, wie oben mit Bezug auf Beziehung (2) beschrieben ist. Die Turbinenauslasstemperatur kann unter Verwendung eines Temperatursensors gemessen werden, der beispielsweise stromabwärts von der Turbine 160-1 an einer Stelle zwischen der Turbine 160-1 und dem katalytischen Wandler 174 angeordnet ist.
Der Abgasdurchfluss kann anstelle des Druckverhältnisses in Beziehung (5) verwendet werden. Beispielsweise kann das Temperaturschätzmodul 206 die Turbineneinlasstemperatur auf Basis der Turbinenauslasstemperatur, der Ladedruckregelventilanweisung und des Abgasdurchflusses unter Verwendung einer Beziehung schätzen, wie: $T_{ti} = T_{to} * f (W_{cmd}, Q_{ex})$
Diese Beziehung kann in einer Gleichung (z.B. einer Polynomfunktion) und/oder einer Nachschlagetabelle ausgeführt sein.
Bei einem nicht erfindungsgemäßen Beispiel kann das Temperaturschätzmodul 206 die Turbineneinlasstemperatur auf Basis der Turbinenauslasstemperatur, des Abgasdurchflusses und der Ladedruckregelventilanweisung unter Verwendung einer Beziehung schätzen, wie: $\begin{array}{l} T_{ti} = B_{0} * T_{to} + B_{1} * W_{cmd} + B_{2} * Q_{ex} + B_{3} W_{cmd}^{2} + B_{4} * Q_{ex}^{2} + \dots + B_{n} W_{cmd}^{m} + \\ B_{n + 1} * Q_{ex}^{m} \end{array}$
wobei B₀, B₁, B₂, B₃, B₄, B_n, und B_n+1 Koeffizienten sind. Die Beziehung (7) kann auch Kreuzterme aufweisen, wie W_cmdQ_ex. Zusätzlich kann das Druckverhältnis bei Beziehung (7) anstelle des Abgasdurchflusses verwendet werden.
Die Beziehungen (1) bis (7) wie auch die Nachschlagetabellen, Gleichungen und/oder Koeffizienten, die die Beziehungen (1) bis (7) ausmachen, können basierend auf einer physikalischen Prüfung, Computersimulation und/oder auf Basis analytischer Modelle definiert sein. Beispielsweise kann unter Verwendung eines Fahrzeugs auf einer Straße oder in einem Labor eine Nachschlagetabelle, die die Funktion in Beziehung (2) ausmacht, durch Messen des Turbineneinlassdrucks und des Turbinenauslassdrucks und Überwachen der Ladedruckregelventilanweisung entwickelt werden. Bei einem anderen Beispiel können die Beziehungen (1) bis (7) auf analytischen Modellen basieren, die eine isentrope Ausdehnung des Abgases, das durch die Turbine 160-1 und das Ladedruckregelventil 162 strömt, annehmen.
Zu diesem Zweck kann unter Annahme einer isentropen Ausdehnung durch das Ladedruckregelventil 162 die Temperatur des das Ladedruckregelventil 162 verlassenden Abgases unter Verwendung der folgenden Beziehung modelliert werden: $T_{W} = P_{rt}^{(\frac{γ - 1}{γ})} T_{ti}$
wobei Twdie Temperatur des das Ladedruckregelventil 162 verlassenden Abgases ist und γ das Verhältnis der spezifischen Wärmekapazitäten des Abgases ist. Abgas, das das Ladedruckregelventil 162 verlässt, kann mit Abgas, das die Turbine 160-1 verlässt, an einer ersten Stelle kombiniert werden, und die Temperatur T_w kann einer zweiten Stelle zwischen dem Ladedruckregelventil 162 und der ersten Stelle entsprechen. Das Verhältnis der spezifischen Wärmekapazitäten γ ist ein isentroper Koeffizient, der angibt, wie viel Wärme bei einer konstanten Temperatur und einem konstanten Druck absorbiert oder desorbiert werden kann.
Zusätzlich kann unter Annahme einer isentropen Ausdehnung durch die Turbine 160-1 die Temperatur des die Turbine 160-1 verlassenden Abgases unter Verwendung der folgenden Beziehung modelliert werden: $T_{t} = [1 - η_{t} (1 - P_{rt}^{(\frac{γ - 1}{γ})})] T_{ti}$
wobei Tt die Temperatur des die Turbine 160-1 verlassenden Abgases ist und ηt ein Turbinenwirkungsgrad ist. Abgas, das das Ladedruckregelventil 162 verlässt, kann mit Abgas, das die Turbine 160-1 verlässt, an einer ersten Stelle kombiniert werden, und die Temperatur Tt kann einer zweiten Stelle zwischen dem Ladedruckregelventil 162 und der ersten Stelle entsprechen. Der Turbinenwirkungsgrad kann vorbestimmt sein oder basierend auf dem Druckverhältnis über die Turbine 160-1, einer Drehzahl der Turbine 160-1 und eines Massendurchflusses von durch die Turbine 160-1 strömendem Abgas ermittelt werden.
Die gesamte Abgasströmung durch das Ladedruckregelventil 162 und die Turbine 160-1 kann unter Verwendung der folgenden Beziehung modelliert werden: ${\dot{m}}_{ex} c_{p} T_{to} = {\dot{m} wc}_{p} Tw + {\dot{m}}_{t} c_{p} T_{t}$
wobei ṁ_ex der Massendurchfluss der Gesamtmenge an Abgas ist, das durch das Ladedruckregelventil 162 und die Turbine 160-1 strömt, c_p eine spezifische Wärmekapazität des Abgases ist, ṁ_w der Massendurchfluss von Abgas ist, das durch das Ladedruckregelventil 162 strömt, und ṁ_t der Massendurchfluss von Abgas ist, das durch die Turbine 160-1 strömt. Die Beziehung (10) kann umgestellt werden, so dass sie für die Temperatur aufgelöst wird, um die folgende Beziehung zu erhalten: $T_{to} = (1 - \frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}}) T_{W} + \frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}} * T_{t}$
Unter Annahme, dass der Turbinenwirkungsgrad gleich 1 ist, kann die Beziehung (9) in die folgende Beziehung reduziert werden: $T_{t} = P_{rt}^{(\frac{γ - 1}{γ})} T_{ti}$
Die Beziehungen (8) und (12) können in Beziehung (10) eingesetzt werden, um die folgende Beziehung zu erhalten: $T_{to} = (1 - \frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}}) P_{rt}^{(\frac{γ - 1}{γ})} T_{ti} + \frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}} P_{rt}^{(\frac{γ - 1}{γ})} T_{ti}$
Die Beziehung (13) kann durch Ersetzen von Termen, die von dem Verhältnis spezifischer Wärmekapazitäten γ abhängig sind, mit Funktionen vereinfacht werden, um die folgende Beziehung zu erhalten: $T_{to} = (1 - \frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}}) g_{0} (P_{rt}, T_{ti}) + \frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}} g_{1} (P_{rt}, T_{ti})$
wobei g₀ und g₁ Funktionen des Druckverhältnisses und der Turbineneinlasstemperatur sind.
Anstelle einer Modellierung der Turbinenauslasstemperatur auf Basis des Druckverhältnisses, wie bei Beziehung (14), kann die Turbinenauslasstemperatur auf Basis von Durchflüssen durch das Ladedruckregelventil 162 und die Turbine 160-1 unter Verwendung der folgenden Beziehung modelliert werden: $T_{to} = (1 - \frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}}) g_{2} (Q_{w}, T_{ti}) + \frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}} g_{3} (Q_{t}, T_{ti})$
wobei Qw der Abgasdurchfluss durch das Ladedruckregelventil 162 ist, Qt der Abgasdurchfluss durch die Turbine 160-1 ist und g₁ eine Funktion des Durchflusses des Ladedruckregelventils und der Turbineneinlasstemperatur ist, und g₂ eine Funktion des Turbinendurchflusses und der Turbineneinlasstemperatur ist. Die Abgasdurchflüsse Qw und Qt können in Bezug auf den Abgasdurchfluss Qex und die Massendurchflüsse ṁ_t, ṁ_ex ausgedrückt werden, um die folgende Beziehung zu erhalten: $T_{to} = (1 - \frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}}) g_{2} ((1 - \frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}}) Q_{ex}, T_{ti}) + \frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}} g_{3} (\frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}} Q_{ex}, T_{ti})$
Die Beziehung (16) kann in die folgende Beziehung vereinfacht werden: $T_{to} = F_{1} (\frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}}, Q_{ex}, T_{ti})$
wobei F1 eine Funktion eines Verhältnisses des Turbinenmassendurchflusses rht zu dem Abgasmassendurchfluss ṁ_ex, dem Abgasdurchfluss Qex und der Turbineneinlasstemperatur T_ti ist. Alternativ dazu kann das Druckverhältnis P_rt anstelle des Abgasdurchflusses Qex verwendet werden, um die folgende Beziehung zu erhalten: $T_{to} = F_{2} (\frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}}, P_{rt}, T_{ti})$
wobei F2 eine Funktion des Verhältnisses des Turbinenmassendurchflusses ṁ_t zu dem Abgasmassendurchfluss ṁ_ex, dem Abgasdurchfluss Qex und der Turbineneinlasstemperatur T_ti ist.
Bei den Beziehungen (17) und (18) kann das Verhältnis des Turbinenmassendurchflusses ṁ_t zu dem Abgasmassendurchfluss ṁ_ex unter Verwendung der folgenden Gleichung angenähert werden: $\frac{{\dot{m}}_{t}}{{\dot{m}}_{ex}} \approx \frac{A_{t}}{A_{t} + A_{W}}$
wobei A_t der Strömungsquerschnitt der Turbine 160-1 ist und A_w der Strömungsquerschnitt des Ladedruckregelventils 162 ist. zusätzlich kann der Abgasdurchfluss Qex der Beziehungen (17) und (18) unter Verwendung der folgenden Beziehung ermittelt werden: $Q_{ex} = ({\dot{m}}_{a} + {\dot{m}}_{f}) \frac{\sqrt T_{ti}}{P_{to}}$
wobei ṁ_a ein Massendurchfluss von in den Motor 102 eintretender Luft ist, ṁ_t ein Massendurchfluss von an Zylinder des Motors 102 geliefertem Kraftstoff ist und Pto die Turbinenauslasstemperatur ist.
Die Beziehung (2) basiert auf der Beziehung (18), und die Beziehung (3) basiert auf der Beziehung (17). Bei beiden Beziehungen (2) und (18) basiert die Turbinenauslasstemperatur auf dem Druckverhältnis über die Turbine 160-1 und der Turbineneinlasstemperatur. Gleichermaßen basiert bei beiden Beziehungen (3) und (17) die Turbinenauslasstemperatur auf dem Abgasdurchfluss und der Turbineneinlasstemperatur. Jedoch basiert bei Beziehungen (17) und (18) die Turbinenauslasstemperatur auf dem Verhältnis des Turbinenmassendurchflusses ṁ_t zu dem Abgasmassendurchfluss ṁ_ex. Im Gegensatz dazu basiert bei den Beziehungen (2) und (3) die Turbinenauslasstemperatur auf der Ladedruckregelventilanweisung. Die Beziehung zwischen der Turbinenauslasstemperatur und der Ladedruckregelventilanweisung kann direkter als die Beziehung zwischen der Turbinenauslasstemperatur und dem Verhältnis des Turbinenmassendurchflusses rht zu dem Abgasmassendurchfluss ṁ_ex sein. Somit kann ein Schätzen der Turbinenauslasstemperatur unter Verwendung der Beziehungen (2) oder Beziehung (3) genauer sein, als ein Schätzen der Turbinenauslasstemperatur unter Verwendung der Beziehung (17) oder Beziehung (18).
Auch basiert bei den Beziehungen (17) und (18) die Turbinenauslasstemperatur auf einer Funktion der Turbineneinlasstemperatur und zwei anderen Variablen. Im Gegensatz dazu basiert bei den Beziehungen (2) und (3) die Turbinenauslasstemperatur auf einem Produkt der Turbineneinlasstemperatur und einer Funktion von zwei weiteren Variablen. Mit anderen Worten liegt bei den Beziehungen (2) und (3) die Turbineneinlasstemperatur außerhalb der Funktion. Die Turbineneinlasstemperatur kann direkter mit der Turbinenauslasstemperatur in Verbindung stehen, als mit irgendeiner anderen Variablen. Somit kann, wenn die Turbineneinlasstemperatur außerhalb der Funktion liegt, dies eine genauere Schätzung der Turbinenauslasstemperatur erzielen. Zusätzlich können die Funktionen der Beziehungen (2) und (3) in einer Nachschlagetabelle ausgeführt sein. Somit vereinfacht es, dass die Turbineneinlasstemperatur außerhalb der Funktionen liegt, die Nachschlagetabellen, da die Nachschlagetabellen eine Funktion von zwei Variablen anstatt von drei Variablen sind.
Das Temperaturschätzmodul 206 gibt die Turbinenauslasstemperatur und/oder Turbineneinlasstemperatur an das Kraftstoffsteuermodul 208, das Steuermodul 210 für das Ladedruckregelventil und ein Drosselsteuermodul 212 aus. Seinerseits steuert das Kraftstoffsteuermodul 208, das Steuermodul 210 für das Ladedruckregelventil wie auch das Drosselsteuermodul 212 die Kraftstoffbelieferungsrate, die Position des Ladedruckregelventils bzw. die Drosselposition, um die Turbinenauslasstemperatur und/oder die Turbineneinlasstemperatur einzustellen. Das Kraftstoffsteuermodul 208 steuert die Kraftstofflieferrate unter Verwendung des Signals der Anweisung für die Kraftstofflieferrate, wie oben beschrieben ist. Das Steuermodul 210 für das Ladedruckregelventil steuert die Position des Ladedruckregelventils unter Verwendung des Anweisungssignals für das Ladedruckregelventil, wie oben beschrieben ist. Das Drosselsteuermodul 212 steuert die Drosselposition durch Erzeugen eines Drosselpositionssignals und Ausgeben des Drosselpositionssignals an das Drosselaktormodul 116.
Das Kraftstoffsteuermodul 208, das Steuermodul 210 für das Ladedruckregelventil und/oder das Drosselsteuermodul 212 können die Temperatur des in den katalytischen Wandler 174 strömenden Abgases einstellen, um einen Schaden an einem Katalysator in dem katalytischen Wandler 174 zu verhindern. Bei einem Beispiel können das Kraftstoffsteuermodul 208 und das Drosselsteuermodul 212 die Kraftstofflieferrate bzw. die Drosselposition steuern, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases anzufetten und dadurch den Katalysator zu kühlen. Bei einem anderen Beispiel kann das Steuermodul 210 für das Ladedruckregelventil die Position des Ladedruckregelventils einstellen, um mehr Abgas durch die Turbine 160-1 zu führen, um das Abgas zu kühlen und dadurch den Katalysator zu kühlen.
Nun Bezug nehmend auf 3 beginnt bei 302 ein beispielhaftes Verfahren zum Schätzen einer Temperatur an einer Auslassseite einer Turbine. Die Turbine kann durch Abgas, das durch ein Abgassystem strömt, angetrieben werden, und die Turbine kann einen Verdichter antreiben, der in einen Motor eintretende Luft komprimiert. Die Turbine und der Verdichter können Teil eines Turboladers sein. Der Betrag an Aufladung, der durch den Turbolader bereitgestellt wird, kann durch Einstellen einer Position eines Ladedruckregelventils eingestellt werden, das ermöglicht, dass das Abgas die Turbine umgehen kann. Das Verfahren kann ein Anweisungssignal für das Ladedruckregelventil erzeugen, um die Position des Ladedruckregelventils einzustellen.
Bei 304 ermittelt das Verfahren einen Druck von Umgebungsluft. Der Umgebungsluftdruck kann in dem Abgassystem oder in einem Ansaugsystem des Motors gemessen werden. Alternativ dazu kann der Umgebungsluftdruck auf Grundlage einer Höhe und/oder eines geographischen Ortes ermittelt werden.
Bei 306 ermittelt das Verfahren einen Durchfluss von Abgas, das von dem Motor ausgegeben wird. Das Verfahren kann den Abgasdurchfluss basierend auf einem Durchfluss von Ansaugluft, die in die Zylinder eines Motors gezogen wird, und eines Durchflusses von Kraftstoff, der an die Zylinder geliefert wird, ermitteln. Beispielsweise kann das Verfahren den Abgasdurchfluss gleich einer Summe des Luftdurchflusses und des Kraftstoffdurchflusses setzen. Das Verfahren kann den Luftdurchfluss basierend auf einer Drosselposition ermitteln, die gemessen und/oder auf Grundlage eines Drosselsteuersignals ermittelt werden kann. Das Verfahren kann den Kraftstoffdurchfluss basierend auf einem Kraftstoffsteuersignal ermitteln.
Bei 308 ermittelt das Verfahren einen Druck an der Auslassseite der Turbine. Beispielsweise kann das Verfahren den Turbinenauslassdruck an einer Stelle zwischen dem Turbinenauslass und einem katalytischen Wandler ermitteln, der stromabwärts von der Turbine angeordnet ist. Das Verfahren kann dann den Turbinenauslassdruck basierend auf dem Abgasdurchfluss und dem Umgebungsdruck ermitteln.
Bei 310 ermittelt das Verfahren einen Druck an einer Einlassseite der Turbine. Beispielsweise kann sich an einer ersten Stelle Abgas, das durch das Ladedruckregelventil strömt, von Abgas trennen, das durch die Turbine strömt, und das Verfahren kann den Turbineneinlassdruck an einer zweiten Stelle zwischen der ersten Stelle und einem Einlass der Turbine ermitteln. Das Verfahren kann den Turbineneinlassdruck basierend auf dem Abgasdurchfluss, dem Turbinenauslassdruck und der Position des Ladedruckregelventils ermitteln.
Bei 312 ermittelt das Verfahren ein Druckverhältnis über die Turbine. Das Druckverhältnis über die Turbine ist ein Verhältnis des Turbinenauslassdrucks zu dem Turbineneinlassdruck. Bei 314 ermittelt das Verfahren eine Temperatur an der Einlassseite der Turbine. Das Verfahren kann die Turbineneinlasstemperatur messen. Beispielsweise kann Abgas, das durch das Ladedruckregelventil strömt, an einer ersten Stelle von Abgas, das durch die Turbine strömt, getrennt sein, und das Verfahren kann den Turbineneinlassdruck an einer zweiten Stelle zwischen dem Motor und der ersten Stelle messen.
Bei 316 schätzt das Verfahren die Temperatur an der Auslassseite einer Turbine. Das Verfahren kann eine Nachschlagetabelle und/oder eine Gleichung (z.B. eine Polynomfunktion) verwenden, um die Turbinenauslasstemperatur basierend auf der Turbineneinlasstemperatur, dem Druckverhältnis und einer Anweisung des Ladedruckregelventils zu schätzen, das von dem Anweisungssignal für das Ladedruckregelventil angegeben ist. Beispielsweise kann das Verfahren einen ersten Wert basierend auf dem Druckverhältnis und der Ladedruckregelventilanweisung unter Verwendung einer Nachschlagetabelle ermitteln und kann die Turbinenauslasstemperatur auf Grundlage eines Produkts der Turbineneinlasstemperatur und des ersten Wertes schätzen.
Nicht erfindungsgemäß und lediglich beispielhaft kann das Verfahren die Turbinenauslasstemperatur basierend auf der Turbineneinlasstemperatur, der Ladedruckregelventilanweisung und dem Abgasdurchfluss unter Verwendung einer Nachschlagetabelle und/oder einer Gleichung (z.B. einer Polynomfunktion) schätzen. Beispielsweise kann das Verfahren einen zweiten Wert basierend auf der Ladedruckregelventilanweisung und dem Abgasdurchfluss unter Verwendung einer Nachschlagetabelle ermitteln und kann die Turbinenauslasstemperatur basierend auf einem Produkt der Turbineneinlasstemperatur und des zweiten Wertes schätzen.
Nicht erfindungsgemäß und lediglich beispielhaft kann anstelle des Messens der Turbineneinlasstemperatur und Schätzens der Turbinenauslasstemperatur das Verfahren die Turbinenauslasstemperatur messen und die Turbineneinlasstemperatur schätzen. Das Verfahren kann die Turbineneinlasstemperatur basierend auf der Turbinenauslasstemperatur, dem Druckverhältnis und der Ladedruckregelventilanweisung beispielsweise unter Verwendung einer Nachschlagetabelle und/oder einer Gleichung schätzen. Alternativ dazu kann das beispielhafte Verfahren die Turbineneinlasstemperatur basierend auf der Turbinenauslasstemperatur, der Ladedruckregelventilanweisung und dem Abgasdurchfluss beispielsweise unter Verwendung einer Nachschlagetabelle und/oder einer Gleichung schätzen.
In dieser Anmeldung, einschließlich der Definitionen unten kann der Begriff Modul gegen den Begriff Schaltung ersetzt werden. Der hier verwendete Begriff „Modul“ kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analoge / digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analoge / digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein Field Programmable Gate Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der von einem Prozessor ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder alle der obigen, wie in einem System-on-Chip betreffen, Teil davon sein oder umfassen.
Der Begriff „Code“ kann, so wie er vorstehend verwendet wird, Software, Firmware und/oder Mikrocode enthalten und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzter Prozessor umfasst einen einzelnen Prozessor, der einigen oder allen Code aus mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessor umfasst einen Prozessor, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessoren einigen oder alles Code aus einem oder mehreren Modulen ausführt. Der Begriff gemeinsam genutzter Speicher umfasst einen einzelnen Speicher, der einigen oder allen Code aus mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicher umfasst einen Speicher, der in Kombination mit weiteren Speichern einigen oder allen Code aus einem oder mehreren Modulen speichert. Der Begriff Speicher kann eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium sein. Der Begriff computerlesbares Medium umfasst keine vorübergehende elektrische und elektromagnetische Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten, und kann daher konkret und nicht flüchtig betrachtet werden. Nicht beschränkende Beispiele des nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums umfassen nichtflüchtige Speicher, flüchtige Speicher, Magnetspeicher und optische Speicher.
Die Vorrichtungen und Verfahren, die in dieser Anmeldung beschrieben sind, können durch ein oder mehrere Computerprogramme teilweise oder vollständig implementiert sein, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme enthalten von einem Prozessor ausführbare Anweisungen, die an zumindest einem nicht flüchtigen, konkreten, von einem Computer lesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten aufweisen und/oder sich darauf verlassen.

Claims

Verfahren, umfassend, dass: ein Anweisungssignal für ein Ladedruckregelventil (162) erzeugt wird, um eine Position des Ladedruckregelventils (162) zu steuern und dadurch eine Menge an Abgas einzustellen, die eine Turbine (160-1) eines Turboladers durch das Ladedruckregelventil (162) umgehen kann; eine erste Temperatur stromabwärts von der Turbine (160-1) auf Grundlage des Anweisungssignals für das Ladedruckregelventil (162), einer zweiten Temperatur stromaufwärts von der Turbine (160-1) und eines Verhältnisses eines ersten Drucks stromabwärts von der Turbine (160-1) zu einem zweiten Druck stromaufwärts von der Turbine (160-1) geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass der erste Druck und der zweite Druck basierend auf einem Durchfluss von Abgas stromaufwärts von der Turbine (160-1) und einem Umgebungsdruck geschätzt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass: ein Wert basierend auf dem Druckverhältnis und dem Anweisungssignal für das Ladedruckregelventil (162) unter Verwendung einer Nachschlagetabelle ermittelt wird; und die erste Temperatur basierend auf einem Produkt der zweiten Temperatur und des Wertes geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass die erste Temperatur basierend auf dem Anweisungssignal für das Ladedruckregelventil (162), der zweiten Temperatur und des Druckverhältnisses unter Verwendung einer Polynomfunktion geschätzt wird.
Verfahren, umfassend, dass: ein Anweisungssignal für ein Ladedruckregelventil (162) erzeugt wird, um eine Position des Ladedruckregelventils (162) zu steuern und dadurch eine Menge an Abgas einzustellen, die eine Turbine (160-1) eines Turboladers durch das Ladedruckregelventil (162) umgehen kann; eine zweite Temperatur stromaufwärts von der Turbine (160-1) auf Grundlage des Anweisungssignals für das Ladedruckregelventil (162), einer ersten Temperatur stromabwärts von der Turbine (160-1)und eines Verhältnisses eines ersten Drucks stromabwärts von der Turbine zu einem zweiten Druck stromaufwärts von der Turbine geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, dass: ein Wert basierend auf dem Druckverhältnis und dem Anweisungssignal für das Ladedruckregelventil (162) unter Verwendung einer Nachschlagetabelle ermittelt wird; und die zweite Temperatur basierend auf einem Produkt der ersten Temperatur und des Wertes geschätzt wird.