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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuerung zum Steuern eines Aufladungssystems für eine Verbrennungskraftmaschine.
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Allgemein sind Aufladungssysteme für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich, bekannt, um Zylinder der Verbrennungskraftmaschine mit Luft mit Überdruck für die Verbrennung von Kraftstoff zu versorgen.
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Zur Bereitstellung der Luft mit Überdruck sind bspw. Turbolader und Kompressoren bekannt. Turbolader haben einen Verdichter und sie können mit einem eigenen Antrieb für den Verdichter ausgestattet sein, z.B. einem Elektromotor, oder sie werden z.B. mit Abgas der Verbrennungskraftmaschine betrieben, wobei sie in diesem Fall auch als Abgasturbolader bezeichnet werden.
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Ferner sind Turbolader mit einem Bypassventil, auch Wastegate genannt, und/oder mit variabler Turbinengeometrie bekannt, die verstellbare, nicht rotierende Leitschaufeln aufweisen. Durch Verstellung des Anstellwinkels der Leitschaufeln kann der Gasdurchsatz verändert werden. Typischerweise wird der Anstellwinkel der Leitschaufeln so geregelt, dass bei wenig Gasdurchsatz und hohem Leistungsbedarf die Leistung des Turboladers durch Verringerung des Strömungsquerschnitts erhöht und bei hohem Gasdurchsatz und niedrigem Leistungsbedarf durch Vergrößerung des Strömungsquerschnitts erhöht wird. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2008 005 121 A1 ist zum Beispiel ein Verfahren bekannt, bei dem die variable Turbinengeometrie so eingestellt wird, dass die Turbine einen vorgegebenen Durchsatz bereitstellt.
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Aus der Veröffentlichung der europäischen Patentanmeldung
EP 1 178 192 A2 ist es außerdem bekannt, die variable Turbinengeometrie eines Abgasturboladers in Abhängigkeit von Betriebsparametern eines Dieselmotors zu steuern, wie zum Beispiel der Drehzahl des Dieselmotors, des Ölverbrauches des Dieselmotors, der Kühlwassertemperatur, etc.
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Auch wenn aus dem Stand der Technik grundsätzlich Verfahren und Steuerungen zum Steuern eines Aufladungssystems bekannt sind, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines Aufladungssystems und eine entsprechende Steuerung zum Steuern eines Aufladungssystems bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1, die Steuerung nach Anspruch 8, die Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 9 und das Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 gelöst.
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Nach einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Aufladungssystems mit einer Aufladungsstufe für eine Verbrennungskraftmaschine bereit, wobei die Aufladungsstufe einen Verdichter und einen Antrieb aufweist und das Verfahren umfasst:
Ermitteln eines Soll-Ladedrucks für die Aufladungsstufe;
Ermitteln einer Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit;
Ermitteln einer Ladedruckaufbauanpassung in Abhängigkeit der Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit; und
Steuern des Aufladungssystems in Abhängigkeit des Soll-Ladedrucks und der ermittelten Ladedruckaufbauanpassung
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Nach einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Steuerung für ein Aufladungssystem für eine Verbrennungskraftmaschine bereit, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach dem ersten Aspekt auszuführen.
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Nach einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Aufladungssystems mit einer Aufladungsstufe bereit, wobei die Aufladungsstufe einen Verdichter und einen Antrieb aufweist, und mit einer Steuerung nach dem zweiten Aspekt.
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Nach einem vierten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine nach dem dritten Aspekt bereit.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
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Wie eingangs erwähnt, sind allgemein Aufladungssysteme bekannt, insbesondere mit einem Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie und/oder mit einem Wastegate (wenigstens einem Bypassventil). Wie ebenfalls eingangs erwähnt können die Leitschaufeln des Abgasturboladers typischerweise stark und schnell zugezogen werden, das heißt die Strömungsgeschwindigkeit wird schnell erhöht, wenn der bereitgestellte Ladedruck stark erhöht wird, um bspw. einem Sprung der Leistungs- oder Drehmomentanforderung an die Verbrennungskraftmaschine gerecht zu werden.
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Allerdings hat sich gezeigt, dass ein starkes Zuziehen der Leitschaufeln typischerweise auch zu einem hohen Abgasgegendruck und damit zu Ladungswechselverlusten führt, was wiederum dem Effektivmomentenaufbau der Verbrennungskraftmaschine entgegenwirkt.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass ein schnellerer Effektivmomentenaufbau der Verbrennungskraftmaschine erreicht werden kann, wenn die Leitschaufeln des Abgasturboladers weiter geöffnet sind, als dies für einen maximal schnellen Ladedruckaufbau der Fall wäre, auch wenn dies einen langsameren Ladedruckaufbau zur Folge hat.
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Daraus lässt sich schließen, dass ein schneller Effektivmomentenaufbau der Verbrennungskraftmaschine nicht notwendigerweise durch einen schnellen Ladedruckaufbau gewährleistet ist.
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Dadurch, dass der Effektivmomentenaufbau auch mit geringerer Geschwindigkeit des Ladedruckaufbaus möglich ist, kann bei bestimmten Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine bei langsamerem Ladedruckaufbau weniger Kraftstoff eingespritzt werden, als bei schnellem Ladedruckaufbau, bzw. umgekehrt kann bei gleicher Menge an Kraftstoff, die eingespritzt wird, durch langsameren Ladedruckaufbau mehr oder schneller ein bestimmtes Effektivmoment erzeugt werden, als bei schnellem Ladedruckaufbau.
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Es wurde außerdem erkannt, dass es einen weiteren Freiheitsgrad gibt, der in der Auswahl zwischen schnellem Ladedruckaufbau und schnellem Effektivmomentenaufbau liegt.
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Dementsprechend umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Aufladungssystems mit einer Aufladungsstufe für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei die Aufladungsstufe einen Verdichter und einen Antrieb aufweist, die Schritte:
Ermitteln eines Soll-Ladedrucks für die Aufladungsstufe;
Ermitteln einer Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit;
Ermitteln einer Ladedruckaufbauanpassung in Abhängigkeit der Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit; und
Steuern des Aufladungssystems in Abhängigkeit des Soll-Ladedrucks und der ermittelten Ladedruckaufbauanpassung.
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Die Verbrennungskraftmaschine kann jede Art von Verbrennungskraftmaschine sein, wie zum Beispiel ein Ottomotor, Dieselmotor oder dergleichen und sie kann jede Anzahl von Zylindern aufweisen, wie z.B. drei, vier, sechs, acht, zwölf oder dergleichen.
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Das Aufladungssystem kann eine oder mehrere Aufladungsstufen aufweisen. Die Aufladungsstufe weist einen Verdichter und einen Antrieb auf, der bspw. veränderbar sein kann, sodass die Leistung der Aufladungsstufe anpassbar ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst der Antrieb einen Elektromotor, bei anderen Ausführungsbeispielen weist die Aufladungsstufe einen Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie auf. Wie eingangs erwähnt, weist die variable Turbinengeometrie typischerweise Leitschaufeln auf, die durch Veränderung eines Anstellwinkels die Strömungsgeschwindigkeit des durch sie strömenden Abgases beeinflussen können. Außerdem kann das Aufladungssystem ein Wastegate aufweisen.
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Das Verfahren ermittelt einen Soll-Ladedruck für die Aufladungsstufe. Dieser Soll-Ladedruck ergibt sich bspw. aus einem Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine und hängt bspw. von einer Leistungs- oder Drehmomentanforderung, einem (Diagnose-)Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine oder dergleichen ab.
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Das Verfahren ermittelt eine Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit. Wie oben ausgeführt, hängt es von der Ladedruckaufbaugeschwindigkeit ab, ob ein Effektivmoment schnell oder langsam aufgebaut wird. Je nach Anforderung, ob ein schneller Ladedruckaufbau gewünscht ist oder ein schneller Effektivmomentenaufbau, wird entweder eine hohe oder eine niedrige Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit ermittelt bzw. es kann auch jeder Zwischenwert zwischen schnellem/langsamen Effektivmomentenaufbau und langsamen/schnellem Ladedruckaufbau ermittelt werden. Die Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit kann bspw. vordefiniert sein oder sie wird durch eine Softwareapplikation oder eine Funktion ermittelt, bspw. in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Verbrennungskraftmaschine. Zum Beispiel kann bei einem hohen Drehmomentanforderung in erster Linie ein hoher Effektivmomentenaufbau gewünscht sein, was zu einer niedrigeren Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit führt als bei einem Betriebszustand, bei dem ein schneller Ladedruckaufbau gewünscht ist.
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In Abhängigkeit der Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit wird eine Ladedruckaufbauanpassung ermittelt. Die Ladedruckaufbauanpassung kann ein Parameter oder eine Funktion sein und sie kann bspw. als Kennlinie oder Kennfeld in einem Speicher einer Steuerung, z.B. einem Motorsteuergerät abgespeichert sein.
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Schließlich wird das Aufladungssystem in Abhängigkeit des Soll-Ladedrucks und der ermittelten Ladedruckaufbauanpassung gesteuert. Dabei wird insbesondere der Antrieb für die Aufladungsstufe so gesteuert, dass der Ladedruck entsprechend der Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit aufgebaut wird, bis der Soll-Ladedruck erreicht ist, wobei auf die Art und Weise je nach Anforderung entweder ein schneller Effektivmomenten- oder ein schneller Ladedruckaufbau bewirkt wird, bzw. es kann jede beliebige Zwischenstufe zwischen schnellem/langsamen Effektivmomentenaufbau und langsamen/schnellen Ladedruckaufbau gewählt werden. Damit ist der Effektivmomentenaufbau bzw. der Ladedruckaufbau bei manchen Ausführungsbeispielen frei skalierbar.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Steuern des Aufladungssystems in Abhängigkeit des Soll-Ladedrucks und der ermittelten Ladedruckaufbauanpassung das Steuern der variablen Turbinengeometrie und/oder eines Wastegates in Abhängigkeit der ermittelten Ladedruckaufbauanpassung. Dabei wird insbesondere die Strömungsgeschwindigkeit berücksichtigt sowie, je nach Ausführungsbeispiel, der Anstellwinkel der Leitschaufeln der variablen Turbinengeometrie, wie es auch schon weiter oben ausgeführt wurde, und/oder eine Öffnungsdauer und/oder eine Öffnungsquerschnitt eines Wastegates und/oder eine Anzahl von Wastegates.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Ladedruckaufbauanpassung einen Ladedruckaufbauparameter, der im Folgenden je nachdem auf welchen Betriebsparameter er wirkt, auch α1, α2, bzw. α3 genannt wird, wobei der Ladedruckaufbauparameter bspw. einen Wert zwischen einem Minimalwert (z.B. null) und einem Maximalwert (z.B. eins) annehmen kann, wobei der Ladedruckaufbauparameter auch den Minimal- bzw. Maximalwert annehmen kann, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist. Durch die freie Wählbarkeit des Ladedruckaufbauparameters zwischen Minimal- und Maximalwert ist eine einfache Anpassung von Betriebsparametern des Aufladungssystems bzw. der Aufladungsstufe möglich. Der Ladedruckaufbauparameter kann dabei so gewählt sein, dass sein Maximalwert einem maximal schnellen Effektivmomentenaufbau (oder Ladedruckaufbau) entspricht und sein Minimalwert einem maximal langsamen Effektivmomentenaufbau (oder Ladedruckaufbau) entspricht. Dementsprechend kann durch Wahl eines beliebigen Wertes zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Ladedruckaufbauparameters ein entsprechend zugehöriger Wert für die Geschwindigkeit des Effektivmomentenaufbaus (Ladedruckaufbaus) gewählt werden, wodurch die Geschwindigkeit des Effektivmomentenaufbaus (Ladedruckaufbaus) frei skalierbar wird. Der Minimalwert und der Maximalwert des Ladedruckaufbauparameters können dabei beliebig gewählt werden, auch wenn im Folgenden zur Vereinfachung der Minimalwert als „0“ und der Maximalwert als „1“ angenommen werden. Außerdem kann, wie erwähnt, der Ladedruckaufbauparameter auch den Minimal- bzw. den Maximalwert selbst annehmen.
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Die Ladedruckaufbauanpassung kann die Anpassung eines Soll-Wirkungsgrades der Aufladungsstufe, insbesondere einer Turbine der Aufladungsstufe, umfassen. Wenn bspw. der Soll-Wirkungsgrad maximal ist, ist der schnellste Effektivmomentenaufbau möglich, während bei minimalen Soll-Wirkungsgrad der schnellste Ladedruckaufbau möglich ist. Mit dem Ladedruckaufbauparameter α1 kann entsprechend der Soll-Wirkungsgrad angepasst werden. Wenn bspw. α1 gleich null ist (Minimalwert), ist der Soll-Wirkungsgrad minimal und wenn α1 gleich eins ist (Maximalwert), ist der Soll-Wirkungsgrad maximal. Mit entsprechenden Werten zwischen null (Minimalwert) und eins (Maximalwert) des Ladedruckaufbauparameters α1 kann ein beliebiger Wert zwischen minimalen und maximalen Soll-Wirkungsgrad und damit auch ein beliebiger Wert zwischen schnellem Ladedruckaufbau und schnellem Effektivmomentenaufbau gewählt werden. Dabei ist der Ladedruckaufbau umso langsamer und der Effektivmomentenaufbau umso schneller, je größer der Ladedruckaufbauparameter α1 ausgehend von null (bzw. vom Minimalwert) ist.
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Die Ladedruckaufbauanpassung kann die Anpassung einer Drehzahlbeschleunigung der Aufladungsstufe, insbesondere eines Abgasturboladers, umfassen. Dabei führt eine hohe Drehzahlbeschleunigung zu einem schnellen Ladedruckaufbau und eine niedrige Drehzahlbeschleunigung zu einem schnellen Effektivmomentenaufbau. Mit dem Ladedruckaufbauparameter α2 kann entsprechend die Drehzahlbeschleunigung angepasst werden. Wenn bspw. α2 gleich null ist (Minimalwert), ist die Drehzahlbeschleunigung minimal und wenn α2 gleich eins ist (Maximalwert), ist die Drehzahlbeschleunigung maximal. Mit entsprechenden Werten zwischen null (Minimalwert) und eins (Maximalwert) des Ladedruckaufbauparameters α2 kann entsprechend ein beliebiger Wert zwischen minimaler und maximaler Drehzahlbeschleunigung und damit auch ein beliebiger Wert zwischen schnellem Effektivmomentenaufbau und schnellem Ladedruckaufbau gewählt werden. Dabei ist der Ladedruckaufbau umso schneller und der Effektivmomentenaufbau umso langsamer, je größer der Ladedruckaufbauparameter α2 ausgehend von null ist (bzw. vom Minimalwert).
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Die Ladedruckaufbauanpassung kann die Anpassung einer Leistung der Aufladungsstufe, insbesondere die Anpassung einer Verdichter-Soll-Leistung, umfassen. Dabei führt eine hohe Soll-Leistung zu einem schnellen Ladedruckaufbau und eine niedrige Soll-Leistung zu einem schnellen Effektivmomentenaufbau. Mit dem Ladedruckaufbauparameter α3 kann entsprechend die Soll-Leistung, insbesondere des Verdichters der Aufladungsstufe, angepasst werden. Wenn bspw. α3 gleich null ist (Minimalwert), ist die Soll-Leistung minimal und wenn α3 gleich eins ist (Maximalwert), ist die Soll-Leistung maximal. Mit entsprechenden Werten zwischen null (Minimalwert) und eins (Maximalwert) des Ladedruckaufbauparameters α3 kann entsprechend ein beliebiger Wert zwischen minimaler und maximaler Soll-Leistung und damit auch ein beliebiger Wert zwischen schnellem Effektivmomentenaufbau und schnellem Ladedruckaufbau gewählt werden. Dabei ist der Ladedruckaufbau umso schneller und der Effektivmomentenaufbau umso langsamer, je größer der Ladedruckaufbauparameter α3 ausgehend von null ist (bzw. vom Minimalwert).
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Ladedruckaufbauanpassung einen, zwei oder alle drei oben genannten Ladedruckaufbauparameter α1, α2, α3.
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Manche Ausführungsbeispiele bettreffen eine Steuerung für ein Aufladungssystem für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Die Steuerung kann einen Prozessor und einen Speicher aufweisen, in dem das Verfahren und entsprechende Kennlinien, Kennfelder oder dergleichen abgespeichert sind, die oben erwähnt wurden. Die Steuerung kann bspw. als Motorsteuergerät ausgebildet sein.
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Manche Ausführungsbeispiele betreffen eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Aufladungssystem und einer Steuerung wie oben beschrieben. Manche Ausführungsbeispiele betreffen auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
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1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs mit einem Aufladungssystems und einer Steuerung darstellt;
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2 die Berechnung der Stellung der variablen Turbinengeometrie des Aufladungssystems veranschaulicht; und
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3 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Steuern des Aufladungssystems zeigt.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem Ottomotor 2 und einem Aufladungssystem 3, das von einer Steuerung 10 gesteuert wird, die als Motorsteuergerät ausgestaltet ist, ist in 1 veranschaulicht. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen bestimmten Motortyp beschränkt.
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Der Ottomotor 2 hat vier Zylinder 4a, 4b, 4c und 4d, die von dem Aufladungssystem 3 mit aufgeladener (Verbrennungs)-Luft versorgt werden.
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Das Aufladungssystem 3 hat eine Aufladungsstufe 5, die als Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie ausgestaltet ist. Die Aufladungsstufe 5 ist mit der Steuerung 10 gekoppelt.
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Die Aufladungsstufe 5 hat einen Verdichter 6, der über eine Welle 7 mit einer Abgasturbine 8 mit variabler Turbinengeometrie betrieben wird, wobei die Abgasturbine 8 mit Abgas aus dem Ottomotor 2 versorgt und damit betrieben wird.
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Die Steuerung 10 ist dazu eingerichtet, die Aufladungsstufe 5 zu steuern, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2 und 3 ausgeführt wird.
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In 2 ist ein Berechnungsschema 20 veranschaulicht und in 3 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens 30 zum Steuern des Aufladungssystems 3 gezeigt, wobei die Steuerung 10 dazu eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen.
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In einem ersten Schritt 31 ermittelt die Steuerung 10 einen Soll-Ladedruck für die Aufladungsstufe 5. Der Soll-Ladedruck ergibt sich bspw. aus einer Drehmomentanforderung an den Ottomotor 2 oder dergleichen. Dazu hat die Steuerung 10 bspw. eine Kennlinie in ihrem Speicher gespeichert, in der zu jedem Drehmoment oder anderen Betriebsparameter des Ottomotors 2 ein entsprechender Soll-Ladedruck gespeichert ist. Außerdem kann die Steuerung 10 für verschiedene Betriebsarten des Ottomotors 2 unterschiedliche Kennlinien gespeichert haben.
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In einem nächsten Schritt 32 ermittelt die Steuerung 10 eine Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit. Wie oben ausgeführt, hängt es von der Ladedruckaufbaugeschwindigkeit ab, ob ein Effektivmoment schnell aufgebaut wird oder der Ladedruck schnell aufgebaut wird. Die Ladedruckaufbaugeschwindigkeit kann bspw. ebenfalls in einer Kennlinie oder einem Kennfeld in der Steuerung 10 gespeichert sein und in Abhängigkeit von einer Drehmomentanforderung an den Ottomotor 2 oder einem Betriebszustand des Ottomotors 2 ermittelt werden.
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In einem nächsten Schritt 33 ermittelt die Steuerung 10 eine Ladedruckaufbauanpassung in Abhängigkeit der Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit.
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Dazu ermittelt die Steuerung 10 im vorliegenden Beispiel einen Ladedruckaufbauparameter α1, α2 und/oder α3, wobei der Ladedruckaufbauparameter bspw. in einer Kennlinie oder einem Kennfeld z.B. in Abhängigkeit von der Ladedruckaufbaugeschwindigkeit gespeichert ist, die wiederum dafür indikativ dafür ist, wie schnell der Ladedruck bzw. das Effektivmoment aufgebaut wird.
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Im Schritt 34 steuert die Steuerung das Aufladungssystem 3 in Abhängigkeit des Soll-Ladedruck und der ermittelten Ladedruckaufbauanpassung.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Steuerung 10 die Abgasturbine 8 bzw. ihre variable Turbinengeometrie und damit z.B. den Anstellwinkel von Leitschaufeln der variablen Turbinengeometrie und die damit erzielte Strömungsgeschwindigkeit entsprechend.
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Wie oben ausgeführt kann, der Ladedruckaufbauparameter an verschiedenen Stellen bei der Steuerung der Abgasturbine 8 eingehen, wie auch in 2 gezeigt ist.
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2 veranschaulicht die Berechnung 20 der Soll-Leistung und der Soll-Position 29 der Abgasturbine 8. Die Berechnung ist zur Veranschaulichung in Blöcken 21–25 dargestellt, ohne dass die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht beschränkt ist.
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Bei der Berechnung 20 der Soll-Leistung und der Soll-Position 29 der variablen Turbinengeometrie, d.h. z.B. bei der Berechnung des Anstellwinkels der Leitschaufeln, gehen verschiedene Größen in die Berechnung 25 der Soll-Leistung der Abgasturbine 8 und der damit verbundenen Soll-Position der variablen Turbinengeometrie ein, die schließlich in einem Gesamtberechnungsblock 25 berücksichtigt werden. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen ein Wastegate vorhanden ist, wird die Öffnungsdauer und/der oder der Öffnungsquerschnitt des Wastegates entsprechend berechnet.
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In einem Block 21 wird der Soll-Wirkungsgrad der Abgasturbine 8 ermittelt und an den Gesamtberechnungsblock 25 geleitet.
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Wie auch oben ausgeführt, kann ein Ladedruckaufbauparameter α1 an dieser Stelle eingreifen und den Soll-Wirkungsgrad „vertrimmen“, sodass bspw. bei einem Wert von Null (Minimalwert) für den Ladedruckaufbauparameter α1 ein minimaler Soll-Wirkungsgrad im Block 21 berechnet wird und für einen Wert von Eins (Maximalwert) für den Ladedruckaufbauparameter α1 ein maximaler Soll-Wirkungsgrad. Wie auch schon oben ausgeführt, ist bei einem minimalen Soll-Wirkungsgrad der Ladedruckaufbau schnell und bei maximalen Soll-Wirkungsgrad ist der Effektivmomentenaufbau schnell.
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Außerdem empfängt die Berechnung 20 ein Solldruck-Verhältnis 26, das auf dem ermittelten Soll-Ladedruck beruht. Das Solldruck-Verhältnis 26 wird in einem Block 22 zur Berechnung einer Verdichterleistung des Verdichters 6 berechnet, wobei die ermittelte Verdichterleistung an einen Block 23 geleitet wird, in dem aus der Verdichterleistung eine Turbinenleistung berechnet wird.
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In dem Block 23 in dem die Turbinenleistung berechnet wird, kann ein Ladedruckaufbauparameter α3, wie oben beschrieben, eingreifen, der die Verdichterleistung anpasst. Dabei führt eine hohe Soll-Leistung für den Verdichter, wie oben beschrieben, zu einem schnellen Ladedruckaufbau und eine niedrige Soll-Leistung zu einem schnellen Effektivmomentenaufbau. Mit dem Ladedruckaufbauparameter α3 kann entsprechend die Soll-Leistung des Verdichters der Aufladungsstufe angepasst werden, wobei bei einem Wert von Null (Minimalwert) für α3 die Soll-Leistung minimal ist für einen Wert von Eins (Maximalwert) für α3 die Soll-Leistung des Verdichters maximal ist.
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Die in dem Block 23 aus der angepassten Verdichterleistung ermittelte Turbinenleistung wird an einen Block 24 weitergeleitet in dem aus der Turbinenleistung eine Drehzahl bzw. Drehzahlbeschleunigung für die Abgasturbine 8 ermittelt wird.
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In dem Block 24, in dem die Drehzahlbeschleunigung berechnet wird, kann der Ladedruckaufbauparameter α2 eingreifen, wie oben beschrieben, der die Drehzahlbeschleunigung anpasst. Wie oben ausgeführt, führt eine hohe Drehzahlbeschleunigung zu einem schnellen Ladedruckaufbau und eine niedrige Drehzahlbeschleunigung zu einem schnellen Effektivmomentenaufbau. Mit dem Ladedruckaufbauparameter α2 kann entsprechend die Drehzahlbeschleunigung angepasst werden. Wenn α2 gleich null (Minimalwert) ist, ist die Drehzahlbeschleunigung minimal und wenn α2 gleich eins (Maximalwert) ist, ist die Drehzahlbeschleunigung maximal.
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Die so angepasste Drehzahlbeschleunigung wird an den Gesamtberechnungsblock 25 übertragen. Im Gesamtberechnungsblock 25 gehen noch weitere Daten ein, wie der Turbinenmassenstrom 27 und die Abgastemperatur 28 vor der Abgasturbine.
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Aus allen empfangenen Daten berechnet der Gesamtberechnungsblock 25 als Ergebnis die Soll-Position 29 der variablen Turbinengeometrie, also die Soll-Position der Leitschaufeln.
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Auch wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel alle drei Ladedruckaufbauparameter α1, α2 und α3 verwendet werden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern es kann auch nur ein, oder eine beliebige Kombination von zwei Ladedruckaufbauparametern verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Ottomotor (Verbrennungskraftmaschine)
- 3
- Aufladungssystem
- 4a–d
- Zylinder von 2
- 5
- Aufladungsstufe (Abgasturbolader)
- 6
- Verdichter der Aufladungsstufe
- 7
- Welle von 5
- 8
- Turbine von 5
- 10
- Steuerung
- 20
- Berechnung der Soll-Leistung und Soll-Position von 5
- 21
- Berechnungsblock Soll-Wirkungsgrad
- 22
- Berechnungsblock Verdichterleistung
- 23
- Berechnungsblock Turbinenleistung
- 24
- Berechnungsblock Drehzahlbeschleunigung
- 25
- Gesamtberechnungsblock
- 26
- Solldruckverhältnis
- 27
- Turbinenmassenstrom
- 28
- Abgastemperatur vor der Turbine
- 29
- Soll-Position für Leitschaufeln
- 30
- Verfahren zum Steuern von 5
- 31
- Ermitteln Soll-Ladedruck
- 32
- Ermitteln Soll-Ladedruckaufbaugeschwindigkeit
- 33
- Ermitteln Ladedruckaufbauanpassung
- 34
- Steuern des Aufladungssystems
- α1
- Ladedruckaufbauparameter für Soll-Wirkungsgrad
- α2
- Ladedruckaufbauparameter für Anpassung Drehzahlbeschleunigung
- α3
- Ladedruckaufbauparameter für Anpassung Verdichterleistung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008005121 A1 [0004]
- EP 1178192 A2 [0005]
