DE102017217796B4 - Steuereinrichtung und Steuerverfahren für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor - Google Patents

Abstract

Steuereinrichtung (100) für einen Auflader-ausgestatten Verbrennungsmotor (1), der versehen ist mit einem Turbolader (36), welcher eine in einem Abgaspfad (7) bereitgestellte Turbine (32) und einen Turbokompressor (31) hat, welcher bei der Stromaufwärtsseite eines Drosselklappenventils (4) in einem Ansaugpfad (2) bereitgestellt ist und integral mit der Turbine (32) rotiert, und einem elektrischen Auflader (50), welcher einen Elektrokompressor (42), der bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors (31) in dem Ansaugpfad (2) bereitgestellt ist, und einen Elektromotor (43) hat, der den Elektrokompressor (42) antreibt, wobei die Steuereinrichtung (100) für den Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor (1) umfasst:eine Antriebsbedingung-Erfassungseinheit (110), die einen Ansaugluftdurchsatz (Qa), der durch den Ansaugpfad (2) strömt, einen Luftdruck (P1), einen Zwischenaufladungsdruck (P12), der ein Druck bei der Stromabwärtsseite des Elektrokompressors (42) und bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors (31) in dem Ansaugpfad (2) ist, und einen Aufladungsdruck (P2) erfasst, der ein Druck bei der Stromabwärtsseite des Turbokompressors (31) und bei der Stromaufwärtsseite des Drosselklappenventils (4) in dem Ansaugpfad (2) ist;eine Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit (131), die einen Sollwert des Aufladungsdrucks (P2t) berechnet; undeine Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit (151), die als einen Sollwert des Zwischenaufladungsdrucks (P12t) einen Wert berechnet, der erhalten worden ist durch Subtrahieren, von dem Sollwert des Aufladungsdrucks (P2t), einer Druckdifferenz, die erhalten worden ist durch Subtrahieren eines Erfassungswertes des Zwischenaufladungsdrucks (P12r) von einem Erfassungswert des Aufladungsdrucks (P2r);ein Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis (P12t/P1r) berechnet, das ein Verhältnis des Sollwertes des Zwischenaufladungsdrucks (P12t) und eines Erfassungswertes des Luftdrucks (P1r) ist; eine Solldrehzahl des Elektrokompressors (Necpt) auf Grundlage des Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses (P12t/P1r) und eines Erfassungswertes des Ansaugluftdurchsatzes (Qar) berechnet; und den Elektromotor (43) so steuert, dass eine Drehzahl des Elektrokompressors (42) sich der Solldrehzahl des Elektrokompressors (Necpt) nähert.

Description

• HINTERGRUND
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung und ein Steuerverfahren für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor, der mit einem Turbolader, der eine Turbine und einen Turbokompressor hat, und einem elektrischen Auflader versehen ist, der einen durch einen Elektromotor angetriebenen Elektrokompressor hat.
• Als das Steuerverfahren des Aufladungssystems, das auf den Verbrennungsmotor angewendet wird, sind das Verfahren mit Verwendung der Kompressorantriebskraft, die auf Grundlage des Passierluftdurchsatzes eines Turboladers, des Vor/Nach-Kompressor-Druckverhältnisses und dergleichen berechnet worden ist, vorgeschlagen worden (beispielsweise japanische Patentveröffentlichung Nr. 5963927 ( JP 5963927 B )).
• In dem Turbolader, der eine Aufladung mit Verwendung von Abgasenergie durchführt, ist, da die Beschleunigungsverzögerung von einem Niedrigdrehzahlbereich ein Problem wird, das Verfahren zum Lösen der Beschleunigungsverzögerung auch vorgeschlagen worden durch Bereitstellung des Elektrokompressors, der den Elektromotor für eine Antriebskraft verwendet, in einem Ansaugpfad (beispielsweise Veröffentlichung de japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-11641 ( JP 2016-11641 A )).
• Aus DE 102 02 146 A1 ist ein System mit Turbolader und elektrischem Verdichter sowie ein Verfahren zur Steuerung der Komponenten bekannt. Darin wird die verfügbare Turbinenleistung berechnet und mit der für den gewünschten Ladedruck erforderlichen Gesamtverdichterleistung verglichen. Reicht sie aus, wird der Turbolader entsprechend der erforderlichen Leistung gesteuert und anhand der Ladedruckabweichung geregelt, während der elektrische Lader nicht benutzt bzw. auf eine Leistung von Null gesteuert wird. Reicht die verfügbare Turbinenleistung nicht aus, wird der Turbolader auf seine Maximalleistung gesteuert und der elektrische Verdichter wird entsprechend der fehlenden Leistung gesteuert und anhand der Ladedruckabweichung geregelt.
• ZUSAMMENFASSUNG
• Obwohl die Technologie von JP 5963927 B den mit dem Turbolader ausgestatteten Verbrennungsmotor handhaben kann, kann sie nicht den Verbrennungsmotor handhaben, der zusätzlich zu dem Turbolader mit dem Elektrokompressor ausgestattet ist. Da die Technologie von JP 2016-11641 A eine Bestimmung vieler Steuermodi erforderte, gab es ein Problem, dass die Steuerung kompliziert war.
• Obgleich es ein Verbrennungsmotor ist, der eine Mehrzahl von Aufladern eines Turboladers und eines Elektrokompressors verwendet, ist es somit wünschenswert, eine Steuereinrichtung und ein Steuerverfahren für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor bereitzustellen, die fähig sind zum Unterstützen des unzureichenden Teils eines durch den Turbolader aufgeladenen Aufladungsdrucks, mit einem guten Ansprechverhalten durch den Elektrokompressor, mit Verwendung einer einfachen Berechnung.
• Eine Steuereinrichtung für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Steuereinrichtung für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor, der versehen ist mit einem Turbolader (Engl.: turbocharger), der eine in einem Abgaspfad bereitgestellte Turbine und einen Turbokompressor hat, der bei der Stromaufwärtsseite eines Drosselklappenventils in einem Ansaugpfad bereitgestellt ist und integral mit der Turbine rotiert, und einem elektrischen Auflader (Engl.: electric supercharger), der einen bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors in dem Ansaugpfad bereitgestellten Elektrokompressor und einen Elektromotor hat, der den Elektrokompressor antreibt, wobei die Steuereinrichtung für den Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor enthält:
• eine Antriebsbedingung-Erfassungseinheit, die einen Ansaugluftdurchsatz, der durch den Ansaugpfad bzw.
• Einlasspfad strömt, einen Luftdruck bzw. atmosphärischen Druck, einen Zwischenaufladungsdruck, der ein Druck bei der Stromabwärtsseite des Elektrokompressors und bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors in dem Ansaugpfad ist, und einen Aufladungsdruck erfasst, der ein Druck bei der Stromabwärtsseite des Turbokompressors und bei der Stromaufwärtsseite des Drosselklappenventils in dem Ansaugpfad ist;
• eine Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit, die einen Sollwert des Aufladungsdrucks berechnet; und
• eine Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit, die als einen Sollwert des Zwischenaufladungsdrucks einen Wert berechnet, der erhalten worden ist durch Subtrahieren, von dem Sollwert des Aufladungsdrucks, einer Druckdifferenz, die erhalten worden ist durch Subtrahieren eines Erfassungswertes des Zwischenaufladungsdrucks von einem Erfassungswert des Aufladungsdrucks; ein Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis berechnet, das ein Verhältnis des Sollwertes des Zwischenaufladungsdrucks und eines Erfassungswertes des Luftdrucks bzw. atmosphärischen Drucks ist; eine Solldrehzahl des Elektrokompressors auf Grundlage des Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses und eines Erfassungswertes des Ansaugluftdurchsatzes berechnet; und den Elektromotor so steuert, dass eine Drehzahl des Elektrokompressors sich der Solldrehzahl des Elektrokompressors nähert.
• Ein Steuerverfahren für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor, der versehen ist mit einem Turbolader, der eine in einem Abgaspfad bereitgestellte Turbine und einen Turbokompressor hat, der bei der Stromaufwärtsseite eines Drosselklappenventils in einem Ansaugpfad bereitgestellt ist und integral mit der Turbine rotiert, und einem elektrischen Auflader, der einen bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors in dem Ansaugpfad bereitgestellten Elektrokompressor und einen Elektromotor hat, der den Elektrokompressor antreibt, wobei das Steuerverfahren für den Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor enthält:
• einen Antriebsbedingung-Erfassungsschritt, der einen Ansaugluftdurchsatz, der durch den Ansaugpfad strömt, einen Luftdruck, einen Zwischenaufladungsdruck, der ein Druck bei der Stromabwärtsseite des Elektrokompressors und bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors in dem Ansaugpfad ist, und einen Aufladungsdruck erfasst, der ein Druck bei der Stromabwärtsseite des Turbokompressors und bei der Stromaufwärtsseite des Drosselklappenventils in dem Ansaugpfad ist;
• einen Sollaufladungsdruck-Berechnungsschritt, der einen Sollwert des Aufladungsdrucks berechnet; und
• einen Elektrokompressor-Drehzahl-Steuerschritt, der als einen Sollwert des Zwischenaufladungsdrucks einen Wert berechnet, der erhalten worden ist durch Subtrahieren, von dem Sollwert des Aufladungsdrucks, einer Druckdifferenz, die erhalten worden ist durch Subtrahieren eines
• Erfassungswertes des Zwischenaufladungsdrucks von einem Erfassungswert des Aufladungsdrucks; ein Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis berechnet, das ein Verhältnis des Sollwertes des Zwischenaufladungsdrucks und eines Erfassungswertes des Luftdrucks ist; eine Solldrehzahl des Elektrokompressors auf Grundlage des Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses und eines Erfassungswertes des Ansaugluftdurchsatzes berechnet; und den Elektromotor so steuert, dass eine Drehzahl des Elektrokompressors sich der Solldrehzahl des Elektrokompressors nähert.
• Gemäß der Steuereinrichtung und dem Steuerverfahren für den Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor bezüglich der Erfindung wird durch die Druckdifferenz, die erhalten worden ist durch Subtrahieren des Erfassungswertes des Zwischenaufladungsdrucks von dem Erfassungswert des Aufladungsdrucks, die tatsächliche Druckdifferenz berechnet, die tatsächlich durch den Turbokompressor aufgeladen wird. Durch Subtrahieren der tatsächlichen Druckdifferenz des Turbokompressors von dem Sollaufladungsdruck bei der Stromabwärtsseite des Turbokompressors wird dann der Sollwert des Zwischenaufladungsdrucks berechnet, den der Elektrokompressor zum Aufladen zum Realisieren des Sollaufladungsdrucks benötigt; und auf Grundlage des Sollwertes des Zwischenaufladungsdrucks kann der Sollwert des Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses berechnet werden, das durch einen Elektrokompressor erreicht werden muss. Unter der Bedingung des realen Ansaugluftdurchsatzes, der den Elektrokompressor passiert, wird dann die Solldrehzahl des Elektrokompressors zum Realisieren des Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses berechnet; und durch den Elektromotor mit einer schnellen Reaktion kann der Elektrokompressor auf die Solldrehzahl gesteuert werden. Durch eine einfache Berechnung mit Verwendung einer Druckinformation kann deshalb der unzureichende Teil des Aufladungsdrucks des Turbokompressors, der durch die Reaktionsverzögerung des Turboladers nach der Beschleunigungsanforderung auftrat, mit einem guten Ansprechverhalten durch den Elektrokompressor unterstützt werden; und das Beschleunigungsansprechverhalten kann verbessert werden.
• Figurenliste
• 1 ist ein schematisches Ausgestaltungsdiagramm eines Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 2 ist ein Blockdiagramm der Steuereinrichtung für den Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 3 ist ein Hardware-Ausgestaltungsdiagramm der Steuereinrichtung für den Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 4 ist eine Figur zum Erläutern einer Drehzahlcharakteristik gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 5 ist eine Figur zum Erläutern einer Ansaugluftströmung im Fall eines Nicht-Durchführens einer Aufladung durch den Elektrokompressor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 6 ist eine Figur zum Erläutern einer Ansaugluftströmung im Fall eines Durchführens einer Aufladung durch den Elektrokompressor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 7 ist ein Flussidagramm, das die Verarbeitung durch die Steuereinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
• 8 ist ein Flussidagramm, das die Verarbeitung durch eine Ansaugluft-Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
• 9 ist ein Flussidagramm, das die Verarbeitung durch eine Ladedruckregelventil-Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
• 10 ist ein Flussidagramm, das die Verarbeitung durch eine Elektrokompressor-Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Ausführungsform 1
• Eine Steuereinrichtung 100 für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor 1 (hier im Nachfolgenden einfach als ein Motor 1 bezeichnet) gemäß Ausführungsform 1 wird mit Verweis auf die Zeichnungen erläutert werden. Der Motor 1 ist mit zwei Aufladern (Engl.: superchargers) eines Turboladers 36 und eines elektrischen Aufladers 50 versehen. 1 ist ein schematisches Ausgestaltungsdiagramm des Motors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform; 2 ist ein Blockdiagramm der Steuereinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
• Ausgestaltung des Motors 1
• Die Ausgestaltung des Motors 1 wird erläutert werden. Wie in 1 veranschaulicht, hat der Motor 1 einen Zylinder 8, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird. Der Motor 1 und die Steuereinrichtung 100 sind in einem Fahrzeug montiert; der Motor 1 fungiert als eine Antriebskraftquelle für das Fahrzeug (Räder). Der Motor 1 hat einen Ansaugpfad bzw. Einlasspfad zum Liefern von Luft an den Zylinder 8 und einen Abgaspfad 7 zum Ausstoßen von Abgas von dem Zylinder 8. Der Ansaugpfad 2 ist aus einem Ansaugrohr und dergleichen gebildet; der Abgaspfad 7 ist aus einem Abgasrohr und dergleichen gebildet. Der Ansaugpfad 2 hat einen Ansaugkrümmer 5 zum Liefern von Luft an die jeweiligen Zylinder 8. Ein Drosselklappenventil 4 ist bei einer Position in dem Ansaugpfad 2 bereitgestellt, welche bei der Stromaufwärtsseite des Ansaugkrümmers 5 ist. Demgemäß ist der Ansaugpfad 2 bei der Stromabwärtsseite des Drosselklappenventils 4 aus dem Ansaugkrümmer 5 gebildet.
• Der Motor 1 ist mit dem Turbolader 36 versehen. Der Turbolader 36 hat eine in dem Abgaspfad 7 bereitgestellte Turbine 32 und einen Turbokompressor 31, der ein Kompressor ist, der bei der Stromaufwärtsseite des Drosselklappenventils 4 in dem Ansaugpfad 2 bereitgestellt ist und integral mit der Turbine 32 rotiert. Und der Turbolader 36 hat eine Turbinenumgehung 37, die die Turbine 32 umgeht, ein Ladedruckregelventil (Engl.: Wastegate Valve) 34, welches die Turbinenumgehung 37 öffnet und schließt, und einen Schieberventilaktuator (Engl.: Gate Valve Actuator) 34a, der das Ladedruckregelventil 34 antreibt. Die Turbinenumgehung 37 ist ein Strömungspfad, der die Turbine 32 umgeht und den Abschnitt des Abgaspfades 7, der bei der Stromaufwärtsseite der Turbine 32 ist, mit dem Abschnitt des Abgaspfades 7 verbindet, der bei der Stromabwärtsseite der Turbine 32 ist.
• Wenn Abgas die Turbine 32 antreibt und rotiert, rotiert der Turbokompressor 31 integral mit der Turbine 32, komprimiert Luft in dem Ansaugpfad 2 und überträgt die Luft an den Zylinder 8. Die Turbine 32 und der Turbokompressor 31 sind miteinander durch eine Turbinenwelle 39 derart gekoppelt, um integral auf derselben Achse zu rotieren. Wenn der Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 34 durch den Schieberventilaktuator 34a erhöht wird, nimmt ein Ladedruckregelventil-Durchsatz, aus dem Abgasdurchsatz, der von dem Motor 1 (Zylinder 8) ausgestoßen werden soll, zu; der Ladedruckregelventil-Durchsatz ist der Durchsatz eines Teils des Abgases, welcher die Turbine 32 umgeht, um in der Turbinenumgehung 37 zu strömen. Als ein Ergebnis nimmt ein Turbinendurchsatz ab, der der Durchsatz des Abgases ist, der in die Turbine 32 strömt. Demgemäß werden die Rotationsantriebskräfte der Turbine 32 und des Turbokompressors 31 geschwächt. Der Schieberventilaktuator 34a ist ein elektrischer, der den Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 34 durch die Rotationsantriebskraft eines Elektromotors ändert. Der Schieberventilaktuator 34a kann einer vom Drucktyp sein, in dem eine Membran mit einem Druck versorgt wird, der erhalten worden ist durch Reduzieren eines Aufladungsdrucks P2 um ein Druckentlastungsausmaß, das durch ein Solenoidventil justiert ist, und dann die Antriebskraft der Membran den Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 34 ändert.
• Der Turbolader 36 hat eine Turbokompressorumgehung 38, die den Turbokompressor 31 umgeht, ein Turbokompressor-Umgehungsventil 33, das die Turbokompressorumgehung 38 öffnet und schließt, und einen Turbokompressor-Ventilaktuator 33a, der das Turbokompressor-Umgehungsventil 33 antreibt. Der Turbokompressor-Ventilaktuator 33a ist einer vom Drucktyp mit einer Membran, die durch eine Druckdifferenz zwischen einem Aufladungsdruck P2 und einem Krümmerdruck Pb betätigt wird. Wenn der Aufladungsdruck P2 zunimmt, um eine vorbestimmte Druckdifferenz von dem Ansaugkrümmerdruck Pb zu überschreiten, wird die Membran aktiviert, und daher wird das Turbokompressor-Umgehungsventil 33 geöffnet; somit werden die Stromaufwärtsseite und die Stromabwärtsseite des Turbokompressors 31 verbunden. Demgemäß wird es möglich gemacht, eine mechanische Beschädigung eines Ansaugrohrs oder dergleichen zu verhindern, verursacht durch einen abnormalen Anstieg des Aufladungsdrucks P2 zu einer Zeit, wenn das Akzeleratorpedal freigegeben wird. Während eine später erwähnte Ladedruckregelventil-Steuereinheit 112 den Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 34 steuert, ist das Turbokompressor-Umgehungsventil 33 grundsätzlich geschlossen.
• Der Motor 1 ist mit dem elektrischen Auflader 50 versehen. Der elektrische Auflader 50 hat einen Elektrokompressor 42, der ein Kompressor ist, der bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors 31 in dem Ansaugpfad 2 bereitgestellt ist, und einen Elektromotor 43 (hier im Nachfolgenden als ein Kompressorantriebsmotor 43 bezeichnet), der den Elektrokompressor 42 antreibt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Kompressorantriebsmotor 43 ein Permanentmagnet-Synchronmotor. Der Kompressorantriebsmotor 43 hat einen Rotor, an dem Permanentmagnete angebracht wurden, und einen Stator, an dem Wicklungen angebracht wurden. Eine Welle des Rotors ist mit dem Elektrokompressor 42 verbunden. Der Kompressorantriebsmotor 43 ist mit einem Wechselrichter (Engl.: Inverter) und einer Motorsteuereinrichtung versehen. Die Motorsteuereinrichtung ändert eine Motorabgabe durch Steuern des Wechselrichters so, dass eine Drehzahl des Rotors sich einer Solldrehzahl Necpt des Elektrokompressors 42 nähert, die von der Steuereinrichtung 100 übertragen worden ist. Die Motorsteuereinrichtung erfasst die Drehzahl des Rotors durch einen Drehzahlsensor und dergleichen. Für den Kompressorantriebsmotor 43 kann eine andere Art eines Elektromotors, so wie ein bürstenloser Gleichstrommotor und ein Induktionsmotor, verwendet werden.
• Der elektrische Auflader 50 enthält eine Elektrokompressorumgehung 44, die den Elektrokompressor 42 umgeht, ein Elektrokompressor-Umgehungsventil 45, das die Elektrokompressorumgehung 44 öffnet und schließt, und einen Elektrokompressor-Ventilaktuator 47, der das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 antreibt. Die Elektrokompressorumgehung 44 ist ein Strömungspfad, der den Elektrokompressor 42 umgeht und den Abschnitt des Ansaugpfades 2, der bei der Stromaufwärtsseite des Elektrokompressors 42 ist, mit dem Abschnitt des Ansaugpfades 2 verbindet, der bei der Stromabwärtsseite des Elektrokompressors 42 ist. Der Elektrokompressor-Ventilaktuator 47 ist ein elektrischer, der den Öffnungsgrad des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 durch die Drehantriebskraft eines Elektromotors ändert. Das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 ist mit einem Elektrokompressor-Ventilpositionssensor 46 verbunden, der ein elektrisches Signal erzeugt, das einem Öffnungsgrad des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 entspricht. Der Elektrokompressor-Ventilaktuator 47 kann einer vom Drucktyp sein, in dem eine Membran mit einem Druck beliefert wird, der erhalten worden ist durch Reduzieren eines Zwischenaufladungsdrucks P12 um ein Druckentlastungsausmaß, das durch ein Solenoidventil justiert ist, und dann die Antriebskraft der Membran das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 ändert.
• Ein Luftfilter 3 zum Säubern hereingenommener Außenluft ist bei der höchsten Stromaufwärtsseite des Ansaugpfades 2 montiert. Bei einer Position, die bei der Stromabwärtsseite (die Seite näher zu dem Zylinder 8) des Luftfilters 3 und bei der Stromaufwärtsseite des Elektrokompressors 42 in dem Ansaugpfad 2 ist, sind ein Luftströmungssensor (Engl.: Air Flow Sensor) 12, der ein elektrisches Signal erzeugt, das einem Ansaugluftdurchsatz Qa entspricht, und ein Ansauglufttemperatursensor 13, der ein elektrisches Signal erzeugt, das einer Ansauglufttemperatur T1 in dem Ansaugrohr 2 entspricht, als diskrete Komponenten oder als eine integrierte Komponente (in diesem Beispiel als eine integrierte Komponente) bereitgestellt. Ein Luftdrucksensor 9, der ein elektrisches Signal erzeugt, das einem Luftdruck bzw. atmosphärischen Druck P1 entspricht, ist bei einer Position bereitgestellt, die bei der Stromabwärtsseite des Luftfilters 3 und bei der Stromaufwärtsseite des Elektrokompressors 42 in dem Ansaugpfad 2 ist. Der Druck bei der Stromaufwärtsseite des Elektrokompressors 42 kann als gleich zu dem Luftdruck P1 betrachtet werden. Der Luftdrucksensor 9 kann in der Steuereinrichtung 100 enthalten sein.
• Bei einer Position, die bei einer Stromabwärtsseite des Elektrokompressors 42 und bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors 31 in dem Ansaugpfad 2 ist, sind ein Zwischenaufladungsdrucksensor 48, der ein Drucksensor ist, der ein elektrisches Signal erzeugt, das dem Zwischenaufladungsdruck P12 entspricht, und ein Zwischenaufladungstemperatursensor 49 bereitgestellt, der ein Temperatursensor ist, der ein elektrisches Signal erzeugt, das einer Zwischenaufladungstemperatur T12 entspricht. Der Zwischenaufladungsdruck P12 ist ein Druck der Ansaugluft bei der Stromabwärtsseite des Elektrokompressors 42 und bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors 31 in dem Ansaugpfad 2. Die Zwischenaufladungstemperatur T12 ist eine Temperatur der Ansaugluft bei der Stromabwärtsseite des Elektrokompressors 42 und bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors 31 in dem Ansaugpfad 2. Der Zwischenaufladungsdrucksensor 48 und der Zwischenaufladungstemperatursensor 49 können eine integrierte Komponente sein oder können diskrete Komponenten sein. Der Zwischenaufladungsdruck P12 und die Zwischenaufladungstemperatur T12 können geschätzte Werte sein, für die vielfältige Arten von Steuerinformationen verwendet wurden.
• Ein Zwischenkühler 30 zum Kühlen komprimierter Luft ist bei der Stromabwärtsseite des Turbokompressors 31 in dem Ansaugpfad 2 bereitgestellt. Das Drosselklappenventil 4 zum Justieren einer durch den Motor 1 hereinzunehmenden Luftmenge ist bei der Stromabwärtsseite des Zwischenkühlers 30 bereitgestellt. Das Drosselklappenventil 4 wird durch einen Drosselklappenmotor 40 geöffnet und geschlossen. Das Drosselklappenventil 4 ist mit einem Drosselklappenpositionssensor 14 verbunden, der ein elektrisches Signal erzeugt, das einem Drosselklappenöffnungsgrad entspricht.
• Bei einer Position, die bei der Stromabwärtsseite des Turbokompressors 31 und bei der Stromaufwärtsseite des Drosselklappenventils 4 in dem Ansaugpfad 2 ist, ist ein Aufladungsdrucksensor 35 bereitgestellt, der ein Drucksensor ist, der ein elektrisches Signal erzeugt, das dem Aufladungsdruck P2 entspricht. Der Aufladungsdruck P2 ist ein Druck der Ansaugluft bei der Stromabwärtsseite des Turbokompressors 31 und bei der Stromaufwärtsseite des Drosselklappenventils 4 in dem Ansaugpfad 2.
• Der Teil des Ansaugpfades 2, der bei der Stromabwärtsseite des Drosselklappenventils 4 ist, bildet den Ansaugkrümmer 5, der als ein Ausgleichsbehälter zum Unterdrücken einer Ansaugluftwelligkeit fungiert. Ein Krümmerdrucksensor 15, der ein elektrisches Signal erzeugt, das dem Krümmerdruck Pb entspricht, der der Druck der Ansaugluft in dem Ansaugkrümmer 5 ist, ist in dem Ansaugkrümmer 5 bereitgestellt. Anders als bei der vorliegenden Ausführungsform, in der sowohl der Luftströmungssensor 12 als auch der Krümmerdrucksensor 15 bereitgestellt sind, kann der Motor 1 nur mit dem Krümmerdrucksensor 15 aber ohne Luftströmungssensor 12 bereitgestellt sein. In dem Fall, wo nur der Krümmerdrucksensor 15 bereitgestellt ist, kann es zulässig sein, dass der Ansauglufttemperatursensor 13 in dem Ansaugkrümmer 5 bereitgestellt ist, um die Ansauglufttemperatur innerhalb des Ansaugkrümmers 5 zu erfassen.
• Ein Injektor 17 zum Einspritzen von Kraftstoff ist bei dem Stromabwärtsabschnitt des Ansaugkrümmers 5 bereitgestellt. Der Injektor 17 kann derart bereitgestellt sein, um Kraftstoff direkt in den Zylinder 8 einzuspritzen. In dem oberen Abschnitt des Zylinders 8 sind eine Zündkerze 18 zum Zünden eines entzündlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches, das durch Mischen von in den Zylinder 8 hereingenommener Luft mit einem von dem Injektor 17 eingespritzten Kraftstoff produziert worden ist, und eine Zündspule 19 zum Erzeugen von Energie, mit der die Zündkerze 18 Funken wirft, bereitgestellt. Es sind außerdem ein Einlassventil 20 zum Justieren der von dem Ansaugpfad 2 in den Zylinder 8 hereingenommenen Ansaugluftmenge und ein Auslassventil 21 zum Justieren der von dem Zylinder 8 an den Abgaspfad 7 auszustoßenden Abgasmenge bereitgestellt. Auf der Kurbelwelle des Motors 1 ist ein Kurbelwinkelsensor 11 zum Erzeugen eines elektrischen Signals bereitgestellt, das dem Rotationswinkel des Motors 1 entspricht.
• Ein Abgassäuberungskatalysator 22 ist bei der Stromabwärtsseite der Turbine 32 in dem Abgaspfad 7 bereitgestellt. Bei einer Position, die bei der Stromabwärtsseite der Turbine 32 und bei der Stromaufwärtsseite des Abgassäuberungskatalysators 22 in dem Abgaspfad 7 ist, ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 16 bereitgestellt, der ein elektrisches Signal erzeugt, das einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF entspricht, welches das Verhältnis von Luft zu Kraftstoff in einem Verbrennungsgas ist.
• Die Ausgestaltung der Steuereinrichtung 100
• Als Nächstes wird die Ausgestaltung der Steuereinrichtung 100 erläutert werden. Die Steuereinrichtung 100 ist eine Steuereinrichtung, deren Steuerziel der mit dem Turbolader 36 und dem elektrischen Auflader 50 ausgestattete Motor 1 ist. Wie in 2 gezeigt, ist die Steuereinrichtung 100 mit Steuereinheiten versehen, so wie einer Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110, einer Ansaugluft-Steuereinheit 111, einer Ladedruckregelventil-Steuereinheit 112 und einer Elektrokompressor-Steuereinheit 113. Jeweilige Steuereinheiten 110 bis 113 und dergleichen, die in der Steuereinrichtung 100 bereitgestellt sind, werden durch in der Steuereinrichtung 100 enthaltene Verarbeitungsschaltkreise realisiert. Wie in 3 gezeigt, enthält die Steuereinrichtung 100 genauer genommen als einen Verarbeitungsschaltkreis eine Berechnungsverarbeitungseinheit (Computer) 90, so wie eine CPU (Central Processing Unit), Speichergeräte 91, die Daten mit der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 austauschen, einen Eingabeschaltkreis 92, der externe Signale an die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 eingibt, einen Ausgabeschaltkreis 93, der Signale von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 nach außen ausgibt, und dergleichen. Als die Speichergeräte 91 sind ein RAM (Random Access Memory), der Daten lesen und Daten schreiben kann von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90, ein ROM (Read Only Memory), der Daten von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 lesen kann, und dergleichen bereitgestellt. Der Eingabeschaltkreis 92 ist mit vielfältigen Arten von Sensoren und Schaltern verbunden und ist mit einem A/D-Wandler, einem Eingabeanschluss und dergleichen zum Eingeben von Ausgabesignalen von den Sensoren und den Schaltern an die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 versehen. Der Ausgabeschaltkreis 93 ist mit elektrischen Lasten verbunden und ist mit einem Treiberschaltkreis, einem Ausgabeanschluss und dergleichen zum Ausgeben eines Steuersignals von der Berechnungsverarbeitungseinheit 90 an die elektrischen Lasten versehen. Dann betreibt die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 Softwareelemente (Programme), die in dem Speichergerät 91, so wie ein ROM, gespeichert sind, und arbeitet mit anderen Hardware-Vorrichtungen in der Steuereinrichtung 100, so wie dem Speichergerät 91, dem Eingabeschaltkreis 92 und dem Ausgabeschaltkreis 93 zusammen, so dass die jeweiligen Funktionen der Steuereinheiten 110 bis 113, die in der Steuereinrichtung 100 enthalten sind, realisiert werden. Festlegungsdatenelemente, so wie Kennfelddaten, die in den Steuereinheiten 110 bis 113 genutzt werden sollen, sind als Teil von Softwareelementen (Programme) in dem Speichergerät 91, so wie ein ROM, gespeichert.
• In der vorliegenden Ausführungsform ist der Eingabeschaltkreis 92 mit vielfältigen Arten von Sensoren verbunden, so wie dem Luftdrucksensor 9, dem Kurbelwinkelsensor 11, dem Luftströmungssensor 12, dem Ansauglufttemperatursensor 13, dem Drosselklappenpositionssensor 14, dem Krümmerdrucksensor 15, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 16, dem Aufladungsdrucksensor 35, einem Akzeleratorpositionssensor 41 zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das einem Akzeleratorbetätigungsausmaß entspricht, dem Elektrokompressor-Ventilpositionssensor 46, dem Zwischenaufladungsdrucksensor 48 und dem Zwischenaufladungstemperatursensor 49. Der Ausgabeschaltkreis 93 ist mit vielfältigen Arten von Aktuatoren verbunden, so wie dem Drosselklappenmotor 40, dem Injektor 17, der Zündspule 19, dem Turbokompressorventilaktuator 33a, dem Schieberventilaktuator 34a, dem Kompressorantriebsmotor 43 und dem Elektrokompressor-Ventilantriebsmotor 47. Obwohl nicht gezeigt, ist der Eingabeschaltkreis 92 mit Sensoren zum Steuern der Verbrennung in dem Motor 1 und Sensoren zum Steuern des Verhaltens des Fahrzeugs (beispielsweise ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ein Wassertemperatursensor und dergleichen) verbunden.
• Als Grundsteuerung berechnet die Steuereinrichtung 100 die Kraftstoffeinspritzungsmenge und den Zündzeitpunkt auf Grundlage der eingegebenen Ausgabesignale und dergleichen von den vielfältigen Arten von Sensoren, um eine Antriebssteuerung eines Kraftstoffeinspritzungsgerätes, eines Zündgerätes und dergleichen (nicht gezeigt) durchzuführen. Obwohl die Details später erläutert werden, auf Grundlage des Ausgabesignals des Akzeleratorpositionssensors 41 und dergleichen, berechnet die Steuereinrichtung 100 ein gefordertes Abgabedrehmoment, das dem Motor 1 abgefordert wird, und steuert dann das Drosselklappenventil 4, das Ladedruckregelventil 34, den Elektrokompressor 42, das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 und dergleichen so, dass eine Ansaugluftmenge zum Realisieren des geforderten Abgabedrehmoments erhalten wird.
• Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110
• Die Steuereinrichtung 100 ist mit der Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 versehen, die die Antriebsbedingungen des Motors 1 und des Fahrzeugs erfasst. Die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 erfasst eine reale Drehzahl Ner des Motors, einen realen Ansaugluftdurchsatz Qar und einen realen Luftdruck bzw. atmosphärischen Druck P1r. Genauer genommen erfasst die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 die reale Drehzahl Ner des Motors 1 auf Grundlage des Ausgabesignals des Kurbelwinkelsensors 11, erfasst den realen Ansaugluftdurchsatz Qar des Motors 1 auf Grundlage des Ausgabesignals des Luftströmungssensors 12 oder des Krümmerdrucksensors 15, und erfasst den realen Luftdruck P1r auf Grundlage des Ausgabesignals des Luftdrucksensors 9. In der in 2 gezeigten Ausgestaltung ist es ein Verfahren, das den realen Ansaugluftdurchsatz Qar des Motors 1 auf Grundlage des Ausgabesignals des Luftströmungssensors 12 erfasst.
• Hier bedeutet „ein realer XX“ „ein Erfassungswert von XX“, beispielsweise bedeutet „ein realer Ansaugluftdurchsatz“ „ein Erfassungswert eines Ansaugluftdurchsatzes“. „Ein Soll-XX“ bedeutet „ein Sollwert von XX“, beispielsweise bedeutet „ein Soll-Ansaugluftdurchsatz“ „ein Sollwert eines Ansaugluftdurchsatzes“.
• Zusätzlich zu den vorhergehenden Antriebsbedingungen erfasst die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 vielfältige Arten von Antriebsbedingungen, so wie eine reale Ansauglufttemperatur T1r, einen realen Drosselklappenöffnungsgrad THr, einen realen Krümmerdruck Pbr, ein Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF, einen realen Aufladungsdruck P2r, einen Akzeleratoröffnungsgrad D, einen realen Öffnungsgrad BVr des Elektrokompressor-Umgehungsventils, einen realen Zwischenaufladungsdruck P12r und eine reale Zwischenaufladungstemperatur T12r. Genauer genommen erfasst die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 die reale Ansauglufttemperatur T1r auf Grundlage des Ausgabesignals des Ansauglufttemperatursensors 13; erfasst den realen Drosselklappenöffnungsgrad THr auf Grundlage des Ausgabesignals des Drosselklappenpositionssensors 14; erfasst den realen Krümmerdruck Pbr auf Grundlage des Ausgabesignals des Krümmerdrucksensors 15; erfasst das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF auf Grundlage des Ausgabesignals des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 16; erfasst den realen Aufladungsdruck P2r auf Grundlage des Ausgabesignals des Aufladungsdrucksensors 35; erfasst den Akzeleratoröffnungsgrad D auf Grundlage des Ausgabesignals des Akzeleratorpositionssensor 41; erfasst den realen Öffnungsgrad BVr des Elektrokompressor-Umgehungsventils auf Grundlage des Ausgabesignals des Elektrokompressor-Ventilpositionssensors 46; erfasst den realen Zwischenaufladungsdruck P12r auf Grundlage des Ausgabesignals des Zwischenaufladungsdrucksensors 48; und erfasst die reale Zwischenaufladungstemperatur T12r auf Grundlage des Ausgabesignals des Zwischenaufladungstemperatursensors 49.
• <Realer-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit 141>
• Die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 ist mit einer Realer-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit 141 versehen. Die Realer-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit 141 berechnet den realen Ansaugluftdurchsatz Qar, der der Durchsatz von Luft ist, die durch den Motor 1 (den Ansaugpfad 2) hereingenommen wird. Auf Grundlage eines tatsächlich gemessenen Luftdurchsatzes Qr, der durch das Ausgabesignal Vafs des Luftströmungssensors 12 oder des Krümmerdrucksensors 15 (in diesem Beispiel der Luftströmungssensor 12) erfasst worden ist, berechnet in der vorliegenden Ausführungsform die Realer-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit 141 als den realen Ansaugluftdurchsatz Qar[g/s] einen Mittelwert des tatsächlich gemessenen Luftdurchsatzes Qr in einer Taktperiode bzw. Hubperiode ΔT (in diesem Beispiel das Intervall von BTDC5degCA), wie durch die Gleichung (1) unten repräsentiert. $$\text{Qar=}{\displaystyle \sum \text{Qr / N}}$$

  

  Wo N die Anzahl von Abtastungsinstanzen für den tatsächlich gemessenen Luftdurchsatz Qr in der Taktperiode ΔT bezeichnet. In dem Fall eines Erfassens des tatsächlich gemessenen Luftdurchsatzes Qr auf Grundlage des durch den Krümmerdrucksensor 15 erfassten realen Krümmerdrucks Pbr berechnet die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 den tatsächlich gemessenen Luftdurchsatz Qr durch Verwendung einer Mündungsdurchsatz-Berechnungsgleichung, die durch die Gleichung (14) oder dergleichen repräsentiert ist.
• <Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 142>
• Die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 ist mit einer Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 142 versehen. Auf Grundlage des Ausgabesignals des Luftströmungssensors 12 oder des Krümmerdrucksensors 15 (in diesem Beispiel der Luftströmungssensor 12) berechnet die Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 142 einen realen Ladewirkungsgrad Ecr und eine reale Im-Zylinder-Frischluftmenge Qcr. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in der Gleichung (2) unten gezeigt, berechnet die Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 142 die reale Im-Zylinder-Frischluftmenge Qcr pro Takt [g/Takt] durch Anwenden einer Filterverarbeitung erster Verzögerungsordnung, die eine Verzögerung in dem Ansaugkrümmer 5 (Ausgleichsbehälter) simuliert, auf einen Wert, der erhalten worden ist durch Multiplizieren des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar mit der Taktperiode ΔT (in diesem Beispiel das Intervall von BTDC5degCA). Wo KCCA ein Filterkoeffizient ist. $$\text{Qcr}\left(\text{n}\right)=\text{KCCA}\times \text{Qcr }\left(\text{n}-1\right)+\left(1-\text{KCCA}\right)\times \text{Qar }\left(\text{n}\right)\times \Delta \text{T }\left(\text{n}\right)$$

  
• Wie in der Gleichung (3) unten gezeigt, kann alternativ die Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 142 ein Luftvolumen in dem Ansaugkrümmer 5 berechnen, welches durch den Zylinder 8 hereingenommen worden ist, durch Multiplizieren eines volumetrischen Wirkungsgrades Kv auf der Grundlage des Ansaugkrümmers 5 mit einem Zylindervolumen Vc; und berechnet dann die reale Im-Zylinder-Frischluftmenge Qcr[g/Takt] durch Multiplizieren des berechneten Luftvolumens mit einer Luftdichte pb, welche auf Grundlage des realen Krümmerdrucks Pbr und der realen Ansauglufttemperatur T1r berechnet wird. Wo der volumetrische Wirkungsgrad Kv das Verhältnis des Luftvolumens in dem Ansaugkrümmer 5, welches durch den Zylinder hereingenommen wird, zu dem Zylindervolumen Vc ist (Kv = das Luftvolumen in dem Ansaugkrümmer 5, das durch den Zylinder 8 hereingenommen worden ist / Vc). Durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen der Drehzahl Ne, dem Krümmerdruck Pb und dem volumetrischen Wirkungsgrad Kv vorbereitend gesetzt ist, berechnet die Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 142 den volumetrischen Wirkungsgrad Kv entsprechend der realen Drehzahl Ner und dem realen Krümmerdruck Pbr. Wo R eine Gaskonstante ist. $$\text{Qcr = }\left(\text{Kv}\times \text{Vc}\right)\times \mathrm{\rho }\text{b}\text{, }\mathrm{\rho }\text{b = Pbr / }\left(\text{R}\times \text{T1r}\right)$$

  
• Wie in der Gleichung (4) unten gezeigt, berechnet die Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 142 den realen Ladewirkungsgrad Ecr mittels Dividieren der realen Im-Zylinder-Frischluftmenge Qcr durch einen Wert, der erhalten worden ist durch Multiplizieren der Dichte ρ0 von Luft unter der Standardatmosphärenbedingung mit dem Zylindervolumen Vc. Der reale Ladewirkungsgrad Ecr ist das Verhältnis der realen Im-Zylinder-Frischluftmenge Qcr zu der Dichte (ρ0 × Vc) von Luft unter der Standardatmosphärenbedingung, mit welcher das Zylindervolumen Vc gefüllt ist. Die Standardatmosphärenbedingung bezeichnet den Zustand von 1 atm und 25°C. $$\text{Ecr = Qcr }/\left(\text{p}0\times \text{Vc}\right)$$

  
• <Schätzdrehmoment-Berechnungseinheit 143>
• Auf Grundlage des realen Ladewirkungsgrades Ecr, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF und des thermischen Wirkungsgrades η führt die Schätzdrehmoment-Berechnungseinheit 143 die Berechnung zum Schätzen des durch den Motor 1 erzeugten realen Drehmoments durch, d.h. berechnet ein Schätzabgabedrehmoment TRQr des Motors 1 oder einen geschätzten indizierten mittleren Druck (Engl.: indicated mean effective pressure) Pir. In dieser Situation kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas sein, das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 16 erfasst wird, oder kann ein Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF sein, der zum Berechnen der Ansteuerzeit für den Injektor 17 genutzt werden soll.
• Auf Grundlage der realen Im-Zylinder-Frischluftmenge Qcr pro Takt bzw. Hub und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF berechnet in der vorliegenden Ausführungsform die Schätzdrehmoment-Berechnungseinheit 143 eine Kraftstoffmenge pro Takt Qf[g], wie in der Gleichung (5) unten gezeigt. $$\text{Qf = Qcr }/\text{ AF}$$

  
• Auf Grundlage der Wärmeerzeugungsmenge pro Masseneinheit (beispielsweise ungefähr 44[MJ/kg] in dem Fall von Benzin) eines in dem Motor 1 zu nutzenden Kraftstoffs berechnet die Schätzdrehmoment-Berechnungseinheit 143 eine Wärmeerzeugungsmenge Ht [J] aus der Kraftstoffmenge pro Takt Qf, wie in der Gleichung (6) unten gezeigt. $$\text{Ht }=\text{ Qf}\times \text{44000}$$

  
• Die Schätzdrehmoment-Berechnungseinheit 143 berechnet den thermischen Wirkungsgrad η [%] des Motors 1. Die Schätzdrehmoment-Berechnungseinheit 143 berechnet den thermischen Wirkungsgrad η, welcher der realen Drehzahl Ner und dem realen Ladewirkungsgrad Ecr entspricht, durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen der Drehzahl Ne, dem Ladewirkungsgrad Ec und dem thermischen Wirkungsgrad η vorbereitend gesetzt ist, auf Grundlage von experimentellen Daten, die vorbereitend bezüglich des Motors 1 gemessen worden sind. Auf Grundlage der Wärmeerzeugungsmenge Ht und des thermischen Wirkungsgrades η berechnet die Schätzdrehmoment-Berechnungseinheit 143 eine reale indizierte Arbeit Wi[J], die eine Arbeit ist, die ein Verbrennungsgas durchführt für den Kolben in dem Zylinder 8, wie in der Gleichung (7) unten gezeigt. $$\text{Wi }=\text{ Ht}\times \mathrm{\eta }$$

  
• Wie in der Gleichung (8) unten gezeigt, berechnet die Schätzdrehmoment-Berechnungseinheit 143 den geschätzten indizierten mittleren Druck Pir [kPa] mittels Dividieren der realen indizierten Arbeit Wi[J] durch das Zylindervolumen Vc. $$\text{Pir }=\text{ Wi }/\text{ Vc}$$

  
• Durch Umordnen der Gleichungen (5) bis (8) ist die Gleichung (9) unten gegeben. $$\begin{array}{l}\text{Pir }=\text{ Wi }/\text{ Vc}\hfill \\ =\left(\text{Ht}\times \text{eta}\right)/\text{ Vc}\hfill \\ =\left(\text{Qf}\times \text{44000}\times \mathrm{\eta }\right)/\text{ Vc}\hfill \\ =\left\{\left(\text{Qcr/AF}\right)\times 44000\times \mathrm{\eta }\right\}/\text{Vc}\hfill \end{array}$$

  
• In dieser Situation, wenn in der Gleichung (9), die reale Im-Zylinder-Frischluftmenge Qcr durch eine Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct ersetzt wird, und der geschätzte mittlere indizierte Druck Pir durch einen indizierten mittleren Solldruck Pit ersetzt wird, wird die Gleichung (9) durch die Gleichung (10) ausgedrückt. Durch Umordnen der Gleichung (10) bezüglich der Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct ist die später beschriebene Gleichung (12) gegeben. $$\text{Pit = }\left\{\left(\text{Qct }/\text{ AF}\right)\times 44000\times \mathrm{\eta }\right\}/\text{ Vc}$$

  
• Auf Grundlage des geschätzten indizierten mittleren Drucks Pir [kPa] berechnet dann die Schätzdrehmoment-Berechnungseinheit 143 das Schätzabgabedrehmoment TRQr [Nm], wie in der Gleichung (11) unten gezeigt. In der Gleichung (11) ist z die Zylinderanzahl, und ist i die Anzahl von Rotationen pro Zyklus (beispielsweise i = 2 in dem Fall eines Vier-Takt-Motors). $$\text{TRQr }=\text{ Pir}\times \text{Vc}\times \text{z }/\left(2\mathrm{\pi }\times \text{ i}\right)$$

  
• Wie oben beschrieben, kann durch Nutzung der realen Im-Zylinder-Frischluftmenge Qcr das Schätzabgabedrehmoment TRQr präzise berechnet werden.
• Ansaugluft-Steuereinheit 111
• Die Ansaugluft-Steuereinheit 111 steuert Ansaugluft des Motors 1. Die Ansaugluft-Steuereinheit 111 steuert einen Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat, der ein Sollwert des Ansaugluftdurchsatzes Qa ist, und einen Soll-Ladewirkungsgrad Ect, der ein Sollwert des Ladewirkungsgrades Ec ist. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Ansaugluft-Steuereinheit 111 eine Bedarfsdrehmoment-Berechnungseinheit 120, die ein gefordertes Abgabedrehmoment TRQd berechnet, welches das von dem Motor 1 abverlangte Abgabedrehmoment ist, eine Solldrehmoment-Berechnungseinheit 121, die ein Sollabgabedrehmoment TRQt oder einen indizierten mittleren Solldruck Pit berechnet auf Grundlage des geforderten Abgabedrehmoments TRQd, eine Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 122, die den Soll-Ladewirkungsgrad Ect und die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct auf Grundlage des Soll-Abgabedrehmoments TRQt oder des indizierten mittleren Solldrucks Pit berechnet, eine Soll-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit 123, die den Ansaugluftdurchsatz Qat auf Grundlage der Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct berechnet, und eine Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124, die den Drosselklappenöffnungsgrad auf Grundlage des Soll-Ansaugluftdurchsatzes Qat steuert. Die Steuereinheiten 120 bis 124 in der Ansaugluft-Steuereinheit 111 werden hier im Nachfolgenden im Detail erläutert.
• <Bedarfsdrehmoment-Berechnungseinheit 120>
• Die Bedarfsdrehmoment-Berechnungseinheit 120 berechnet das geforderte Abgabedrehmoment TRQd auf Grundlage des Akzeleratoröffnungsgrades D und eines Bedarfs von einer externen Steuereinrichtung. Auf Grundlage der Drehzahl Ner (oder einer Fahrgeschwindigkeit VS des Fahrzeugs) und des Akzeleratoröffnungsgrades D berechnet die Bedarfsdrehmoment-Berechnungseinheit 120 ein Fahrer-gefordertes Abgabedrehmoment, welches ein Abgabedrehmoment des Motors 1 ist, welches durch den Fahrer des Fahrzeugs gefordert wird. Durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen der realen Drehzahl Ner (oder der Fahrgeschwindigkeit VS), dem Akzeleratoröffnungsgrad D und dem Fahrer-geforderten Abgabedrehmoment vorbereitend gesetzt ist, berechnet genauer genommen die Bedarfsdrehmoment-Berechnungseinheit 120 das Fahrer-geforderte Abgabedrehmoment, das der realen Drehzahl Ner (oder der Fahrgeschwindigkeit VS) und dem Akzeleratoröffnungsgrad D entspricht.
• Eine externe Steuereinrichtung (beispielsweise eine Getriebesteuereinrichtung, eine Bremsensteuereinrichtung, eine Steuereinrichtung für eine Traktionskontrolle oder dergleichen) gibt ein externes gefordertes Abgabedrehmoment TRR an die Steuereinrichtung 100 ein. In Übereinstimmung mit der Fahrbedingung wählt die Bedarfsdrehmoment-Berechnungseinheit 120 eines von dem Fahrer-geforderten Abgabedrehmoment und dem externen geforderten Abgabedrehmoment TRR aus und gibt dann das ausgewählte Drehmoment als das geforderte Abgabedrehmoment TRQd aus. Das geforderte Abgabedrehmoment TRQd bezeichnet den geforderten Wert eines Drehmoments, das von der Kurbelwelle des Motors 1 abgegeben wird. Um die Beschleunigungsreaktionscharakteristik des Fahrzeugs zu ändern, kann die Bedarfsdrehmoment-Berechnungseinheit 120 eine Erste-Ordnung-Voreilungskompensation oder eine Erste-Ordnung-Verzögerungskompensation auf das geforderte Abgabedrehmoment TRQd anwenden.
• <Solldrehmoment-Berechnungseinheit 121>
• Die Solldrehmoment-Berechnungseinheit 121 berechnet das Sollabgabedrehmoment TRQt oder den indizierten mittleren Solldruck Pit auf Grundlage des geforderten Abgabedrehmoments TRQd. Die Solldrehmoment-Berechnungseinheit 121 berechnet eine Last eines Motorhilfsgerätes entsprechend der realen Antriebsbedingung bzw. Fahrbedingung, so wie der realen Drehzahl Ner, durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen der Antriebsbedingung, so wie der Drehzahl Ne, und der Last des Motorhilfsgerätes vorbereitend gesetzt ist, auf Grundlage von experimentellen Daten, die erhalten worden sind durch Messen der jeweiligen Lasten vielfältiger Arten von Motorhilfsgeräten (beispielsweise eine Lichtmaschine, ein Klimaanlagenkompressor, eine Servolenkungspumpe, eine Getriebepumpe, ein Drehmomentwandler und dergleichen). Die Solldrehmoment-Berechnungseinheit 121 addiert die Last (ein Absolutwert) eines Motorhilfsgerätes zu dem geforderten Abgabedrehmoment TRQd, um ein Motor-abgefordertes Drehmoment zu einer Zeit auszugeben, wenn die Last eines Motorhilfsgerätes berücksichtigt wird.
• Als Nächstes berechnet die Solldrehmoment-Berechnungseinheit 121 einen Motorverlust entsprechend der realen Antriebsbedingung, so wie der realen Drehzahl Ner, durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen der Fahrbedingung, so wie der Drehzahl Ne, und dem Motorverlust vorbereitend gesetzt ist, auf Grundlage von realen Daten, die erhalten worden sind durch Messen eines mechanischen Verlustes und eines Pumpverlustes, die in dem Motor 1 inhärent sind (kollektiv als Motorverlust bezeichnet). Dann addiert die Solldrehmoment-Berechnungseinheit 121 den Motorverlust (ein Absolutwert) zu dem Motor-abgeforderten Abgabedrehmoment, um den indizierten mittleren Solldruck Pit zu berechnen, der in dem Zylinder 8 produziert werden soll. Die Solldrehmoment-Berechnungseinheit 121 kann anstelle des indizierten mittleren Solldrucks Pit das Sollabgabedrehmoment TRQt berechnen.
• <Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 122>
• Die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 122 berechnet die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct und den Soll-Ladewirkungsgrad Ect auf Grundlage des indizierten mittleren Solldrucks Pit oder des Sollabgabedrehmoments TRQt. Die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 122 berechnet die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct[g/Takt] und den Soll-Ladewirkungsgrad Ect auf Grundlage des indizierten mittleren Solldrucks Pit oder des Sollabgabedrehmoments TRQt, des Sollwertes des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF und des thermischen Wirkungsgrades η. Als der thermische Wirkungsgrad η wird ein durch die oben beschriebene Schätzdrehmoment-Berechnungseinheit 123 zu berechnender thermischer Wirkungsgrad genutzt. Das Zylindervolumen Vc bezeichnet ein Hubvolumen [L] pro einem Zylinder des Zylinders 8.
• Wie in der Gleichung (12) unten gezeigt, berechnet die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 122 die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct und den Soll-Ladewirkungsgrad Ect auf Grundlage des indizierten mittleren Solldrucks Pit, des Sollwertes des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF und des thermischen Wirkungsgrades η. Die Gleichung (12) ist von der Gleichung (10) auf solch eine wie oben beschriebene Weise abgeleitet. $$\begin{array}{c}\text{Qct }=\text{ AF}\times \text{Pit}\times \text{Vc }/\left(\mathrm{\eta }\times \mathrm{44000}\right)\\ \text{Ect }=\text{ AF}\times \text{Pit }/\left(\mathrm{\eta }\times \mathrm{44000}\times \text{p0}\right)\end{array}$$

  
• Die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 122 kann den Soll-Ladewirkungsgrad Ect berechnen mittels Dividieren der Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct durch die vorbereitend gesetzte Masse (ρ0 × Vc) von Luft, mit der das Zylindervolumen Vc unter der Standardatmosphärenbedingung gefüllt ist. Der Soll-Ladewirkungsgrad Ect und die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct sind Werte, die miteinander korrelieren; auf Grundlage des berechneten Wertes von einem dieser wird der Wert des anderen berechnet.
• <Soll-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit 123>
• Auf Grundlage der Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct berechnet die Soll-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit 123 den Soll-Ansaugluftdurchsatz (Menge) Qat [g/s], welcher durch den Motor 1 durch den Ansaugpfad 2 hereingenommen werden soll. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in der Gleichung (13) unten gezeigt, erhält die Soll-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit 123 einen Wert durch Anwenden einer Erste-Ordnung-Voreilungsfilterungsverarbeitung, die eine Charakteristik umgekehrt zu der der vorhergehenden Erste-Ordnung-Verzögerungsfilterungsverarbeitung hat, die in der Gleichung (2) repräsentiert ist, auf die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct; dann dividiert die Soll-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit 123 den erhaltenen Wert durch die Taktperiode ΔT, um den Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat zu berechnen. Der Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat entspricht dem Sollwert des Durchsatzes von Luft, die durch den Ansaugpfad 2 (beispielsweise das Drosselklappenventil 4) bei der Stromaufwärtsseite des Ansaugkrümmers 5 (der Ausgleichsbehälter) passiert. In diesem Beispiel ist die Taktperiode ΔT auf/in das Intervall BTDC5degCA gesetzt; in dem Fall eines Vier-Zylinder-Motors ist die Taktperiode ΔT das Intervall von 180degCA; in dem Fall eines Drei-Zylinder-Motors ist die Taktperiode ΔT das Intervall von 240degCA. $$\begin{array}{l}\text{Qat}\left(\text{n}\right)=\{1/\left(1-\text{KCCA}\right)\times \text{Qct}\left(\text{n}\right)-\text{KCCA/}\left(1-\text{KCCA}\right)\times \hfill \\ \text{Qct}\left(\text{n-1}\right)\}/\Delta \text{T}\left(\text{n}\right)\left(13\right)\hfill \end{array}$$

  
• <Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124>
• Die Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124 steuert den Drosselklappenöffnungsgrad auf Grundlage des Soll-Ansaugluftdurchsatzes Qat. Auf Grundlage des Soll-Ansaugluftdurchsatzes Qat setzt die Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124 einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad THt und wendet dann eine Antriebssteuerung auf den Drosselklappenmotor 40 so an, dass der reale Drosselklappenöffnungsgrad THr sich einem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad THt nähert.
• In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124 den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad THt zum Realisieren des Soll-Ansaugluftdurchsatzes Qat durch Verwendung einer Fluidmechanik-theoretischen Formel, d.h. einer Mündungsdurchsatz-Berechnungsgleichung für ein komprimierbares Fluid, in welcher die Strömung in der Nähe des Drosselklappenventils 4 als Strömungen vor und nach einem Drosselklappenventil betrachtet werden.
• Die theoretische Formel für den Ansaugluftdurchsatz Qa[g/s], der durch das Drosselklappenventil 4 strömt, betrachtet als ein Drosselklappenventil, wird wie in der Gleichung (14) unten gezeigt aus dem Energieerhaltungsgesetz, der Isentropische-Strömung-Relationalgleichung, der Schallgeschwindigkeit-Relationalgleichung und der Zustandsgleichung abgeleitet. $$\begin{array}{l}\frac{1}{2}{\text{Ue}}^{\text{2}}+\frac{\mathrm{\kappa }}{\mathrm{\kappa -1}}\frac{\text{Pe}}{\mathrm{\rho }\text{e}}=\frac{\mathrm{\kappa }}{\mathrm{\kappa -1}}\frac{\text{P2}}{\mathrm{\rho }\text{2}},\frac{\text{P}}{{\mathrm{\rho }}^{\mathrm{\kappa }}}=\text{Const}\mathrm{.,}\text{ a=}\sqrt{\mathrm{\kappa }\cdot \text{R}\cdot \text{T}\text{,}}\mathrm{\rho }\text{=}\frac{\text{P}}{\text{R}\cdot \text{T}}\hfill \\ \therefore \text{Qa=}\mathrm{\rho }\text{2}\cdot \text{a2}\cdot \text{Sth}\cdot \mathrm{\sigma }\text{2}\hfill \\ \because \mathrm{\sigma 2=}\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\kappa -1}}\left[{\left(\frac{\text{Pb}}{\text{P2}}\right)}^{\frac{2}{\mathrm{\kappa }}}-{\left(\frac{\text{Pb}}{\text{P2}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa }+1}{\mathrm{\kappa }}}\right]}\hfill \end{array}$$

  

  Wo κ eine spezifische Wärmekapazität ist; R eine Gaskonstante ist; p eine Dichte ist; T eine Temperatur ist; „a“ eine Schallgeschwindigkeit ist; U ein Durchsatz ist; Sth die wirksame Öffnungsfläche des Drosselklappenventils 4 ist; Const. ein fester Wert ist. σ2 ist ein Durchsatz-Korrekturkoeffizient, der sich in Übereinstimmung mit dem Druckverhältnis Pb/P2 des Stromaufwärts und Stromabwärts (vor und nach) des Drosselklappenventils 4 ändert. Die nach einem Zeichen hinzugefügte „2“ bezeichnet eine Variable bei der Stromaufwärtsseite des Drosselklappenventils 4; das nach einem Zeichen hinzugefügte „b“ bezeichnet eine Variable bei der Stromabwärtsseite des Drosselklappenventils 4 (in dem Ansaugkrümmer 5); das nach einem Zeichen hinzugefügte „e“ bezeichnet eine Variable bei dem Drosselklappenventil 4.
• Die Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124 berechnet den Durchsatz-Korrekturkoeffizient σ2 entsprechend einem realen Vor/Nach-Drosselklappe-Druckverhältnis Pbr/P2r, welches das Druckverhältnis des realen Krümmerdrucks Pbr und des realen Aufladungsdrucks P2r ist, durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen dem Durchsatz-Korrekturkoeffizient σ2 und dem Vor/Nach-Drosselklappe-Druckverhältnis Pb/P2, welches das Verhältnis des Krümmerdrucks Pb und des Aufladungsdrucks P2 ist, vorbereitend gesetzt ist auf Grundlage der Gleichung für den Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ2 in der Gleichung (14) oben. Die Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124 berechnet eine Schallgeschwindigkeit a2 entsprechend der realen Ansauglufttemperatur T1r durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen der Temperatur T und der Schallgeschwindigkeit a vorbereitend gesetzt ist, auf Grundlage der Gleichung für die Schallgeschwindigkeit a in der Gleichung (14) oben. Durch Verwendung der Gleichung für die Dichte p in der Gleichung (14) oben berechnet die Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124 die Dichte p2 auf Grundlage des realen Aufladungsdrucks P2r und der realen Ansauglufttemperatur T1r. Wie in der Gleichung (15) unten gezeigt, dividiert die Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124 den Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat durch den Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ2, die Schallgeschwindigkeit a2 und die Dichte p2, um die Soll-Drosselklappe-Wirköffnungsfläche Stht zu berechnen. $$\text{Stht=Qat }/\left(\mathrm{\sigma 2}\times \text{a2}\times \mathrm{\rho }\text{2}\right)$$

  
• Die Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124 berechnet als den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad THt einen Drosselklappenöffnungsgrad entsprechend der Soll-Drosselklappe-Wirköffnungsfläche Stht durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen der Wirköffnungsfläche Sth und dem Drosselklappenöffnungsgrad vorbereitend gesetzt ist. Dann ändert die Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124 den Steuerwert für den Drosselklappenmotor 40 so, dass der reale Drosselklappenöffnungsgrad THr sich dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad THt nähert.
• Die Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124 berechnet einen Lernwert zum Korrigieren der Soll-Drosselklappe-Wirköffnungsfläche Stht so, dass der reale Ansaugluftdurchsatz Qar sich dem Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat nähert. Als ein Ergebnis kann der Soll-Ansaugluftsatz Qat präzise erreicht werden.
• Durch Steuern des Ansaugluftdurchsatzes Qa auf die wie oben beschriebene Weise kann ein Drehmomentbedarfswert von dem Fahrer oder einer anderen Steuereinrichtung präzise erreicht werden.
• Ladedruckregelventil-Steuereinheit 112
• Die Ladedruckregelventil-Steuereinheit 112 führt eine Antriebssteuerung des Ladedruckregelventils 34 durch, um den Aufladungsdruck P2 zu steuern. Wie in 2 gezeigt, enthält die Ladedruckregelventil-Steuereinheit 112 eine Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit 131, eine Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 132, eine Soll-Turbinendurchsatz-Berechnungseinheit 133, eine Abgasdurchsatz-Berechnungseinheit 134, eine Soll-Schieberdurchsatz-Berechnungseinheit 135, eine Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis-Berechnungseinheit 136, eine Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck-Berechnungseinheit 137, eine Soll-Schieberwirköffnungsfläche-Berechnungseinheit 138, eine Schieberventil-Steuerwert-Berechnungseinheit 139 und eine Reale-Turbokompressor-Antriebskraft-Berechnungseinheit 140. Hier werden im Nachfolgenden die jeweiligen Ausgestaltungen der Steuereinheiten der Ladedruckregelventil-Steuereinheit 112 im Detail erläutert werden.
• <Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit 131>
• Auf Grundlage des Soll-Ladewirkungsgrades Ect und der realen Drehzahl Ner berechnet die Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit 131 einen Sollaufladungsdruck P2t, welcher der Sollwert des Aufladungsdrucks P2 ist, der der Druck bei einer Position ist, in dem Ansaugpfad 2, die bei der Stromabwärtsseite des Turbokompressors 31 und bei der Stromaufwärtsseite des Drosselklappenventils 4 ist. Auf Grundlage der realen Drehzahl Ner und des realen Krümmerdrucks Pbr berechnet in der vorliegenden Ausführungsform die Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit 131 den volumetrischen Wirkungsgrad Kv auf der Grundlage des Krümmerdrucks 5; auf Grundlage des volumetrischen Wirkungsgrades Kv, des Soll-Ladewirkungsgrades Ect und der realen Ansauglufttemperatur T1r berechnet die Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit 131 einen Soll-Krümmerdruck Pbt, der ein Sollwert des Drucks in dem Ansaugkrümmer 5 ist; dann addiert die Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit 131 einen Druckadditionswert KP2 zu dem Soll-Krümmerdruck Pbt, um den Sollaufladungsdruck P2t zu berechnen. Der volumetrische Wirkungsgrad Kv ist ein volumetrischer Wirkungsgrad Kv auf der Grundlage des Volumens von Luft in dem Ansaugkrümmer 5, d.h. dem Verhältnis des Volumens von Luft, in dem Ansaugkrümmer 5, welches durch den Zylinder hereingenommen wird, zu dem Zylindervolumen Vc (Kv = das Volumen von Luft, in dem Ansaugkrümmer 5, hereingenommen durch den Zylinder 8 / Vc). Wie es der Fall mit der Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 142 ist, berechnet die Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit 131 den volumetrischen Wirkungsgrad Kv entsprechend der realen Drehzahl Ner und dem realen Krümmerdruck Pbr durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen der Drehzahl Ne, dem Krümmerdruck Pb und dem volumetrischen Wirkungsgrad Kv vorbereitend gesetzt ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird der durch die Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 142 berechnete volumetrische Wirkungsgrad Kv genutzt.
• Wie in der Gleichung (16) unten gezeigt, basierend auf dem Soll-Ladewirkungsgrad Ect auf der Grundlage der atmosphärischen Luft, dem volumetrischen Wirkungsgrad Kv auf der Grundlage des Krümmerdrucks 5 und der realen Ansauglufttemperatur T1r als eine Umgebungskorrektur, berechnet die Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit 131 den Soll-Krümmerdruck Pbt. Wo P10 den atmosphärischen Druck bzw. Luftdruck P1 unter der Standardatmosphärenbedingung (in diesem Beispiel P10 = 1 atm) bezeichnet; T10 die Ansauglufttemperatur T1 unter der Standardatmosphärenbedingung (in diesem Beispiel T10 = 25°C) bezeichnet. $$\text{Pbt=P10}\cdot \frac{\text{Ect}}{\text{Kv}}\cdot \frac{\text{T1}}{\text{T10}}$$

  
• Wie in der Gleichung (17) unten gezeigt, berechnet die Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit 131 den Druckadditionswert KP2 entsprechend dem Soll-Ladewirkungsgrad Ect und der realen Drehzahl Ner durch Verwendung von Kennfelddaten MAP1, in denen die Beziehung zwischen dem Soll-Ladewirkungsgrad Ect, der Drehzahl Ne und dem Druckadditionswert KP2 vorbereitend gesetzt ist. Dann addiert die Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit 131 den Druckadditionswert KP2 zu dem Soll-Krümmerdruck Pbt, um den Sollaufladungsdruck P2t zu berechnen. Der Druckadditionswert KP2 ist ein Wert zum Gewährleisten der Druckdifferenz zwischen dem Druck vor dem Drosselklappenventil 4 und dem Druck nach dem Drosselklappenventil 4 und zum Steuern des Ansaugluftdurchsatzes Qa durch das Drosselklappenventil 4. Es kann zugelassen sein, dass der Druckadditionswert KP2 auf einen festen Wert von ungefähr 5 [kPa] gesetzt ist. $$\begin{array}{l}\text{P2t}=\text{Pbt}+\text{KP2}\hfill \\ \text{KP2}=\text{MAP1 }\left(\text{Ect}\text{, Ner}\right)\hfill \end{array}$$

  
• Auf eine wie oben beschriebene derartige Weise kann der zum Erreichen des Soll-Ladewirkungsgrades Ect erforderliche Sollaufladungsdruck P2t berechnet werden.
• <Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 132>
• Auf Grundlage des Soll-Ansaugluftdurchsatzes Qat und eines Soll-Gesamt-Vor/Nach-Kompressor-Druckverhältnisses P2t/P1r, welches ein Druckverhältnis des Sollaufladungsdrucks P2t und des realen atmosphärischen Drucks P1r ist, berechnet die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 132 eine Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct, welche ein Sollwert einer Gesamtkompressorantriebskraft ist, die eine Antriebskraft des Turbokompressors 31 und eine Antriebskraft des Elektrokompressors 42 summiert.
• Zuerst werden die Grundcharakteristika des Turbokompressors 31 und der Turbine 32 erläutert werden. Unter Berücksichtigung des Massenerhaltungsgesetzes, der Polytropenänderung und des adiabatischen Wirkungsgrades, die physikalische Gesetze bezüglich des Zustands von Luft sind, werden die Turbinenabgabe Pt[W] und die Antriebskraft Pc[W] des Turbokompressors 31 durch die theoretische Gleichung (18) unten berechnet. $$\begin{array}{l}\text{Pt=Qt}\cdot \mathrm{\eta }\text{t}\cdot \text{Wt=Qt}\cdot \mathrm{\eta }\text{t}\cdot \text{Cp}\cdot \text{T3}\cdot \left(1-{\left(\frac{\text{P4}}{\text{P3}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa -1}}{\mathrm{\kappa }}}\right)=\text{Qt}\cdot \mathrm{\eta }\text{t}\frac{\mathrm{\kappa }}{\mathrm{\kappa -1}}\text{R}\cdot \text{T3}\cdot \left(1-{\left(\frac{\text{P4}}{\text{P3}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa -1}}{\mathrm{\kappa }}}\right)\hfill \\ \text{Pc=}\frac{\text{Qcmp}\cdot \text{Wc}}{\mathrm{\eta }\text{c}}=\text{Qcmp}\frac{1}{\mathrm{\eta }\text{c}}\text{Cp}\cdot \text{T12}\cdot \left({\left(\frac{\text{P2}}{\text{P12}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa -1}}{\mathrm{\kappa }}}-1\right)=\text{Qcmp}\frac{1}{\mathrm{\eta }\text{c}}\frac{\mathrm{\kappa }}{\mathrm{\kappa -1}}\text{R}\cdot \text{T12}\cdot \left({\left(\frac{\text{P2}}{\text{P12}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa -1}}{\mathrm{\kappa }}}-1\right)\hfill \\ \because \text{Cp=}\frac{\mathrm{\kappa }}{\mathrm{\kappa -1}}\text{R}\hfill \end{array}$$

  

  Wo Cp eine spezifische Wärmekapazität eines Konstantdrucks [kJ/(kg·K)] ist; Wt eine Turbinenabgabe [J] pro Einheitsdurchsatz ist; Wc eine Kompressorarbeit [J] pro Einheitsdurchsatz ist; κ ein Isentropenexponent ist; Qt der Massendurchsatz [g/s] von Abgas ist, das durch die Turbine 32 passiert; Qcmp der Massendurchsatz [g/s] von Luft ist, die durch den Turbinenkompressor 31 passiert; R eine Gaskonstante [kJ/(kg·K)] ist, ηt der adiabatische Wirkungsgrad der Turbine 32 ist; ηc der adiabatische Wirkungsgrad des Turbokompressors 31 ist; T3 die Abgastemperatur ist; P3 der Druck bei der Stromaufwärtsseite der Turbine 32 ist; P4 der Druck bei der Stromabwärtsseite der Turbine 32 ist.
• Weil in dem Normalzustand das Turbokompressor-Umgehungsventil 33 grundsätzlich geschlossen ist, und daher die gesamte Ansaugluft (der Ansaugluftdurchsatz Qa) durch den Turbokompressor 31 passiert, kann es angenommen werden, dass in der Gleichung (18) oben der Ansaugluftdurchsatz Qa gleich zu dem Turbokompressorpassier-Durchsatz Qcmp ist. Die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct ist eine Gesamtkompressorantriebskraft in dem gesamten Ansaugpfad 2, mit Summierung des Turbokompressors 31 und des Elektrokompressors 42. Wie in der Gleichung (19) unten gezeigt, berechnet demgemäß die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 132 die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct auf Grundlage des Soll-Gesamt-Vor/Nach-Kompressor-Druckverhältnisses P2t/P1r, das ein Druckverhältnis des Sollaufladungsdrucks P2t und des realen atmosphärischen Drucks P1r ist, des Soll-Ansaugluftdurchsatzes Qat, des Soll-Adiabatischer-Wirkungsgrades ηct und der realen Ansauglufttemperatur T1r. Anstelle der Indexberechnung des Soll-Gesamt-Vor/Nach-Kompressor-Druckverhältnisses P2t/P1r in der Gleichung (19) können Kennfelddaten verwendet werden, in denen die Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und dem Indexberechnungsergebnis des Druckverhältnisses vorbereitend gesetzt ist. $$\text{Pct=Qat}\frac{1}{\mathrm{\eta }\text{ct}}\frac{\mathrm{\kappa }}{\mathrm{\kappa -1}}\text{R}\cdot \text{T1r}\cdot \left({\left(\frac{\text{P2t}}{\text{P1r}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa -1}}{\mathrm{\kappa }}}-1\right)$$

  
• Wie in der Gleichung (20) unten gezeigt, berechnet die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 132 den Soll-Adiabatischer-Wirkungsgrad ηct entsprechend dem Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat und dem Soll-Gesamt-Vor/Nach-Kompressor-Druckverhältnis P2t/P1r durch Verwendung von Kennfelddaten MAP2, in denen die Beziehung zwischen dem Ansaugluftdurchsatz Qa, dem Vor/Nach-Turbokompressor-Druckverhältnis P2/P12 und dem adiabatischen Wirkungsgrad ηc des Turbokompressors 31 vorbereitend gesetzt ist. Es kann zugelassen sein, dass die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 132 die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct ohne Berücksichtigung der Änderung des adiabatischen Wirkungsgrades, beispielsweise mittels Setzen des Soll-Adiabatischer Wirkungsgrades ηct auf einen festen Wert, berechnet. $$\mathrm{\eta }\text{ct=MAP2}\left(\text{Qat}\text{, P2t/P1r}\right)$$

  
• <Reale-Turbokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 140>
• Die Reale-Turbokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 140 berechnet eine reale Turbokompressorantriebskraft Pcr, die eine reale Antriebskraft für den Turbokompressor 31 ist, auf Grundlage des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar und des realen Vor/Nach-Turbokompressor-Druckverhältnisses P2r/P12r, das ein Druckverhältnis des realen Aufladungsdrucks P2r und des realen Zwischenaufladungsdrucks P12r ist.
• Wie in der Gleichung (21) gezeigt, berechnet die Reale-Turbokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 140 die reale Turbokompressorantriebskraft Pcr auf Grundlage des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar, des realen Vor/Nach-Turbokompressor-Druckverhältnisses P2r/P12r, des realen adiabatischen Wirkungsgrades ηcr des Turbokompressors 31 und der realen Zwischenaufladungstemperatur T12r. Anstelle der Indexberechnung des realen Vor/Nach-Turbokompressor-Druckverhältnisses P2r/P12r in der Gleichung (21) können Kennfelddaten verwendet werden, in denen die Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und dem Indexberechnungsergebnis des Druckverhältnisses vorbereitend gesetzt ist. $$\text{Pcr=Qar}\frac{1}{\mathrm{\eta }\text{cr}}\frac{\mathrm{\kappa }}{\mathrm{\kappa -1}}\text{R}\cdot \text{T12r}\cdot \left({\left(\frac{\text{P2r}}{\text{P12r}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa -1}}{\mathrm{\kappa }}}-1\right)$$

  
• Wie in der Gleichung (22) unten gezeigt, berechnet die Reale-Turbokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 140 den realen adiabatischen Wirkungsgrad ηcr entsprechend dem realen Ansaugluftdurchsatz Qar und dem realen Vor/Nach-Turbokompressor-Druckverhältnis P2r/P12r durch Verwendung derselben Kennfelddaten MAP2 wie die Gleichung (20). $$\mathrm{\eta }\text{cr= MAP2}\left(\text{Qar}\text{, P2r/P12r}\right)$$

  
• <Soll-Turbinendurchsatz-Berechnungseinheit 133>
• Die Soll-Turbinendurchsatz-Berechnungseinheit 133 berechnet einen Soll-Turbinendurchsatz Qtt, der ein Sollwert des Turbinendurchsatzes Qt ist, zum Realisieren der Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in der Gleichung (23) unten gezeigt, berechnet die Soll-Turbinendurchsatz-Berechnungseinheit 133 als den Soll-Turbinendurchsatz Qtt den Turbinendurchsatz Qt, der der Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct entspricht, durch Verwendung von Kennfelddaten MAP3, in denen die Beziehung zwischen der Turbinenabgabe Pt, die eine Antriebskraft für den Turbokompressor 31 wird, und dem Turbinendurchsatz Qt vorbereitend gesetzt ist. $$\text{Qtt= MAP3}\left(\text{Pct}\right)$$

  
• In der Gleichung (18), die eine theoretische Formel zum Berechnen der Turbinenabgabe Pt ist, werden der Turbinendurchsatz Qt und die Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisse P3/P4 verwendet; da jedoch eine starke Korrelation zwischen dem Turbinendurchsatz Qt und den Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnissen P3/P4 existiert, können die Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisse P3/P4 weggelassen werden, und die Beziehung der Gleichung (23) kann abgeleitet werden.
• <Abgasdurchsatz-Berechnungseinheit 134>
• Die Abgasdurchsatz-Berechnungseinheit 134 berechnet einen realen Abgasdurchsatz Qexr, der ein realer Wert des Abgasdurchsatzes Qex ist, auf Grundlage des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in der Gleichung (24) unten gezeigt, berechnet die Abgasdurchsatz-Berechnungseinheit 134 den realen Abgasdurchsatz Qexr auf Grundlage der realen Im-Zylinder-Frischluftmenge Qcr, die auf Grundlage des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar berechnet worden ist, und des durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 16 erfassten Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF. Anstelle Qcr/ΔT kann der reale Ansaugluftdurchsatz Qar genutzt werden; als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF kann der Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF, der in der Kraftstoffberechnung genutzt wird, genutzt werden. $$\text{Qexr=}\frac{\text{Qcr}}{\Delta \text{T}}\left(1+\frac{1}{\text{AF}}\right)$$

  
• <Soll-Schieberdurchsatz-Berechnungseinheit 135>
• Die Soll-Schieberdurchsatz-Berechnungseinheit 135 berechnet einen Soll-Ladedruckregelventil-Durchsatz Qwgt auf Grundlage des realen Abgasdurchsatzes Qexr und des Soll-Turbinendurchsatzes Qtt. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in der Gleichung (25) unten gezeigt, subtrahiert die Soll-Schieberdurchsatz-Berechnungseinheit 135 den Soll-Turbinendurchsatz Qtt von dem realen Abgasdurchsatz Qexr, um den Soll-Ladedruckregelventil-Durchsatz Qwgt zu berechnen. $$\text{Qwgt= Qexr-Qtt}$$

  
• <Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis-Berechnungseinheit 136>
• Die Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis-Berechnungseinheit 136 berechnet ein Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis P3t/P4t zum Realisieren der Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct. Das Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis P3t/P4t ist ein Sollwert des Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisses, welches ein Druckverhältnis des Stromaufwärts und Stromabwärts der Turbine 32 ist. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in der Gleichung (26) unten gezeigt, berechnet die Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis-Berechnungseinheit 136 als das Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis P3t/P4t die Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisse P3/P4 entsprechend der Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct durch Verwendung von Kennfelddaten MAP4, in denen die Beziehung zwischen der Turbinenabgabe Pt, die eine Antriebskraft für den Turbokompressor 31 wird, und den Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnissen P3/P4 vorbereitend gesetzt ist. $$\text{P3t / P4t= MAP4}\left(\text{Pct}\right)$$

  
• Wie oben beschrieben, werden in der Gleichung (18), die eine theoretische Formel zum Berechnen der Turbinenabgabe Pt ist, der Turbinendurchsatz Qt und die Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisse P3/P4 verwendet; da jedoch eine starke Korrelation zwischen dem Turbinendurchsatz Qt und den Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnissen P3/P4 existiert, kann der Turbinendurchsatz Qt weggelassen werden, und die Beziehung der Gleichung (26) kann hergeleitet werden.
• <Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck-Berechnungseinheit 137>
• Die Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck-Berechnungseinheit 137 berechnet einen realen Turbinenstromabwärtsdruck P4r, der ein realer Wert des Turbinenstromabwärtsdrucks P4 ist, auf Grundlage des realen Abgasdurchsatzes Qexr; und berechnet einen Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck P3t, der ein Sollwert des Turbinenstromaufwärtsdrucks P3 ist, auf Grundlage des realen Turbinenstromabwärtsdrucks P4r und des Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisses P3t/P4t.
• In der vorliegenden Ausführungsform, wie in der Gleichung (27) unten gezeigt, berechnet die Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck-Berechnungseinheit 137 die Luftdruck-Druckverhältnisse P4/P1 entsprechend dem realen Abgasdurchsatz Qexr durch Verwendung von Kennfelddaten MAP5, in denen die Beziehung zwischen dem Abgasdurchsatz Qex und dem Luftdruck-Druckverhältnis P4/P1, das ein Druckverhältnis des Turbinenstromabwärtsdrucks P4 und des Luftdrucks P1 ist, vorbereitend gesetzt ist. $$\text{P4 }/\text{ P1 }=\text{ MAP5}\left(\text{Qexr}\right)$$

  
• Wie in der Gleichung (28) unten gezeigt, berechnet die Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck-Berechnungseinheit 137 den realen Turbinenstromabwärtsdruck P4r mittels Multiplizieren des Luftdruck-Druckverhältnisses P4/P1 mit dem realen atmosphärischen Druck bzw. Luftdruck P1r. Dann, wie in der Gleichung (29) unten gezeigt, berechnet die Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck-Berechnungseinheit 137 den Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck P3t mittels Multiplizieren des Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisses P3t/P4t mit dem realen Turbinenstromabwärtsdruck P4r. $$\text{P4 = }\left(\text{P4 / P1}\right)\text{×P1r}$$

  

  $$\text{P3t }=\left(\text{P3t / P4t}\right)\times \text{P4}$$

  
• <Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche-Berechnungseinheit 138>
• Die Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche-Berechnungseinheit 138 berechnet eine Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche Swgt, die ein Sollwert einer Wirköffnungsfläche des Ladedruckregelventils 34 ist, auf Grundlage des Soll-Ladedruckregelventil-Durchsatzes Qwgt, des Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisses P3t/P4t und des Soll-Turbinenstromaufwärtsdrucks P3t.
• In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche-Berechnungseinheit 138 die Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche Swgt zum Realisieren des Soll-Ladedruckregelventil-Durchsatzes Qwgt durch Verwendung einer theoretischen Fluidmechanikformel, d.h. einer Mündungsdurchsatz-Berechnungsgleichung für ein komprimierbares Fluid, in der, wie es der Fall mit dem oben erwähnten Drosselklappenventil 4 ist, die Strömung in der Nähe des Ladedruckregelventils 34 als Strömungen vor und nach einem Drosselklappenventil betrachtet wird.
• Wie es der Fall mit der Gleichung (14) oben ist, wird die theoretische Formel für den Ladedruckregelventildurchsatz Qwg [g/s], der durch das Laderuckregelventil 34 strömt, welches als ein Drosselklappenventil betrachtet wird, abgeleitet, wie in der Gleichung (30) unten repräsentiert, von dem Energieerhaltungsgesetz, der Isentropenströmung-Relationalgleichung, der Schallgeschwindigkeit-Relationalgleichung und der Zustandsgleichung. $$\begin{array}{l}\text{Qwg=}\mathrm{\rho }\text{3}\cdot \text{a3}\cdot \text{Swg}\cdot \sigma \text{3}\hfill \\ \because \text{a3=}\sqrt{\mathrm{\kappa }\cdot \text{R}\cdot \text{T3}\text{,}}\sigma 3=\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\kappa -1}}\left[{\left(\frac{\text{P4}}{\text{P3}}\right)}^{\frac{2}{\mathrm{\kappa }}}-{\left(\frac{\text{P4}}{\text{P3}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa +1}}{\mathrm{\kappa }}}\right]}\hfill \end{array},\mathrm{\rho }\text{3=}\frac{\text{P3}}{\text{R}\cdot \text{T3}}$$

  

  Wo p3 eine Abgasdichte bei der Stromaufwärtsseite des Ladedruckregelventils 34 ist; T3 eine Abgastemperatur bei der Stromaufwärtsseite des Ladedruckregelventils 34 ist; a3 eine Abgasschallgeschwindigkeit bei der Stromaufwärtsseite des Ladedruckregelventils 34 ist; Swg eine Wirköffnungsfläche des Ladedruckregelventils 34 ist. σ3 ist ein Durchsatz-Korrekturkoeffizient, der sich in Übereinstimmung mit dem Druckverhältnis P4/P3 des Stromaufwärts und Stromabwärts (vor und nach) des Ladedruckregelventils 34 ändert.
• Die Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche-Berechnungseinheit 138 berechnet den Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ3 entsprechend dem Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis P3t/P4t durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen dem Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis P3/P4 und dem Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ3 vorbereitend gesetzt ist, auf Grundlage der theoretischen Gleichung für den Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ3 in der Gleichung (30) oben.
• Die Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche-Berechnungseinheit 138 berechnet die reale Abgastemperatur T3r entsprechend der realen Drehzahl Ner und dem realen Ladewirkungsgrad Ecr, der auf Grundlage des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar berechnet worden ist, durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen dem Ladewirkungsgrad Ec, der Drehzahl Ne und der Abgastemperatur T3 vorbereitend gesetzt ist.
• Die Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche-Berechnungseinheit 138 berechnet die Schallgeschwindigkeit a3 entsprechend der realen Abgastemperatur T3r durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen der Temperatur T3 und der Schallgeschwindigkeit a3 vorbereitend gesetzt ist, auf Grundlage der theoretischen Formel für die Schallgeschwindigkeit a3 in der Gleichung (30) oben.
• Wie in der Gleichung (31) unten gezeigt, nutzt die Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche-Berechnungseinheit 138 die theoretische Formel für die Dichte p3 in der Gleichung (30) oben, um die Dichte p3 zu berechnen, auf Grundlage des Soll-Turbinenstromaufwärtsdrucks P3t und der realen Abgastemperatur T3r. $$\mathrm{\rho }\text{3=P3t/}\left(\text{R}\times \text{T3r}\right)$$

  
• Dann, wie in der Gleichung (32) unten gezeigt, dividiert die Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche-Berechnungseinheit 138 den Soll-Ladedruckregelventil-Durchsatz Qwgt durch den Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ3, die Schallgeschwindigkeit a3 und die Dichte p3, um die Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche Swgt zu berechnen. $$\text{Swgt=Qwgt/}\left(\mathrm{\sigma }3\times \text{a3}\times \mathrm{\rho }\text{3}\right)$$

  
• <Schieberventil-Steuerwert-Berechnungseinheit 139>
• Auf Grundlage der Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche Swgt berechnet die Schieberventil-Steuerwert-Berechnungseinheit 139 einen Schieberventil-Steuerwert WG, der ein Steuerwert WG für den Schieberventilaktuator 34a ist. Auf Grundlage des Schieberventil-Steuerwertes WG gibt die Steuereinrichtung 100 ein Steuersignal an den Schieberventilaktuator 34a aus, um eine Antriebssteuerung des Ladedruckregelventils 34 durchzuführen.
• In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Schieberventil-Steuerwert-Berechnungseinheit 139 den Schieberventil-Steuerwert WG entsprechend der Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche Swgt durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen der Wirköffnungsfläche Swg des Ladedruckregelventils 34 und dem Schieberventil-Steuerwert WG vorbereitend gesetzt ist.
• Die Schieberventil-Steuerwert-Berechnungseinheit 139 führt eine Antriebskraftregelung zum Ändern eines Rückkopplungskorrekturwertes WGfb durch, welche den Schieberventil-Steuerwert WG korrigiert, so dass die durch die Reale-Turbokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 140 berechnete reale Turbokompressorantriebskraft Pcr sich der Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct nähert. Die Schieberventil-Steuerwert-Berechnungseinheit 139 setzt als den finalen Schieberventil-Steuerwert WG einen Wert, der erhalten worden ist durch Korrigieren des Schieberventil-Steuerwertes WG mit dem Rückkopplungskorrekturwert WGfb.
• Darüber hinaus führt die Schieberventil-Steuerwert-Berechnungseinheit 139 eine Antriebskraft-Lernregelung durch, um einen Rückkopplungslernwert WGlrn zum Korrigieren des Schieberventil-Steuerwertes WG in Übereinstimmung mit einem Abweichungsausmaß des Rückkopplungskorrekturwertes WGfb von null zu ändern. Dann, wie in der Gleichung (33) unten gezeigt, setzt die Schieberventil-Steuerwert-Berechnungseinheit 139 als den finalen Schieberventil-Steuerwert WG einen Wert, der erhalten worden ist durch Korrigieren des Schieberventil-Steuerwertes WG mit dem Rückkopplungskorrekturwert WGfb und dem Rückkopplungslernwert WGlrn. Hier wird der Schieberventil-Steuerwert WG, der auf Grundlage der Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche Swgt berechnet worden ist, als ein grundsätzlicher Schieberventil-Steuerwert WGb gesetzt. $$\text{WG}=\text{WGb}+\text{WGfb}+\text{WGlrn}$$

  
• Elektrokompressor-Steuereinheit 113
• Die Elektrokompressor-Steuereinheit 113 führt eine Antriebssteuerung des Kompressorantriebsmotors 43 und des Elektrokompressor-Ventilaktuators 47 durch, um den Zwischenaufladungsdruck P12 zu steuern. Wie in 2 gezeigt, ist die Elektrokompressor-Steuereinheit 113 mit einer Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit 151 und einer Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit 158 versehen. Hier werden im Nachfolgenden die jeweiligen Ausgestaltungen der Elektrokompressor-Steuereinheit 113 im Detail erläutert werden.
• Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit 151
• In dem Fall, wo die Beschleunigungsanforderung durch den Fahrer und dergleichen auftritt, steigt der Sollaufladungsdruck P2t rasch an; in dem Abgasenergie nutzenden Turbolader 36 tritt jedoch eine Reaktionsverzögerung auf, bis der Aufladungsdruck ansteigt. Es wird erwünscht, einen Anstieg des Aufladungsdruckteils, bei dem die Reaktionsverzögerung auftrat, zu unterstützen und das Beschleunigungsansprechverhalten zu verbessern, durch Betreiben des Elektrokompressors 42, der durch den Elektromotor 43 mit einer schnellen Reaktion angetrieben wird.
• <Grund-Soll-Drehzahl-Berechnungseinheit 152>
• Die Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit 151 ist mit einer Grund-Soll-Drehzahl-Berechnungseinheit 152 versehen. Wie in der Gleichung (34) unten gezeigt, berechnet die Grund-Soll-Drehzahl-Berechnungseinheit 152 einen Wert, der erhalten worden ist durch Subtrahieren, von dem Sollaufladungsdruck P2t, einer Druckdifferenz, die erhalten worden ist durch Subtrahieren des realen Zwischenaufladungsdrucks P12r von dem realen Aufladungsdruck P2r, als einen Soll-Zwischenaufladungsdruck P12t, der ein Sollwert des Zwischenaufladungsdrucks ist; und berechnet ein Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis P12t/P1r, das ein Verhältnis des Soll-Zwischenaufladungsdrucks P12t und des realen Luftdrucks P1r ist. Die Grund-Soll-Drehzahl-Berechnungseinheit 152 berechnet eine Solldrehzahl des Elektrokompressors 42 auf Grundlage des Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses P12t/P1r und des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar. $$\text{P12t=P2t}-\left(\text{P2r}-\text{P12r}\right)$$

  
• Durch die Druckdifferenz, die erhalten worden ist durch Subtrahieren des realen Zwischenaufladungsdrucks P12r von dem realen Aufladungsdruck P2r, wird gemäß dieser Ausgestaltung die tatsächlich durch den Turbokompressor 31 aufgeladene tatsächliche Druckdifferenz berechnet. Durch Subtrahieren der tatsächlichen Druckdifferenz des Turbokompressors 31 von dem Sollaufladungsdruck P2t bei der Stromabwärtsseite des Turbokompressors 31 wird dann der Sollwert des Zwischenaufladungsdrucks berechnet, den der Elektrokompressor 42 zum Aufladen zum Realisieren des Sollaufladungsdrucks P2t benötigt; und auf Grundlage des Sollwertes des Zwischenaufladungsdrucks kann der Sollwert des Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses, welcher durch den Elektrokompressor 42 erreicht werden muss, berechnet werden. Unter der Bedingung des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar, der den Elektrokompressor 42 passiert, wird dann die Solldrehzahl des Elektrokompressors 42 zum Realisieren des Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses P12t/P1r berechnet; und durch den Elektromotor 43 mit einer schnellen Reaktion kann der Elektrokompressor 42 auf die Solldrehzahl geregelt werden. Entsprechend dem tatsächlichen unzureichenden Teil des Aufladungsdrucks des Turbokompressors 31, der durch die Reaktionsverzögerung des Turboladers 36 nach der Beschleunigungsanforderung auftrat, kann deshalb die Drehzahl des Elektrokompressors 42 zweckgemäß angehoben werden; der unzureichende Teil des Aufladungsdrucks kann durch den Elektrokompressor 42 mit einem guten Ansprechverhalten unterstützt werden; und das Beschleunigungsansprechverhalten kann verbessert werden.
• In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wert, der erhalten worden ist mittels Dividieren des Soll-Zwischenaufladungsdrucks P12t durch den realen Luftdruck P1r, als das Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis P12t/P1r gesetzt. Die Solldrehzahl des Elektrokompressors 42, die durch die Grund-Soll-Drehzahl-Berechnungseinheit 152 berechnet worden ist, wird auf eine Grund-Soll-Drehzahl Necpb des Elektrokompressors 42 gesetzt.
• In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Grund-Soll-Drehzahl-Berechnungseinheit 152 als die Grund-Soll-Drehzahl Necpb des Elektrokompressors die Drehzahl Necp des Elektrokompressors entsprechend dem Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis P12t/P1r und dem realen Ansaugluftdurchsatz Qar durch Verwendung einer Drehzahlcharakteristik, wie in 4 gezeigt, in der die Beziehung zwischen dem Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis P12/P1, welches ein Druckverhältnis des Stromaufwärts und Stromabwärts des Elektrokompressors 42 ist, des Passierluftdurchsatzes Qecmp des Elektrokompressors 42 und der Drehzahl Necp des Elektrokompressors 42 vorbereitend gesetzt ist. 4 repräsentiert gleiche Drehzahllinien, die erhalten worden sind durch Verbinden von Punkten, bei denen die jeweilige Drehzahl Necp des Elektrokompressors 42 gleich zu einer anderen wird, wenn die Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisse P12/P1 und der Passierluftdurchsatz Qecmp des Elektrokompressors 42 geändert werden. Diese Drehzahlcharakteristik ist als Kennfelddaten in dem Speichergerät 91, so wie einem ROM, gespeichert.
• Gemäß dieser Ausgestaltung kann durch Verwendung der Drehzahlcharakteristik des Elektrokompressors 42 die Solldrehzahl des Elektrokompressors präzise berechnet werden. Selbst in dem Fall, wo eine Spezifikation und Charakteristik des Elektrokompressors, der an dem Motor 1 montiert ist, geändert werden, ist es, da die Drehzahlcharakteristik, die mit Verwendung einzig des Elektrokompressors gemessen werden kann, verwendet wird, nicht erforderlich, eine Datenmessung und Abgleich in dem Zustand durchzuführen, wo der Verbrennungsmotor und der Elektrokompressor kombiniert wurden, und die Mannstunden der Datenmessung und des Abgleichs können reduziert werden.
• In dem Fall, wo die Aufladung durch den Elektrokompressor 42 durchgeführt wird, da das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 grundsätzlich geschlossen ist, kann der reale Ansaugluftdurchsatz Qar als der reale Passierluftdurchsatz Qecmpr des Elektrokompressors 42 betrachtet werden. In der vorliegenden Ausführungsform, wie später beschrieben, gibt es jedoch Fälle, wo das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 geöffnet ist. Demgemäß verwendet die Grund-Soll-Drehzahl-Berechnungseinheit 152 als den realen Ansaugluftdurchsatz Qar den realen Passierluftdurchsatz Qecmpr des Elektrokompressors 42, der durch die unten beschriebene Realer-Elektrokompressor-Durchsatz-Berechnungseinheit 157 berechnet worden ist; und berechnet die Solldrehzahl des Elektrokompressors 42 auf Grundlage des Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses P12t/P1r und des realen Passierluftdurchsatzes Qecmpr des Elektrokompressors 42. Gemäß dieser Ausgestaltung kann ungeachtet des Öffnungs-/Schließzustands des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 eine Solldrehzahl präzise berechnet werden.
• <Steuerung der Kompressorantriebskraft>
• In der vorliegenden Ausführungsform, auch unter dem Blickpunkt der Antriebskraft des Kompressors, durch Unterstützen des Turbokompressors 31 mit dem Elektrokompressor 42, ist sie ausgestaltet zum Verbessern der Regelgenauigkeit des Aufladungsdrucks. Dafür ist die Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit 151 mit einer Soll-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 153, einer Reale-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 154 und einer Solldrehzahl-Korrektureinheit 155 versehen. Die Details werden unten erläutert werden.
• Wie in der Gleichung (35) unten gezeigt, berechnet die Soll-Elektrokompressor-Antriebskraft-Berechnungseinheit 153 als eine Soll-Elektrokompressor-Antriebskraft Pecpt, die ein Sollwert der Antriebskraft des Elektrokompressors ist, einen Wert, der erhalten worden ist durch Subtrahieren der realen Turbokompressorantriebskraft Pcr, die durch die Reale-Turbokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 140 berechnet worden ist, von der Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct, die durch die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 132 berechnet worden ist. $$\text{Pecpt}=\text{Pct}-\text{Pcr}$$

  
• Durch Subtrahieren der realen Turbokompressorantriebskraft Pcr von dem Sollwert der Gesamtkompressorantriebskraft in dem gesamten Ansaugpfad 2, mit Summieren des Turbokompressors 31 und des Elektrokompressors 42, was erforderlich ist, um den Sollaufladungsdruck Pct zu erreichen, kann gemäß dieser Ausgestaltung der Sollwert der Antriebskraft, die der Elektrokompressor 42 benötigt, um zum Erzielen des Sollaufladungsdrucks P2t zu unterstützen, berechnet werden.
• Die Reale-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 154 berechnet eine reale Elektrokompressorantriebskraft Pecpr, die ein realer Wert der Antriebskraft des Elektrokompressors 42 ist, auf Grundlage des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar und eines realen Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses P12r/P1r, welches ein Druckverhältnis des realen Luftdrucks P1r und des realen Zwischenaufladungsdrucks P12r ist.
• In der vorliegenden Ausführungsform, wie in der Gleichung (36) unten gezeigt, berechnet die Reale-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 154 die reale Elektrokompressorantriebskraft Pecpr auf Grundlage des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar, des realen Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses P12r/P1r, des realen adiabatischen Wirkungsgrades ηecr des Elektrokompressors 42 und der realen Ansauglufttemperatur T1r bei der Stromaufwärtsseite des Elektrokompressors 42. Anstelle der Indexberechnung des realen Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses P12r/P1r in der Gleichung (36) können Kennfelddaten verwendet werden, in denen die Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und dem Indexberechnungsergebnis des Druckverhältnisses vorbereitend gesetzt ist. $$\text{Pecpr=Qar}\frac{1}{\mathrm{\eta }\text{ecr}}\frac{\mathrm{\kappa }}{\mathrm{\kappa -1}}\text{R}\cdot \text{T1r}\cdot \left({\left(\frac{\text{P12r}}{\text{P1r}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa -1}}{\mathrm{\kappa }}}-1\right)$$

  
• Wie in der Gleichung (37) unten gezeigt, berechnet die Reale-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 154 den realen adiabatischen Wirkungsgrad ηecr entsprechend dem realen Ansaugluftdurchsatz Qar und dem realen Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis P12r/P1r durch Verwendung von Kennfelddaten MAP6, in denen die Beziehung zwischen dem Ansaugluftdurchsatz Qa, den Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnissen P12/P1 und dem adiabatischen Wirkungsgrad ηec des Elektrokompressors 42 vorbereitend gesetzt ist. Es kann zugelassen sein, dass die Reale-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 154 die reale Elektrokompressorantriebskraft Pecpr ohne Berücksichtigung der Änderung des adiabatischen Wirkungsgrades ηec, beispielsweise durch Setzen des realen adiabatischen Wirkungsgrades ηecr auf einen festen Wert, berechnet. $$\mathrm{\eta }\text{ecr=MAP6}\left(\text{Qar}\text{, P12r/P1r}\right)$$

  
• In dem Fall, wo eine Aufladung durch den Elektrokompressor 42 durchgeführt wird, da das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 grundsätzlich geschlossen ist, wird in der Gleichung (36) und der Gleichung (37) der reale Ansaugluftdurchsatz Qa als der reale Passierluftdurchsatz Qecmpr des Elektrokompressors 42 betrachtet. In der vorliegenden Ausführungsform, wie später beschrieben, gibt es jedoch Fälle, wo das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 geöffnet ist. Demgemäß verwendet die Reale-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 154 den realen Passierluftdurchsatz Qecmpr des Elektrokompressors 42 als den realen Ansaugluftdurchsatz Qar der Gleichung (36) und der Gleichung (37); und berechnet die reale Elektrokompressorantriebskraft Pecpr auf Grundlage des realen Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses P12r/P1r und des realen Passierluftdurchsatzes Qecmpr des Elektrokompressors 42. Gemäß dieser Ausgestaltung kann ungeachtet des Öffnungs-/Schließzustands des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 die reale Elektrokompressorantriebskraft Pecpr präzise berechnet werden.
• Die Solldrehzahl-Korrektureinheit 155 berechnet ein Drehzahlkorrekturausmaß ΔNecpfb, welches die Solldrehzahl des Elektrokompressors korrigiert, auf Grundlage der Antriebskraftdifferenz zwischen der Soll-Elektrokompressorantriebskraft Pecpt und der realen Elektrokompressorantriebskraft Pecpr. Wie in der Gleichung (38) gezeigt, berechnet die Solldrehzahl-Korrektureinheit 155 die finale Solldrehzahl Necpt des Elektrokompressors 42 mittels Addieren des Drehzahlkorrekturausmaßes ΔNecpfb zu der Grund-Solldrehzahl Necpb. $$\text{Necpt}=\text{Necpb}+\Delta \text{Necpfb}$$

  
• In dem Fall, wo die reale Elektrokompressorantriebskraft Pecpr niedriger als die Soll-Elektrokompressorantriebskraft Pecpt ist, wird die Erhöhungskorrektur der Solldrehzahl Necpt durchgeführt; in dem Fall, wo die reale Elektrokompressorantriebskraft Pecpr höher als die Soll-Elektrokompressorantriebskraft Pecpt ist, wird die Verringerungskorrektur der Solldrehzahl Necpt durchgeführt. Der Wert des Drehzahlkorrekturausmaßes ΔNecpfb zu der Antriebskraftdifferenz wird auf den Wert gesetzt, der zuvor mit Verwendung der realen Maschine abgeglichen bzw. abgestimmt wurde. Beispielsweise berechnet die Solldrehzahl-Korrektureinheit 155 das Drehzahlkorrekturausmaß ΔNecpfb mittels einer PI-Regelung, die die Proportionalberechnung und die Integralberechnung durchführt, für die Antriebskraftdifferenz; und der Proportionalverstärkungsgrad und der Integralverstärkungsgrad sind auf die Werte gesetzt, die zuvor abgestimmt bzw. abgeglichen wurden. Neben einer PI-Regelung kann eine andere Regelung, so wie P-Regelung und PID-Regelung, verwendet werden.
• Selbst in dem Fall, wo der Aufladungsdruck von dem Sollwert aufgrund der individuellen Variation des Elektrokompressors und des Motors abweicht, ist es gemäß dieser Ausgestaltung durch Steuern bzw. Regeln der Antriebskraft des Kompressors möglich, den Aufladungsdruck nah zu dem Sollwert zu bringen.
• Die Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit 151 steuert bzw. regelt den Kompressorantriebsmotor 43 so, dass die Drehzahl des Elektrokompressors 42 sich der Solldrehzahl Necpt des Elektrokompressors 42 nähert. In der vorliegenden Ausführungsform, wie oben erwähnt, überträgt die Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit 151 die Solldrehzahl Necpt an die Motorsteuereinrichtung des Kompressorantriebsmotors 43, und die Motorsteuereinrichtung steuert die Motorabgabe so, dass die Motordrehzahl sich der Solldrehzahl nähert.
• <Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156, Realer-Elektrokompressor-Durchsatz-Berechnungseinheit 157>
• Um den realen Passierluftdurchsatz Qecmpr des Elektrokompressors 42 zu berechnen, ist in der vorliegenden Ausführungsform die Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit 151 mit einer Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 und einer Realer-Elektrokompressor-Durchsatz-Berechnungseinheit 157 versehen. Die Details werden unten erläutert werden.
• Die Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 berechnet einen realen Umgehungsventil-Passierluftdurchsatz Qecbvr, der ein realer Wert des Passierluftdurchsatzes des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 ist, auf Grundlage des realen Öffnungsgrades BVr des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 und des realen Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses P12r/P1r, welches das Druckverhältnis des realen Luftdrucks P1r und des realen Zwischenaufladungsdrucks P12r ist.
• In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 den realen Umgehungsventil-Passierluftdurchsatz Qecbvr durch Verwendung der theoretischen Fluidmechanikformel, d.h. der Mündungsdurchsatz-Berechnungsgleichung für ein komprimierbares Fluid, in der, wie es der Fall mit dem oben erwähnten Drosselklappenventil 4 und dem Ladedruckregelventil 34 ist, die Strömung in der Nähe des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 als Strömungen vor und nach einem Drosselklappenventil betrachtet wird.
• Wie in 5 und 6 gezeigt, wird jedoch gemäß der Anwesenheit/Abwesenheit einer Aufladung durch den Elektrokompressor 42 die Größenbeziehung zwischen dem Luftdruck P1, der der Druck bei der Stromaufwärtsseite (die Atmosphärische-Luft-Seite) des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 wird, und dem Zwischenaufladungsdruck P12, der der Druck bei der Stromabwärtsseite (die Motor-1-Seite) wird, umgekehrt; die Strömungsrichtung von Luft, die durch das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 strömt, wird umgekehrt.
• In dem Fall eines Nicht-Durchführens einer Aufladung durch den Elektrokompressor 42, wie in 5 gezeigt, wird der reale Zwischenaufladungsdruck P12r niedriger als der reale Luftdruck P1r mittels Druckverlust (P1r > P12r), und Luft strömt durch das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 von der Stromaufwärtsseite zu der Stromabwärtsseite. In dem Fall eines Durchführens einer Aufladung durch den Elektrokompressor 42, wie in 6 gezeigt, wird andererseits der reale Zwischenaufladungsdruck P12r höher als der reale Luftdruck P1r mittels Aufladung (P1r < P12r), und Luft strömt rückwärts des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 von der Stromabwärtsseite zu der Stromaufwärtsseite
• Wie es der Fall mit der Gleichung (14) und der Gleichung (30) oben ist, wird die theoretische Formel für den Umgehungsventil-Passierluftdurchsatz Qecbv [g/s], der durch das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 strömt, das als ein Drosselklappenventil betrachtet wird, abgeleitet, wie in der Gleichung (39) unten repräsentiert, von dem Energieerhaltungsgesetz, der Isentropenströmung-Relationalgleichung, der Schallgeschwindigkeit-Relationalgleichung und der Zustandsgleichung. Wo, gemäß der Größenbeziehung zwischen dem Luftdruck P1 und dem Zwischenaufladungsdruck P12, die Berechnungsgleichungen der Schallgeschwindigkeit a4, des Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ4 und der Dichte ρ4 getauscht sind. In dem Fall von P1 < P12, da Luft rückwärts strömt, wird -1 multipliziert, so dass der berechnete Wert des Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ4 negativ wird. $$\begin{array}{l}\text{Qecbv=}\mathrm{\rho }\text{4}\cdot \text{a4}\cdot \text{Secbv}\cdot \mathrm{\sigma 4}\hfill \\ 1)\text{Im Fall von P1>P12}\hfill \\ \text{a4=}\sqrt{\mathrm{\kappa }\cdot \text{R}\cdot \text{T1}\text{,}}\mathrm{\sigma 4=}\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\kappa -1}}\left[{\left(\frac{\text{P12}}{\text{P1}}\right)}^{\frac{2}{\mathrm{\kappa }}}-{\left(\frac{\text{P12}}{\text{P1}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa +1}}{\mathrm{\kappa }}}\right]},\mathrm{\rho }\text{4=}\frac{\text{P1}}{\text{R}\cdot \text{T1}}\hfill \\ 2)\text{Im Fall von P1<P12}\hfill \\ \text{a4=}\sqrt{\mathrm{\kappa }\cdot \text{R}\cdot \text{T12}\text{,}}\mathrm{\sigma 4=-}\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\kappa -1}}\left[{\left(\frac{\text{P1}}{\text{P12}}\right)}^{\frac{2}{\mathrm{\kappa }}}-{\left(\frac{\text{P1}}{\text{P12}}\right)}^{\frac{\mathrm{\kappa +1}}{\mathrm{\kappa }}}\right]},\mathrm{\rho }\text{4=}\frac{\text{P12}}{\text{R}\cdot \text{T12}}\hfill \end{array}$$

  

  Wo a4 eine Schallgeschwindigkeit von Luft bei der Stromaufwärtsseite oder der Stromabwärtsseite des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 ist; ρ4 eine Dichte von Luft bei der Stromaufwärtsseite oder der Stromabwärtsseite des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 ist; σ4 ein Durchsatz-Korrekturkoeffizient ist, der sich in Übereinstimmung mit dem Druckverhältnis des Stromaufwärts und Stromabwärts des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 ändert; Secbv eine Wirköffnungsfläche des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 ist.
• Durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und dem Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ4 vorbereitend gesetzt ist, auf Grundlage der theoretischen Formel des Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ4 in der oben erwähnten Gleichung (39); berechnet in dem Fall von P1r > P12r die Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 den Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ4 entsprechend dem realen Umgehungsventilanweisung-Druckverhältnis P12r/P1r (das reale Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis P12r/P1r); berechnet in dem Fall von P1r < P12r die Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 den Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ4 entsprechend dem realen Umgehungsventilanweisung-Druckverhältnis P1r/P12r (das reale Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis P1r/P12r).
• Durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen der Temperatur und der Schallgeschwindigkeit a4 vorbereitend gesetzt ist, auf Grundlage der theoretischen Formel der Schallgeschwindigkeit a4 in der oben erwähnten Gleichung (39); berechnet in dem Fall von P1r > P12r die Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 die Schallgeschwindigkeit a3 entsprechend der realen Ansauglufttemperatur T1r; berechnet in dem Fall von P1r < P12r die Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 die Schallgeschwindigkeit a3 entsprechend der realen Zwischenaufladungstemperatur T12r.
• Durch Verwendung der theoretischen Formel der Dichte ρ4 in der oben erwähnten Gleichung (39); berechnet in dem Fall von P1r > P12r die Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 die Dichte ρ4 auf Grundlage des realen Luftdrucks P1r und der realen Ansauglufttemperatur T1r; berechnet in dem Fall von P1r < P12r die Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 die Dichte ρ4 auf Grundlage des realen Zwischenaufladungsdrucks P12r und der realen Zwischenaufladungstemperatur T12r.
• Durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 und der Wirköffnungsfläche des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 vorbereitend gesetzt ist, berechnet die Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 die Wirköffnungsfläche entsprechend dem realen Öffnungsgrad BVr des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 als die reale Wirköffnungsfläche Secbvr des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45.
• Dann, wie in der Gleichung (40) gezeigt, berechnet die Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 den realen Umgehungsventil-Passierluftdurchsatz Qecbvr mittels Multiplizieren des Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ4, der Schallgeschwindigkeit a4 und der Dichte ρ4 zu der realen Wirköffnungsfläche Secbvr des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45. $$\text{Qecbvr}=\text{Secbvr}\times \mathrm{\sigma 4}\times \text{a4}\times \mathrm{\rho }\text{4}$$

  
• Wie in der Gleichung (41) gezeigt, berechnet die Realer-Elektrokompressor-Durchsatz-Berechnungseinheit 157 einen Wert, der erhalten worden ist durch Subtrahieren des realen Umgehungsventil-Passierluftdurchsatzes Qecbvr von dem realen Ansaugluftdurchsatz Qar, als den realen Passierluftdurchsatz Qecmpr des Elektrokompressors 42. $$\text{Qecmpr}=\text{Qar}-\text{Qecbvr}$$

  
• Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit 158
• Die Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit 158 führt eine Antriebssteuerung des Elektrokompressor-Ventilaktuators 47 durch und ändert den Öffnungsgrad des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45.
• Die Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit 158 steuert den Elektrokompressor-Ventilaktuator 47 grundsätzlich zum Schließen des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 in dem Fall eines Durchführens einer Aufladung durch den Elektrokompressor 42.
• In dem Fall eines Nicht-Durchführens einer Aufladung durch den Elektrokompressor 42 stört jedoch der Elektrokompressor 42 die Ansaugluftströmung, der Ansaugverlust tritt auf, und es führt zu einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs. Im Besonderen während eines Hochlastbetriebs gibt es Fälle, wo ein größerer Ansaugluftdurchsatz als der maximale Durchsatz, der mit der Strömungspfadgeometrie des Elektrokompressors 42 passieren kann, von dem Motor 1 erforderlich ist. In dem Fall eines Nicht-Durchführens einer Aufladung durch den Elektrokompressor 42, wie in 5 gezeigt, ist es deshalb wünschenswert, das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 zu öffnen, den Elektrokompressor 42 zu umgehen, und die Ansaugluft zu dem Elektrokompressor-Umgehungskanal 44 zu strömen.
• In dem Fall, der anders ist als der Fall eines Durchführens einer Aufladung durch den Elektrokompressor 42, steuert bzw. regelt demgemäß die Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit 158 den Elektrokompressor-Ventilaktuator 47 zum Öffnen des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45. Hier enthält der Fall, der anders ist als der Fall eines Durchführens einer Aufladung durch den Elektrokompressor 42, den Fall, wo die Reaktionsverzögerung eines Ansteigens des Aufladungsdruck durch den Turbolader 36 nach der Beschleunigungsanforderung gelöst wurde, und es unnötig wird, den Turbolader 36 durch den Elektrokompressor 42 zu unterstützen. Das heißt, dass es den Fall enthält, wo das Aufladen durch den Turbokompressor 31 durchgeführt wird, aber eine Aufladung durch den Elektrokompressor 42 nicht durchgeführt wird. In solch einem Fall, da es während eines Hochlastbetriebs ist, wird das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 geöffnet, kann der Ansaugverlust reduziert werden, und kann die Ansaugluftmenge erhöht werden. Auch bei einer niedrigen und mittleren Last, indem eine Aufladung durch den Turbokompressor 31 nicht durchgeführt wird, kann der Ansaugverlust reduziert werden, und kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden.
• Wie oben erwähnt, kann beim Durchführen einer Aufladung durch den Elektrokompressor 42 nach der Beschleunigungsanforderung die Reaktion einer Aufladung durch den Elektrokompressor 42 durch Schließen des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 beschleunigt werden. In dem Fall, wo die Beschleunigungsanforderung durch den Elektrokompressor 42 bei der mittleren und hohen Last auftritt, gibt es jedoch Fälle, wo der Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat größer als der Durchsatz wird, der durch den Elektrokompressor 42 strömen kann. In diesem Fall, falls das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 auf den vollständig geschlossenen Zustand gesetzt ist, gibt es eine Möglichkeit, dass ein Mangel des Ansaugluftdurchsatzes auftreten kann, und ein Abgabeabfall des Motors 1 auftreten kann. Deshalb ist es erforderlich, den Öffnungsgrad des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 innerhalb eines Bereichs zu schließen, bei dem der Abgabeabfall des Motors 1 nicht auftritt. Dieser Mangel des Ansaugluftdurchsatzes wird eine Durchsatzdifferenz zwischen dem Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat und dem realen Passierluftdurchsatz Qecmpr des Elektrokompressors 42, diese Durchsatzdifferenz wird ein Luftdurchsatz, der das Elektrokompressor-Umgehungsventil 45 passieren muss, und die Soll-Wirköffnungsfläche Secbvt des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45, die für diesen Luftdurchsatz erforderlich ist, kann durch die Gleichung (42) berechnet werden. $$\text{Secbvt=}\left(\text{Qat}-\text{Qecmpr}\right)\text{/}\left(\mathrm{\sigma 4}\times \text{a4}\times \mathrm{\rho }\text{4}\right)$$

  
• Demgemäß berechnet in der vorliegenden Ausführungsform, wie in der Gleichung (42) gezeigt, die Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit 158 die Soll-Wirköffnungsfläche Secbvt des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 mittels Dividieren einer Durchsatzdifferenz, die den realen Passierluftdurchsatz Qecmpr des Elektrokompressors 42 von dem Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat subtrahiert, durch den Durchsatz-Korrekturkoeffizienten σ4, die Schallgeschwindigkeit a4 und die Dichte ρ4, die durch die oben erwähnte Verarbeitung berechnet werden. Durch Verwendung von Kennfelddaten, in denen die Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 und der Wirköffnungsfläche des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 vorbereitend gesetzt ist, berechnet dann die Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit 158 den Öffnungsgrad entsprechend der Soll-Wirköffnungsfläche Secbvt als die Sollöffnung BVt des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45. Die Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit 158 steuert den Elektrokompressor-Ventilantriebsmotor 47 so, dass der reale Öffnungsgrad BVr des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 sich der Sollöffnung BVt nähert.
• Flussdiagramm
• Die Prozedur der Verarbeitung durch die Steuereinrichtung 100 (das Steuerverfahren des Motors 1) gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird auf Grundlage der in 7 bis 10 repräsentierten Flussdiagramme erläutert werden. Die in den Flussdiagrammen in 7 bis 10 repräsentierten Verarbeitungselemente werden wiederkehrend jeden konstanten Operationszyklus implementiert, während die Berechnungsverarbeitungseinheit 90 in dem Speichergerät 91 gespeicherte Software (ein Programm) implementiert.
• Zuerst wird das Flussdiagramm in 7 erläutert werden. In dem Schritt S01, wie oben erwähnt, implementiert die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 eine Antriebsbedingung-Erfassungsverarbeitung (einen Antriebsbedingung-Erfassungsschritt), die die Antriebsbedingung des Motors 1 erfasst. Die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 erfasst die reale Drehzahl Ner des Motors 1, den realen Ansaugluftdurchsatz Qar und den realen atmosphärischen Druck bzw. Luftdruck P1r. Zusätzlich zu den vorhergehenden Antriebsbedingungen erfasst die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 vielfältige Arten von Antriebsbedingungen, so wie die reale Ansauglufttemperatur T1r, den realen Drosselklappenöffnungsgrad THr, den realen Krümmerdruck Pbr, das Abgas-Kraftstoff-Luft-Verhältnis AF, den realen Aufladungsdruck P2r, den Akzeleratoröffnungsgrad D, den realen Öffnungsgrad BVr des Elektrokompressor-Umgehungsventils, den realen Zwischenaufladungsdruck P12r und die reale Zwischenaufladungstemperatur T12r. Wie oben beschrieben, implementiert hier die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 (die Realer-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit 141) eine Realer-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungsverarbeitung (einen Realer-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungsschritt), die den realen Ansaugluftdurchsatz Qar berechnet. Wie oben erwähnt, implementiert die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 (die Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 142) eine Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungsverarbeitung (einen Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungsschritt), die den realen Ladewirkungsgrad Ecr und die Reale-im-Zylinder-Frischluftmenge Qcr berechnet, auf Grundlage des Ausgabesignals des Luftströmungssensors 12 oder des Krümmerdrucksensors 15. Und wie oben beschrieben, implementiert die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit 110 (die Schätzdrehmoment-Berechnungseinheit 143) eine Schätzdrehmoment-Berechnungsverarbeitung (einen Schätzdrehmoment-Berechnungsschritt), die das Schätzabgabedrehmoment TRQr des Motors 1 oder den geschätzten indizierten mittleren Druck Pir berechnet.
• In dem Schritt S02, wie oben beschrieben, implementiert als Nächstes die Ansaugluft-Steuereinheit 111 eine Ansaugluft-Steuerverarbeitung (einen Ansaugluft-Steuerschritt), die eine Ansaugluft des Motors 1 steuert. Die Ansaugluft-Steuereinheit 111 berechnet den Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat und den Soll-Ladewirkungsgrad Ect. Die Details der Verarbeitung in dem Schritt S02 werden in dem Flussdiagramm in 8 repräsentiert werden. In dem Schritt S10, wie oben beschrieben, implementiert die Bedarfsdrehmoment-Berechnungseinheit 120 eine Bedarfsdrehmoment-Berechnungsverarbeitung (einen Bedarfsdrehmoment-Berechnungsschritt), die das geforderte Abgabedrehmoment TRQd auf Grundlage des Akzeleratoröffnungsgrades D eines Bedarfs von einer externen Steuereinrichtung und dergleichen berechnet. Als Nächstes implementiert in dem Schritt S11, wie oben beschrieben, die Solldrehmoment-Berechnungseinheit 121 eine Solldrehmoment-Berechnungsverarbeitung (einen Solldrehmoment-Berechnungsschritt), die das Sollabgabedrehmoment TRQt oder den indizierten mittleren Solldruck Pit auf Grundlage des geforderten Abgabedrehmoments TRQd berechnet. In dem Schritt S12, wie oben beschrieben, implementiert dann die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungseinheit 122 eine Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungsverarbeitung (einen Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge-Berechnungsschritt), die den Soll-Ladewirkungsgrad Ect und die Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct auf Grundlage des Sollabgabedrehmoments TRQt oder des indizierten mittleren Solldrucks Pit berechnet. In dem Schritt S13, wie oben beschrieben, implementiert die Soll-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit 123 eine Soll-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungsverarbeitung (einen Soll-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungsschritt), die den Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat auf Grundlage der Soll-im-Zylinder-Frischluftmenge Qct berechnet. In dem Schritt S14, wie oben beschrieben, implementiert die Drosselklappenöffnungsgrad-Steuereinheit 124 eine Drosselklappenöffnungsgrad-Steuerverarbeitung (einen Drosselklappenöffnungsgrad-Steuerschritt), die den Drosselklappenöffnungsgrad auf Grundlage des Soll-Ansaugluftdurchsatzes Qat steuert.
• In dem Schritt S03 in 7, wie oben beschrieben, implementiert als Nächstes die Ladedruckregelventil-Steuereinheit 112 eine Ladedruckregelventil-Steuerverarbeitung (einen Ladedruckregelventil-Steuerschritt), der eine Antriebssteuerung des Ladedruckregelventils 34 durchführt, um den Aufladungsdruck P2 zu steuern. Die Details der Verarbeitung in dem Schritt S03 werden in dem Flussdiagramm in 9 repräsentiert werden. In dem Schritt S21, wie oben beschrieben, implementiert die Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit 131 eine Sollaufladungsdruck-Berechnungsverarbeitung (einen Sollaufladungsdruck-Berechnungsschritt), die den Sollaufladungsdruck P2t auf Grundlage des Soll-Ladewirkungsgrades Ect und der realen Drehzahl Ner berechnet. In dem Schritt S22, wie oben beschrieben, implementiert die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 132 eine Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungsverarbeitung (einen Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungsschritt), die die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct berechnet, auf Grundlage des in dem Ansaugluft-Steuerschritt berechneten Soll-Ansaugluftdurchsatzes Qat und des Soll-Gesamt-Vor/Nach-Kompressor-Druckverhältnisses P2t/P1r, welches das Druckverhältnis des Sollaufladungsdrucks P2t und des realen Luftdrucks P1r ist.
• In dem Schritt S23, wie oben beschrieben, implementiert die Soll-Turbinendurchsatz-Berechnungseinheit 133 eine Soll-Turbinendurchsatz-Berechnungsverarbeitung (einen Soll-Turbinendurchsatz-Berechnungsschritt), die den Soll-Turbinendurchsatz Qtt berechnet, der die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct realisiert. In dem Schritt S24, wie oben beschrieben, implementiert die Abgasdurchsatz-Berechnungseinheit 134 eine Abgasdurchsatz-Berechnungsverarbeitung (einen Abgasdurchsatz-Berechnungsschritt), die den realen Abgasdurchsatz Qexr berechnet, auf Grundlage des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF des Motors 1. In dem Schritt S25, wie oben beschrieben, implementiert die Soll-Schieberdurchsatz-Berechnungseinheit 135 eine Soll-Schieberdurchsatz-Berechnungsverarbeitung (einen Soll-Schieberdurchsatz-Berechnungsschritt), die den Soll-Ladedruckregelventil-Durchsatz Qwgt berechnet, auf Grundlage des realen Abgasdurchsatzes Qexr und des Soll-Turbinendurchsatzes Qtt. In dem Schritt S26, wie oben beschrieben, implementiert die Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis-Berechnungseinheit 136 eine Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis-Berechnungsverarbeitung (einen Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis-Berechnungsschritt), die das Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis P3t/P4t berechnet, welches die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct realisiert.
• In dem Schritt S27, wie oben beschrieben, implementiert die Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck-Berechnungseinheit 137 eine Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck-Berechnungsverarbeitung (einen Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck-Berechnungsschritt), die den realen Turbinenstromabwärtsdruck P4r berechnet, auf Grundlage des realen Abgasdurchsatzes Qexr, und dann den Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck P3t berechnet, auf Grundlage des realen Turbinenstromabwärtsdrucks P4r und des Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisses P3t/P4t. In dem Schritt S28, wie oben beschrieben, implementiert die Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche-Berechnungseinheit 138 eine Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche-Berechnungsverarbeitung (einen Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche-Berechnungsschritt), die die Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche Swgt berechnet, auf Grundlage des Soll-Ladedruckregelventil-Durchsatzes Qwgt, des Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisses P3t/P4t und des Soll-Turbinenstromaufwärtsdrucks P3t.
• In dem Schritt S29, wie oben beschrieben, implementiert die Reale-Turbokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 140 eine Reale-Turbokompressorantriebskraft-Berechnungsverarbeitung (einen Reale-Turbokompressorantriebskraft-Berechnungsschritt), die die reale Turbokompressorantriebskraft Pcr berechnet, auf Grundlage des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar und des realen Vor/Nach-Turbokompressor-Druckverhältnisses P2r/P12r, welches das Druckverhältnis des realen Aufladungsdrucks P2r und des realen Zwischenaufladungsdrucks P12r ist.
• In dem Schritt S30, wie oben beschrieben, implementiert die Schieberventil-Steuerwert-Berechnungseinheit 139 eine Schieberventil-Steuerwert-Berechnungsverarbeitung (einen Schieberventil-Steuerwert-Berechnungsschritt), die den Schieberventil-Steuerwert WG auf Grundlage der Soll-Schieber-Wirköffnungsfläche Swgt berechnet.
• Als Nächstes implementiert in dem Schritt S04 in 7, wie oben beschrieben, die Elektrokompressor-Steuereinheit 113 eine Elektrokompressor-Steuerverarbeitung (einen Elektrokompressor-Steuerschritt), die eine Antriebssteuerung des Kompressorantriebsmotors 43 und des Elektrokompressor-Ventilaktuators 47 durchführt, um den Zwischenaufladungsdruck P12 zu steuern.
• Die Details der Verarbeitung in dem Schritt S04 werden in dem Flussdiagramm in 10 repräsentiert werden. In dem Schritt S31, wie oben beschrieben, implementiert die Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungseinheit 156 eine Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungsverarbeitung (einen Realer-Umgehungsventil-Durchsatz-Berechnungsschritt), die den realen Umgehungsventil-Passierluftdurchsatz Qecbvr berechnet, auf Grundlage des realen Öffnungsgrades BVr des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 und des realen Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses P12r/P1r, welches das Druckverhältnis des realen Luftdrucks P1r und des realen Zwischenaufladungsdrucks P12r ist. In dem Schritt S32, wie oben beschrieben, implementiert die Realer-Elektrokompressor-Durchsatz-Berechnungseinheit 157 eine Elektrokompressor-Durchsatz-Berechnungsverarbeitung (einen Elektrokompressor-Durchsatz-Berechnungsschritt), die den Wert berechnet, der erhalten worden ist durch Subtrahieren des realen Umgehungsventil-Passierluftdurchsatzes Qecbvr von dem realen Ansaugluftdurchsatz Qar, als den realen Passierluftdurchsatz Qecmpr des Elektrokompressors 42.
• In dem Schritt S33, wie oben beschrieben, implementiert die Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit 151 (eine Grund-Solldrehzahl-Berechnungseinheit 152) eine Elektrokompressor-Drehzahl-Steuerverarbeitung (einen Elektrokompressor-Drehzahl-Steuerschritt), die den Wert berechnet, der erhalten worden ist durch Subtrahieren, von dem Sollaufladungsdruck P2t, der Druckdifferenz, die erhalten worden ist, durch Subtrahieren des realen Zwischenaufladungsdrucks P12r von dem realen Aufladungsdruck P2r, als den Soll-Zwischenaufladungsdruck P12t; das Soll-Vor/Nach-Turbokompressor-Druckverhältnis P12t/P1r berechnet, welches das Verhältnis des Soll-Zwischenaufladungsdrucks P12t und des realen Luftdrucks P1r ist; die Solldrehzahl des Elektrokompressors 42 berechnet, auf Grundlage des Soll-Vor/Nach-Turbokompressor-Druckverhältnisses P12t/P1r und des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar (in diesem Beispiel des realen Passierluftdurchsatzes Qecmpr des Elektrokompressors 42); und den Kompressorantriebsmotor 43 so steuert, dass die Drehzahl des Elektrokompressors 42 sich der Solldrehzahl des Elektrokompressors 42 nähert.
• In dem Schritt S34, wie oben beschrieben, implementiert die Soll-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 153 eine Soll-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungsverarbeitung (einen Soll-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungsschritt), die den Wert berechnet, der erhalten worden ist durch Subtrahieren der realen Turbokompressorantriebskraft Pcr von der Soll-Gesamtkompressorantriebskraft Pct, als die Soll-Elektrokompressorantriebskraft Pecpt. In dem Schritt S35, wie oben beschrieben, implementiert die Reale-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit 154 eine Reale-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungsverarbeitung (Reale-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungsschritt), die die reale Elektrokompressorantriebskraft Pecpr berechnet, auf Grundalge des realen Ansaugluftdurchsatzes Qar (in diesem Beispiel des realen Passierluftdurchsatzes Qecmpr des Elektrokompressors 42), und des realen Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses P12r/P1r, welches das Druckverhältnis des realen Luftdrucks P1r und des realen Zwischenaufladungsdrucks P12r ist. In dem Schritt S36 implementiert die Solldrehzahl-Korrektureinheit 155 einen Solldrehzahl-Kompensationsprozess (einen Solldrehzahl-Korrekturschritt), der die Solldrehzahl des Elektrokompressors korrigiert, auf Grundlage der Antriebskraftdifferenz zwischen der Soll-Elektrokompressorantriebskraft Pecpt und der realen Elektrokompressorantriebskraft Pecpr.
• In dem Schritt S37 implementiert die Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit 158 eine Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuerverarbeitung (einen Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuerschritt), die eine Antriebssteuerung des Elektrokompressor-Ventilaktuators 47 durchführt, und ändert den Öffnungsgrad des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45. In der vorliegenden Ausführungsform steuert in dem Fall, der anders ist als der Fall eines Durchführens einer Aufladung durch den Elektrokompressor 42, die Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit 158 den Elektrokompressor-Ventilaktuator 47 zum Öffnen des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45. Wie oben beschrieben, um einen Mangel des realen Passierluftdurchsatzes Qecmpr des Elektrokompressors 42 zu dem Soll-Ansaugluftdurchsatz Qat zu kompensieren, führt die Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit 158 eine Steuerung durch, die die Wirköffnungsfläche des Elektrokompressor-Umgehungsventils 45 in Übereinstimmung mit diesem Mangel öffnet.
• Vielfältige Modifizierungen und Abänderungen dieser Erfindung werden dem Fachmann in dem Gebiet ersichtlich sein, ohne von dem Schutzbereich dieser Erfindung abzuweichen, und es sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die hierin bekannt gemachten veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt ist.

Claims (7)

1. Steuereinrichtung (100) für einen Auflader-ausgestatten Verbrennungsmotor (1), der versehen ist mit einem Turbolader (36), welcher eine in einem Abgaspfad (7) bereitgestellte Turbine (32) und einen Turbokompressor (31) hat, welcher bei der Stromaufwärtsseite eines Drosselklappenventils (4) in einem Ansaugpfad (2) bereitgestellt ist und integral mit der Turbine (32) rotiert, und einem elektrischen Auflader (50), welcher einen Elektrokompressor (42), der bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors (31) in dem Ansaugpfad (2) bereitgestellt ist, und einen Elektromotor (43) hat, der den Elektrokompressor (42) antreibt, wobei die Steuereinrichtung (100) für den Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor (1) umfasst: eine Antriebsbedingung-Erfassungseinheit (110), die einen Ansaugluftdurchsatz (Qa), der durch den Ansaugpfad (2) strömt, einen Luftdruck (P1), einen Zwischenaufladungsdruck (P12), der ein Druck bei der Stromabwärtsseite des Elektrokompressors (42) und bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors (31) in dem Ansaugpfad (2) ist, und einen Aufladungsdruck (P2) erfasst, der ein Druck bei der Stromabwärtsseite des Turbokompressors (31) und bei der Stromaufwärtsseite des Drosselklappenventils (4) in dem Ansaugpfad (2) ist; eine Sollaufladungsdruck-Berechnungseinheit (131), die einen Sollwert des Aufladungsdrucks (P2t) berechnet; und eine Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit (151), die als einen Sollwert des Zwischenaufladungsdrucks (P12t) einen Wert berechnet, der erhalten worden ist durch Subtrahieren, von dem Sollwert des Aufladungsdrucks (P2t), einer Druckdifferenz, die erhalten worden ist durch Subtrahieren eines Erfassungswertes des Zwischenaufladungsdrucks (P12r) von einem Erfassungswert des Aufladungsdrucks (P2r); ein Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis (P12t/P1r) berechnet, das ein Verhältnis des Sollwertes des Zwischenaufladungsdrucks (P12t) und eines Erfassungswertes des Luftdrucks (P1r) ist; eine Solldrehzahl des Elektrokompressors (Necpt) auf Grundlage des Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses (P12t/P1r) und eines Erfassungswertes des Ansaugluftdurchsatzes (Qar) berechnet; und den Elektromotor (43) so steuert, dass eine Drehzahl des Elektrokompressors (42) sich der Solldrehzahl des Elektrokompressors (Necpt) nähert.
2. Steuereinrichtung (100) für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 1, wobei durch Verwendung einer Drehzahlcharakteristik, in der eine Beziehung zwischen einem Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis (P12/P1), das ein Druckverhältnis von stromaufwärts und stromabwärts des Elektrokompressors (42) ist, einem Passierluftdurchsatz (Qecmp) des Elektrokompressors (42) und der Drehzahl (Necp) des Elektrokompressors (42) vorbereitend gesetzt ist, die Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit (151) als die Solldrehzahl des Elektrokompressors (Necpt) die Drehzahl des Elektrokompressors (42) entsprechend dem Erfassungswert des Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses (P12r/P1r) und dem Erfassungswert des Ansaugluftdurchsatzes (Qar) berechnet.
3. Steuereinrichtung (100) für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, mit ferner: einer Soll-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit (123), die einen Sollwert des Ansaugluftdurchsatzes (Qat) berechnet; einer Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungseinheit (132), die eine Soll-Gesamtkompressorantriebskraft (Pct) berechnet, die ein Sollwert einer Gesamtantriebskraft ist, die eine Antriebskraft des Turbokompressors (31) und eine Antriebskraft des Elektrokompressors (42) summiert, auf Grundlage des Sollwertes des Ansaugluftdurchsatzes (Qat) und eines Druckverhältnisses zwischen dem Sollwert des Aufladungsdrucks (P2t) und dem Erfassungswert des Luftdrucks (P1r); einer Reale-Turbokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit (140), die einen Realwert der Antriebskraft des Turbokompressors (Pcr) berechnet auf Grundlage des Erfassungswertes des Ansaugluftdurchsatzes (Qar) und eines Druckverhältnisses zwischen dem Erfassungswert des Zwischenaufladungsdrucks (P12r)und dem Erfassungswert des Aufladungsdrucks (P2r); einer Soll-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit (153), die einen Wert, der erhalten worden ist durch Subtrahieren des Realwertes der Antriebskraft des Turbokompressors (Pcr) von der Soll-Gesamtkompressorantriebskraft (Pct), als einen Sollwert der Antriebskraft des Elektrokompressors (Pecpt) berechnet; einer Reale-Elektrokompressorantriebskraft-Berechnungseinheit (154), die einen Realwert der Antriebskraft des Elektrokompressors (Pecpr) berechnet auf Grundlage des Erfassungswertes des Ansaugluftdurchsatzes (Qar) und eines Druckverhältnisses zwischen dem Erfassungswert des Luftdrucks (P1r) und dem Erfassungswert des Zwischenaufladungsdrucks (P12r); und einer Solldrehzahl-Korrektureinheit (155), die die Solldrehzahl des Elektrokompressors (Necpt) auf Grundlage einer Antriebskraftdifferenz zwischen dem Sollwert der Antriebskraft des Elektrokompressors (Pecpt) und dem Realwert der Antriebskraft des Elektrokompressors (Pecpr) korrigiert.
4. Steuereinrichtung (100) für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der elektrische Auflader (50) ferner eine Elektrokompressorumgehung (44), welche den Elektrokompressor (42) umgeht, ein Elektrokompressor-Umgehungsventil (45), welches die Elektrokompressorumgehung (44) öffnet und schließt, und einen Elektrokompressor-Ventilaktuator (47) enthält, der das Elektrokompressor-Umgehungsventil (45) antreibt, mit ferner einer Umgehungsventil-Öffnungsgrad-Steuereinheit (158), die den Elektrokompressor-Ventilaktuator (47) steuert, das Elektrokompressor-Umgehungsventil (45) zu öffnen, außer beim Durchführen einer Aufladung durch den Elektrokompressor (42).
5. Steuereinrichtung (100) für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 4, mit ferner: einer Realer-Umgehungsventildurchsatz-Berechnungseinheit (156), die einen Realwert eines Passierluftdurchsatzes des Elektrokompressor-Umgehungsventils (Qecbvr) berechnet auf Grundlage eines Erfassungswertes eines Öffnungsgrades des Elektrokompressor-Umgehungsventils (BVr), der durch die Antriebsbedingung-Erfassungseinheit (110) erfasst worden ist, und eines Druckverhältnisses zwischen dem Erfassungswert des Luftdrucks (P1r) und dem Erfassungswert des Zwischenaufladungsdrucks (P12r); und einer Realer-Elektrokompressordurchsatz-Berechnungseinheit (157), die einen Wert, der erhalten worden ist durch Subtrahieren des Realwertes des Passierluftdurchsatzes des Elektrokompressor-Umgehungsventils (Qecbvr) von dem Erfassungswert des Ansaugluftdurchsatzes (Qar), als einen Realwert eines Passierluftdurchsatzes des Elektrokompressors (Qecmpr) berechnet, wobei die Elektrokompressor-Drehzahl-Steuereinheit (151) den Realwert des Passierluftdurchsatzes des Elektrokompressors (42) als den Erfassungswert des Ansaugluftdurchsatzes (Qar) verwendet und die Solldrehzahl des Elektrokompressors (Necpt) auf Grundlage des Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses (P12t/P1r) und des Realwertes des Passierluftdurchsatzes des Elektrokompressors (Qecmpr) berechnet.
6. Steuereinrichtung (100) für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Turbolader (36) ferner eine Turbinenumgehung (37), die die Turbine (32) umgeht, ein Ladedruckregelventil (34), das die Turbinenumgehung (37) öffnet und schließt, und einen Schieberventilaktuator (34a) enthält, der das Ladedruckregelventil (34) antreibt, mit ferner: einer Soll-Ansaugluftdurchsatz-Berechnungseinheit (123), die einen Sollwert des Ansaugluftdurchsatzes (Qat) berechnet; einer Soll-Gesamtkompressorantriebskraft-Berechnungseinheit (132), die eine Soll-Gesamtkompressorantriebskraft (Pct) berechnet, die ein Sollwert einer Gesamtantriebskraft ist, die eine Antriebskraft des Turbokompressors (31) und eine Antriebskraft des Elektrokompressors (42) summiert, auf Grundlage des Sollwertes des Ansaugluftdurchsatzes (Qat) und eines Druckverhältnisses zwischen dem Sollwert des Aufladungsdrucks (P2t) und dem Erfassungswert des Luftdrucks (P1r); einer Soll-Turbinendurchsatz-Berechnungseinheit (133), die einen Sollwert des Turbinendurchsatzes (Qtt) berechnet, welcher ein in die Turbine strömender Abgasdurchsatz ist, der die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft (Pct) realisiert; einer Abgasdurchsatz-Berechnungseinheit (134), die einen Realwert eines Abgasdurchsatzes (Qexr) berechnet auf Grundlage des Erfassungswertes des Ansaugluftdurchsatzes (Qar) und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AF) des Verbrennungsmotors (1); einer Soll-Schieberdurchsatz-Berechnungseinheit (135), die einen Wert, der erhalten worden ist durch Subtrahieren des Sollwertes des Turbinendurchsatzes (Qtt) von dem Realwert des Abgasdurchsatzes (Qexr), als einen Sollwert eines Ladedruckregelventil-Durchsatzes (Qwgt) berechnet, der ein Abgasdurchsatz ist, der durch das Ladedruckregelventil (34) strömt; einer Soll-Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnis-Berechnungseinheit (136), die einen Sollwert eines Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisses (P3t/P4t) berechnet, das ein Druckverhältnis von stromaufwärts und stromabwärts der Turbine (32) ist, welcher die Soll-Gesamtkompressorantriebskraft (Pct) realisiert; einer Soll-Turbinenstromaufwärtsdruck-Berechnungseinheit (137), die einen Realwert eines Stromabwärtsdrucks der Turbine (P4r) auf Grundlage des Realwertes des Abgasdurchsatzes (Qexr) berechnet und einen Sollwert eines Stromaufwärtsdrucks der Turbine (P3t) auf Grundlage des Realwertes des Stromabwärtsdrucks der Turbine (P4r) und des Sollwertes des Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisses (P3t/P4t) berechnet; einer Soll-Schieberwirköffnungsfläche-Berechnungseinheit (138), die einen Sollwert einer wirksamen Öffnungsfläche des Ladedruckregelventils (Swgt) berechnet auf Grundlage des Sollwertes des Ladedruckregelventildurchsatzes (Qwgt), des Sollwertes des Vor/Nach-Turbine-Druckverhältnisses (P3t/P4t) und des Sollwertes des Stromaufwärtsdrucks der Turbine (P3t); und einer Schieberventil-Steuerwert-Berechnungseinheit (139), die einen Steuerwert des Schieberventilaktuators (WG) auf Grundlage des Sollwertes der wirksamen Öffnungsfläche (Swgt) berechnet.
7. Steuerverfahren für einen Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor (1), der versehen ist mit einem Turbolader (36), der eine in einem Abgaspfad (7) bereitgestellte Turbine (32) und einen Turbokompressor (31) hat, der bei der Stromaufwärtsseite eines Drosselklappenventils (4) in einem Ansaugpfad (2) bereitgestellt ist und integral mit der Turbine (32) rotiert, und einem elektrischen Auflader (50), der einen Elektrokompressor (42), der bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors (31) in dem Ansaugpfad (2) bereitgestellt ist, und einen Elektromotor (43) hat, der den Elektrokompressor (42) antreibt, wobei das Steuerverfahren für den Auflader-ausgestatteten Verbrennungsmotor (1) umfasst: einen Antriebsbedingung-Erfassungsschritt, der einen Ansaugluftdurchsatz (Qa), der durch den Ansaugpfad (2) strömt, einen Luftdruck (P1), einen Zwischenaufladungsdruck (P12), der ein Druck bei der Stromabwärtsseite des Elektrokompressors (42) und bei der Stromaufwärtsseite des Turbokompressors (31) in dem Ansaugpfad (2) ist, und einen Aufladungsdruck erfasst, der ein Druck bei der Stromabwärtsseite des Turbokompressors (31) und bei der Stromaufwärtsseite des Drosselklappenventils (4) in dem Ansaugpfad (2) ist; einen Sollaufladungsdruck-Berechnungsschritt, der einen Sollwert des Aufladungsdrucks (P2t) berechnet; und einen Elektrokompressor-Drehzahl-Steuerschritt, der als einen Sollwert des Zwischenaufladungsdrucks (P12t) einen Wert berechnet, der erhalten worden ist durch Subtrahieren, von dem Sollwert des Aufladungsdrucks (P2t), einer Druckdifferenz, die erhalten worden ist durch Subtrahieren eines Erfassungswertes des Zwischenaufladungsdrucks (P12r)von einem Erfassungswert des Aufladungsdrucks (P2r); ein Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnis (P12t/P1r) berechnet, das ein Verhältnis des Sollwertes des Zwischenaufladungsdrucks (P12t) und eines Erfassungswertes des Luftdrucks (P1r) ist; eine Solldrehzahl des Elektrokompressors (Necpt) auf Grundlage des Soll-Vor/Nach-Elektrokompressor-Druckverhältnisses (P12t/P1r) und eines Erfassungswertes des Ansaugluftdurchsatzes (Qar) berechnet; und den Elektromotor (43) so steuert, dass eine Drehzahl des Elektrokompressors (42) sich der Solldrehzahl des Elektrokompressors (Necpt) nähert.

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