DE102015220744A1

DE102015220744A1 - Steuervorrichtung für Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102015220744A1
Application number: DE102015220744.7A
Authority: DE
Inventors: Hideki Hagari
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2016-08-04
Also published as: US20160222894A1; JP5924716B1; JP2016142195A; CN105840325B; US9938912B2; CN105840325A

Abstract

Eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine ist konfiguriert zum: Berechnen einer Ziel-Ansaugluftgröße und einer Ziel-Ladeeffizienz auf Grundlage eines Ziel-Drehmoments; Steuern eines Öffnungsgrads eines Drosselventils (6) auf Grundlage der Ziel-Ansaugluftgröße; Berechnen eines Ziel-Superlader-Stromabwärtsdrucks auf Grundlage der Ziel-Ladeeffizienz; Detektieren eines Drucks an einer Stromaufwärtsseite eines Superladers; Berechnen einer Ziel-Kompressorantriebskraft basierend auf der Ziel-Ansaugluftgröße, dem Ziel-Superlader-Stromabwärtsdruck und dem Superlader-Stromaufwärtsdruck; und zum Berechnen eines Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrads basierend auf der Ziel-Kompressorantriebskraft, um dadurch einen Öffnungsgrad eines Bypassventils (12) zu steuern, das für einen Bypassdurchlass zum Umgehen des Superladers bereitgestellt ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, und insbesondere eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die mit einem mechanischen Supercharger ausgestattet ist, der einen Kompressor enthält, der über einen Riemen durch eine Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es wurde bisher ein Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine (im Folgenden als Kraftmaschine bezeichnet) entwickelt, die mit einem Superlader (engl. Supercharger) ausgestattet ist, um eine Ausgabe der Kraftmaschine zu erhöhen. Als ein Beispiel des Superladers ist ein Turbo-Superlader (im Folgenden als Turbolader (engl. Turbocharger) bezeichnet, und auch manchmal als T/C bezeichnet) und ein mechanischer Superlader (im Folgenden als Superlader und auch manchmal als S/C bezeichnet) bekannt.
In einem Turbolader wird eine Turbine, die an einem Abgassystem der Kraftmaschine bereitgestellt ist, unter Verwendung einer Energie des Abgases bei einer hohen Geschwindigkeit rotiert. Damit wird ein Kompressor angetrieben, der für ein Ansaugsystem bereitgestellt ist und mit der Turbine verbunden ist.
In einem Superlader wird darüber hinaus ein Kompressor, der für das Ansaugsystem der Kraftmaschine bereitgestellt ist, über einen Riemen unter Verwendung einer Ausgangswelle der Kraftmaschine angetrieben.
In den letzten Jahren wurde ein Kraftmaschinensystem entwickelt, das eine Vielzahl von Turboladern aufweist, die in Reihe oder parallel angeordnet sind, sowie ein Kraftmaschinensystem, das sowohl den Turbolader als auch den Superlader bereitstellt. Darüber hinaus wurde ein elektrischer Lader (engl. Electric Charger) zum direkten Antrieb des Kompressors mit einem elektrischen Motor entwickelt.
In dem Turbolader besteht die Möglichkeit, dass eine exzessive Erhöhung eines Superladedrucks bei hoher Rotation und einem hohen Lastbetrieb zu einer Beschädigung der Kraftmaschine führen kann. Daher wird im Allgemeinen ein Abgasbypassdurchlass stromaufwärts von der Turbine bereitgestellt. Ein Teil des Abgases, das durch einen Abgasdurchlass fließt, wird darüber hinaus durch ein Wastegate-Ventil, das für den Abgasbypassdurchlass bereitgestellt ist, in einen Bypassdurchlass abgezweigt. Auf diese Art und Weise wird der Superladedruck auf ein geeignetes Level gesteuert, in dem eine Einflussgröße des Abgases in die Turbine angepasst wird.
Als ein Steuerverfahren für den Superladedruck durch das Wastegate-Ventil ist z.B. eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, wie in dem japanischen Patent mit der Nummer 5420013 beschrieben. Gemäß dem Japanischen Patent mit der Nummer 5420013 werden zuerst eine Ziel-Ansaugluft-Flussrate und eine Ziel-Ladeeffizienz auf Grundlage eines Kraftmaschinenausgabe-Zielwerts berechnet. Ein Ziel-Drossel-Stromaufwärtsdruck wird dann auf Grundlage der Ziel-Ladeeffizienz und einer Rotationsgeschwindigkeit berechnet. Eine Ziel-Kompressorantriebskraft, die zum Antrieb eines Superladers erforderlich ist, wird ferner auf Grundlage der Ziel-Ansaugluftrate und dem Ziel-Drossel-Stromaufwärtsdruck berechnet. Die Abgasflussrate wird hier auf Grundlage eines Luft-Zu-Kraftstoff-Verhältnisses und der Ansaugluft-Flussrate berechnet, und einer Charakteristik der Abgasflussrate und einer Kompressorantriebskraft hängen nur von einem Wastegate-Ventil-Steuerwert ab. Ein Ziel-Wastegaste-Ventil-Steuerwert wird unter Verwendung dieser Beziehung von der Abgasflussrate und der Ziel-Kompressorantriebskraft berechnet.
Die Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die in dem Japanischen Patent mit der Nummer 5420013 offenbart ist, weist eine hohe Kompatibilität mit der sogenannten Drehmoment-basierten Steuerung auf, wobei es sich um eine neue Hauptrichtung handelt. Die Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die in dem japanischen Patent mit der Nummer 5420013 offenbart ist, weist exzellente Merkmale auf, wonach eine Beschleunigerantwortcharakteristik betrieben werden kann, ein Betrieb bei einem optimalen Kraftstoffeffizienzpunkt ausgeführt werden kann, und Variationselemente erlernt werden können. Es wird vermerkt, dass die Drehmoment basierte Steuerung ein Steuerverfahren ist, bei dem ein Ausgangswellendrehmoment der Kraftmaschine eingestellt wird, wobei es sich um einen erforderlichen Wert für eine Antriebskraft durch einen Fahrer oder ein Fahrzeug handelt, als ein Kraftmaschinenausgabe-Zielwert, und zum Bestimmen einer Luftgröße, einer Kraftstoffgröße und einem Zündzeitpunkt, wobei es sich um die wesentlichen Maschinensteuergrößen handelt.
Andererseits gibt es auch in dem Superlader die Möglichkeit, dass eine exzessive Erhöhung eines Superladedrucks bei einer hohen Rotation und einem hohen Lastbetrieb zu einem Schaden der Kraftmaschine führen kann. Ein Bypassdurchlass zum Umgehen des Superladers wird daher bereitgestellt. Ein Bypassventil, das für den Bypassdurchlass bereitgestellt ist, wird dann verwendet, um die Luft in einem stromabwärtsseitigen Superlader in einem stromaufwärtsseitigen Superlader zurückzubringen. Als ein Ergebnis wird der Superladedruck auf einen geeigneten Pegel gesteuert.
Ein weiteres Verfahren in dem Superlader ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Superladedruck auf einen geeigneten Pegel unterdrückt wird, indem der Superlader von der Ausgangswelle der Kraftmaschine mittels einer elektromagnetischen Kupplung getrennt wird.
Als ein Steuerverfahren für den Superladedruck unter Verwendung des Bypassventils ist z.B. in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H4-325717 A1 eine Ansaugluft-Steuervorrichtung für eine supergeladene Verbrennungskraftmaschine offenbart, zum Berechnen eines Ziel-Duty-Verhältnisses des Bypassventils und einer Ziel-Ansaugluftgröße auf Grundlage eines Ausgangssignals eines Lastsensors, der einer Ausgangsspannung entsprechend einer Betätigungsgröße eines Gaspedals und dergleichen erzeugt, und wobei eine Feedback-Steuerung für das Ziel-Duty-Verhältnis unter Verwendung der Ziel-Ansaugluftgröße, korrigiert in Abhängigkeit von einer Umgebung, und einer Ansaugluftgröße, detektiert durch ein Luftflussmeter, verwendet wird. in dem japanische Patent mit der Nummer 3366399 wird darüber hinaus eine Superladedruck-Steuervorrichtung für eine supergeladene Kraftmaschine zum Berechnen einer Bypassluftgröße offenbart, um einen Ziel-Superladedruck in Abhängigkeit von einem Kraftmaschinenbetriebszustand zu erreichen, und zum Bestimmen einer Steuergröße für das Bypassventil auf Grundlage der Differenz zwischen einem stromabwärtsseitigem Druck und einem stromaufwärtsseitigem Druck eines Superladers.
In der Steuervorrichtung, die in dem japanischen Patent mit der Nummer 5420013 offenbart ist, wird das Steuerverfahren für den Superladedruck jedoch mittels des Wastegate-Ventils ausgeführt, und kann somit nicht als Steuerverfahren für den Superladedruck mittels des Bypassventils angewendet werden.
In der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H4-325717 und dem japanischen Patent mit der Nummer 3366399 werden Verfahren für den Superladedruck mittels des Bypassventils offenbart. In der Steuervorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H4-325717 offenbart ist, kann jedoch festgestellt werden, dass das Steuersystem ausgebildet wird, während eine Eins-zu-eins-Beziehung zwischen dem Ziel-Duty-Verhältnis und der Ziel-Ansaugluftgröße, korrigiert in Abhängigkeit von der Umgebung, angenommen wird. In der Steuervorrichtung gemäß der japanischen Patentanmeldung der Veröffentlichungsnummer H4-325717 wird die Beziehung zwischen dem Drosselöffnungsgrad oder dem Drosselstromabwärtsdruck nicht berücksichtigt. Wenn sich daher z.B. der Drosselöffnungsgrad oder der Drosselstromabwärtsdruck aufgrund von Variationen in Umgebungsbedingungen und dem Drosselventil und dergleichen ändert, und die Beziehung zwischen dem Ziel-Duty-Verhältnis und der Ziel-Ansaugluftgröße, korrigiert in Abhängigkeit von der Umgebung, somit nicht länger gelten, gibt es ein erstes Problem in der Verringerung der Steuerbarkeit. Die Steuervorrichtung gemäß der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H4-325717 weist darüber hinaus ein zweites Problem auf, das darin besteht, dass ein Drehmomenterfordernis von Quellen außer dem Fahrer, wie z.B. ein Drehmomentverringerungserfordernis von einer Übertragungssteuerung, Traktionssteuerung oder dergleichen nicht berücksichtigt werden kann. Es ist vorstellbar, dass diese Probleme durch die Steuervorrichtung gelöst wird, die in dem Japanischen Patent mit der Nummer 3366399 offenbart ist. Dies ist der Fall, da bezüglich des ersten Problems die Steuergröße für das Bypassventil bestimmt wird, während der Drosselöffnungsgrad und der Drosselstromabwärtsdruck berücksichtigt wird, und bezüglich des zweiten Problems die Steuergröße für das Bypassventil unter Verwendung des gewöhnlichen Ziel-Ladedrucks sowie eines Ziel-Ladedrucks für die Traktionssteuerung bestimmt wird.
In der Steuervorrichtung, die in dem japanischen Patent mit der Nummer 3366399 offenbart ist, wird jedoch betrachtet, dass das Steuersystem auf Grundlage der Beziehung zwischen einer Flussrate (ABV-Durchlassflussrate) von Luft, die durch das Luftbypassventil (ABV) hindurch tritt, einen differenziellen Druck vor und nach dem ABV und einem ABV-Öffnungsgrad ausgebildet ist. In den letzten Jahren wird der Superlader jedoch integral mit dem Bypassventil ausgebildet, und das Bypassventil ist daher in der Nähe des Superladers. Eine Luft in der Umgebung des Bypassventils wird daher in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit (∞ Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit) des Superladers und der Durchlassflussrate gestört. Als ein Ergebnis ändert sich eine effektive Öffnungsfläche des ABV, und als Ergebnis ändert sich die Beziehung zwischen der ABV-Durchlassflussrate, dem differenziellen Druck zwischen vor und nach dem ABV und der ABV-Öffnungsgrad stark in Abhängigkeit von dem Betriebszustand. Um daher die Beziehung zwischen der ABV-Durchlassflussrate, dem differenziellen Druck zwischen vor und nach dem ABV und dem ABV-Öffnungsgrad zu berechnen oder zu messen, und somit die diesbezügliche Beziehung genau zu simulieren, können mehr Kennfelder erforderlich sein als jene, als die in 5 des japanischen Patents mit der Nummer 3366399 dargestellt sind. Als ein Ergebnis gibt es ein Problem darin, dass manuelle Stunden der Datenmessung und Anpassung ansteigen. Darüber hinaus wird in dem japanischen Patent mit der Nummer 3366399 ein Erlernen einer S/C-Entladegröße zum Korrigieren der Variationen beschrieben. Ein Variationselement kann jedoch auch in dem Bypassventil zusätzlich zu dem Superlader existieren, und somit gibt es auch ein Problem, das darin besteht, dass die Korrektur nicht ausreichend nur durch das Erlernen der S/C-Entladegröße ausgeführt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der oben erwähnten Probleme, und hat somit zur Aufgabe die Bereitstellung eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die eine einfache Manipulation einer Beschleunigerantwortcharakteristik ermöglicht, während die manuellen Stunden zur Datenmessung und -anpassung unterdrückt werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt, umfassend: ein Drosselventil, bereitgestellt an einem Ansaugdurchlass einer Verbrennungskraftmaschine; einen Superlader, bereitgestellt an einer Stromabwärtsseite des Drosselventils, das an dem Ansaugdurchlass bereitgestellt ist, wobei der Superlader einen Kompressor enthält, der durch eine Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird; ein Bypassventil, bereitgestellt an einem Bypassdurchlass, wobei der Bypassdurchlass mit dem Ansaugdurchlass verbunden ist, um den Superlader zu Umgehen; eine Bypassventil-Antriebseinheit zum Antreiben eines Bypassventils-Öffnungsgrads, wobei es sich um einen Öffnungsgrad des Bypassventils handelt, um dadurch eine Flussdurchlass-Querschnittsfläche des Bypassdurchlasses zu ändern; eine Ziel-Ansaugluftgrößen-Berechnungseinheit zum Berechnen, auf Grundlage eines Ziel-Drehmoments, wobei es sich um einen Ziel-Ausgabewert der Verbrennungskraftmaschine handelt, einer Ziel-Ansaugluftgröße, wobei es sich um einen Zielwert einer Ansaugluftgröße handelt, die in die Verbrennungskraftmaschine aufgenommen wird, und einer Ziel-Ladeeffizienz, wobei es sich um einen Zielwert einer Ladeeffizienz der Verbrennungskraftmaschine handelt; eine Ziel-Drosselöffnungsgrad-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Ziel-Öffnungsgrads des Drosselventils, auf Grundlage der Ziel-Ansaugluftgröße; eine Drosselventil-Antriebseinheit zum Antreiben, auf Grundlage des Ziel-Öffnungsgrads des Drosselventils, des Öffnungsgrads des Drosselventils, um dadurch eine Ansaugluftgröße anzupassen, wobei es sich um eine Luftgröße handelt, die in die Verbrennungskraftmaschine aufgenommen wird; eine Ziel-Superlader-Stromabwärtsdruck-Berechnungseinheit zum Berechnen, auf Grundlage der Ziel-Ladeeffizienz, eines Ziel-Superlader-Stromabwärtsdrucks, wobei es sich um einen Zielwert eines Drucks an einer Stromabwärtsseite des Superladers handelt; eine Superlader-Stromaufwärtsdruck-Detektionseinheit zum Detektieren eines Superlader-Stromaufwärtsdrucks, wobei es sich um einen Druck an einer Stromaufwärtsseite des Superladers handelt; eine Ziel-Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit zum Berechnen, auf Grundlage der Ziel-Ansaugluftgröße, des Ziel-Superlader-Stromabwärtsdrucks, und des Superlader-Stromaufwärtsdrucks, einer Ziel-Kompressorantriebskraft; und eine Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit zum Berechnen, auf Grundlage der Ziel-Kompressorantriebskraft, eines Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrads, wobei es sich um einen Zielwert des Bypassventil-Öffnungsgrads handelt.
Die Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist konfiguriert zum: Berechnen der Ziel-Ansaugluftgröße und der Ziel-Ladeeffizienz auf Grundlage des Ziel-Drehmoments; Steuern des Öffnungsgrads des Drosselventils auf Grundlage der Ziel-Ansaugluftgröße; Berechnen des Ziel-Superlader-Stromabwärtsdrucks auf Grundlage der Ziel-Ladeeffizienz; Detektieren des Drucks an der Stromaufwärtsseite des Superladers; Berechnen der Ziel-Kompressorantriebskraft auf Grundlage der Ziel-Ansaugluftgröße, des Ziel-Superladerstromabwärtsdrucks und des Superladerstromaufwärtsdrucks; und zum Berechnen des Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrads auf Grundlage der Ziel-Kompressorantriebskraft, um dadurch den Öffnungsgrad des Bypassventils zu steuern, das bereitgestellt ist für den Bypassdurchlass zum Umgehen des Superladers. Während die manuellen Stunden für die Datenmessung und die Anpassung unterdrückt werden, kann ferner das Drehmomenterfordernis von dem Fahrer oder anderen Steuervorrichtungen realisiert werden, und die Manipulation der Beschleunigerantwortcharakteristik kann leicht realisiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Darstellung von Ansaug-/Abgassystemen einer Kraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Übersicht von Eingaben/Ausgaben und einer Kraftmaschinensteuerung einer ECU gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Steuerblockdiagramm zur Darstellung von Inhalten der Berechnungsverarbeitung für eine Kompressorantriebskraft gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Steuerblockdiagramm zur Darstellung von Inhalten einer Berechnungsverarbeitung für einen Supercharger-Stromabwärtsdruck gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Steuerblockdiagramm zur Darstellung von Inhalten einer Berechnungsverarbeitung für maximale und minimale Kompressorantriebskräfte gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Steuerblockdiagramm zur Darstellung von Inhalten einer Berechnungsverarbeitung für einen Ziel-Bypass-Ventil-Öffnungsgrad gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7A und 7B sind Diagramme zur Darstellung einer Beziehung zwischen Qa und Pc bzw. einer Beziehung zwischen Qa und Pc‘‘ gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine Ausführungsform zum Ausführen der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
Erste Ausführungsform
1 ist Konfigurationsdiagramm zur Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine (im Folgenden als Kraftmaschine 1 bezeichnet) und diesbezüglich Ansaug-/Abgassysteme, für die eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird. ein Kurbelwinkelsensor 25 gemäß 1 zum Detektieren eines Rotationswinkels der Kraftmaschine 1, und zum Erzeugen eines elektrischen Signals (im Folgenden als Interpulsperiode ΔT bezeichnet) entsprechend dem Rotationswinkel ist an einer Kurbelwelle der Kraftmaschine 1 angebracht. Darüber hinaus sind ein Ansaugrohr 2 zum Ausbilden eines Ansaugdurchlasses und ein Abgasrohr 26 zum Ausbilden eines Abgasdurchlasses jeweils mit einem Ansauganschluss und Abgasanschluss einer Verbrennungskammer der Kraftmaschine 1 verbunden.
Ein Luftfilter 3 zum Filtern der Außenluft, die von außen angesaugt wird, ist an der stromaufwärtsseitigsten Seite des Ansaugrohres 2 installiert. Ein Luftflusssensor (im Folgenden als AFS bezeichnet) 4 zum Detektieren eine Ansaugluft-Flussrate, und zum Erzeugen eines elektrischen Signals (im Folgenden als Ansaugluftgröße Qa bezeichnet) entsprechend der Ansaugluft-Flussrate, und ein Ansaugluft-Temperatursensor 5 zum Detektieren einer Ansauglufttemperatur in den Ansaugdurchlass, und zum Erzeugen eines elektrischen Signals (im Folgenden als Ansauglufttemperatur Ta bezeichnet) entsprechend der Ansauglufttemperatur sind an eine Stromabwärtsseite (Seite näher an der Kraftmaschine 1) des Luftfilters 3 bereitgestellt. Der AFS 4 und der Ansaugluft-Temperatursensor 5 können integral oder unabhängig voneinander bereitgestellt werden. Es wird vermerkt, dass in 1 ein Beispiel dargestellt ist, bei dem beide der Sensoren 4 und 5 integral ausgebildet sind.
Ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 6 zum Anpassen einer Luftgröße, die in die Kraftmaschine 1 eingespeist wird, ist an einer Stromabwärtsseite des AFS 4 installiert. Ein Drosselöffnungsgradsensor 7 zum Detektieren eines Drosselöffnungsgrades des Drosselventils 6 und zum Erzeugen eines elektrischen Signals (im Folgenden als Drosselöffnungsgrad Th bezeichnet) entsprechend dem Drosselöffnungsgrad ist mit dem Drosselventil 6 verbunden. Eine Drosselventil-Antriebseinheit (Drossel-Aktuator) (nicht gezeigt) zum Betreiben des Öffnungsgrades des Drosselventils 6 auf Grundlage eines später beschriebenen Drosselventil-Ziel-Öffnungsgrades, um dadurch die Ansaugluftgröße anzupassen, die in der Kraftmaschine 1 angesaugt wird, ist für das Drosselventil 6 bereitgestellt. Ein Supercharger 11 ist darüber hinaus an einer Stromabwärtsseite des Drosselventils 6 bereitgestellt. Der Supercharger 11 enthält darin einen Kompressor (nicht gezeigt). Der Kompressor wird über einen Riemen durch eine Ausgangswelle der Kraftmaschine 1 angetrieben. An der Stromabwärtsseite des Drosselventils 6 und der Stromaufwärtsseite des Superchargers 11 sind ein Drossel-Stromabwärtsdrucksensor 8 zum Detektieren eines Luftdrucks an diesem Ort, und zum Erzeugen eines elektrischen Signals (im Folgenden als Drossel-Stromabwärtsdruck Pb1 bezeichnet) entsprechend dem Luftdruck, und ein Drossel-Stromabwärtstemperatursensor 19 detektieren einer Ansauglufttemperatur an diesem Ort und zum Erzeugen eines elektrischen Signals (im Folgenden als Drossel-Stromabwärtstemperatur Tb1 bezeichnet) entsprechend der Ansauglufttemperatur integral oder unabhängig voneinander bereitgestellt. Es wird vermerkt, dass in 1 ein Beispiel dargestellt ist, in dem beide der Sensoren 8 und 9 integral ausgebildet sind.
Ein Verzweigungspunkt für einen Bypassdurchlass 10 zum Umgehen des Superchargers 11 ist stromabwärts des Drossel-Stromabwärtsdrucksensors 8 und ist stromaufwärts des Superchargers 11 bereitgestellt. Ein Bypassventil 12 zum Anpassen einer hindurchtretenden Luftgröße durch Änderung einer Flussdurchlass-Querschnittsfläche des Bypassdurchlasses ist in dem Bypassdurchlass 10 bereitgestellt. Ein Bypassventil-Öffnungsgradsensor 13 zum Detektieren eines Bypassventils-Öffnungsgrades des Bypassventils 12 und zum Erzeugen eines elektrischen Signals (im Folgenden als ein Bypassventil-Öffnungsgrad BV bezeichnet) entsprechend dem Bypassventil-Öffnungsgrad ist mit dem Bypassventil 12 verbunden. Der Bypassdurchlass 10 stromabwärts des Bypassventils 12 ist erneut mit dem Ansaugrohr 12 an der Stromabwärtsseite des Superchargers 11 verbunden. Es wird vermerkt, dass in 1 ein Bypassventil-Antriebsmittel (Bypassventil-Aktuator) (nicht gezeigt) zum Betreiben des Öffnungsgrades des Bypassventils 12, um dadurch die Luftdurchlass-Querschnittsfläche des Bypass-Durchlasses 10 zu ändern, für das Bypassventil 12 bereitgestellt ist.
Ein Ladeluftkühler (im Folgenden als I/C bezeichnet) 14 ist an einer Stromabwärtsseite dieses Wiederverbindungspunkts des Bypassdurchlasses 10 bereitgestellt. Der Ladeluftkühler 14 kühlt die durch den Kompressor komprimierte Luft, der für den Supercharger 11 bereitgestellt ist. Ein Ausgleichsbehälter 15 zum Unterdrücken einer Ansaugluftschwankung ist an der Stromabwärtsseite des Ladeluftkühlers 10 bereitgestellt. Ein Ansaugkrümmer-Drucksensor 16 zum Detektieren eines Luftdrucks in dem Ausgleichsbehälter 15 und zum Erzeugen eines elektrischen Signals (im Folgenden als Ansaugkrümmerdruck Pb bezeichnet) entsprechend dem Luftdruck, und ein Ansaugkrümmer-Temperatursensor 17 zum Detektieren einer Ansauglufttemperatur in dem Ausgleichsbehälter 15 und zum Erzeugen eines elektrischen Signals (im Folgenden als eine Ansaugkrümmertemperatur Tb bezeichnet) entsprechend der Ansauglufttemperatur sind integral oder unabhängig voneinander für den Ausgleichsbehälter 15 bereitgestellt. Es wird vermerkt, dass in 1 ein Beispiel dargestellt ist, bei dem beide Sensoren 16 und 17 integral ausgebildet sind. Ein Einspritzer 20 zum Einspritzen des Kraftstoffs ist an dem Ansauganschluss der Verbrennungskammer der Kraftmaschine 1 stromabwärts von dem Ausgleichsbehälter 15 bereitgestellt. Es wird vermerkt, dass der Einspritzer 20 bereitgestellt werden kann, um den Kraftstoff direkt in den Zylinder 18 einzuspritzen.
Eine Zündkerze 21 zum Zünden eines verbrennbaren Gemisches, das erzeugt wird durch Mischen der in die Kraftmaschine 1 angesaugten Luft und dem von dem Einspritzer 20 eingespritzten Kraftstoff miteinander, und eine Zündspule 22 zum Erzeugen einer Energie zum Erzeugen eines Funkens an der Zündkerze 21 sind an einem oberen Abschnitt des Zylinders 18 angeordnet. Ein Ansaugventil 23 zum Anpassen einer Luftgröße, die von dem Ansaugrohr 2 in den Zylinder 18 eingebracht wird, ist darüber hinaus zwischen dem Ansaugrohr 2 und der Kraftmaschine 1 angeordnet. Ein Abgasventil 24 zum Anpassen einer Luftgröße, die von dem Zylinder 18 in das Abgasrohr 26 abgegeben wird, ist darüber hinaus zwischen dem Abgasrohr 26 und der Kraftmaschine 1 angeordnet. Es können darüber hinaus Mechanismen für sowohl das Ansaugventil 23 als auch das Abgasventil 24 bereitgestellt werden, die einen Ventilzeitpunkt und eine Ventilhebegröße anpassen können.
Ein Abgas-Reinigungskatalysator 28 zum Reinigen des Abgases ist an einer Stromabwärtsseite des Abgasrohres 26 der Kraftmaschine 1 bereitgestellt. An einer Stromaufwärtsseite (Seite der Kraftmaschine 1) des Abgas-Reinigungskatalysators 28 ist ein Luft-Zu-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 27 zum Detektieren eines Verhältnisses (im Folgenden als Luft-Zu-Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet) des Sauerstoffs oder des Kraftstoffs in dem verbrannten Gas und zum Erzeugen eines elektrischen Signals (im Folgenden als Luft-Zu-Kraftstoff-Verhältnis AF bezeichnet) entsprechend dem Luft-Zu-Kraftstoff-Verhältnis bereitgestellt.
Bezugnehmend auf 2 erfolgt jetzt eine Beschreibung der Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration und Eingaben/Ausgaben einer elektronischen Steuereinheit (im Folgenden als ECU bezeichnet) 40, die bereitgestellt ist für die Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die ECU 40 besteht aus einem Mikroprozessor, und einer Schnittstellenschaltung zum Ausführen von Eingaben/Ausgaben in/aus dem Mikroprozessor. Der Mikroprozessor enthält eine CPU zum Ausführen einer Berechnungsverarbeitung, einen ROM zum Speichern von Programmen, die durch die CPU ausgeführt werden, und von Daten mit einem festen Wert, und einem RAM, in dem Daten neu geschrieben werden können. Wie in 2 dargestellt, werden die elektrischen Signale von den jeweiligen Sensoren in die ECU 40 eingegeben. Konkret werden insbesondere die Interpulsperiode ΔT, ausgegeben entsprechend dem Rotationswinkel der Kraftmaschine gemessen durch den Kurbelwinkelsensor 25, die Ansaugluftgröße Qa, gemessen durch den AFS 4, die Ansauglufttemperatur Ta, gemessen durch den Ansaugluft-Temperatursensor 5, der Drosselöffnungsgrad Th des Drosselventils 6, gemessen durch den Drossel-Öffnungsgradsensor 7, der Drossel-Abwärtsstromdruck Pb1, gemessen durch den Drossel-Abwärtsdrucksensor 8, die Drossel-Abwärtsstromtemperatur Tb1, gemessen durch den Drossel-Abwärtstemperatursensor 9, der Bypassventil-Öffnungsgrad BV, gemessen durch den Bypassventil-Öffnungsgradsensor 13, der Ansaugkrümmerdruck Pb, gemessen durch den Ansaugkrümmer-Drucksensor 16, die Ansaugkrümmertemperatur Tb, gemessen durch den Ansaugkrümmer-Temperatursensor 17, und das Luft-Zu-Kraftstoff-Verhältnis AF, gemessen durch den Luft-Zu-Kraftstoff-Verhältnissensor 17, in die ECU 40 eingegeben.
Darüber hinaus werden elektrische Signale von verschiedenen Sensoren (nicht gezeigt) ebenfalls in die ECU 40 eingegeben, wobei es sich um andere als die Sensoren handelt, die oben beschrieben sind. Beispiele der verschiedenen Sensoren (nicht gezeigt) sind ein Gaspedal-Öffnungsgradsensor zum Erzeugen eines elektrischen Signals entsprechend eines Gaspedalöffnungsgrads AP, ein Atmosphärendrucksensor zum Messen eines Atmosphärendrucks Pa, und Sensoren (wie z.B. ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ein Wassertemperatursensor und ein Klopfsensor) zum Steuern einer Verbrennung der Kraftmaschine 1 und zum Steuern des Verhaltens des Fahrzeugs. Elektrische Signale werden darüber hinaus von anderen Steuervorrichtungen eingegeben, wie z.B. jene zur Gangsteuerung, Bremssteuerung, Traktionssteuerung und Auto-Cruise-Steuerung.
Wie in 2 dargestellt, enthält die ECU 40 eine Ziel-Drehmoment-Berechnungseinheit 41, eine Ziel-Ansaugluftgrößen-Berechnungseinheit 42, eine Ziel-Drosselöffnungsgrad-Berechnungseinheit 43, eine Ziel-Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 44, eine tatsächliche Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 45, eine Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit 46, eine Kraftstoffeinspritzgrößen-Berechnungseinheit 47 und eine Zündzeitpunkt-Berechnungseinheit 48.
In der Ziel-Drehmoment-Berechnungseinheit 41 der ECU 40 wird zuerst ein Ziel-Drehmoment Trq, wobei es sich um einen Zielwert einer Kraftmaschinenausgabe handelt, auf Grundlage verschiedener Daten berechnet, einschließlich dem Gaspedal-Öffnungsgrad AP und einer Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne, die aus der Interpulsperiode ΔT berechnet wird. In Bezug auf das Ziel-Drehmoment Trq wird in dem Fall, in dem ein erforderliches Drehmoment von einer anderen Steuervorrichtung existiert, bevorzugt das erforderliche Drehmoment eingesetzt.
In der Ziel-Ansaugluftgrößen-Berechnungseinheit 42 wird dann zum Erreichen des Ziel-Drehmoments Trq eine Ziel-Ladeeffizienz Ect und eine Ziel-Ansaugluftgröße Qat auf Grundlage des Ziel-Drehmoments Trq berechnet.
In der Ziel-Drosselöffnungsgrad-Berechnungseinheit 43 wird dann zum Erreichen der Ziel-Ansaugluftgröße Qat ein Ziel-Drosselöffnungsgrad Tht auf Grundlage der Ziel-Ansaugluftgröße Qat berechnet. Auf diese Art und Weise wird das Drosselventil 6 auf Grundlage des Ziel-Drosselöffnungsgrades Tht angetrieben. In der Ziel-Drosselöffnungsgrad-Berechnungseinheit 43 kann hier auch eine Feedback-Korrektursteuerung ausgeführt werden, sodass der Drosselöffnungsgrad Th den Ziel-Drosselöffnungsgrad Tht erreicht, und ferner kann eine Feedback-Korrektursteuerung für den Ziel-Drosselöffnungsgrad Tht angewendet werden, sodass die Ansaugluftgröße Qa die Ziel-Ansaugluftgröße Qat erreicht. Auf diese Art und Weise wird eine sogenannte drehmomentbasierte Steuerung zum Steuern der Ansaugluftgröße und dergleichen ausgeführt, um das Ziel-Drehmoment in der Kraftmaschine zu erreichen.
In der Ziel-Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 44 wird darüber hinaus eine Ziel-Kompressorantriebskraft Pct auf Grundlage der Ziel-Ansaugluftgröße Qat, einem Drossel-Stromabwärtsdruck Pb1 und einem Ziel-Ansaugkrümmerdruck Pbt, berechnet aus der Ziel-Ladeeffizienz Ect, berechnet.
In der tatsächlichen Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 45 wird darüber hinaus eine tatsächliche Kompressorantriebskraft Tc auf Grundlage der Ansaugluftgröße Qa, dem Drossel-Stromabwärtsdruck Pb1 und dem Ansaugkrümmerdruck Pb berechnet.
In der Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit 46 wird dann ein Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad BVt auf Grundlage der Ziel-Kompressorantriebskraft Pct und der tatsächlichen Kompressorantriebskraft Tc berechnet. Auf diese Art und Weise wird das Bypassventil 12 auf Grundlage des Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrads BVt angetrieben. In der Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit 46 kann in diesem Zusammenhang auch eine Feedback-Korrektursteuerung ausgeführt werden, sodass der Bypassventil-Öffnungsgrad BV den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad BVt erreicht.
In der ECU 40 wird darüber hinaus die Ladeeffizienz Ec auf Grundlage der Ansaugluftgröße Qa oder dem Ansaugkrümmerdruck Pb berechnet. Die Ansaugluftgröße Qa und der Ansaugkrümmerdruck Pt ändern sich hier aufgrund des Einflusses einer Ansaugluftschwingung, die verursacht wird durch einen Betrieb des Ansaugventils 23 und dergleichen bei einem vorbestimmten Kurbelwinkelzyklus. Um den Einfluss der Ansaugluftschwingung zu reduzieren wird daher eine A/D-Wandlung für die Ansaugluftgröße Qa und den Ansaugluftkrümmerdruck Pb für jede eine Millisekunde angewendet, was kürzer als dieser Zyklus ist, und ein Mitteln der gewandelten digitalen Werte über jeden vorbestimmten Kurbelwinkelzyklus, z.B., über jede 180 degCA für eine Vierzylinder-Kraftmaschine oder über jede 140 degCA für eine Dreizylinder-Kraftmaschine.
In der Kraftstoffeinspritzgrößen-Berechnungseinheit 47 der ECU 40 wird dann eine Kraftstoffeinspritzgröße Qf auf Grundlage der Kraftstoffmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne, der Ladeeffizienz Ec und dem Ziel-Luft-Zu-Kraftstoff-Verhältnis AFt berechnet, das eingestellt ist, sodass das Abgas, die Kraftmaschinenausgabe und dergleichen optimal sind. Auf diese Art und Weise wird das Einspritzmittel 20 auf Grundlage der Kraftstoffeinspritzgröße Qf gesteuert. In der Kraftstoffeinspritzgrößen-Berechnungseinheit 47 wird simultan die Feedback-Korrektursteuerung ebenfalls für die Kraftstoffeinspritzgröße Qf ausgeführt, sodass das Luft-Zu-Kraftstoff-Verhältnis AF sich dem Ziel-Luft-Zu-Kraftstoff-Verhältnis AFt annähert.
In der Zündzeitpunkt-Berechnungseinheit 48 wird darüber hinaus ein Zündzeitpunkt IG, der einzustellen ist, unter Berücksichtigung des Kraftstoffverbrauchs und einer anomalen Verbrennung, auf Grundlage der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und der Ladeeffizienz Ec berechnet. Auf diese Art und Weise wird ein Strom an die Zündspule 22 geliefert, um den Zündzeitpunkt IG zu erreichen.
Die ECU weist darüber hinaus auch eine Funktion zum Schätzen eines tatsächlichen Drehmoments auf, das durch die Kraftmaschine 1 erzeugt wird, auf Grundlage der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne, der Ladeeffizienz Ec, des Zündzeitpunkts IG und dergleichen, sowie eine Funktion zum Steuern anderer verschiedener Arten von Aktuatoren, was von der Notwendigkeit abhängt.
Wie oben erläutert, wird die Kraftmaschine 1 durch ECU 40 gesteuert. Bezugnehmend auf 3 bis zu den 7A und 7B erfolgt jetzt eine detaillierte Erläuterung der Ziel-Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 44, der tatsächlichen Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 45 und der Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit 46 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Steuerblockdiagramm zur speziellen Darstellung einer Konfiguration einer Berechnungsverarbeitung für die Kompressorantriebskraft in der Ziel-Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 44 und der tatsächlichen Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 45. Bezugnehmend auf 3 wie auch auf 1 und 2, erfolgt jetzt eine spezifische Erläuterung der Berechnungsverarbeitung für die Ziel-Kompressorantriebskraft und die tatsächliche Kompressorantriebskraft gemäß dieser Ausführungsform.
Zuerst wird eine Beschreibung der Kompressorantriebskraft gegeben. Eine Leistung (im Folgenden als Kompressorantriebskraft bezeichnet) Pc [W], berechnet auf Grundlage einer adiabatischen Kompressionskraft und erforderlich zum Antreiben des Kompressors, wird durch Gleichung (1) berechnet. In Gleichung (1) ist κ ein spezifisches Wärmeverhältnis (1,4 für Luft), Qcmp ist eine Kompressordurchlassflussrate [g/s], ist R eine Gaskonstante [kJ/(kg kg·K)] (0,287 für Luft), ist P ein Druck [kPa] und ist T eine absolute Temperatur [K]. Es wird vermerkt, dass Indizes 1 und 2 für P: Druck [kPa] und T: absolute Temperatur [K] jeweils angeben 1: Kompressoreinlass und 2: Kompressorauslass.
In dieser Ausführungsform sind die Kompressordurchlassflussrate Qcmp in Gleichung (1) und die Ansaugluft-Flussrate Qa gleich zueinander. Der Kompressoreinlassdruck P1, und zwar, ein Supercharger-Stromaufwärtsdruck, ist darüber hinaus ein Drossel-Abwärtsstromdruck Pb1 (im Folgenden auch als Supercharger-Stromaufwärtsdruck Pb1 bezeichnet). Die Kompressoreinlasstemperatur T1, und zwar, eine Supercharger-Stromaufwärtstemperatur, ist eine Drossel-Stromabwärtstemperatur Tb1 (im Folgenden auch als Supercharger-Stromaufwärtstemperatur Tb1 bezeichnet). Der Kompressorauslassdruck P2, und zwar, der Supercharger-Stromabwärtsdruck, ist nahezu gleich zu dem Ansaugkrümmerdruck Pb, jedoch existiert streng genommen ein Offset, der Aufgrund eines Druckverlusts des Ladeluftkühlers 14 eingestellt ist. Daher wird z.B., wie in 4 dargestellt, eine Lookup-Tabelle (Kennfeld) vorab im Block B401 gespeichert, in der eine Beziehung zwischen dem Wert der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und dem Wert des I/C-Druckverlusts ΔPb2 vorab definiert sind (im Folgenden wird dieses Kennfeld als „I/C-Druckverlust ΔPb2 Kennfeld“ bezeichnet). Der I/C-Druckverlust ΔPb2 wird dann unter Verwendung der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne gemäß der „I/C-Druckverlust ΔPb2 Kennfeld“ berechnet. Der Supercharger-Stromabwärtsdruck Pb2 wird unter Verwendung eines Additionsmittels erfasst, um den berechneten I/C-Druckverlust ΔPb2 zu dem Ansaugkrümmerdruck Pb zu addieren. Die Gleichung (1), kann als Gleichung (2) umgeschrieben werden, indem der Supercharger-Stromaufwärtsdruck Pb1, die Supercharger-Stromaufwärtstemperatur Tb1 und der Supercharger-Stromabwärtsdruck Pb2 verwendet werden, die auf diese Art und Weise erfasst werden.
In dem Supercharger 11, der stromabwärts der Drossel in dieser Ausführungsform angeordnet ist, ändert sich im Übrigen der Supercharger-Stromaufwärtsdruck Pb1 immer. Der Supercharger-Stromaufwärtsdruck Pb1 und die Supercharger-Stromaufwärtstemperatur Tb1 ändern sich darüber hinaus stark auch in Abhängigkeit von einem Umgebungszustand. Für den Fall, dass der Supercharger-Stromaufwärtsdruck Pb1 und die Supercharger-Stromaufwärtstemperatur Tb1 sich ändern, wird dann, wenn die Kompressorantriebskraft Pc auf Grundlage von Gleichung (2) bei einer bestimmten Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit berechnet wird, eine Änderungsgröße und eine diesbezügliche Variation der Kompressorantriebskraft Pc groß mit Bezug auf die Ansaugluftgröße Qa. Eine derartige Kompressorantriebskraft Pc ist daher in Bezug auf die Steuerung schwierig zu behandeln (siehe z.B. 7A. Wie in 7A gezeigt, steigt die Kompressorantriebskraft Pc an, wenn die Ansaugluftgröße Qa anwächst, und eine Anstiegsrate (Gradient des Diagramms) davon unterscheidet sich für jede der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeiten Ne und den Bypassventil-Öffnungsgrad BV). Um die Kompressorantriebskraft Pc daher in jene in dem Standardzustand zu wandeln (wie z.B. Pb Pb10 = 101,3 [kPa] und Tb10 = 25°C, Index 0 gibt den Standardzustand an), wird die Kompressorantriebskraft Pc in eine korrigierte Kompressorantriebskraft Pc‘ unter Verwendung von Gleichung (3) korrigiert, die abgeleitet wird aus einem Ähnlichkeitsgesetz, das den Einfluss einer Kompressoreigenschaft berücksichtigt.
Die korrigierte Kompressorantriebskraft Pc‘ wird ferner unter Annahme eines adiabatischen Prozesses berechnet. Der Prozess des tatsächlichen Kompressors ist jedoch ein isoentropischer Prozess, jedoch handelt es sich um eine irreversible Änderung in einem adiabatischen System, und die Entropie wächst somit an. eine Anzeige, die eine Differenz zwischen dem tatsächlichen Prozess und dem isoentropischen Prozess angibt, ist eine adiabatische Effizienz ηad, die durch Gleichung (4) definiert ist.
Hier ist Tb2 eine Supercharger-Stromabwärtstemperatur. Diese Ausführungsform ist ein Temperatursensor stromabwärts des Superchargers nur dann installiert, wenn die adiabatische Effizienz ηad gemessen wird. Die Supercharger-Stromabwärtstemperatur Tb2 wird dann gemessen, während die Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und der Bypassventil-Öffnungsgrad BV geändert werden. Darüber hinaus wird die adiabatische Effizienz ηad auf Grundlage der gemessenen Supercharger-Stromabwärtstemperatur Tb2 berechnet. Die berechnete adiabatische Effizienz ηad wird vorab in einer dreidimensionalen Lookup-Tabelle (Kennfeld) gespeichert, die die Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und ein Druckverhältnis (Pb2/Pb1) der Supercharger-Stromabwärts-/Stromaufwärtsdrücke als Achsen aufweist (im Folgenden wird dieses Kennfeld als „adiabatisches Effizienz ηad Kennfeld“ bezeichnet). Das Druckverhältnis (Pb2/Pb1) der Supercharger-Stromabwärts-/Stromaufwärtsdrücke ändert sich entsprechend dem Bypassventil-Öffnungsgrad BV. Die adiabatische Effizienz des Superchargers 11 kann somit berechnet werden. Es wird vermerkt, dass in dieser Ausführungsform eine Verringerung der Effizienz aufgrund der Öffnung des Bypassventils 12 und einer Erhöhung in der Temperatur aufgrund des Umlaufs der komprimierten Luft als in der adiabatischen Effizienz enthalten angesehen wird. Wenn die korrigierte Kompressorantriebskraft Pc‘ somit korrigiert wird, während die adiabatische Effizienz ηad berücksichtigt wird, kann die Gleichung (5) erhalten werden.
Die korrigierte Kompressorantriebskraft nach der adiabatischen Effizienzkorrektur, die durch Gleichung (5) gegeben ist, wird im Folgenden als Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ bezeichnet. Die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ wird aus der Kompressorantriebskraft Pc unter Verwendung von Gleichung (6) berechnet, die aus Gleichung (3) und Gleichung (5) abgeleitet wird.
Wenn die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘, die auf diese Art und Weise berechnet wird, wie in 7B gezeigt, z.B. bei einer beliebigen Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit verwendet wird, ist die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ relativ zu der Ansaugluftgröße Qa für jeden Bypassventil-Öffnungsgrad BV konstant. Der Bypassventil-Öffnungsgrad BV und die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ entsprechen somit einander, unabhängig von den Umgebungsbedingungen und der Ansaugluftgröße Qa. Diese Ausführungsform ist auf Grundlage dieser Korrespondenzbeziehung konfiguriert.
Bezugnehmend auf ein Steuerblockdiagramm von 3 zum spezifischen Darstellen von Inhalten der Berechnungsverarbeitung für die Kompressorantriebskraft, erfolgt im Folgenden eine Erläuterung eines Verfahrens zum tatsächlichen Realisieren der Berechnung der oben beschriebenen Kompressorantriebskraft an der ECU 40. Zuerst wird die Berechnung der tatsächlichen Kompressorantriebskraft in der tatsächlichen Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 45 beschrieben. Wie in 3 dargestellt, wird zuerst im Block B301 das Verhältnis (Pb2/Pb1) des Supercharger-Stromabwärtsdrucks zu dem Supercharger-Stromaufwärtsdruck auf Grundlage des Supercharger-Stromaufwärtsdrucks Pb1 und des Supercharger-Stromabwärtsdrucks Pb2 berechnet. Der Supercharger-Stromabwärtsdruck Pb2 wird hier durch Addieren des I/C-Druckverlusts ΔPb2 zu dem Ansaugkrümmerdruck Pb berechnet, wie oben beschrieben, indem auf das Blockdiagramm von 4 Bezug genommen wird.
In einen nachfolgenden Block B302 wird die tatsächliche Kompressorantriebskraft Pc aus dem Verhältnis (Pb2/Pb1) des Supercharger-Stromabwärtsdrucks zu dem Supercharger-Stromaufwärtsdruck, der Supercharger-Stromaufwärtstemperatur Tb1 und der Ansaugluft-Flussrate Qa auf Grundlage von Gleichung (2) berechnet. Eine Exponentialberechnung in den Klammern von Gleichung (2) ist hier in der Berechnungsgröße für die ECU 40 groß. Ein Berechnungsresultat, das durch Erhöhen von jedem Druckverhältnis (Pb2/Pb1) des Supercharger-Stromaufwärtsdrucks zu dem Supercharger-Stromabwärtsdruck durch eine ((κ – 1)/κ)-ten Potenz kann somit vorab als eine Lookup-Tabelle (Kennfeld) eingestellt werden, und das exponentielle Berechnungsresultat kann aus dieser Tabelle auf Grundlage des Druckverhältnisses (Pb2/Pb1) des Supercharger-Stromaufwärtsdrucks zu dem Supercharger-Stromabwärtsdruck erhalten werden.
Im Block B303 wird dann die adiabatische Effizienz ηad berechnet. Wie oben erläutert, wird die adiabatische Effizient ηad, die vorab auf Grundlage des gemessenen Resultats berechnet wird, als das „adiabatische Effizienz ηad Kennfeld“ gespeichert, und wird aus dem „adiabatische Effizienz ηad Kennfeld“ auf Grundlage der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und dem Druckverhältnis (Pb2/Pb1) des Supercharger-Stromabwärtsdrucks zu dem Supercharger-Stromaufwärtsdruck berechnet.
In einem nachfolgenden Block B304 wird die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ aus der tatsächlichen Kompressorantriebskraft Pc der adiabatischen Effizienz ηad und dergleichen auf Grundlage von Gleichung (6) berechnet. Mit dieser Konfiguration in der ECU 40 kann die tatsächliche Kompressorantriebskraft durch die tatsächliche Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 45 berechnet werden.
Es folgt jetzt eine Beschreibung der Berechnung der Ziel-Kompressorantriebskraft durch die Ziel-Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 44. Die Berechnung der Ziel-Kompressorantriebskraft ist im Wesentlichen gleich zu der Berechnung der oben beschriebenen tatsächlichen Kompressorantriebskraft. Es wird vermerkt, dass die Berechnung der Ziel-Kompressorantriebskraft durch Ändern der Ansaugluft-Flussrate Qa auf die Ziel-Ansaugluft-Flussrate Qat realisiert werden kann, sowie durch ein Ändern des Supercharger-Stromabwärtsdrucks Pb2 auf den Ziel-Supercharger-Stromabwärtsdruck Pb2t in der Berechnung der tatsächlichen Kompressorantriebskraft. Der Ziel-Supercharger-Stromabwärtsdruck Pb2t wird hier unter Verwendung der Konfiguration des Blockdiagramms von 4 berechnet, und zwar, durch Addieren des I/C-Druckverlusts ΔPb2 zu dem Ziel-Ansaugkrümmerdruck Pbt, der berechnet wird auf Grundlage der Ziel-Ladeeffizienz Ect. Um eine abrupte Änderung in dem Supercharger-Stromaufwärtsdruck Pb1 zu unterdrücken, wenn die Ziel-Kompressorantriebskraft berechnet wird, kann der Supercharger-Stromaufwärtsdruck Pb1 darüber hinaus nach einem Filtern auf einen Supercharger-Stromaufwärtsdruck Pb1f geändert werden. Durch die Verwendung dieser Werte kann eine Ziel-Kompressorantriebskraft Pct und eine Nachkorrektur-Ziel-Kompressorantriebskraft Pct‘‘ berechnet werden, indem die Berechnung von Block B301 zu Block B304 wie oben beschrieben ausgeführt wird.
Es wird vermerkt, dass als Verfahren zum Berechnen des Ziel-Ansaugkrümmerdrucks Pbt aus der Ziel-Ladeeffizienz Ect, eine volumetrische Effizienz Kv mit Bezug auf den Ansaugkrümmer als Referenz, wobei es sich um ein Verhältnis eines Frischluftvolumens, das durch den Zylinder 18 während des Ansaugtakts von dem Ansaugkrümmer aufgenommen wird, zu der Abgasgröße des Zylinders 18 handelt, vorab als eine dreidimensionale Lookup-Tabelle (Kennfeld) der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und des Ansaugkrümmerdrucks Pb gespeichert werden kann, und basierend auf Gleichung (7) kann eine Berechnung wiederholt werden, bis der Ziel-Ansaugkrümmerdruck Pbt konvergiert. Ein Index 0 gibt hier den Standardzustand an, und z.B. einen Standard-Atmosphärendruck Pa0 = 101,3 [kPa] und eine Standardaußentemperatur Ta0 = 25°C.
6 ist ein Steuerblockdiagramm zum spezifischen Darstellen von Inhalten der Verarbeitung zur Berechnung des Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrads. Bezugnehmend auf 6 sowie auf 1 und 2 erfolgt im Folgenden eine spezifische Erläuterung einer Verarbeitung der Berechnung des Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrads durch die Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit 46 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zuerst wird ein Superladeverhältnis erläutert, das zur Berechnung des Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrads verwendet wird. Wie oben mit Bezug auf 7B erläutert, entsprechen der Bypassventil-Öffnungsgrad BV und die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ einander, wenn sich jedoch die Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne ändert, ändert sich der Bereich von Werten, die durch die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ genommen werden, in dieser Beziehung signifikant. Um den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad BVt aus der Nachkorrektur-Ziel-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ auf Grundlage der Beziehung zwischen dem Bypassventil-Öffnungsgrad BV und der Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ zu berechnen, muss daher die Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne berücksichtigt werden, was zu einer komplexen Berechnung führt.
Um dieses Problem zu behandeln, wird unter Verwendung der Tatsache, dass die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ maximal ist, wenn der Bypassventil-Öffnungsgrad BV vollständig geschlossen ist (0%), und die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ minimal ist, wenn der Bypassventil-Öffnungsgrad BV vollständig geöffnet ist (100%), das Superladeverhältnis CR, das durch Gleichung (8) gegeben ist, als eine Anzeige definiert, die anzeigt, wo die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ zwischen der minimalen Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘min und der maximalen Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘max existiert. Mit anderen Worten wird das Superladeverhältnis CR durch ein Verhältnis „einer Differenz zwischen der Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ und der minimalen Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘min“ zu „einer Differenz zwischen der maximalen Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘max und der minimalen Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘min“ gegeben. Das Superladeverhältnis, das auf diese Art und Weise berechnet wird, ist ein Wert, der durch die maximale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft und die minimale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft für jede Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit normalisiert wird. Das Superladeverhältnis nimmt somit einen Wert zwischen 0% und 100% an, unabhängig von der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit, und erfordert nicht weiter die Berücksichtigung der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit, und ist somit für die Steuerung leichter zu verwenden.
Die Beziehung zwischen dem Bypassventil-Öffnungsgrad BV und der Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ wird insbesondere für jede Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne gemessen, und die minimale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘min und die maximale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘max werden für jede Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne erfasst. Eine Lookup-Tabelle (Kennfeld) (im Folgenden als „Superladeverhältnis-Kennfeld“) des Superladeverhältnisses CR mit der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und dem Bypassventil-Öffnungsgrad BV als Achsen kann dann auf Grundlage der Werte erzeugt werden. Dieses Kennfeld kann darüber hinaus bezüglich der Achse in ein Kennfeld des Bypassventil-Öffnungsgrades BV gewandelt werden, das die Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und das Superladeverhältnis CR als Achsen aufweist. Wenn das Kennfeld nach der Achsenwandlung (im Folgenden als „Beziehungskennfeld des Bypassventil-Öffnungsgrades BV bezüglich der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit und dem Superladeverhältnis CR“ bezeichnet oder einfach als „Bypassventil-Öffnungsgrad-Kennfeld“ bezeichnet) verwendet wird, kann der Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad BVt leicht von der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und dem Ziel-Superladeverhältnis CRt berechnet werden.
Bezugnehmend auf ein Steuerblockdiagramm von 6 zum spezifischen Darstellen von Inhalten der Berechnungsverarbeitung für den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad erfolgt im Folgenden eine Erläuterung eines Verfahrens zum tatsächlichen Realisieren der Berechnung des Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrades unter Verwendung des Superladeverhältnisses, das oben beschrieben wurde, an der ECU 40. Im Block B601 wird das Ziel-Superladeverhältnis CRt auf Grundlage von Gleichung (8) aus der minimalen Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘min, der maximalen Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘max und der Nachkorrektur-Ziel-Kompressorantriebskraft Pct‘‘ berechnet. Es ist hier lediglich erforderlich, dass, wie in den Blöcken B501 und B502 von 5 dargestellt, die minimale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘min und die maximale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘max wie folgt berechnet wird. Die minimale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft und die maximale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft werden zuerst vorab für jede Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne gemessen. Die Beziehung zwischen der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und der minimalen Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft und der maximalen Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft werden dann jeweils vorab in Lookup-Tabellen (Kennlinien) eingestellt (diese Kennfelder werden im Folgenden als „minimale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘min“ und „maximale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘max“ bezeichnet). Die minimale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft und die maximale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft werden dann aus dieser Lookup-Tabelle auf Grundlage der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne berechnet.
Unter Verwendung des Bypassventil-Öffnungsgrad-Kennfelds, das die Beziehung des Bypassventil-Öffnungsgrads BV zu der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit und dem Superladeverhältnis CR vorab speichert, wird dann im Block B602 der Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad BVt aus der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und dem Ziel-Superladeverhältnis CRt berechnet. In der Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit 46 wird die Feedback-Korrektursteuerung ausgeführt, sodass der Bypassventil-Öffnungsgrad BV den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad BVt erreicht. Es gibt hier jedoch den Fall, dass die Nachkorrektur-Ziel-Kompressorantriebskraft Pct‘‘ und die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ aufgrund von Variationen in dem Superlader und dergleichen nicht miteinander übereinstimmen. Im Block B603 wird daher eine Feedback-(F/B)-Korrektursteuerung für den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad ausgeführt, sodass die Nachkorrektur-Ziel-Kompressorantriebskraft Pct‘‘ und die Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ miteinander übereinstimmen. Die Feedback-Steuerung, wobei es sich um eine PID-Steuerung handelt, wird insbesondere ausgeführt, und basierend auf einer Differenz zwischen der Nachkorrektur-Ziel-Kompressorantriebskraft Pct‘‘ und der Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘ werden insbesondere die Feedback-Korrekturgrößen FB(P), FB(I) und FB(D) für den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad berechnet. Diese Korrekturgrößen werden dann zu dem Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad BVt addiert. FB(P) ist hier ein Proportionalausdruck, FB(I) ist ein Integralausdruck und FB(D) ist ein Ableitungsausdruck. Auf diese Art und Weise umfasst der Block B603 eine Feedback-Korrekturgrößen-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Feedback-Korrekturgröße für den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad auf Grundlage der Differenz zwischen der tatsächlichen Kompressorantriebskraft und der Ziel-Kompressorantriebskraft.
Im Block B604 wird darüber hinaus eine Größe des Wertes des Integralausdrucks FB(I) der Feedback-Korrekturgröße für den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad, der einen Schwellenwert übersteigt, der vorab eingestellt ist, berechnet, als eine Lernkorrekturgröße LRN für den Bypassventil-Öffnungsgrad. Die Lernkorrekturgröße LRN ist ein Wert zum Reduzieren eines Einflusses von Variationselementen, die verursacht werden durch individuelle Differenzen, Langzeitänderungen und dergleichen des Superladers und des Bypassventils. Die Lernkorrekturgröße LRN wird dann zu dem Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad BVt addiert. Die Lernkorrekturgröße LRN kann hier ein einzelner Wert sein, für ein genaueres Lernen können jedoch z.B. Zonen in Abhängigkeit von der Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit und dem Ziel-Superladeverhältnis erzeugt werden, und der Lernwert kann für jede der Zonen eingestellt werden. Auf diese Art und Weise umfasst Block B604 eine Feedback-Lerngrößen-Berechnungseinheit zum Berechnen der Feedback-Lerngröße für die quantitative Abweichungsgröße der Feedback-Korrekturgröße für den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad, und zum Addieren der Feedback-Lerngröße zu dem Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad, um somit den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad zu korrigieren.
Auf diese Art und Weise kann der Bypassventil-Öffnungsgrad BV auf Grundlage der Nachkorrektur-Ziel-Kompressorantriebskraft Pct‘‘ gesteuert werden. Es wird vermerkt, dass das Beispiel, bei dem die Feedback-Korrektursteuerung und die Lernkorrektur für den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad BVt oben beschreiben wurde, jedoch die Nachkorrektur-Ziel-Kompressorantriebskraft Pct‘‘ in der gleichen Art und Weise erreicht werden kann, indem die Feedback-Korrektursteuerung und die Lernkorrektur auf andere Werte angewendet wird, wie z.B. dem Ziel-Superladeverhältnis CRt.
Wie oben erläutert, steuert die Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Bypassventil-Öffnungsgrad durch: Berechnen, in der Ziel-Drehmoment-Berechnungseinheit 41, des Ziel-Drehmoments auf Grundlage des Gaspedalbetriebs durch den Fahrer oder des erforderlichen Drehmomentwerts von anderen Steuervorrichtungen; Berechnen, in der Ziel-Ansaugluftgrößen-Berechnungseinheit 42, der Ziel-Ladeeffizienz und der Ziel-Ansaugluftgröße zum Erreichen des Ziel-Drehmoments; Steuern, in der Ziel-Drosselöffnungsgrad-Berechnungseinheit 43, des Ziel-Drosselöffnungsgrades durch Berechnen des Ziel-Drosselöffnungsgrads, um die Ziel-Ansaugluft-Flussrate zu erreichen; und Berechnen, in der Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit 46, des Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrads, um den Ziel-Ansaugkrümmerdruck und die Ziel-Ansaugluftgröße auf Grundlage der Ziel-Ladeeffizienz zu erreichen. Als ein Ergebnis kann das Drehmomenterfordernis von dem Fahrer und anderen Steuervorrichtungen realisiert werden, und eine Manipulation einer Beschleunigungsantwortcharakteristik und dergleichen kann leicht realisiert werden.
Die Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steuert darüber hinaus den Bypassventil-Öffnungsgrad BV auf Grundlage des Ziel-Superladeverhältnisses CRt, das berechnet wird aus der Nachkorrektur-Ziel-Kompressorantriebskraft Pct‘‘, und wendet die Lernkorrektur auf den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad BVt an. Die Beziehung zwischen der Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pct‘‘ in Bezug auf die Variation in dem Superlader und dem Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad BVt mit Bezug auf die Variation in dem Bypassventil kann, mit anderen Worten, durch Lernen korrigiert werden. Die Variationselemente einschließlich beider Variationen des Superladers und des Bypassventils können daher erlernt werden.
Die Steuerkennfelder, die in der Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden, umfassen das adiabatische Effizienz ηad Kennfeld, das I/C-Druckverlust ΔPb2 Kennfeld, das minimale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘min Kennfeld, das maximale Nachkorrektur-Kompressorantriebskraft Pc‘‘max Kennfeld und das Bypassventil-Öffnungsgrad Kennfeld zum Einstellen der Beziehung des Bypassventils-Öffnungsgrads BV mit Bezug auf die Kraftmaschinenrotationsgeschwindigkeit und das Superladeverhältnis CR. Das I/C-Druckverlust ΔPb2 Kennfeld kann jedoch aus einem Resultat der tatsächlichen Messung des Ladeluftkühlers unabhängig eingestellt werden und die anderen Kennfelder können aus einem Resultat einer tatsächlichen Messung des Ladeluftkühlers unabhängig eingestellt werden, und können darüber hinaus aus einem Resultat des tatsächlichen Messens des Ladeluftkühlers und des an der Kraftmaschine installierten Superladers eingestellt werden. Auf diese Art und Weise können die Kennfelder aus den unabhängigen Charakteristiken des Ladeluftkühlers und des Superladers erzeugt werden, und wenn daher der Ladeluftkühler und der Superlader geändert werden, auf jene mit unterschiedlichen Spezifikationen, muss lediglich das Charakteristik-Kennfeld für den geänderten Teil geändert werden. Selbst wenn der Ladeluftkühler oder der Supercharger für eine andere Kraftmaschine verwendet wird, können darüber hinaus die Steuerkennfeldwerte darin verwendet werden. Als ein Ergebnis kann die Messung der Daten und die manuellen Stunden der Anpassung unterdrückt werden.
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist, wie oben erläutert, eine exzellente Charakteristik auf, die darin besteht, dass in der Verbrennungskraftmaschine, die mit einem mechanischem Superlader ausgestattet ist, der ein Bypassventil enthält, die Beschleunigerantwortcharakteristik manipuliert werden kann und die Variationselemente erlernt werden können, und wobei darüber hinaus manuelle Stunden für die Datenmessung und die Anpassung unterdrückt werden kann.
Es wird vermerkt, dass für die Ziel-Kompressorantriebskraft die minimale Kompressorantriebskraft, die maximale Kompressorantriebskraft und die tatsächliche Kompressorantriebskraft, die oben in der Ausführungsform beschrieben wurden, eine Ziel-Kompressorantriebskraft, die minimale Kompressorantriebskraft, die maximale Kompressorantriebskraft und eine tatsächliche Kompressorantriebskraft, korrigiert durch sowohl das Korrekturverfahren mit der Korrektur auf den Standardzustand auf Grundlage des Ähnlichkeitsgesetzes, das den Einfluss der Kompressoreigenschaft berücksichtigt als auch der Korrektur durch die adiabatische Effizienz des Superladers verwendet werden kann. Eine Ziel-Kompressorantriebskraft, die minimale Kompressorantriebskraft, die maximale Kompressorantriebskraft und eine tatsächliche Kompressorantriebskraft, korrigiert durch das Korrekturverfahren mit der Korrektur auf den Standardzustand auf Grundlage des Ähnlichkeitsgesetzes unter Berücksichtigung des Einflusses der Kompressoreigenschaft und/oder der Korrektur durch die adiabatische Effizienz des Superladers können alternativ verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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JP 4-325717 A1 [0011]
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Claims

Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend: ein Drosselventil (6), bereitgestellt an einem Ansaugdurchlass (2) einer Verbrennungskraftmaschine (1); einen Superlader (11), bereitgestellt an einer Stromabwärtsseite des Drosselventils (6), das an dem Ansaugdurchlass (2) bereitgestellt ist, wobei der Superlader (11) einen Kompressor enthält, der durch eine Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine (1) angetrieben wird; ein Bypassventil (12), bereitgestellt an einem Bypassdurchlass (10), wobei der Bypassdurchlass (10) mit dem Ansaugdurchlass (2) verbunden ist, um den Superlader (11) zu Umgehen; eine Bypassventil-Antriebseinheit zum Antreiben eines Bypassventils-Öffnungsgrads, wobei es sich um einen Öffnungsgrad des Bypassventils (12) handelt, um dadurch eine Flussdurchlass-Querschnittsfläche des Bypassdurchlasses (10) zu ändern; eine Ziel-Ansaugluftgrößen-Berechnungseinheit (42) zum Berechnen, auf Grundlage eines Ziel-Drehmoments, wobei es sich um einen Ziel-Ausgabewert der Verbrennungskraftmaschine (1) handelt, einer Ziel-Ansaugluftgröße, wobei es sich um einen Zielwert einer Ansaugluftgröße handelt, die in die Verbrennungskraftmaschine (1) aufgenommen wird, und einer Ziel-Ladeeffizienz, wobei es sich um einen Zielwert einer Ladeeffizienz der Verbrennungskraftmaschine (1) handelt; eine Ziel-Drosselöffnungsgrad-Berechnungseinheit (43) zum Berechnen eines Ziel-Öffnungsgrads des Drosselventils (6), auf Grundlage der Ziel-Ansaugluftgröße; eine Drosselventil-Antriebseinheit zum Antreiben, auf Grundlage des Ziel-Öffnungsgrads des Drosselventils (6), des Öffnungsgrads des Drosselventils (6), um dadurch eine Ansaugluftgröße anzupassen, wobei es sich um eine Luftgröße handelt, die in die Verbrennungskraftmaschine (1) aufgenommen wird; eine Ziel-Superlader-Stromabwärtsdruck-Berechnungseinheit (44) zum Berechnen, auf Grundlage der Ziel-Ladeeffizienz, eines Ziel-Superlader-Stromabwärtsdrucks, wobei es sich um einen Zielwert eines Drucks an einer Stromabwärtsseite des Superladers (11) handelt; eine Superlader-Stromaufwärtsdruck-Detektionseinheit (8) zum Detektieren eines Superlader-Stromaufwärtsdrucks, wobei es sich um einen Druck an einer Stromaufwärtsseite des Superladers (11) handelt; eine Ziel-Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit (44) zum Berechnen, auf Grundlage der Ziel-Ansaugluftgröße, des Ziel-Superlader-Stromabwärtsdrucks, und des Superlader-Stromaufwärtsdrucks, einer Ziel-Kompressorantriebskraft; und eine Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit (46) zum Berechnen, auf Grundlage der Ziel-Kompressorantriebskraft, eines Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrads, wobei es sich um einen Zielwert des Bypassventil-Öffnungsgrads handelt.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, wobei: die Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit (46) ein Kompressorantriebskraft-Kennfeld enthält, um vorab eine Beziehung einer Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine (1) mit einer minimalen Kompressorantriebskraft und einer maximalen Kompressorantriebskraft einzustellen, und die minimale Kompressorantriebskraft und die maximale Kompressorantriebskraft auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine (1) unter Verwendung des Kompressorantriebskraft-Kennfelds zu berechnen; wobei die Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit (46) auf Grundlage der Ziel-Kompressorantriebskraft, der minimalen Kompressorantriebskraft und der maximalen Kompressorantriebskraft ein Ziel-Superladeverhältnis berechnet, wobei es sich um eine Position der Ziel-Kompressorantriebskraft zwischen der minimalen Kompressorantriebskraft und der maximalen Kompressorantriebskraft handelt; und wobei die Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad-Berechnungseinheit (46) ein Bypassventil-Öffnungsgrad-Kennfeld enthält, um vorab eine Beziehung zwischen dem Ziel-Superladeverhältnis und dem Bypassventil-Öffnungsgrad einzustellen, und den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad auf Grundlage des Ziel-Superladeverhältnisses unter Verwendung des Bypassventil-Öffnungsgrad-Kennfelds berechnet.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ziel-Superlader-Stromabwärtsdruck-Berechnungseinheit (44) konfiguriert ist zum: Berechnen eines Ziel-Ansaugkrümmerdrucks auf Grundlage einer Volumeneffizienz mit Bezug auf einen Anlasskrümmer als eine Referenz und der Ziel-Ladeeffizienz, wobei die Volumeneffizienz ein Verhältnis eines Frischluftvolumens, genommen von dem Ansaugkrümmer durch einen Zylinder (18) der Verbrennungskraftmaschine (1) während eines Ansaugtakts, zu einer Abgasgröße des Zylinders (18) ist; und Berechnen des Ziel-Superlader-Stromabwärtsdrucks auf Grundlage des Ziel-Ansaugkrümmerdrucks.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1–3, ferner umfassend: eine Ansaugluftgrößen-Detektionseinheit (4) zum Detektieren der Ansaugluftgröße; eine tatsächliche Kompressorantriebskraft-Berechnungseinheit (45) zum Berechnen, auf Grundlage des Superlader-Stromaufwärtsdrucks, des Superlader-Stromabwärtsdrucks und der Ansaugluftgröße, einer tatsächlichen Kompressorantriebskraft; und eine Feedback-Korrekturgrößen-Berechnungseinheit (603), zum Berechnen, auf Grundlage einer Differenz der tatsächlichen Kompressorantriebskraft und der Ziel-Kompressorantriebskraft, einer Feedback-Korrekturgröße für den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 4, ferner mit einer Feedback-Lerngrößen-Berechnungseinheit (B604) zum Berechnen einer Feedback-Lerngröße für eine quantitative Abweichungsgröße der Feedback-Korrekturgröße für den Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad, und zum Addieren der Feedback-Lerngröße zu dem Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad, wodurch der Ziel-Bypassventil-Öffnungsgrad korrigiert wird.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Ziel-Kompressorantriebskraft eine Ziel-Kompressorantriebskraft umfasst, die korrigiert wird durch zumindest eines von einer Korrektur auf einen Standardzustand basierend auf einem Ähnlichkeitsgesetz, das einen Einfluss einer Kompressionseigenschaft berücksichtigt, und einer Korrektur durch eine adiabatische Effizienz des Superladers (11).
Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 2–6, wobei die minimale Kompressorantriebskraft und die maximale Kompressorantriebskraft eine minimale Kompressorantriebskraft und eine maximale Kompressorantriebskraft umfassen, die korrigiert werden durch zumindest eines von einer Korrektur auf einen Standardzustand basierend auf einem Ähnlichkeitsgesetz, das einen Einfluss einer Kompressionseigenschaft berücksichtigt, und einer Korrektur durch eine adiabatische Effizienz des Superladers (11).
Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 4–7, wobei die tatsächliche Kompressorantriebskraft eine tatsächliche Kompressorantriebskraft umfasst, die korrigiert wird durch zumindest eines von einer Korrektur auf einen Standardzustand basierend auf einem Ähnlichkeitsgesetz, das einen Einfluss einer Kompressionseigenschaft berücksichtigt, und einer Korrektur durch eine adiabatische Effizienz des Superladers (11).