DE102017213133A1 - Steuereinheit und Steuerverfahren für Verbrennungsmotor - Google Patents

Steuereinheit und Steuerverfahren für Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, welcher die Erzeugung eines lästigen Kollisionsgeräusch und einer unregelmäßigen Aufheizung eines Motors eines Stellmotors, welche durch einen Kontakt der Antriebswelle des Stellmotors mit einem Öffnungsseitenstoppelement des Motors erzeugt werden, verhindern können. Die Steuereinheit und das Steuerverfahren für den Verbrennungsmotor sind derart ausgebildet, dass eine Zielöffnung (Sv) des Ventils als die kleinere Öffnung der nachfolgenden Gruppe eingestellt wird: eine geforderte Zielöffnung (Sv_dem), welche derart berechnet ist, dass ein Zielladedruck (Sp) und ein tatsächlicher Ladedruck (Pp) miteinander übereinstimmen; und eine beschränkte Zielöffnung (Sv_lmt), welche basierend auf einem vollständig geschlossenen Positionslernwert (Pv_lrn), welche zu einer durch einen Positionssensor detektierten tatsächlichen Position gehört, wenn das Ventil in der vollständig geschlossenen Position positioniert ist, und auf der beschränkten Zielposition berechnet ist.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, welche ausgebildet sind eine Flussrate eines Abgases eines Verbrennungsmotors, welches zu einem Turbolader strömt, durch Betreiben eines Stellmotors zum Einstellen einer Öffnung eines Ventils zu steuern.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Ein Turbolader wurde in einem Verbrennungsmotor vorgesehen, um beispielsweise die Leistungen eines Verbrennungsmotors (nachfolgend „Motor“ bezeichnet) zu verbessern. Der Turbolader umfasst eine Turbine, welche ausgebildet ist, um durch das Abgas des Motors gedreht zu werden, und einen Kompressor, welcher ausgebildet ist, um durch die Rotation der Turbine betrieben zu werden.
  • Falls ein solcher Turbolader betrieben wird, kann der Motor beschädigt werden, wenn der Motor mit einer hohen Rotation und einer hohen Last betrieben wird, und durch einen übermäßigen Anstieg eines Drucks in dem Einlassgang des Motors, das heißt der Ladedruck. Daher ist ein Abgasbypassdurchlass parallel zu der Turbine des Turboladers angeordnet. Weiter verzweigt sich ein Teil des Abgases, welches in den Abgasdurchlass durchströmt, in den Abgasbypassdurchlass unter Verwendung eines an dem Abgasbypassdurchlass angeordneten Wastegate-Ventils zum Einstellen der Flussrate des Abgases zu der Turbine und zum Steuern des Ladedrucks auf einen optimalen Wert.
  • Das Wastegate-Ventil öffnet/schließt durch beispielsweise Betreiben eines Positivdruckstellmotors. Genauer gesagt wird die Öffnung des Wastegate-Ventils durch Betreiben des Positivdruckstellmotors eingestellt, wenn der Druck in dem Einlassdurchlass des Motors, insbesondere der Druck in dem vorgelagerten Abschnitt eines Drosselventils, bei welchem sich der Druck erhöht, höher als der Atmosphärendruck wird.
  • Normalerweise ist, in einer Zeitperiode bis das Betreiben des Positivdruckstellmotors möglich wird, das Wastegate-Ventil in einem vollständig geschlossenen Zustand. In der nachfolgenden Beschreibung wird das Wastegate-Ventil WGV bezeichnet und wird der Wastegate-Stellmotor, welcher das WGV bedient, das WGA genannt.
  • Im Fall des Positivdruckstellmotors kann das WGV nicht betrieben werden, es sei denn der Druck in dem Einlassdurchlass des Motors wird höher als der Schwellenwert. Mit anderen Worten, falls dieser Druck gleich dem Schwellenwert oder geringer ist, kann das WGV nicht betrieben werden, daher kann die Öffnung des WGV nicht geändert werden.
  • Im Ergebnis wurde kürzlich ein System vorgeschlagen, welches ein Aufladen durch den Turbolader beschränken kann, durch Betreiben des WGA mit Elektrizität und Betreiben des WGV, wenn dies notwendig ist, ohne die Abhängigkeit von dem Druck in dem Einlassdurchlass des Motors. Allerdings wird in dieser Art von Systemen ein Fehler erzeugt zwischen dem detektierten Wert eines WGV Öffnungssensors und einer tatsächlichen WGV Öffnung, aufgrund des Einflusses einer altersbedingten Verschlechterung, welche durch wiederholtes Öffnen/Schließen des WGV für eine lange Zeitperiode verursacht wird, der Temperatureigenschaft des WGV Öffnungssensors, der thermischen Ausdehnung der Struktur, welche das WGV bildet, und etwas Ähnliches.
  • Im Ergebnis verschiebt sich eine Referenzposition des WGV, das heißt eine Position des WGV, wenn der detektierte Wert des WGV Öffnungssensors gleich 0% ist, von der Position, bei welchem das WGV bei der tatsächlich vollständig geschlossenen Position ist. Dies bedeutet, dass selbst wenn das WGV auf eine Zielöffnung gesteuert wird, ist die Zielöffnung zu der tatsächlichen WGV Öffnung verschoben. Als eine Konsequenz kann eine Steuerung auf einen gewünschten Ladedruck unmöglich werden oder kann ein Ladedruck den Zielsteuerwert nicht erreichen.
  • Daher wird in dem Stand der Technik gemäß der japanischen Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2015-59549 , falls bestimmt wird, dass die tatsächliche Öffnung einen vollständig geschlossenen Zustand erreicht hat, wenn die Zielöffnung „vollständig geschlossen“ ist, die vollständig geschlossene Position basierend auf dem Ausgangswert des Öffnungssensors zu diesem Zeitpunkt gelernt. Und der vollständig geschlossene Positionslernwert wird auf einen Wert korrigiert, welche mit der Sensorausgabeeigenschaftsänderung übereinstimmt, entsprechend der Temperaturänderung von dem Punkt, wenn der vollständig geschlossene Positionslernwert aktualisiert wurde. Durch Ausbilden [der Steuereinheit] derart kann die Steuergenauigkeit der WGV Vorrichtung aufrechterhalten werden, selbst wenn sich die Temperaturbedingungen verändern.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Wie oben beschrieben, wird ein Fehler zwischen dem detektierten Wert des WGV Öffnungssensors und der tatsächlichen WGV Öffnung erzeugt, aufgrund des Einflusses der altersbedingten Verschlechterung, welche durch wiederholtes Öffnen/Schließen des WGV über eine lange Zeitperiode verursacht wird, der Temperatureigenschaften des WGV Öffnungssensors, der thermischen Ausdehnung der Struktur, welche das WGV bildet, und etwas Ähnliches. In dem Fall des Stands der Technik gemäß der japanischen Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2015-59549 werden andererseits Fehler zwischen dem vollständig geschlossenen Positionslernwert und der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position durch Lernen der vollständig geschlossenen Position und Korrigieren der durch die Temperaturänderung verursachten Verschiebung der vollständigen Position reduziert.
  • Zum Lernen der vollständig geschlossenen Position in dem in der japanischen Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2015-59549 beschriebenen Stand der Technik muss das WGV auf die vollständig geschlossene Position gesteuert werden. Allerdings, falls das WGV vollständig geschlossen ist, steigt der Ladedruck an und in Abhängigkeit von der Betriebsart besteht die Möglichkeit, dass die vollständig geschlossene Position nicht erfasst werden kann und ein Zustand eines nicht Aktualisierens des vollständig geschlossenen Positionslernwerts kann andauern. In diesem Fall wird der vollständig geschlossene Positionslernwert, welcher von der tatsächlich vollständig geschlossenen Position verschoben ist, weiterhin gespeichert. Somit, selbst wenn der vollständig geschlossene Positionslernwert, welcher von der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position verschoben ist, entsprechend der Temperaturänderung korrigiert wird, ist der Änderungsbetrag der vollständig geschlossenen Position mit Bezug zu der Temperaturänderung lediglich ein Schätzwert und diese Schätzgenauigkeit verschlechtert sich mit der Zeit.
  • Daher, falls die Wahrscheinlichkeit zum Aktualisieren des vollständig geschlossenen Lernwerts im Stand der Technik gemäß der japanischen Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2015-59549 gering ist, kann sich der vollständig geschlossene Positionslernwert von der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position verschieben. Falls die geforderte Zielöffnung vollständig geöffnet wird, in einem Zustand, bei welchem der vollständig geschlossene Positionslernwert von der tatsächlich vollständig geschlossenen Position verschoben ist, wird die tatsächliche Öffnung zu weit.
  • Mit anderen Worten, falls der vollständig geschlossene Positionslernwert mit der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position übereinstimmt, kontaktiert die Antriebswelle des WGA niemals das Öffnungsseitenstoppelement des WGA mit einer Geschwindigkeit, welche die kritische Kollisionsgeschwindigkeit überschreitet, selbst wenn das WGA durch eine Rückkopplungssteuerung derart betrieben wird, dass die maximale Zielöffnung (der Maximalwert der Zielöffnung) und die tatsächliche Öffnung miteinander übereinstimmen. Dies liegt daran, dass die tatsächliche Öffnungsänderungsgeschwindigkeit sich vermindert, wenn die tatsächliche Öffnung näher an die Zielöffnung kommt, oder eine vollständig geöffnete Position zur Steuerung auf eine kleinere Öffnung als die Öffnungsseitenstoppelementposition des WGA eingestellt ist.
  • Allerdings, falls der vollständig geschlossene Positionslernwert auf die Öffnungsseite von der tatsächlich vollständig geschlossenen Position verschoben ist, kann die zu der maximalen Zielöffnung gehörige Position eine Position näher an der Öffnungsseite als die Öffnungsseitenstoppelementposition des WGA werden. Falls das WGA durch eine Rückkopplungssteuerung in diesem Zustand derart betrieben wird, dass die maximale Zielöffnung und die tatsächliche Öffnung miteinander übereinstimmen, kann die Antriebswelle des WGA das Öffnungsseitenstoppelement des WGA mit einer Geschwindigkeit kontaktieren, welche die kritische Kollisionsgeschwindigkeit überschreitet. Im Ergebnis kann die Antriebswelle des WGA das Öffnungsseitenstoppelement des WGA mit einer die kritische Kollisionsgeschwindigkeit überschreitenden Geschwindigkeit kontaktieren und ein lästiges Kollisionsgeräusch kann erzeugt werden.
  • Weiter, falls der Zustand der das Öffnungsseitenstoppelement des WGA kontaktierenden Antriebswelle andauert, kann die Betriebsspannung zum Betreiben des WGA sich zu weit erhöhen und eine Überhitzung des Motors des WGA verursachen. Mit anderen Worten kann die Antriebswelle des WGA nicht auf eine Position auf der Öffnungsseite verschoben werden, welche die Kontaktpositionen der Antriebswelle des WGA und des Öffnungsseitenstoppelement des WGA überschreitet. Daher, falls die Zielöffnung des WGA auf die Öffnungsseite eingestellt ist, welche die zu dieser Kontaktposition gehörende Öffnung überschreitet, verbleibt eine Abweichung zwischen der Zielöffnung und der tatsächlichen Öffnung. Im Ergebnis kann die Betriebsgröße des WGA durch eine Rückkopplungssteuerung zunehmen und eine Überhitzung des Motors des WGA kann erzeugt werden.
  • In Anbetracht des vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Steuereinheit und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welche die Erzeugung eines lästigen Kollisionsgeräusches und die Überhitzung des Motors des Stellmotors, welche durch den Kontakt der Antriebswelle des Stellmotors mit dem Öffnungsseitenstoppelement des Stellmotors erzeugt wird, verhindern können
  • Eine Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor, wobei die Steuereinheit eine Flussrate eines Abgases des Verbrennungsmotors, welches in einen Turbolader strömt, durch Betreiben eines Stellmotors zum Einstellen einer Öffnung eines Ventils gesteuert wird und die Steuereinheit umfasst: eine Zielladedruckberechnungseinheit, ausgebildet zum Berechnen eines Zielladedrucks, basierend auf einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors; eine geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit, ausgebildet zum Berechnen einer geforderten Zielöffnung des Ventils derart, dass der durch die Zielladedruckberechnungseinheit berechnete Zielladedruck und ein durch einen zum Detektieren eines Drucks einer Einlassluft des Verbrennungsmotors, welcher durch den Turbolader aufgeladen ist, ausgebildeten Ladedrucksensor detektierten tatsächlichen Ladedruck miteinander übereinstimmen; eine Referenzpositionslerneinheit, ausgebildet zum Einstellen als einen vollständig geschlossenen Positionslernwert eine durch einen Positionssensor detektierte tatsächliche Position des Ventils, welcher ausgebildet ist zum Detektieren einer tatsächlichen Position eines Ventils, wenn das Ventil in einer vollständig geschlossenen Position ist; eine tatsächliche Öffnungsberechnungseinheit, ausgebildet zum Berechnen einer tatsächlichen Öffnung des Ventils, basierend auf der durch den Positionssensor detektierten tatsächlichen Position und dem vollständig geschlossenen Positionslernwert, welche durch die Referenzpositionslerneinheit eingestellt ist; eine beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit, ausgebildet zum Berechnen einer beschränkten Zielöffnung des Ventils, basierend auf dem vollständig geschlossenen Positionslernwert, welcher durch die Referenzpositionslerneinheit eingestellt ist, und einer beschränkten Zielposition, welche vorab eingestellt ist, auf einer geschlossenen Seite relativ zu einer Öffnungsseitenstoppelementposition des Stellmotors; eine Zielöffnungsbeschränkungseinheit, ausgebildet zum Einstellen, als eine Zielöffnung des Ventils, die kleinere aus der nachfolgenden Gruppe: die durch die geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit berechnete geforderte Zielöffnung; und die durch die beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit berechnete beschränkte Zielöffnung; eine Betriebsgrößenberechnungseinheit, ausgebildet zum Berechnen einer Betriebsgröße zum Betreiben des Stellmotors derart, dass die durch die tatsächliche Öffnungsberechnungseinheit berechnete tatsächliche Öffnung der Zielöffnung, welche durch die Zielöffnungsbeschränkungseinheit eingestellt ist, nachfolgt; und eine Antriebseinheit, ausgebildet zum Betreiben des Stellmotors entsprechend der durch die Betriebsgrößenberechnungseinheit berechneten Betriebsgröße.
  • Ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor zum Steuern einer Flussrate eines Abgases des Verbrennungsmotors, welches in einen Turbolader strömt, durch Betreiben eines Stellmotors zum Einstellen einer Öffnung eines Ventils, wobei das Verfahren umfasst: einen Zielladedruckberechnungsschritt zum Berechnen eines Zielladedrucks, basierend auf einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors; einen geforderten Zielöffnungsberechnungsschritt zum Berechnen einer geforderten Zielöffnung des Ventils derart, dass der in dem Zielladedruckberechnungsschritt berechnete Zielladedruck und ein durch einen zum Detektieren eines Druck einer Einlassluft des Verbrennungsmotors, welcher durch den Turbolader aufgeladen ist, ausgebildeten Ladedrucksensoren detektierte tatsächlicher Ladedruck miteinander übereinstimmen; einen Referenzpositionslernschritt zum Einstellen, als einen vollständig geschlossenen Positionslernwert eine durch einen Positionssensor detektierte tatsächliche Position des Ventils, welches ausgebildet ist zum Detektieren einer tatsächlichen Position eines Ventils, wenn das Ventil in einer vollständig geschlossenen Position positioniert ist; einen tatsächliche Öffnungsberechnungsschritt zum Berechnen einer tatsächlichen Öffnung des Ventils, basierend auf der durch den Positionssensor detektierten tatsächlichen Position und dem vollständig geschlossenen Positionslernwert, welcher in dem Referenzpositionslernschritt eingestellt ist; einen beschränkten Zielöffnungsberechnungsschritt zum Berechnen einer beschränkten Zielöffnung des Ventils basierend auf dem vollständig geschlossenen Positionslernwert, welcher in dem Referenzpositionslernschritt eingestellt ist, und einer beschränkten Zielposition, welche vorab bei einer Schliessseite relativ zu einer Öffnungsseitenstoppelementposition des Stellmotors eingestellt ist; einen Zielöffnungsbeschränkungsschritt zum Einstellen als eine Zielöffnung des Ventils die kleinere aus der nachfolgenden Gruppe: die in dem geforderten Zielöffnungsberechnungsschritt berechnete geforderte Zielöffnung und die in dem beschränkten Zielöffnungsberechnungsschritt berechnete beschränkte Zielöffnung; einen Betriebsgrößenberechnungsschritt zum Berechnen einer Betriebsgröße zum Betreiben des Stellmotors derart, dass die in dem tatsächlichen Öffnungsberechnungsschritt berechnete tatsächliche Öffnung der Zielöffnung, welche in dem Zielöffnungsbeschränkungsschritt eingestellt ist, nachfolgt; einen Betriebsschritt zum Betreiben des Stellmotors entsprechend der in dem Betriebsgrößenberechnungsschritt berechneten Betriebsgröße.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann eine Steuereinheit und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt werden, welche die Erzeugung eines lästigen Kollisionsgeräusches und eine Überhitzung des Motors des Stellmotors verhindern können, welche durch den Kontakt der Antriebswelle des Stellmotors mit dem Öffnungsseitenstoppelement des Stellmotors erzeugt werden kann.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • 1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Motorsystem darstellt, bei welchem eine Steuereinheit eines Motors entsprechend Ausführungsform 1 dieser Erfindung angewendet ist;
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, welches einen mechanischen Verbindungszustand zwischen einem WGV und einem WGA entsprechend Ausführungsform 1 dieser Erfindung darstellt;
  • 3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration der Steuereinheit entsprechend Ausführungsform 1 dieser Erfindung darstellt;
  • 4 ist eine Tabelle, welche ein Beispiel einer Karte zeigt, welche verwendet wird, wenn eine Zielladungsberechnungseinheit einen Zielladedruck entsprechend Ausführungsform 1 dieser Erfindung berechnet;
  • 5 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einer Wellenrichtungsposition der WGA Antriebswelle und einer durch einen Positionssensor detektierten tatsächlichen Position aus Ausführungsform 1 dieser Erfindung darstellt;
  • 6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Serie von Operationen der Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 dieser Erfindung darstellt;
  • 7 ist ein Zeitablaufsdiagramm, welches eine Zielöffnung, eine tatsächliche Öffnung und eine Betriebsgröße, welche durch die Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 dieser Erfindung berechnet sind, darstellt;
  • 8 ist ein Zeitablaufsdiagramm, welches eine Zielöffnung, eine tatsächliche Öffnung und eine Betriebsgröße, welche durch die Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 dieser Erfindung berechnet sind, darstellt;
  • 9 ist ein Zeitablaufsdiagramm, welches ein Vergleichsbeispiel aus 8 darstellt;
  • 10 ist ein Flussdiagramm, welches eine Serie von Operationen einer Steuereinheit gemäß Ausführungsform 2 dieser Erfindung darstellt; und
  • 11 ist ein Zeitablaufsdiagramm, welches eine Zielöffnung, eine tatsächliche Öffnung und eine Betriebsgröße, welche durch die Steuereinheit gemäß Ausführungsform 2 dieser Erfindung berechnet sind, darstellt.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Ausführungsformen der Steuereinheit und des Steuerverfahrens für einen Verbrennungsmotor entsprechend der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug zu den Figuren beschrieben. Bei der Beschreibung der Figuren werden dieselben oder zugehörige Merkmalselemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholende Beschreibung wird ausgelassen. Die vorliegende Erfindung kann auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden, bei welchem beispielsweise ein Turbolader für ein Fahrzeug vorgesehen ist.
  • Ausführungsform 1
  • 1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Motorsystem darstellt, bei welchem eine Steuereinheit 50 auf einen Motor 10 entsprechend Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angewendet ist. In 1 ist ein Luftfilter 12 an einem Eingang eines Einlassdurchlass 11 des Motors 10 angeordnet. Ein Luftflusssensor 51 zum Detektieren der Einlassluftmenge ist an der nachgelagerten Seite des Luftfilters 12 angeordnet.
  • Ein Turbolader 20 ist an der nachgelagerten Seite des Luftflusssensors 51 angeordnet. Der Turbolader 20 umfasst einen Kompressor 201 und eine Turbine 202. Der Kompressor 201 und die Turbine 202 sind einstückig mit einer Verbindungswelle verbunden. Der Kompressor 201 wird durch eine Drehbewegung mit Hilfe der Energie des Abgases des Motors 10 betrieben, welches in die Turbine 202 eingelassen wird.
  • Ein Ladeluftkühler (Intercooler) 13 zum Kühlen einer komprimierten Luft ist an der nachgelagerten Seite des Kompressors 201 angeordnet. Ein Drosselventil 14 ist an der nachgelagerten Seite des Ladeluftkühlers 13 angeordnet. Ein Ladedrucksensor 52 zum Detektieren des Drucks der Einlassluft des mit dem Turbolader 20 aufgeladenen Motors 10 ist zwischen dem Ladeluftkühler 13 und dem Drosselventil 14 angeordnet.
  • Ein Abgassystem des Motors 10 umfasst einen Abgasdurchlass 15. Die Turbine 202 des Turboladers 20 ist in der Mitte des Abgasdurchlass 15 angeordnet. Ein Abgasbypassdurchlass 30, welcher die Eingangsseite und die Ausgangsseite der Turbine 202 durch umgehen der Turbine 202 verbindet, ist ebenso in dem Abgasdurchlass 15 angeordnet.
  • Ein WGV 31, welches als ein Abgasbypassventil verwendet wird, ist in dem Abgasbypassdurchlass 30 angeordnet. Ein Abgasreinigungskatalysator 16 zum Reinigen des Abgases ist an der nachgelagerten Seite der Turbine 202 angeordnet.
  • Das an dem Abgasbypassdurchlass 30 angeordnete WGV 31 ist mechanisch mit einem Ende eines Verbindungselements 32 verbunden. Das andere Ende des Verbindungselements 32 mit einer WGA Antriebswelle 33, welches eine Antriebswelle eines WGA 34 ist, welches als eine Abgasumleitungsventil-Betriebsvorrichtung verwendet wird, mechanisch verbunden.
  • Ein Positionssensor 53 zum Detektieren der Positionsinformation an der Position des WGV 31 ist in der Nähe der WGA Antriebswelle 33 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der Positionssensor 53 getrennt von dem WGA 34 ausgebildet, allerdings kann diese in dem WGA 34 integriert sein.
  • Neben dem Luftflusssensor 51, dem Ladedrucksensor 52 und dem Positionssensor 53 sind verschiedene Sensoren wie beispielsweise ein Kurbelwinkelsensor (nicht dargestellt) zum Detektieren eines Kurbelwinkels und ein Beschleunigeröffnungssensor (nicht dargestellt) zum Detektieren der Beschleunigeröffnung mit dem Eingangsabschnitt der Steuereinheit 50 verbunden, um den Betriebszustand des Motors 10 zu detektieren.
  • Neben dem WGA 34 sind verschiedene Vorrichtungen wie beispielsweise ein Einspritzelement (nicht dargestellt) und eine Zündspule (nicht dargestellt) mit dem Ausgangsabschnitt der Steuereinheit 50 verbunden, um den Betriebszustand des Motors 10 zu steuern. Die Steuereinheit 50 steuert den Verbrennungszustand und das Antriebsdrehmoment des Motors 10 auf das Optimum durch Betreiben der verschiedenen Vorrichtungen basierend auf den verschiedenen von den verschiedenen Sensoren jeweils eingegebenen Eingangsinformationen.
  • Als Nächstes wird der mechanische Verbindungszustand zwischen dem WGV 31 und dem WGA 34 mit Bezug zu 2 beschrieben. 2 ist ein den mechanischen Verbindungszustand zwischen dem WGV 31 und dem WGA 34 entsprechend Ausführungsform 1 dieser Erfindung darstellendes schematisches Diagramm.
  • In 2 sind das WGV 31 und das WGA 34 nicht direkt verbunden, sondern sind diese über ein Verbindungselement 32 verbunden. Genauer gesagt greifen ein ringförmiger WGA Antriebswellenkopplungsabschnitt 331, welcher an einem Ende der WGA Antriebswelle 33 ausgebildet ist, und ein ringförmiger erster Verbindungselementkopplungsabschnitt 321, welcher an einem Ende des Verbindungselements 32 ausgebildet ist, derart ineinander, sodass diese frei drehen können, während diese miteinander gekoppelt sind. Ein WGV Kopplungsabschnitt 311, welcher eine in dem WGV 31 angeordnete Durchlassöffnung aufweist, und ein ringförmiger zweiter Verbindungselementkopplungsabschnitt 322, welcher an dem anderen Ende des Verbindungselements 32 ausgebildet ist, sind derart gekoppelt, dass diese frei drehen können, während der zweite Verbindungselementkopplungsabschnitt 322 durch die Durchlassöffnung des WGV Kopplungsabschnitts 311 hindurchtritt.
  • Das WGV 31, welches in dem Abgasdurchlass 15 angeordnet ist, ist dem von dem Motor 10 ausgegebenen Abgas ausgesetzt und erreicht eine hohe Temperatur von mehreren 100 Grad. Daher unter Berücksichtigung der Hitzebeständigkeit des WGA 34, welches solche elektronischen Komponenten wie den Motor umfasst, kann das WGA 34 nicht in der Nähe des WGV 31 angeordnet sein. Daher ist das Verbindungselement 32 zwischen dem WGV 31 und dem WGA 34 derart angeordnet, dass die Temperatur des WGA 34 nicht zu hoch wird. Weiter stellt die mechanische Verbindung des WGA 34 und des WGV 31 über das Verbindungselement 32 mehr Flexibilität bei der Anordnungsposition des WGA 34 in dem Fahrzeug bereit, welches einen Layoutentwurf vereinfacht. Dies ist ein weiterer Grund, warum das Verbindungselement 32 zwischen dem WGV 31 und dem WGA 34 verwendet wird.
  • Das WGA 34 umschließt den Motor, welcher nach vorne und nach hinten rotieren kann, und das WGA 34 umfasst ebenso die WGA Antriebswelle 33, welche die Drehbewegung des Motors in eine lineare Bewegung umwandelt, und diese lineare Bewegung ausgibt. Die WGA Antriebswelle 33 kann in der Wellenrichtung entsprechend der Aufladerichtung des Motors bewegt werden.
  • Genauer gesagt, falls der Motor in der Richtung zum Drücken der WGA Antriebswelle 33 nach außen des WGA 34 aufgeladen ist, kann das WGV 31 in den Ventilöffnungszustand (das heißt in Richtung von Pfeil A in 2) über das Verbindungselement 32 bewegt werden. Andererseits, falls der Motor in der Richtung zum Ziehen der WGA Antriebswelle 33 in das WGA 34 aufgeladen ist, kann das WGV 31 auf die Ventil schließt Seite, auf das heißt in die Richtung von Pfeil B in 2) über das Verbindungselement 32 bewegt werden. Falls der Motor überhaupt nicht aufgeladen ist, kann das WGV 31 angehalten werden, ohne dass WGV 31 auf die Ventil schließt Seite oder die Ventilöffnungsseite zu bewegen, es sei denn eine Störung wie beispielsweise ein Abgasfluss wird erzeugt.
  • Der Positionssensor 53 ist in der Nähe des Seitenabschnitts der WGA Antriebswelle 33 angeordnet. Der Positionssensor 53 detektiert eine Position der WGA Antriebswelle 33 in der Wellenrichtung als die mit der Position des WGV 31 korrelierte Positionsinformation. Die durch diesen Positionssensor 53 detektierte Position der WGA Antriebswelle 33 in der Wellenrichtung wird in die Steuereinheit 50 als eine Position des WGV 31 eingegeben, das heißt eine Ventilöffnungsposition oder eine Ventilschließposition des WGV 31, oder eine beliebige Position dazwischen.
  • Nun wird die Konfiguration der Steuereinheit 50 entsprechend Ausführungsform 1 mit Bezug zu 3 beschrieben. 3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration der Steuereinheit 50 entsprechend Ausführungsform 1 dieser Erfindung darstellt. Die Steuereinheit 50 wird gebildet beispielsweise durch eine zentrale Recheneinheit (CPU), welche die Berechnungsverarbeitung ausführt, einen Nurlesespeicher (ROM), welcher solche Daten wie Programmdaten und Feste-Werte-Daten speichert, und einen Arbeitsspeicher (RAM), welcher sequenziell überschrieben wird, wenn die gespeicherten Daten aktualisiert werden. Jeder funktionelle Block der Steuereinheit 50 in 3 wird auf dem ROM als Software gespeichert.
  • Wie in 3 dargestellt, weist die Steuereinheit 50 eine Zielladedruckberechnungseinheit 501, eine geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit 502, eine Referenzpositionslerneinheit 503 eine tatsächliche Öffnungsberechnungseinheit 504, eine beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit 505, eine Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506, eine Betriebsgrößenberechnungseinheit 507 und eine Antriebseinheit 508 als die Steuerfunktionen des WGV 31 auf. Weiter weist zusätzlich zu diesen Steuerfunktionen des WGV 31 die Steuereinheit 50 ebenso eine Steuerfunktion zum integrierten Steuern des Motors 10 basierend auf verschiedenen von verschiedenen Sensoren eingegebenen Informationseingaben, das heißt den Detektionsergebnissen in der verschiedenen Sensoren, auf.
  • Bezüglich der Zielladedruckberechnungseinheit 501 werden eine Vielzahl von Informationen zum Angeben des Betriebszustands des Motors 10 wie beispielsweise der Motorrotationsgeschwindigkeit, welche basierend auf dem durch den Kurbelwellenwinkelsensor detektierten Kurbelwinkel berechnet ist, und der durch den Beschleunigeröffnungssensor detektierten Beschleunigeröffnung eingegeben ist. Basierend auf dem Eingangsmotorbetriebszustand berechnet die Zielladedruckberechnungseinheit 501 den Zielladedruck Sp als den Zielsteuerwert.
  • Nun wird ein Beispiel des Verfahrens beschrieben, welches verwendet wird, wenn die Zielladedruckberechnungseinheit 501 den Zielladedruck Sp berechnet, und zwar mit Bezug zu 4. 4 zeigt ein Beispiel einer Karte, welche verwendet wird, wenn die Zielladedruckberechnungseinheit 501 aus Ausführungsform 1 dieser Erfindung den Zielladedruck Sp berechnet. In der Karte in 4 ist die Einheit des Zielladedrucks [KPa].
  • In der Zielladedruckkarte in 4 korrespondieren die Motorrotationsgeschwindigkeit [r/min], Die Beschleunigeröffnung [%] Und der Zielladedruck [KPa]. Die Zielladedruckberechnungseinheit 501 berechnet den Zielladedruck Sp, welche zu der Motorrotationsgeschwindigkeit und der Beschleunigeröffnung gehört, basierend auf dieser Karte.
  • Beispielsweise wird angenommen, dass die Rotationsgeschwindigkeit 2000 [r/min] und die Beschleunigeröffnung 50 [%] in die Zielladedruckberechnungseinheit 501 als der Motorbetriebszustand eingegeben werden. In diesem Fall stellt die Zielladedruckberechnungseinheit 501 den Zielladedruck Sp auf 140 [kPa] basierend auf dieser Karte ein. Die Zielladedruckberechnungseinheit 501 kann ausgebildet sein zum Bestimmen des Ladedrucks Sp durch Berechnen entsprechend eines vorbestimmten physikalischen Modells ohne Verwenden der Karte in 4.
  • Mit Bezug zurück zu 3 berechnet die geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit 502 die geforderte Zielöffnung Sv_dem des WGV 31 derart, sodass der durch die Zielladedruckberechnungseinheit 501 berechnete Zielladedruck Sp mit dem durch den Ladedrucksensor 52 detektierten tatsächlichen Ladedruck Pp übereinstimmt. Mit anderen Worten berechnet die geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit 502 die geforderte Zielöffnung Sv_dem, welche zum Abstimmen des tatsächlichen Ladedrucks Pp mit dem Zielladedruck Sp benötigt wird.
  • Die Referenzpositionslerneinheit 503 führt das Lernen der vollständig geschlossenen Position zum Einstellen der tatsächlichen Position Vs des WGV 31, welche durch den Positionssensor 53 detektiert ist, aus, wenn das WGV 31 in der vollständig geschlossenen Position ist, als den vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn.
  • Die vollständig geschlossene Position ist eine Position des WGV 31, wenn das WGV 31 den Abgasbypassdurchlass 30 vollständig blockiert. Der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn kann nicht berechnet werden, es sei denn das WGV 31 tritt in den vollständig geschlossenen Zustand ein. Somit wird ein vorbestimmter Anfangswert als der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn eingestellt, bis das vollständig geschlossene Positionslernen abgeschlossen ist, seitdem das WGV 31 gesteuert wird, um in den vollständig geschlossenen Zustand einzutreten.
  • Die tatsächliche Öffnungsberechnungseinheit 504 berechnet die tatsächliche Öffnung Pv des WGV 31 mit Bezug zu dem vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn, basierend auf der durch den Positionssensor 53 detektierten tatsächlichen Position und dem vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn, welcher durch die Referenzpositionslerneinheit 503 eingestellt ist.
  • Die beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit 500 berechnet die beschränkte Zielöffnung Sv_lmt des WGV 31 basierend auf dem vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn, welcher von der Referenzpositionslerneinheit 503 eingestellt ist, und der beschränkten Zielposition, welche vorab eingestellt ist. Ein tatsächliches Einstellverfahren für die beschränkte Zielposition wird später beschrieben, allerdings wird bei Ausführungsform 1 ein Fall als ein Beispiel beschrieben, wenn die beschränkte Zielposition auf 4,1 V eingestellt ist.
  • Die Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506 stellt die kleinere Öffnung aus der Gruppe von: der durch die geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit 502 berechneten geforderten Zielöffnung Sv_dem; und der durch die beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit 505 berechneten beschränkten Zielöffnung Sv_lmt, als die Zielöffnung Sv des WGV 31
  • Die Betriebsgrößenberechnungseinheit 507 berechnet die Betriebsgröße D_out zum Betreiben des WGA 34 derart, dass die durch die tatsächliche Öffnungsberechnungseinheit 504 berechnete tatsächliche Öffnung Pv der Zielöffnung Sv nachfolgt, welche von der Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506 eingestellt ist. Mit anderen Worten berechnet die Betriebsgrößenberechnungseinheit 507 die Betriebsgröße D_out, welche zum Abstimmen der tatsächlichen Öffnung Pv mit der Zielöffnung Sv benötigt wird, durch die Rückkopplungssteuerung basierend auf der Zielöffnung Sv und der tatsächlichen Öffnung Pv.
  • Die Antriebseinheit 508 gibt die Betriebsgröße Mv zum Betreiben des WGA 34 an das WGA 34 entsprechend der durch die Betriebsgrößenberechnungseinheit 507 berechneten Betriebsgröße D_out derart aus, dass die Öffnung des WGV 31 durch den Betrieb des WGA 34 eingestellt wird.
  • Nun wird die Beziehung zwischen der Wellenrichtungsposition der WGA Antriebswelle 33 und der tatsächlichen Position Vs, detektiert durch den Positionssensor 53, mit Bezug zu 5 beschrieben. 5 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Wellenrichtungsposition der WGA Antriebswelle 33 und der tatsächlichen Position Vs, detektiert durch den Positionssensor 53, in Ausführungsform 1 dieser Erfindung darstellt. Wie in 5 gezeigt, wird die tatsächliche Position Vs durch eine Spannung [V] ausgedrückt und der Positionssensor 53 gibt die detektierte tatsächliche Position Vs in der Form einer Spannung aus.
  • In 5 korrespondiert die Position, bei welchem die Wellenrichtungsposition gleich 0 mm ist, zu der Position, bei welcher das WGV 31 den Abgasbypassdurchlass 30 vollständig blockiert, das heißt die vollständig geschlossene Position des WGV 31 und die tatsächliche Position Vs = 1,5 V. Mit anderen Worten falls die Wellenrichtungsposition der WGA Antriebswelle 33 gleich 0 mm ist, ist das WGV 31 bei der vollständig geschlossenen Position positioniert. Wenn das WGA 34 in dem Motor 10 installiert ist, wird das WGA 34 derart eingestellt, dass die tatsächliche Position Vs gleich 1,5 V wird, wenn das WGV 31 in der Position eines vollständigen Blockierens des Abgasbypassdurchlass 30 ist, das heißt in der vollständig geschlossenen Position.
  • Eine Position, bei welcher die Wellenrichtungspositionen gleich –3 mm ist, gehört zu einer Position, bei welcher die WGA Antriebswelle 33 das Stopperelement auf der Schließseite innerhalb des WGA 34 kontaktiert, das heißt eine Schließseitenstoppelementposition des WGA 34, und die tatsächliche Position Vs wird gleich 0,5 V. Mit anderen Worten, wenn die Wellenrichtungsposition der WGA Antriebswelle 33 gleich –3 mm ist, ist die WGA Antriebswelle 33 an der Schließseitenstoppelementposition positioniert. Wenn das WGV 31 auf die Ventilschließseite bewegt wird, erreicht das WGV 31 zuerst die vollständig geschlossene Position und die WGA Antriebswelle 33 kontaktiert das Stopperelement auf der Schließseite niemals.
  • Eine Position, bei welcher die Wellenrichtungspositionen gleich 7,5 mm ist, gehört zu einer oberen Grenzposition der Schließseite des WGV 31, welche zu dem oberen Grenzwert korrespondiert, welcher für die geforderte Zielöffnungen SV_dem während der Steuerung eingestellt werden kann. Mit anderen Worten, wenn die Wellenrichtungsposition der WGA Antriebswelle 33 gleich 7,5 mm ist, ist das WGV bei der oberen Grenzposition der Öffnungsseite.
  • Die von der geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit 502 berechnete geforderte Zielöffnung Sv_dem wird in einem Bereich von dem Minimalwert 0% bis zu dem maximalen Wert 100% eingestellt. Daher, wenn der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn mit der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position des WGV 31 übereinstimmt wird die Öffnung des WGV als 0% angenommen, falls die Wellenrichtungsposition des WGA 34 gleich 0 mm ist, das heißt, falls die tatsächliche Position Vs gleich 1,5 V ist, und die Öffnung des WGV 31 wird als 100% angenommen, falls die Wellenrichtungsposition des WGA 34 gleich 7,5 mm ist, das heißt, falls die tatsächliche Position Vs gleich 4 V ist. Die obere Grenzposition der Öffnungsseite, welche zu dem oberen Grenzwert (= 100%) gehört, welche für die geforderte Zielöffnung Sv_dem eingestellt werden kann, ist gleich 4,0 V.
  • Eine Position, bei welcher die Wellenrichtungspositionen gleich 9 mm ist, gehört zu einer Position, bei welcher die WGA Antriebswelle 33 das Stoppelement auf der Öffnungsseite innerhalb des WGA 34 kontaktiert, das heißt eine Öffnungsseitenstoppelementposition, und die tatsächliche Position Vs wird 4,5 V. Mit anderen Worten, wenn die Wellenrichtungsposition der WGA Antriebswelle 33 gleich 9 mm ist, ist die WGA Antriebswelle 33 an der Öffnungsseitenstoppelementposition positioniert. Bei einer normalen Steuerung ist die Steuerung derart, dass die WGA Antriebswelle 33 das Öffnungsseitenstoppelement nicht kontaktiert oder die WGA Antriebswelle 33 wird das Öffnungsseitenstoppelement mit einer kritischen Kollisionsgeschwindigkeit oder geringer kontaktieren, falls die WGA Antriebswelle 33 das Öffnungsseitenstoppelement kontaktiert.
  • Allerdings, falls der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn auf die Öffnungsseite von der tatsächlichen vollständigen geschlossenen Position des WGV 31 verschoben ist, kann die WGA Antriebswelle 33 das Öffnungsseitenstoppelement mit einer Geschwindigkeit kontaktieren, welche die kritische Kollisionsgeschwindigkeit überschreitet. Daher wird die später beschriebene Steuerung gemäß dem Flussdiagramm in 6 derart ausgeführt, sodass das Kontaktieren der WGA Antriebswelle 33 mit dem Öffnungsseitenstoppelement bei einer Geschwindigkeit, welche die kritische Kollisionsgeschwindigkeit überschreitet, verhindert wird.
  • Die Wellenrichtungsposition des WGA 34, wenn das WGV 31 sich auf die Öffnungsseite bewegt und bei der Öffnungsseitenkontaktposition positioniert ist, welche den Abgasdurchlass 15 kontaktiert, ist derart ausgebildet, dass diese bei der Öffnungsseite der Öffnungsseitenstoppelementposition des WGA 34 liegt. Somit kontaktiert die WGA Antriebswelle 33 das Öffnungsseitenstoppelement, bevor das WGV 31 die Öffnungsseitenkontaktposition erreicht, selbst wenn die WGA Antriebswelle 33 von der Schließseite zu der Öffnungsseite bewegt wird, daher erreicht das WGV 31 die Öffnungsseitenkontaktposition niemals.
  • Nun wird der Betrieb der Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 1 mit Bezug zu 6 beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Serie von Operationen der Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 1 dieser Erfindung darstellt. Die Verarbeitungsoperationen in dem Flussdiagramm in 6 werden beispielsweise bei dem vorbestimmten Steuerzyklus wiederholt ausgeführt.
  • In 6 liest in Schritt S101 die Steuereinheit 50 den Ausgangsspannungsrichtungswert des Positionssensors 53 als die tatsächliche Position Vs aus.
  • In Schritt S107 springt die Steuereinheit 50 zu einer Subroutine zum Berechnen des vollständig geschlossenen Positionslernwerts Pv_lrn. In der Subroutine bestimmt die Referenzpositionslerneinheit 503, ob die tatsächliche Position Vs in einem stabilen Zustand ist, durch Bestimmen, ob die Zielöffnung Sv gleich 0% ist, was zu der vollständig geschlossenen Position gehört, und ob das WGV 31 in der vollständig geschlossenen Position ist, und, falls bestimmt ist, dass die tatsächliche Position Vs in dem stabilen Zustand ist, die Referenzpositionslerneinheit 503 die tatsächliche Position Vs als den vollständig geschlossenen Position zu lernen Wert Pv_lrn einstellt. Wenn bestimmt ist, dass die tatsächliche Position Vs in dem stabilen Zustand ist, kann die Referenzpositionslerneinheit 503 eine Vielzahl von tatsächlichen Positionen Vs von dem Positionssensor 53 erfassen und einen Durchschnittswert diese tatsächlichen Positionen Vs als den vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn einstellen.
  • Für den Fall eines Einstellens des Durchschnittswerts einer Vielzahl von tatsächlichen Positionen Vs als den vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn, wie oben beschrieben, wenn der Durchschnittswert bei einer Position weiter auf der Öffnungsseite über den vollständig geschlossenen Positionslernwert-Obergrenzwert hinaus liegt, wird diese vollständig geschlossene Positionslernwert-Obergrenzwert als der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn eingestellt.
  • Falls dieser Durchschnittswert bei einer Position weiter auf der Schließseite über den vollständig geschlossenen Positionslernwert-Untergrenzwert liegt, wird andererseits dieser vollständig geschlossene Positionslernwert-Untergrenzwert als der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn eingestellt.
  • Der vollständig geschlossene Positionslernwert-Obergrenzwert und der vollständig geschlossene Positionslernwert-Untergrenzwert werden vorab als die Grenzwerte eines Bereichs der vollständig geschlossenen Positionslernwerte Pv_lrn eingestellt, falls die Ausgangsstreuung des Positionssensor 53, die Streuung während einer Montage des WGA 34 in dem Motor 10, die Temperaturänderung des WGA 31 oder etwas Ähnliches auftritt. Durch Begrenzen des Aktualisierungsbereichs des vollständig geschlossenen Positionslernwerts Pv_lrn auf einen Bereich von dem vollständig geschlossenen Positionslernwert-Untergrenzwert zu dem vollständig geschlossenen Positionslernwert-Obergrenzwert können Lernfehler verhindert werden.
  • Unmittelbar nachdem die Steuereinheit 50 eingeschaltet ist, wird der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn auf einen vorbestimmten Vorgabewert als den Anfangswert in der Initialisierungsverarbeitungsroutine eingestellt. Falls die Bedingungen zum Aktualisieren des vollständig geschlossenen Positionslernwerts Pv_lrn erfüllt sind, während S102 ausgeführt wird, wird der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn von dem Anfangswert oder einem in der Vergangenheit erlernten Wert auf den neu erlernten Wert aktualisiert.
  • In dem Schritt S103 berechnet die tatsächliche Öffnungsberechnungseinheit 504 die tatsächliche Öffnung Pv des WGV 31 basierend auf der durch den Positionssensor 53 detektierten tatsächlichen Position Vs und dem vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn, welcher durch die Referenzpositionslerneinheit 503 eingestellt ist. Genauer gesagt berechnet die tatsächliche Öffnungsberechnungseinheit 504 die tatsächliche Öffnung Pv unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (1). Pv = (Vs – Pv_lrn)/2,5 × 100 (1)
  • Wie in Gleichung (1) gezeigt, teilt die tatsächliche Öffnungsberechnungseinheit 504 den durch Subtrahieren des vollständig geschlossenen Positionslernwerts Pv_lrn von der tatsächlichen Position Vs erzeugten Wert, welcher der Änderungsbetrag zwischen der tatsächlichen Position Vs und dem vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn ist, durch den für die Steuerung zulässigen maximalen Änderungsbetrag, das heißt 2,5 V (= vollständig geöffneter Positionswert (4,0 V) – vollständig geschlossener Positionswert (1,5 V)), und multipliziert das Ergebnis mit 100%. Auf diese Weise berechnet die tatsächliche Öffnungsberechnungseinheit 504 die tatsächliche Öffnung Pv basierend auf der Umwandlungsgleichung, welche durch den vollständig geschlossenen Positionswert bestimmt ist, als 0% und den vollständig geöffneten Positionswert als 100%.
  • In Schritt S104 berechnet die beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit 505 die beschränkte Zielöffnung Sv_lmt des WGV 31 basierend auf dem vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn, welche durch die Referenzpositionslerneinheit 503 eingestellt ist, und der beschränkten Position (= 4,1 V), welche vorab auf der Schließseite der Öffnungsseitenstoppelementposition (= 4,5 V) des WGA 34 vorab eingestellt ist. Genauer gesagt berechnet die beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit 505 die beschränkte Zielöffnung Sv_lmt gemäß der nachstehenden Gleichung (2). Sv_lmt = (4,1 – Pv_lrn)/2,5 × 100 (2)
  • Wie in Gleichung (2) gezeigt, teilt die beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit 505 den durch Subtrahieren des vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn von der beschränkten Zielposition (= 4,1 V) erzeugten Wert, welcher der Änderungsbetrag zwischen der beschränkten Zielposition und dem vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn ist, durch den für die Steuerung zulässigen maximalen Änderungsbetrag, das heißt 2,5 V (= vollständig geöffneter Positionswert (4,0 V) – vollständig geschlossener Positionswert (1,5 V)), und multipliziert das Ergebnis mit 100%. Auf diese Weise berechnet die beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit 505 die beschränkte Zielöffnung Sv_lmt basierend auf der Umwandlungsgleichung, welche durch den vollständig geschlossenen Positionswert als 0% und den vollständig geöffneten Positionswert als 100% bestimmt ist.
  • Hier wird, wie in 5 gezeigt, falls der Vorgabewert (= 1,5 V), welcher zu der vollständig geschlossenen Position des WGV 31 gehört, als die Referenz verwendet wird, die Öffnungsseiten-Obergrenzposition des WGV 31 als 4,0 V bestimmt. Die beschränkte Zielposition wird vorab auf der Schließseite der Öffnungsseitenstoppelementposition (= 4,5 V) des WGA 34 eingestellt.
  • Genauer gesagt wird die beschränkte Zielposition zum Positionieren der Öffnungsseite der Öffnungsseiten-Obergrenzposition (= 4,0 V) und bei der Schließseite der Öffnungsseitenstoppelementposition (= 4,5 V) des WGA 34 eingestellt. Mit anderen Worten wird die beschränkte Zielposition derart eingestellt, dass ein während der Öffnungsseiten-Obergrenzposition (= 4,0 V), welche zu dem oberen Grenzwert (= 100%) gehört, welcher als die beschränkte Zielöffnung Sv_dem eingestellt werden kann, und der Öffnungsseitenstoppelementposition (= 4,5 V) des WGA 34 aufweist.
  • In Ausführungsform 1 ist ein Fall eines Einstellens der beschränkten Zielposition auf 4,1 V als ein Beispiel der beschränkten Zielposition beschrieben, welche entsprechend diesen Einstellbedingungen eingestellt wird.
  • Die Öffnungsseitenstoppelementposition des WGA 34 wird nicht geändert, selbst wenn die vollständig geschlossene Position des WGV 31 sich aufgrund einer thermischen Ausdehnung des WGV 31 ändert, die Abnutzung des Kontaktbereichs zwischen dem WGV 31 und dem Abgasbypassdurchlass 30 und etwas Ähnliches. Daher kann durch Einstellen der beschränkten Zielposition, wie oben beschrieben, die beschränkte Zielposition als eine Position eingestellt werden, welche eine vorbestimmte Öffnungsabweichung von der Öffnungsseitenstoppelementposition aufweist.
  • In Schritt S105 springt die Steuereinheit 50 zu einer Subroutine zum Berechnen der geforderten Zielöffnung Sv_dem des WGV 31. In der Subroutine berechnet die geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit 502 die geforderte Zielöffnung Sv_dem, um den Zielladedruck Sp, welche aus der Karte in 4 bestimmt ist, auf den tatsächlichen Ladedruck Pp abzustimmen.
  • In Schritt S106 berechnet die Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506 die Zielöffnung Sv unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (3). Sv = min (Sv_dem, Sv_lmt) (3)
  • Wie in Gleichung (3) gezeigt, stellt die Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506 die kleinere Öffnung aus der Gruppe: die in Schritt S105 berechnete geforderte Zielöffnung Sv_dem; und der in Schritt S104 berechneten beschränkten Zielöffnung Sv_lmt, als die Zielöffnung Sv ein.
  • Für den Fall, selbst wenn die vollständig geschlossene Position des WGV 31 aufgrund der thermischen Ausdehnung des WGV 31, die Abtragung des Kontaktbereichs zwischen dem WGV 31 und dem Abgasbypassdurchlass 30 und etwas Ähnliches verändert, verändert sich die Öffnungsseitenstoppelementposition des WGA 34 nicht. Weiter wird in dem Schritt S107 der kleinere Wert der geforderten Zielöffnung Sv_dem und der beschränkten Zielöffnung Sv_lmt, das heißt ein durch Beschränken der geforderten Zielöffnung Sv_dem durch die beschränkte Zielöffnung Sv_lmt erzeugter Wert, als die Zielöffnung Sv eingestellt. Somit, selbst wenn der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn geändert wird, wird der kleinere der geforderten Zielöffnung Sv_dem und der beschränkten Zielöffnung Sv_lmt als die Zielöffnung Sv eingestellt. Als eine Konsequenz kann verhindert werden, dass die WGA Antriebswelle 33 das Öffnungsseitenstoppelement des WGA 34 mit einer Geschwindigkeit kontaktiert, welche die kritische Kollisionsgeschwindigkeit überschreitet.
  • In dem Schritt S107 springt die Steuereinheit in eine Subroutine zum Berechnen der Betriebsgröße D_out. Bei der Subroutine berechnet die Betriebsgrößenberechnungseinheit 507 die Betriebsgröße D_out, welche für die tatsächliche Öffnung Pv zum Nachverfolgen der Zielöffnung Sv benötigt wird, durch Ausführen einer Rückkopplungssteuerung, sodass die Abweichung zwischen der tatsächlichen Öffnung Pv und der Zielöffnung Sv gleich Null wird.
  • Hier ist die Betriebsgröße D_out ein Duty-Wert. Zum Betreiben des WGV 31 auf der Öffnungsseite wird ein positiver (plus) Wert der Betriebsgröße D_out berechnet und zum Betreiben des WGV 31 auf der Schließseite wird ein negativer (minus) Wert der Betriebsgröße D_out berechnet. Bei der Betriebsgröße D_out ist 100% der Maximalwert und ist –100% der Minimalwert. Falls die Betriebsgröße D_out gleich 0% ist, hält das WGV 31 an, wo das WGV 31 positioniert ist, es sei denn eine Störung in dem WGV 31 wird erzeugt.
  • Nun wird ein Beispiel der jeweiligen Zeit-basierten Änderungen der Zielöffnung Sv, der tatsächlichen Öffnung Pv und der Betriebsgröße D_out, welche berechnet werden, wenn die Verarbeitungsoperationen in dem Flussdiagramm in 6 ausgeführt werden, mit Bezug zu den 7 bis 9 beschrieben. Die 7 und 8 sind Zeitablaufsdiagramme, welche die Zielöffnung Sv, die tatsächliche Öffnung Pv und die Betriebsgröße D_out, berechnet durch die Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 1 dieser Erfindung, zeigt. 9 ist ein Zeitablaufsdiagramm, welches Vergleichsbeispiele aus 8 zeigt.
  • In den 7 bis 9 ist die in dem oberen Graphen angegebene Zielposition ein Wert, welcher durch Umwandeln des %-Werts der in dem zweiten Graphen angegebenen Zielöffnung Sv von oben in einen Spannungswert unter Verwendung des Vorgabewerts (= 1,5 V), welche zu der vollständig geschlossenen Position des WGV 31 gehört, erzeugt wird. Diese Zielposition ist in den 3 und 6 nicht angegeben.
  • Das Zeitablaufsdiagramm in 7 wird zuerst beschrieben. In 7 wird angenommen, dass der vollständige geschlossene Positionslernwert Pv_lrn mit der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position des WGV 31 übereinstimmt und identisch mit der WGV vollständig geschlossenen Position (= 1,5 V) ist, welche in 5 angegeben ist.
  • Vor dem Zeitpunkt A, das heißt auf der linken Seite des Zeitpunkts A in 7, ist die Zielöffnung Sv gleich 20% zum Steuern des Ladedrucks. Zu diesem Zeitpunkt ist die tatsächliche Position Vs gleich 2 V. Die tatsächliche Öffnung Pv, welche von der tatsächlichen Position Vs unter Verwendung von Gleichung (1) umgewandelt ist, wird über eine Rückkopplung derart gesteuert, dass diese mit der Zielöffnung Sv übereinstimmt.
  • Hierbei ist die unter Verwendung von Gleichung (2) berechnete beschränkte Zielöffnung Sv_lmt gleich 104%, da der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn gleich 1,5 V ist und die beschränkte Zielposition gleich 4,1 V ist. Daher verändert sich zu dem Zeitpunkt A, falls die geforderte Zielöffnung Sv_dem sich von 20% auf 100% verändert, die Zielöffnung Sv ebenso von 20% auf 100% und die tatsächliche Öffnung Pv beginnt der Zielöffnung Sv durch eine Rückkopplungssteuerung nachzufolgen.
  • Zu einem Zeitpunkt B überschreitet die tatsächliche Öffnung Pv die Zielöffnung Sv und überschreitet die tatsächliche Position Vs die WGV Öffnungsseiten-Obergrenzposition (= 4,0 V). Der Wert der geforderten Zielöffnung Sv_dem, welche gleich 100% ist, wird fortwährend als die Zielöffnung Sv eingestellt.
  • Zwischen den Zeitpunkten B und C geht die tatsächliche Öffnung Pv über die Zielöffnung Sv auf der Öffnungsseite hinaus, somit wird die Betriebsgröße D_out ein Minuswert durch die Rückkopplungssteuerung. Zu dem Zeitpunkt C konvergiert die tatsächliche Öffnung Pv zu der Zielöffnung Sv durch die Rückkopplungssteuerung.
  • Auf diese Weise wird, falls der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn mit der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position des WGV 31 übereinstimmt und dieselbe wie die WGV vollständig geschlossene Position (= 1,5 V) ist, welche in 5 angegeben ist, die geforderte Zielöffnung Sv_dem direkt als die Zielöffnung Sv eingestellt, ohne durch die beschränkte Zielöffnung Sv_lmt beschränkt zu sein. Als eine Konsequenz nähert sich die tatsächliche Öffnung Pv der Zielöffnung Sv durch die Rückkopplungssteuerung schnell an.
  • Das Zeitablaufsdiagramm in 9, was ein Vergleichsbeispiel aus 8 ist, wird als nächstes beschrieben. 9 zeigt einen Fall als ein Vergleichsbeispiel, wenn eine Steuereinheit, welche die beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit 505 und die Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506 nicht umfasst, die geforderte Zielöffnung Sv_dem als die Zielöffnung Sv direkt einstellt.
  • Bei 9 wird angenommen, dass das vollständige geschlossene Positionslernen durch Einstellen des vollständig geschlossenen Positionslernwerts Pv_lrn auf 2,3 V ausgeführt ist, sich dann die Temperaturbedingungen, die Betriebsbedingungen und etwas Ähnliches mit der Zeit verändern und sich die tatsächliche vollständig geschlossene Position des WGV 31 in die Richtung der geschlossenen Seite ändert, im Vergleich zu dem Zeitpunkt, bei dem das vollständige geschlossene Positionslernen zuerst durchgeführt wurde. In diesem Fall stimmt der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn nicht mit der tatsächlichen vollständigen geschlossenen Position des WGV 31 überein und weist einen Wert auf der Öffnungsseite der tatsächlichen vollständigen geschlossenen Position des WGV 31 auf.
  • Vor dem Zeitpunkt A, das heißt auf der linken Seite des Zeitpunkts A in 9, ist die Zielöffnung Sv gleich 20 % zum Steuern des Ladedrucks. Diesem Zeitpunkt ist die tatsächliche Position Vs gleich 2,8 V. Die tatsächliche Öffnung Pv, welche von der tatsächlichen Position Vs unter Verwendung der Gleichung (1) umgewandelt wurde, wird über eine Rückkopplung derart gesteuert, dass diese mit der Zielöffnung Sv übereinstimmt.
  • Zu dem Zeitpunkt A, wenn sich die geforderte Zielöffnung Sv_dem von 20% auf 100% ändert, ändert sich die Zielöffnung Sv ebenso von 20% auf 100% und die tatsächliche Öffnung Pv beginnt der Zielöffnung Sv durch die Rückkopplungssteuerung nachzufolgen.
  • Zu dem Zeitpunkt D wird die tatsächliche Position Vs gleich 4,5 V und die WGA Antriebswelle 33 kontaktiert das Öffnungsseitenstoppelement des WGA 34, somit kann das WGV 31 nicht länger in der Richtung der Öffnungsseite betrieben werden. Die tatsächliche Öffnung Pv zu diesem Zeitpunkt ist 88% und hat die Zielöffnung Sv, welche gleich 100% ist, nicht erreicht. Daher erhöht sich nach dem Zeitpunkt Die Betriebsgröße D_out weiter durch die Rückkopplungssteuerung und der Wärmewert des WGA 34 erhöht sich.
  • Das Zeitablaufsdiagramm in 8 wird als nächstes beschrieben. In 8 wird angenommen, dass das vollständige geschlossene Positionslernen durch Einstellen des vollständig geschlossenen Positionslernwert Pv_lrn auf 2,3 V ausgeführt ist, sich dann die Temperaturbedingungen, die Betriebsbedingungen und etwas Ähnliches mit der Zeit verändern und sich die tatsächlich vollständig geschlossene Position des WGV 31 auf die Schließseite verschiebt (verändert), im Vergleich zu dem Zeitpunkt, wenn das vollständig geschlossene Positionslernen zuerst ausgeführt wurde. In diesem Fall stimmt der vollständige geschlossene Positionslernwert Pv_lrn nicht mit der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position des WGV 31 überein und weist einen Wert auf der Öffnungsseite der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position des WGV 31 auf.
  • Vor dem Zeitpunkt A, das heißt auf der linken Seite des Zeitpunkts A in 8, ist die Zielöffnung Sv gleich 20% zum Steuern des Ladedrucks. Zu diesem Zeitpunkt ist die tatsächliche Position Vs gleich 2,8 V. Die tatsächliche Öffnung Pv, welche aus der tatsächlichen Position Vs unter Verwendung von Gleichung (1) umgewandelt wurde, wird über eine Rückkopplung derart gesteuert, dass diese mit der Zielöffnung Sv übereinstimmt.
  • Hier ist die unter Verwendung von Gleichung (2) berechnete beschränkte Zielöffnung Sv_lmt = 72%, da der vollständig geschlossene Positionslernwert Pr_lrn gleich 2,3 V ist und die beschränkte Zielposition gleich 4,1 V ist. Daher ändert sich zum Zeitpunkt A, selbst wenn die beschränkte Zielöffnung Sv_dem sich von 20 % auf 100 % ändert, die Zielöffnung Sv von 20 % auf 72 % und die tatsächliche Öffnung Pv beginnt der Zielöffnung Sv durch eine Rückkopplungssteuerung nachzufolgen.
  • Mit anderen Worten wird die beschränkte Zielöffnung Sv_lmt, welches die kleinere Öffnung aus der Gruppe des Werts der beschränkten Zielöffnung Sv_dem, welche gleich 100% ist; und dem Wert der beschränkten Zielöffnung Sv_lmt, welche gleich 72% ist, ist, als die Zielöffnung Sv eingestellt.
  • Zwischen den Zeitpunkten B und C geht die tatsächliche Öffnung Pv über die Zielöffnung Sv bei der Öffnungsseite hinaus, somit wird die Betriebsgröße D_out ein – Wert durch die Rückkopplungssteuerung. Zu dem Zeitpunkt C nähert sich die tatsächliche Öffnung Pv der Zielöffnung Sv durch die Rückkopplungssteuerung an.
  • Auf diese Weise, selbst wenn der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn einen Wert aufweist, welcher auf der Öffnungsseite der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position des WGV 31 liegt, wird die geforderte Zielöffnung Sv_dem durch die geforderte Zielöffnung Sv_lmt beschränkt und nähert sich die tatsächliche Öffnung Pv der Zielöffnung Sv durch die Rückkopplungssteuerung schnell an. Im Ergebnis kann verhindert werden dass die tatsächliche Position Vs 4,5 V schnell erreicht, welches die Öffnungsseitenstoppelementposition des WGA 34 ist.
  • Es wird angenommen, dass der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn erlernt wird, wenn die tatsächliche vollständig geschlossene Position sich in die Richtung der Öffnungsseite aufgrund einer thermischen Ausdehnung oder etwas Ähnliches verändert, und dass die tatsächliche vollständig geschlossene Position sich in der Richtung auf die geschlossene Seite aufgrund einer Temperaturänderung und etwas Ähnliches verändert, aber der vollständig geschlossene Positionslernwert Pr_lrn nicht aktualisiert wird, und der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn auf der Öffnungsseite der tatsächlich vollständig geschlossenen Position liegt. Selbst in einem solchen Fall kann die WGA Antriebswelle 33 das Öffnungsseitenstoppelement des WGA 34 nicht bei der kritischen Kollisionsgeschwindigkeit oder weniger kontaktieren oder kann verhindert werden, dass die WGA Antriebswelle 33 mit dem Öffnungsseitenstoppelement kontaktiert wird. Als eine Konsequenz kann ein lästiges Kollisionsgeräusch, welches erzeugt wird, wenn die WGA Antriebswelle 33 mit dem Öffnungsseitenstoppelement kontaktiert, verhindert werden.
  • Gemäß Ausführungsform 1 wird die kleinere Öffnung aus der Gruppe von: der geforderten Zielöffnung, welche berechnet ist, um den Zielladedruck und den tatsächlichen Ladedruck miteinander abzustimmen; und der beschränkten Zielöffnung, welche basierend auf dem vollständig geschlossenen Lernwert berechnet ist, welche zu der durch den Positionssensor detektierten tatsächlichen Position gehört, wenn das Ventil in der vollständig geschlossenen Position positioniert ist; und der beschränkten Zielposition, als die Zielöffnung des Ventils eingestellt.
  • Durch Beschränken der geforderten Zielöffnung unter Verwendung der beschränkten Zielöffnung auf diese Art kann die zu der Zielöffnung des Ventils gehörige Position auf eine Position auf der geschlossenen Seite des Öffnungsseitenstoppelements des Stellmotors beschränkt werden. Im Ergebnis, wenn die tatsächliche Öffnung nahe an die Zielöffnung durch eine Rückkopplungssteuerung kommt, verlangsamt sich die Änderungsgeschwindigkeit der tatsächlichen Öffnung und die Erzeugung eines lästigen Kollisionsgeräusch, welches durch die Antriebswelle des Stellmotors, welche mit dem Öffnungsseitenstoppelement des Stellmotors bei einer Geschwindigkeit kollidiert, welche die kritische Kollisionsgeschwindigkeit überschreitet, verursacht wird, verhindert werden. Somit kann eine unregelmäßige Aufheizung des Motors des Stellmotors verhindert werden.
  • Ausführungsform 2
  • In Ausführungsform 2 dieser Erfindung wird eine Steuereinheit 50 beschrieben, welche ausgebildet ist zum Berechnen der Zielöffnung Sv durch eine Verarbeitung, welche sich von Ausführungsform 1 unterscheidet. In Ausführungsform 2 wird eine Beschreibung der Aspekte, welche identisch zu denen wie in Ausführungsform 1 sind, ausgelassen und werden hauptsächlich Aspekte, welche sich von Ausführungsform 1 unterscheiden, beschrieben.
  • Hier sind ein Motorsystem, auf welches die Steuereinheit 50 aus Ausführungsform 2 angewendet wird, und die Steuereinheit 50 unter Verwendung derselben Konfiguration wie in den 1 bis 3 umgesetzt.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, welches eine Serie von Operationen der Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 2 dieser Erfindung darstellt. Die Verarbeitungsoperationen in dem Flussdiagramm in 10 werden beispielsweise bei einem vorbestimmten Steuerzyklus wiederholt ausgeführt.
  • In den Schritten S201 bis S205 in 10 werden Verarbeitungsoperationen derselben Schritte S101 bis S105, wie oben in 6 beschrieben, ausgeführt.
  • In Schritt S106 bestimmt die Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506, ob die durch den Positionssensor 53 detektierte tatsächliche Position Vs nicht geringer als eine Beschränkungsbestimmungsposition ist, welche vorab eingestellt ist. In Ausführungsform 2 wird als ein Beispiel ein Fall zum Einstellen der Beschränkungsbedingungsposition auf die WGV Öffnungsseiten-Obergrenzposition (= 4,0 V) beschrieben.
  • Falls bestimmt ist, dass die durch den Positionssensor 53 detektierte tatsächliche Position Vs nicht geringer als die Beschränkungsbestimmungsposition im Schritt S206 ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S207 fort. Falls bestimmt ist, dass die durch den Positionssensor 53 detektierte tatsächliche Position Vs geringer als die Beschränkungsbedingungsposition ist, fährt die Verarbeitung andererseits mit Schritt S208 fort.
  • In Schritt S207 wird die Verarbeitung identisch zu dem Schritt S106 in 6 ausgeführt. Mit anderen Worten berechnet die Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506 die Zielöffnung Sv gemäß der nachstehenden Gleichungen (3). Sv = min (Sv_dem, Sv_lmt) (3)
  • Wie in Gleichung (3) gezeigt, stellt die Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506 die kleinere Öffnung als die Zielöffnung Sv ein aus der Gruppe: die geforderte Zielöffnung Sv_dem, in Schritt S205 berechnet; und die beschränkte Zielöffnung Sv_lmt, in Schritt S204 berechnet.
  • Auf diese Weise, falls die durch den Positionssensor 53 detektierte tatsächliche Position Vs nicht geringer als die Beschränkungsbestimmungsposition ist, stellt die Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506 als die Zielöffnung Sv den kleineren Wert aus der Gruppe ein: die durch die geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit 502 berechnete geforderte Zielöffnung Sv_dem und die durch die beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit 505 berechnete beschränkte Zielöffnung Sv_lmt.
  • In Schritt S208 berechnet die Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506 die Zielöffnung Sv unter Verwendung der nachstehenden Gleichungen (4). Sv = Sv_dem (4)
  • Wie in Gleichung (4) gezeigt, stellt die Zielöffnungsbeschränkungseinheit 506 die in Schritt S205 berechnete geforderte Zielöffnung Sv_dem als die Zielöffnung Sv ein.
  • Auf diese Weise, falls die durch den Positionssensor 53 detektierte tatsächliche Position Vs geringer als die Beschränkungsbestimmungsposition ist, stellt die Zielöffnungsbestimmungseinheit 506 die durch die geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit 502 berechnete geforderte Zielöffnung Sv_dem als die Zielöffnung Sv ein
  • In diesem Fall, selbst wenn die vollständig geschlossene Position des TGV 31 sich aufgrund der thermischen Ausdehnung des WGV 31, der Abtragung des Kontaktbereichs zwischen dem WGV 31 und dem Abgasbypassdurchlass 30 und etwas Ähnliches verändert, verändert sich die Öffnungsseitenstoppelementposition des WGA 34 nicht. Weiter werden in Schritt S206 die tatsächliche Position Vs und die Beschränkungsbestimmungsposition (= 4,0 V) verglichen und eine Verarbeitung entweder in dem Schritt S207 oder in dem Schritt S208 wird entsprechend dieses Vergleichsergebnis ausgeführt, wobei die Zielöffnung Sv berechnet wird. Somit, selbst wenn der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn geändert wird, wird die kleinere aus der Gruppe der geforderten Zielöffnung Sv_dem und der beschränkten Zielöffnung Sv_lmt als die Zielöffnung Sv eingestellt, wenn die WGA Antriebswelle 33 die Position auf der Schließseite erreicht, welche um einen vorbestimmten Betrag von dem Öffnungsseitenstoppelement des WGA 34 abweicht. Als eine Konsequenz kann verhindert werden, dass die WGA Antriebswelle 33 mit dem Öffnungsseitenstoppelement des WGA 34 in Kontakt kommt mit einer die kritische Kollisionsgeschwindigkeit überschreitenden Geschwindigkeit.
  • In Schritt S209 wird dieselbe Verarbeitung wie in Schritt S107 in 6 ausgeführt.
  • Nun wird ein Beispiel der jeweiligen Zeit-basierten Veränderung der Zielöffnung Sv, der tatsächlichen Öffnung Pv und der Betriebsgröße D_out, welche berechnet werden, wenn die Verarbeitungsoperationen in dem Flussdiagramm in 10 ausgeführt werden, mit Bezug zu 11 beschrieben. 11 ist ein Zeitablaufsdiagramm, welches die Zielöffnung Sv, die tatsächliche Öffnung Pv und die Betriebsgröße D_out, berechnet durch die Steuereinheit 50 gemäß Ausführungsform 2 dieser Erfindung, zeigt.
  • In 10 wird angenommen, dass das vollständige geschlossene Positionslernen durch Einstellen des vollständig geschlossenen Positionslernwerts Pv_lrn auf 2,3 V ausgeführt wurde, sich dann die Temperaturbedingungen, die Betriebsbedingungen und etwas Ähnliches mit der Zeit verändern und sich die tatsächliche vollständig geschlossene Position des WGV 31 in der Richtung der geschlossenen Seite von dem Zeitpunkt verändert hat, wenn das vollständig geschlossene Positionslernen ausgeführt wurde. In diesem Fall stimmt der vollständig geschlossene Positionslernwert Pv_lrn nicht mit der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position des WGV 31 überein und weist einen Wert auf der Öffnungsseite der tatsächlichen vollständig geschlossenen Position des WGV 31 auf
  • Vor dem Zeitpunkt A, das heißt auf der linken Seite des Zeitpunkts A in 11, ist die Zielöffnung Sv gleich 20% zum Steuern des Ladedrucks. Zu diesem Zeitpunkt ist die tatsächliche Position Vs gleich 2,8 V. Die tatsächliche Öffnung Pv, welche aus der tatsächlichen Position Vs unter Verwendung von Gleichung (1) umgewandelt wurde, wird durch eine Rückkopplung derart gesteuert, dass diese mit der Zielöffnung Sv übereinstimmt.
  • Zu dem Zeitpunkt A überschreitet die tatsächliche Position Vs die Beschränkungsbestimmungsposition (= 4,0 V), daher wird die Zielöffnung Sv unter Verwendung von Gleichung (4) berechnet. Daher ändert sich bei dem Zeitpunkt A, wenn die geforderte Zielöffnung Sv_dem sich von 20% auf 100% ändert, ebenso die Zielöffnung Sv von 20% auf 100% und die tatsächliche Öffnung Pv beginnt damit sich an die Zielöffnung Sv durch die Rückkopplungssteuerung anzunähern.
  • Zu dem Zeitpunkt E überschreitet die tatsächliche Position Vs die Beschränkungsbestimmungsposition (= 4,0 V), somit wird die Zielöffnung Sv unter Verwendung der Gleichung (3) berechnet. Im Ergebnis wird zu dem Zeitpunkt E die Zielöffnung Sv derart gesteuert, dass diese die beschränkte Zielöffnung Sv_lmt (= 72%) ist. Im Ergebnis verändert sich die Zielöffnung Sv von 100% auf 72% und der Unterschied zwischen der Zielöffnung Sv und der tatsächlichen Öffnung Pv vermindert sich und somit vermindert sich die Betriebsgröße D_out ebenso.
  • Die Geschwindigkeit mit der sich die tatsächliche Öffnung Pv in die Richtung der Öffnungsseite verändert, verringert sich, allerdings überschreitet die tatsächliche Öffnung Pv die Zielöffnung Sv und die Betriebsgröße D_out wird ein Minuswert durch die Rückkopplungssteuerung, wodurch die tatsächliche Öffnung Pv sich der Zielöffnung Sv bei dem Zeitpunkt F annähert. Im Ergebnis kann verhindert werden, dass die tatsächliche Position Vs 4,5 V erreicht, was die Öffnungsseitenstoppelementposition des WGA 34 ist.
  • Die Betriebsgröße D_out ist höher in einer Zeitperiode von dem Zeitpunkt A, wenn die Betriebsgröße D_out basierend auf der Differenz zwischen der Zielöffnung Sv (= 100%) und der tatsächlichen Öffnung Pv berechnet ist, zu dem Zeitpunkt E, als in einer Zeitperiode nach dem Zeitpunkt E, wenn die Betriebsgröße D_out basierend auf der Differenz zwischen der Zielöffnung Sv (= 20%) und der tatsächlichen Öffnung Pv berechnet wird. Daher wird in der Zeitperiode von dem Zeitpunkt A, wenn die tatsächliche Position Vs geringer als die Beschränkungsbestimmungsposition (= 4,0 V) ist, zu dem Zeitpunkt E die geforderte Zielöffnung Sv_dem direkt als die Zielöffnung Sv unter Verwendung von Gleichung (4) eingestellt, sodass die tatsächliche Öffnung Pv der Zielöffnung Sv schneller nachfolgt. Andererseits kann in der Zeitperiode nach dem Zeitpunkt E, wenn die tatsächliche Position Vs ist oder die Beschränkungsbestimmungsposition (= 4,0 V) überschreitet, die kleinere Öffnung aus der Gruppe der geforderten Zielöffnung Sv_dem und der beschränkten Zielöffnung Sv_lmt als die Zielöffnung Sv eingestellt werden, wodurch verhindert werden kann, dass die tatsächliche Position Vs 4,5 V erreicht, was Öffnungsseitenstoppelementposition des WGA 34 ist.
  • Gemäß Ausführungsform 2 wird der kleinere Wert aus der Gruppe der geforderten Zielöffnung und der beschränkten Zielöffnung als die Zielöffnung eingestellt, falls die durch den Positionssensor detektierte tatsächliche Position nicht geringer als die Beschränkungsbestimmungsposition ist, und wird die geforderte Zielöffnung als die Zielöffnung eingestellt, falls die tatsächliche Position geringer als die Beschränkungsbestimmungsposition ist.
  • Daher, wenn die tatsächliche Position die Beschränkungsbestimmungsposition nicht erreicht, wird die geforderte Zielöffnung nicht durch die beschränkte Zielöffnung eingeschränkt, somit kann die Ventilöffnungsoperation basierend auf der Rückkopplungssteuerung beschleunigt werden. Mit anderen Worten in dem Fall der tatsächlichen Öffnung, welche ein kontaktierende Antriebswelle des Stellmotors mit dem Öffnungsseitenstoppelement nicht verursacht, kann die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des WGV durch Ausführen einer Rückkopplungssteuerung basierend auf der Differenz zwischen der geforderten Zielöffnung der tatsächlichen Öffnung erhöht werden.
  • Wenn die tatsächliche Position die Beschränkungsbedingungsposition erreicht, wird die geforderte Zielöffnung durch die beschränkte Zielöffnung beschränkt, falls notwendig, somit kann verhindert werden, dass die Antriebswelle des Stellmotors das Öffnungsseitenstoppelement mit einer Geschwindigkeit, welche die kritische Kollisionsgeschwindigkeit überschreitet, kontaktiert. Mit anderen Worten in dem Fall einer tatsächlichen Öffnung, welche einen Kontakt der Antriebswelle des Stellmotors mit dem Öffnungsseitenstoppelement verursachen kann, wird die Rückkopplungssteuerung basierend auf der Differenz zwischen der beschränkten Zielöffnung Sv_lmt und der tatsächlichen Öffnung Pv ausgeführt, wodurch ein kontaktieren der Antriebswelle des Stellmotors mit dem Öffnungsseitenstoppelement verhindert wird oder ein Kontaktieren der Antriebswelle des Stellmotors mit dem Öffnungsseitenstoppelement mit einer Geschwindigkeit, welche die kritische Kollisionsgeschwindigkeit überschreitet, verhindert werden kann.
  • In den Ausführungsformen 1 und 2 wurde die Erfindung unter Verwendung des Wastegate-Ventils als ein Beispiel eines Ventils beschrieben, bei welchem eine Öffnung durch Betreiben des Stellmotors eingestellt wird, allerdings kann die Erfindung ebenso auf ein durch eine elektrische Energie betriebenen Ventilen wie beispielsweise ein Abgas-Rezirkulation(EGR)-Ventil angewendet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2015-59549 [0009, 0010, 0011, 0012]

Claims (4)

  1. Eine Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (10), wobei die Steuereinheit (50) eine Flussrate eines Abgases des Verbrennungsmotors (10), welches zu einem Turbolader (20) strömt, durch Betreiben eines Stellmotors (34) zum Einstellen einer Öffnung eines Ventils (31) steuert, und die Steuereinheit (50) umfasst: eine Zielladedruckberechnungseinheit (501), ausgebildet zum Berechnen eines Zielladedrucks basierend auf einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors (10); eine geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit (502), ausgebildet zum Berechnen einer geforderten Zielöffnung des Ventils (31) derart, dass der durch die Zielladedruckberechnungseinheit (501) berechnete Zielladedruck und ein tatsächlicher Ladedruck, der von einem zum Detektieren eines Drucks einer Einlassluft des Verbrennungsmotors (10), welcher durch den Turbolader (20) aufgeladen ist, ausgebildeten Ladedrucksensor (52) detektiert wird, miteinander übereinstimmen; eine Referenzpositionslerneinheit (503), ausgebildet zum Einstellen, als einen vollständig geschlossenen Positionslernwert, einer tatsächlichen Position eines Ventils (31), die durch einen Positionssensor (53), welcher zum Detektieren einer tatsächlichen Position eines Ventils (31) ausgebildet ist, detektiert wird,, wenn das Ventil (31) in einer vollständig geschlossenen Position positioniert ist; eine tatsächliche Öffnungsberechnungseinheit (504), ausgebildet zum Berechnen einer tatsächlichen Öffnung des Ventils (31), basierend auf der durch den Positionssensor (53) detektierten tatsächlichen Position und dem vollständig geschlossenen Positionslernwert, welcher durch die Referenzpositionslerneinheit (503) eingestellt wurde; eine beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit (505), ausgebildet zum Berechnen einer beschränkten Zielöffnung des Ventils (31) basierend auf dem vollständig geschlossenen Positionslernwert, welcher durch die Referenzpositionslerneinheit (503) eingestellt wurde, und einer beschränkten Zielposition, welche vorab eingestellt wurde, auf einer Schließseite relativ zu einer Öffnungsseitenstoppelementposition des Stellmotors (34); eine Zielöffnungsbeschränkungseinheit (506), ausgebildet zum Einstellen, als eine Zielöffnung des Ventils (31), der kleineren Öffnung aus der Gruppe: die durch die geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit (502) berechnete geforderte Zielöffnung; und die durch die beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit (505) berechnete beschränkte Zielöffnung; eine Betriebsgrößenberechnungseinheit (507), ausgebildet zum Berechnen einer Betriebsgröße zum Betreiben des Stellmotors (34) derart, dass die durch die tatsächliche Öffnungsberechnungseinheit (504) berechnete tatsächliche Öffnung der Zielöffnung, welche durch die Zielöffnungsbeschränkungseinheit (506) eingestellt wurde, nachfolgt; und eine Antriebseinheit (508), ausgebildet zum Betreiben des Stellmotors (34) entsprechend der durch die Betriebsgrößen Berechnungseinheit (507) berechneten Betriebsgröße.
  2. Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (10) gemäß Anspruch 1, wobei die beschränkte Zielposition auf einen Wert zwischen einer oberen Grenzposition der Öffnungsseite, welche zu einem oberen Grenzwert gehört, welcher als die geforderte Zielöffnung eingestellt werden kann, und der Öffnungsseitenstoppelementposition eingestellt ist.
  3. Steuereinheit (50) für einen Verbrennungsmotor (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Zielöffnungsbeschränkungseinheit (506), als die Zielöffnung, die kleinere Öffnung aus der Gruppe einstellt: die geforderte Zielöffnung, welche durch die geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit (502) berechnet wurde, und die beschränkte Zielöffnung, welche durch die beschränkte Zielöffnungsberechnungseinheit (505) berechnet wurde, falls die durch den Positionssensor (53) detektierte tatsächliche Position nicht geringer als eine Beschränkungsbestimmungsposition ist, welche vorab eingestellt ist, und als die Zielöffnung die durch die geforderte Zielöffnungsberechnungseinheit (502) berechnete geforderte Zielöffnung einstellt, falls die durch den Positionssensor (53) detektierte tatsächliche Position geringer als die Beschränkungsbestimmungsposition ist.
  4. Ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (10) zum Steuern einer Flussrate eines Abgases des Verbrennungsmotors (10), welches zu einem Turbolader (20) strömt, durch Betreiben eines Stellmotors (34) zum Einstellen einer Öffnung eines Ventils (31), wobei das Verfahren umfasst: einen Zielladedruckberechnungsschritt zum Berechnen eines Zielladedrucks, basierend auf einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors (10); einen geforderten Zielöffnungsberechnungsschritt zum Berechnen einer geforderten Zielöffnung des Ventils (31), sodass der in dem Zielladedruckberechnungsschritt berechnete Zielladedruck und ein durch einen zum Detektieren eines Drucks einer Einlassluft des Verbrennungsmotors (10), welcher durch den Turbolader (20) aufgeladen ist, ausgebildeten Ladedrucksensor (52) detektierter tatsächlicher Ladedruck miteinander übereinstimmen; einen Referenzpositionslernschritt zum Einstellen, als einen vollständig geschlossenen Positionslernwert, einer tatsächlichen Position des Ventils (31), das durch einen Positionssensor (53), welcher zum Detektieren einer tatsächlichen Position eines Ventils (31) ausgebildet ist, detektiert wird, wenn das Ventil (31) in einer vollständig geschlossenen Position positioniert ist; einen tatsächlichen Öffnungsberechnungsschritt zum Berechnen einer tatsächlichen Öffnung des Ventils (31), basierend auf der durch den Positionssensor (53) detektierten tatsächlichen Position und dem vollständig geschlossenen Positionslernwert, welcher in dem Referenzpositionslernschritt eingestellt wurde; einen beschränkten Zielöffnungsberechnungsschritt zum Berechnen einer beschränkten Zielöffnung des Ventils (31), basierend auf dem vollständig geschlossenen Positionslernwert, welcher in dem Referenzpositionslernschritt eingestellt wurde, und einer beschränkten Zielposition, welche vorab eingestellt wurde, auf einer Schließseite relativ zu einer Öffnungsseitenstoppelementposition des Stellmotors (34); einen Zielöffnungsbeschränkungsschritt zum Einstellen, als eine Zielöffnung des Ventils (31), der kleineren Öffnung aus der Gruppe: die in dem geforderten Zielöffnungsberechnungsschritt berechnete geforderte Zielöffnung; und die in dem beschränkten Zielöffnungsberechnungsschritt berechnete beschränkte Zielöffnung; einen Betriebsgrößenberechnungsschritt zum Berechnen einer Betriebsgröße zum Betreiben des Stellmotors (34) derart, dass die in dem tatsächlichen Öffnungsberechnungsschritt berechnete tatsächliche Öffnung der Zielöffnung, welche in dem Zielöffnungsbeschränkungsschritt eingestellt wurde, nachfolgt; und einen Betriebsschritt zum Betreiben des Stellmotors (34) entsprechend der in dem Betriebsgrößenberechnungsschritt berechneten Betriebsgröße.
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