DE102018201376A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Verdichters für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Verdichters für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Verdichters (102) für eine Brennkraftmaschine (100), wobei vorgesehen ist, dass wenigstens eine Ist-Größe erfasst wird, die eine Eigenschaft einer Luftsäule, die sich an einem Ausgang (124) des Verdichters (102) in einem Ansaugtrakt (128) der Brennkraftmaschine (100) befindet, charakterisiert, wobei in einem Vergleich die Ist-Größe mit einem Vergleichswert verglichen wird, wobei der Vergleichswert eine Grenze für die Eigenschaft der Luftsäule charakterisiert, wobei abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Soll-Größe bestimmt wird, um die Ist-Größe in Richtung oder Gegenrichtung des Vergleichswerts zu verschieben, und wobei ein Aktuator (114) zur Beeinflussung der Ist-Größe abhängig von der Soll-Größe betrieben wird.

Description

  • Stand der Technik
  • DE 10 241 892 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Verdichter, insbesondere einem Turbolader, in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine bei dem eine Aktualisierung einer Pumpgrenze des Verdichters ermöglicht wird. Dabei wird ein Druckverhältnis über dem Verdichter in Abhängigkeit eines Massestroms durch den Verdichter mittels der Pumpgrenze begrenzt, um ein Pumpen des Verdichters bei einer Aufladung der Brennkraftmaschine mit Frischluft zu verhindern.
  • Mit Pumpgrenze wird eine Betriebsgrenze des Verdichters bezeichnet, bei der eine Aufladung durch den Verdichter einen Grenzzustand erreicht, d. h. ein sogenanntes Pumpen, auftritt. Mit Pumpen wird ein Betriebszustand des Verdichters bezeichnet, bei dem eine Luftsäule, die sich zwischen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine am Ausgang des Verdichters befindet, oszilliert.Auf dauer führt dies zur Zerstörung des Verdichters.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Verdichter in einem für die Aufladung optimalen Bereich zu betreiben, wobei ein Verdichterpumpen, d.h. eine Oszillation der Luftsäule im Ansaugtrakt, vermieden wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Dies wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen erreicht.
  • Bezüglich des Verfahrens zur Regelung eines Verdichters für eine Brennkraftmaschine ist vorgesehen, dass wenigstens eine Ist-Größe erfasst wird, die eine Eigenschaft einer Luftsäule, die sich an einem Ausgang des Verdichters in einem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine befindet, charakterisiert, wobei in einem Vergleich die Ist-Größe mit einem Vergleichswert verglichen wird, wobei der Vergleichswert eine Grenze für eine Oszillation der Ist-Größe charakterisiert, wobei abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Soll-Größe bestimmt wird, um die Ist-Größe in Richtung oder Gegenrichtung des Vergleichswerts zu verschieben, und wobei ein Aktuator zur Beeinflussung der Ist-Größe abhängig von der Soll-Größe betrieben wird. Dadurch wird eine Regelstrategie implementiert, bei der ein Betriebspunkt des Verdichters zu einem optimalen Betriebspunkt ohne kritisches Pumpen geregelt wird.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Ist-Größe einen Ladedruck, einen Luftmassenstrom, eine Drehzahl des Verdichters, einen Körperschall im oder am Verdichter oder im oder am Ansaugtrakt, eine Stromaufnahme oder Stromschwankungen einer mit dem Verdichter gekoppelten elektrischen Maschine charakterisiert. Diese Größen sind besonders gut auswertbar, um Auffälligkeiten bezüglich Oszillationen zu erkennen.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Ist-Größe den Ladedruck charakterisiert und der Vergleichswert einen Grenz-Wert für eine Oszillation des Ladedrucks, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 50 Hz, charakterisiert oder wobei die Ist-Größe den Luftmassenstrom charakterisiert, wobei der Vergleichswert einen Grenz-Wert für eine Oszillation des Luftmassenstroms, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 50 Hz, charakterisiert. Dies sind besonders gute Zustandsgrößen für eine Erkennung von Auffälligkeiten bezüglich Oszillationen.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Ist-Größe, den Körperschall im oder am Verdichter oder im oder am Ansaugtrakt charakterisiert und der Vergleichswert einen Grenz-Wert für den Körperschall, insbesondere eine Lautstärke, charakterisiert. Dadurch wird ein Geräuschanstieg, der mit einem Anstieg der Amplitude der Ist-Größe einhergeht, als Anzeichen einer Auffälligkeit bezüglich Oszillationen verwendbar.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Körperschall mittels eines Mikrofons oder mittels eines Drucksensors erfasst wird. Dadurch ist der Geräuschanstieg besonders einfach erfassbar.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Ist-Größe, die Drehzahl des Verdichters charakterisiert und der Vergleichswert einen Grenz-Wert für die Drehzahl, insbesondere eine Oszillation in einem Bereich von 5 bis 50 Hz, charakterisiert. Durch Überwachung der Drehzahl sind charakteristische Oszillationen besonders gut erkennbar.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Ist-Größe, die Stromaufnahme oder Stromschwankungen einer elektrischen Maschine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers insbesondere in einem Bereich von 5 bis 50 Hz charakterisiert und der Vergleichswert einen Grenz-Wert für die Stromaufnahme oder Stromschwankungen insbesondere in einem Bereich von 5 bis 50 Hz charakterisiert. Durch Überwachen der Drehzahl sind charakteristische Oszillationene besonders gut erkennbar. Durch Überwachung dieser Stromaufnahme, welche für ander Zwecke, z.B. für die elektronsiche Kommutierung der elektriaschen Maschine, ohnehin vorhanden ist, sind charakteristische Oszillationene ebenfalls besonders gut erkennbar.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass eine erste Soll-Größe abhängig von einem Kennfeld bestimmt wird, das einem Druckverhältnis zwischen einem Eingang des Verdichters und einem Ausgang des Verdichters, einer Ansauglufttemperatur und einem Druck am Eingang des Verdichters Soll-Größen zuordnet, wobei die Ist-Größe bestimmt wird, die sich für die erste Soll-Größe einstellt, wobei eine zweite Soll-Größe abhängig vom Ergebnis des Vergleichs bestimmt wird, bis die Ist-Größe den Vergleichswert oder einen vorgegebenen Bereich um den Vergleichswert erreicht. Der Verdichter wird so von einem durch das Kennfeld vorgegebenen Betriebspunkt, zu einem Betriebspunkt an der Oszillationsgrenze bewegt. Dies ermöglicht es ausgehend von einem theoretischen optimalen Betriebspunkt aus einen realen optimalen Betriebspunkt zu erreichen.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass wenn die Ist-Größe bei einer zweiten Soll-Größe den Vergleichswert oder einen vorgegebenen Bereich um den Vergleichswert zumindest zeitweise erreicht, diese zweite Soll-Größe mit einem dann vorliegenden Druckverhältnis zwischen dem Eingang des Verdichters und dem Ausgang des Verdichters, einer dann vorliegenden Ansauglufttemperatur und einem dann vorliegenden Druck am Eingang des Verdichters in dem Kennfeld abgespeichert wird. Dies ermöglicht es, einen erreichten realen optimalen Betriebspunkt als neuen theoretisch optimalen Betriebspunkt abzuspeichern. Dadurch wird das Kennfeld adaptiert.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Aktuator ein Bypass-Ventil ist, das abhängig von der Soll-Größe betrieben wird, wobei ein Soll-Ventilquerschnitt des Bypass-Ventils abhängig von der Soll-Größe vergrößert wird, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen ersten vorgegebenen Wert überschreitet, und wobei der Soll-Ventilquerschnitt des Bypass-Ventils abhängig von der Soll-Größe verringert wird, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen zweiten Vorgegebenen Wert unterschreitet. Dies ermöglicht das Einstellen eines realen optimalen Betriebspunkts für Verdichter mit einem regelbaren Bypass-Ventil, insbesondere auch, wenn kein regelbarer Verdichter vorgesehen ist.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Aktuator eine Elektro-Maschine des Verdichters ist, die abhängig von der Soll-Größe betrieben wird, wobei eine Soll-Drehzahl des Verdichters abhängig von der Soll-Größe verringert wird, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen ersten vorgegebenen Wert überschreitet, und wobei die Soll-Drehzahl des Verdichters abhängig von der Soll-Größe vergrößert wird, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen zweiten Vorgegebenen Wert unterschreitet. Dies ermöglicht das Einstellen eines realen optimalen Betriebspunkts für Verdichter mit einer regelbaren Elektro-Maschine.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass ein Drehmoment, mit dem der Verdichter angetrieben wird, während eines Auslasstakts der Brennkraftmaschine oder wenn ein Verringerung eines Soll-Moments der Brennkraftmaschine oder ein Lastabfall oder ein Rückgang eines Fahrerwunsches einen Schwellwert überschreitet, elektromotorisch gedrosselt oder generatorisch gebremst wird. Dadurch werden Auslassstöße, die zu Drehmomentschwankungen bei einer Turbine des Verdichters führen, im Betrieb an der Oszillationsgrenze vermindert oder vermieden. Während Pausen der Auslassstöße wird der Verdichter mit demgegenüber erhöhtem Drehmoment betrieben, so dass sich in einem Zielzustand eine konstante Drehzahl ergibt.
  • Bezüglich der Vorrichtung zur Regelung eines Verdichters für eine Brennkraftmaschine ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Prozessor, einen Speicher, einen Eingang für Information über eine Ist-Größe und einen Ausgang zum Ansteuern eines Aktuators der Brennkraftmaschine mit einer Soll-Größe umfasst, wobei im Speicher Instruktionen abgespeichert sind, bei deren Ausführung durch den Prozessor ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche ausführbar ist.
    Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
    • 1 schematisch Teile einer Brennkraftmaschine mit einem Verdichter,
    • 2 Schritte in einem Verfahren zur Regelung des Verdichters.
  • 1 zeigt schematisch Teile einer Brennkraftmaschine 100 mit einem Verdichter 102. In 1 ist auch eine Vorrichtung 104 zur Regelung des Verdichters 102 schematisch dargestellt.
  • Die Vorrichtung 104 umfasst einen Prozessor 106, einen Speicher 108, einen Eingang 110 für Information über eine Ist-Größe und einen Ausgang 112 zum Ansteuern eines Aktuators der Brennkraftmaschine mit einer Soll-Größe.
  • Der Aktuator ist im Beispiel ein Bypass-Ventil 114. Alternativ oder zusätzlich kann der Aktuator auch eine Elektro-Maschine 116 zum Antreiben des Verdichters 102 sein.
  • Der Verdichter 102 ist im Beispiel ein Abgasturbolader mit einer Turbine 118, die in einem Abgastrakt 120 der Brennkraftmaschine 100 angeordnet ist und die ausgebildet ist den Verdichter 102 anzutreiben.
  • Das Bypass-Ventil 114 ist im Abgastrakt 120 parallel zur Turbine 118 angeordnet. Das Bypass-Ventil 114 weist einen Ventilquerschnitt auf, der durch die Soll-Größe über den Ausgang 112 einstellbar ist.
  • Die Ist-Größe charakterisiert eine Eigenschaft einer Luftsäule 122, die sich an einem Ausgang 124, im Beispiel zwischen dem Ausgang 124 des Verdichters und einer Drosselklappe 126 in einem Ansaugtrakt 128 der Brennkraftmaschine 100 befindet.
  • Vorzugsweise charakterisiert die Ist-Größe einen Ladedruck, einen Luftmassenstrom, eine Drehzahl des Verdichters 102, einen Körperschall im oder am Verdichter 102 oder im oder am Ansaugtrakt 128.
  • Im Beispiel wird die Ist-Größe von einem Sensor 130 erfasst und an die Vorrichtung 104, d.h. den Eingang 110 übertragen. Der Sensor 130 ist beispielsweise ein Ladedrucksensor, der den Ladedruck der Brennkraftmaschine erfasst. Alternativ kann ein Drehzahlsensor vorgesehen sein, der die Drehzahl des Verdichters erfasst. Alternativ kann die Ist-Größe auch mittels eines Mikrofons oder mittels eines Drucksensors, der akustische Schwingungen im Ansaugtrakt erfasst, bestimmt werden.
  • Zur Regelung der Brennkraftmaschine 100 sind noch weitere Sensoren und Aktoren vorgesehen, die aufgrund der Übersichtlichkeit nicht grafisch dargestellt sind. Diese weiteren Sensoren liefern der Vorrichtung 104 Information über Istzustände anderer Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 100 und Information über einen Fahrerwunsch. Daraus werden Signale bestimmt und die zum Betrieb der Brennkraftmaschine 100 erforderlichen Aktoren abhängig von diesen Signalen angesteuert.
  • Im Beispiel wird zumindest Information über ein Druckverhältnis zwischen einem Eingang 132 des Verdichters 102 und dem Ausgang 124 des Verdichters 102 bestimmt. Zudem wird Information über eine Ansauglufttemperatur, insbesondere am Eingang 132 des Verdichters 102 und Information über einen Druck am Eingang 132 des Verdichters erfasst.
  • Im Speicher 108 sind Instruktionen abgespeichert, bei deren Ausführung durch den Prozessor 106 ein im Folgenden beschriebenes Verfahren ausführbar ist.
  • 2 zeigt Schritte in dem Verfahren zur Regelung des Verdichters 102. Das Verfahren wird beim Betrieb der Brennkraftmaschine 100 ausgeführt. Im Beispiel wird, wenn der Fahrer einen entsprechenden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 100 fordert, zunächst auf vorliegende zum Betriebspunkt passende Soll-Größenaus einem Kennfeld zurückgegriffen und der Betriebspunkt entsprechend eingestellt. Bei etwas längerer Verweildauer in diesem Betriebspunkt wird dann, sofern keine Auffälligkeiten festgestellt werden können, der Betriebspunkt Richtung Oszillationsgrenze verlagert, indem das Bypass-Ventil 114 weiter geschlossen wird bis sich Auffälligkeiten einstellen.
  • Sollten sich spontan Auffälligkeiten zeigen, so wird das Bypass-Ventil beispielsweise weiter geöffnet bis die Auffälligkeiten ausreichend zurückgehen. Sobald ein stabiler Punkt getroffen wurde, wird dieser optional in Abhängigkeit seiner Betriebssituation in einem oder mehreren Kennfeldern gespeichert. Als Auffälligkeit wird insbesondere geprüft, ob in einer Ist-Größe eine Oszillation auftritt, die auf eine Oszillation der Luftsäulehinweist.
  • In einem Schritt 202 wird nach dem Start ein Fahrerwunsch, beispielsweise eine Position eines Fahrpedals, erfasst und abhängig davon der Betriebspunkt für die Brennkraftmaschine 100 bestimmt.
  • Anschließend wird in einem Schritt 204 eine erste Soll-Größe für den Aktuator, im Beispiel das Bypass-Ventil 114, abhängig von einem Kennfeld bestimmt, das einem Druckverhältnis zwischen dem Eingang 132 des Verdichters 102 und dem Ausgang 124 des Verdichters 102, der Ansauglufttemperatur und dem Druck am Eingang 132 des Verdichters 102 Soll-Größen zuordnet.
  • Anschließend wird in einem Schritt 206 die Brennkraftmaschine 100 und das Bypass-Ventil 114 angesteuert, um den Betriebspunkt einzustellen. Das Bypass-Ventil 114 wird mit der ersten Soll-Größe angesteuert. Andere Ansteuergrößen für die Brennkraftmaschine 100 werden beispielsweise aus Kennfeldern bestimmt.
  • Anschließend wird in einem Schritt 208 die Ist-Größe bestimmt, die sich für die erste Soll-Größe einstellt. Die Ist-Größe kann den Ladedruck, der Luftmassenstrom, die Drehzahl des Verdichters, den Körperschall im oder am Verdichter oder im oder am Ansaugtrakt charakterisieren. Die Ist-Größe charakterisiert im Beispiel den Ladedruck. Dieser wird vom Sensor 130 erfasst. Anschließend wird in einem Schritt 210 in einem Vergleich die Ist-Größe mit einem Vergleichswert verglichen. Der Vergleichswert charakterisiert eine Grenze für eine Oszillation der Ist-Größe. Im Vergleich wird geprüft, ob die Ist-Größe den Vergleichswert oder einen vorgegebenen Bereich um den Vergleichswert erreicht. Der Vergleichswert charakterisiert im Beispiel einen Soll-Wert für eine Oszillation des Ladedrucks, insbesondere mit 5 bis 50 Hz.
  • Wenn Oszillationen von 5 bis 50 Hz auftreten, wird der Verdichter an der Oszillationsgrenze betrieben. Wenn die Ist-Größe den Luftmassenstrom charakterisiert, charakterisiert der Vergleichswert einen Soll-Wert für eine Oszillation des Luftmassenstroms, insbesondere mit 5 bis 50 Hz.
  • Wenn die Ist-Größe den Körperschall im oder am Verdichter 102 oder im oder am Ansaugtrakt 128 charakterisiert, charakterisiert der Vergleichswert einen Soll-Wert für den Körperschall, insbesondere eine Lautstärke, d. h. eine Amplitude der Oszillation. Die Lautstärke erreicht in diesem Beispiel den Soll-Wert, wenn die Geräuschentwicklung durch Oszillation zu groß wird. Dazu wird der Körperschall mittels des Mikrofons oder mittels des Drucksensors erfasst. Nähert man sich der Oszillationsgrenze aus dem stabilen Oszillationsfreien Betrieb, so steigt zunächst das Geräusch signifikant an. Auffälligkeiten im Ladedruck, im Luftmassenstrom und in der Drehzahl fehlen hier zunächst. Ein Geräuschanstieg ermöglicht somit eine frühzeitige Regelung. Bei weiterer Annäherung an die Oszillationsgrenze ergeben sich Auffälligkeiten im Ladedruck und im Luftmassenstrom und der Drehzahl.
  • Wenn die Ist-Größe die Drehzahl des Verdichters charakterisiert, charakterisiert der Vergleichswert einen Soll-Wert für die Drehzahl, insbesondere eine Oszillation in einem Bereich von 5 bis 50 Hz oder weniger. Dadurch sind Oszillationen im Ansaugtrakt 128 im niedrigen 5 bis 50 Hz Bereich erkennbar.
  • Ein dauerhafter Betrieb mit ausgeprägten Oszillationen muss unbedingt vermieden werden, da dies zu Schäden am Abgasturbolader, z.B. Axiallager, Verdichterrad, führt. Ein Betrieb mit leicht erhöhtem Geräusch nahe der Pumpgrenze kann dagegen akzeptiert werden. Dies ist der Fall, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert oder den vorgegebenen Bereich um den Vergleichswert erreicht hat.
  • Wenn die Ist-Größe den Vergleichswert oder den vorgegebenen Bereich um den Vergleichswert erreicht hat wird ein Schritt 212 ausgeführt. Anderenfalls wird ein Schritt 214 ausgeführt.
  • Im Schritt 212 wird das Bypass-Ventil 114 mit der ersten Soll-Größe angesteuert.
  • Anschließend wird der Schritt 202 ausgeführt.
  • Im Schritt 214 wird eine zweite Soll-Größe bestimmt. Im Beispiel wird das Bypass-Ventil 114 abhängig von der Soll-Größe betrieben. Dabei wird ein Soll-Ventilquerschnitt des Bypass-Ventils 114 abhängig von der Soll-Größe vergrößert, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen ersten vorgegebenen Wert überschreitet. Dabei wird der Soll-Ventilquerschnitt des Bypass-Ventils 114 abhängig von der Soll-Größe verringert, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen zweiten vorgegebenen Wert unterschreitet.
  • Abhängig vom Ergebnis des Vergleichs wird die zweite Soll-Größe bestimmt, um die Ist-Größe in Richtung des Vergleichswerts zu verschieben.
  • Anschließend wird ein Schritt 216 ausgeführt.
  • Im Schritt 216 wird das Bypass-Ventil 114 mit der zweiten Soll-Größe angesteuert.
  • Anschließend wird der Schritt 202 ausgeführt. Die zweite Soll-Größe ersetzt dabei im Schritt 204 die erste Soll-Größe, wenn im Schritt 202 derselbe Betriebspunkt bestimmt wird. Ansonsten wird die erste Soll-Größe für einen neuen Betriebspunkt neu bestimmt.
  • Das Bypass-Ventil 114 wird so als Aktuator zur Beeinflussung der Ist-Größe abhängig von der Soll-Größe betrieben. Anstelle des Bypass-Ventils 114 kann auch eine Beeinflussung der Drehzahl des Verdichters 102 vorgesehen sein. Der Aktuator ist in diesem Falle die Elektro-Maschine 116 des Verdichters 102, die abhängig von der Soll-Größe betrieben wird. Dabei wird eine Soll-Drehzahl des Verdichters 102 abhängig von der Soll-Größe verringert, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen vorgegebenen Wert überschreitet. Dabei wird die Soll-Drehzahl des Verdichters 102 abhängig von der Soll-Größe vergrößert, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
  • Optional kann vorgesehen sein, zu prüfen, ob die Ist-Größe bei einer zweiten Soll-Größe den Vergleichswert oder einen vorgegebenen Bereich um den Vergleichswert zumindest zeitweise erreicht. Falls dies der Fall ist, kann vorgesehen sein, diese zweite Soll-Größe mit einem dann vorliegenden Druckverhältnis zwischen dem Eingang des Verdichters und dem Ausgang des Verdichters, einer dann vorliegenden Ansauglufttemperatur und einem dann vorliegenden Druck am Eingang des Verdichters in dem Kennfeld abzuspeichern.
  • Optional kann vorgesehen sein, dass ein Drehmoment, mit dem der Verdichter 102 angetrieben wird, während eines Auslasstakts der Brennkraftmaschine 100 oder wenn ein Verringerung eines Soll-Moments der Brennkraftmaschine 100 einen Schwellwert überschreitet, elektromotorisch gedrosselt oder generatorisch gebremst wird. Bei nicht vorhandenem Bypasssytem, d.h. Entfall des Bypass-Ventils 114, oder bei nicht regelbarem Bypass-Ventil 114, kann eine analoge Regelung mit der Elektro-Maschine 116 des Abgasturboladers erfolgen. Das heißt, anstelle einer Öffnung des Bypass-Ventils 114 tritt eine Absenkung des Drehmomentes der Elektro-Maschine 116 und anstelle eines Schließens des Bypass-Ventils 114 tritt eine Absenkung des Drehmoments der Elektro-Maschine 116.
  • In Ausnahmefällen, bei denen die Oszillationsgrenze in einem Verdichterkennfeld mit steigender Drehzahl des Abgasturboladers teilweise günstiger wird kann eine invertierte Strategie erfolgen.
  • Darüber hinaus können auch weitere Aktuatoren in Stellkonzepte einbezogen werden, z.B.: eine variable Drallvorrichtung, ein variabler Diffusor, oder ein variabler Trim des Verdichters 102.
  • Dabei werden diese Aktuatoren bei Erreichen der Oszillationsgrenze so verstellt, dass eine Oszillation gerade so vermieden wird, bzw. der Wirkungsgrad optimal ausfällt.
  • Gleichzeitig kann der Elektro-Motor 116, sofern der Betriebspunktwunsch des Fahrers dieses erfordert, höher bestromt werden und/oder ein Bypassmassenstrom minimiert werden.
  • In Situationen mit anstehendem Ladedruck kann bei spontanem Lastabfall z.B. in Form von plötzlichem Rückgang des Fahrerwunsches, die Elektro-Maschine 116 aktiv generatorisch bremsend eingesetzt werden, um eine Oszillation infolge sich schließender Drosselklappe 126 zu vermeiden oder wenigstens zu reduzieren.
  • In Situationen mit anstehendem Ladedruck kann bei spontanem Lastabfall z.B. in Form von plötzlichem Rückgang des Fahrerwunsches, die Elektro-Maschine 116 aktiv generatorisch bremsend eingesetzt werden, um eine Oszillation infolge sich schließender Drosselklappe 126 zu vermeiden oder wenigstens zu reduzieren.
  • Dies wird durch generatorisches Bremsen mit maximaler Leistung bei geschlossenem Bypassventil bewirkt, so dass die Zieldrehzahl des Verdichters möglichst schnell und mit möglichst hoher Rekuperationseffizienz erreicht wird.
  • Sollte dabei eine Sensierungsgröße einen Grenzwert überschreiten, wird das Bypassventil zumindest im darauf folgenden Dynamik-Fall leicht geöffnet bis der Grenzwert der Sensierungsgröße erreicht ist. Bei alternativen Stellerkonzepten wird auch dynamisch analog zum oben beschriebenen Vorgehen im stationären oder quasistationären Fall verfahren.
  • Die Grenzwerte für den Vergleich mit der Sensierungsgröße können im dynamischen und stationären Betrieb unterschiedlich sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10241892 A1 [0001]

Claims (13)

  1. Verfahren zur Regelung eines Verdichters (102) für eine Brennkraftmaschine (100), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Ist-Größe erfasst wird (208), die eine Eigenschaft einer Luftsäule, die sich an einem Ausgang (124) des Verdichters (102) in einem Ansaugtrakt (128) der Brennkraftmaschine (100) befindet, charakterisiert, wobei in einem Vergleich die Ist-Größe mit einem Vergleichswert verglichen wird (210), wobei der Vergleichswert eine Grenze für eine Oszillation der Ist-Größe charakterisiert, wobei abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Soll-Größe bestimmt wird (214), um die Ist-Größe in Richtung oder Gegenrichtung des Vergleichswerts zu verschieben, und wobei ein Aktuator (114) zur Beeinflussung der Ist-Größe abhängig von der Soll-Größe betrieben wird (216).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Größe einen Ladedruck, einen Luftmassenstrom, eine Drehzahl des Verdichters (102), einen Körperschall im oder am Verdichter (102) oder im oder am Ansaugtrakt (128), eine Stromaufnahme oder Stromschwankungen einer mit dem Verdichter (122) gekoppelten elektrischen Maschine charakterisiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Größe den Ladedruck charakterisiert und der Vergleichswert einen Soll-Wert für eine Oszillation des Ladedrucks, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 50 Hz, charakterisiert oder wobei die Ist-Größe den Luftmassenstrom charakterisiert, wobei der Vergleichswert einen Soll-Wert für eine Oszillation des Luftmassenstroms, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 50 Hz, charakterisiert.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Größe, den Körperschall im oder am Verdichter (102) oder im oder am Ansaugtrakt charakterisiert und der Vergleichswert einen Soll-Wert für den Körperschall, insbesondere eine Lautstärke, charakterisiert.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Körperschall mittels eines Mikrofons oder mittels eines Drucksensors erfasst wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Größe, die Drehzahl des Verdichters (102) charakterisiert und der Vergleichswert einen Soll-Wert für die Drehzahl, insbesondere eine Oszillation in einem Bereich von 5 bis 50 Hz oder weniger, charakterisiert.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Größe, eine Stromaufnahme oder Stromschwankungen einer elektrischen Maschine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers insbesondere in einem Bereich von 5 bis 50 Hz charakterisiert und der Vergleichswert einen Grenz-Wert für die Stromaufnahme oder Stromschwankungen insbesondere in einem Bereich von 5 bis 50 Hz charakterisiert.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Soll-Größe abhängig von einem Kennfeld bestimmt wird (204), das einem Druckverhältnis zwischen einem Eingang des Verdichters und einem Ausgang (124) des Verdichters und einer Durchsatzgröße des Verdichters Soll-Größen zuordnet, wobei die Ist-Größe bestimmt wird (208), die sich für die erste Soll-Größe einstellt, wobei eine zweite Soll-Größe abhängig vom Ergebnis des Vergleichs bestimmt wird (214), bis die Ist-Größe den Vergleichswert oder einen vorgegebenen Bereich um den Vergleichswert erreicht.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Ist-Größe bei einer zweiten Soll-Größe den Vergleichswert oder einen vorgegebenen Bereich um den Vergleichswert zumindest zeitweise erreicht, diese zweite Soll-Größe mit einem dann vorliegenden Druckverhältnis zwischen dem Eingang des Verdichters und dem Ausgang (124) des Verdichters, einer dann vorliegenden Ansauglufttemperatur und einem dann vorliegenden Druck am Eingang des Verdichters in dem Kennfeld abgespeichert wird.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator ein Bypass-Ventil (114) ist, das abhängig von der Soll-Größe betrieben wird, wobei ein Soll-Ventilquerschnitt des Bypass-Ventils abhängig von der Soll-Größe vergrößert wird, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen ersten vorgegebenen Wert überschreitet, und wobei der Soll-Ventilquerschnitt des Bypass-Ventils abhängig von der Soll-Größe verringert wird, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen zweiten Vorgegebenen Wert unterschreitet.
  11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator eine Elektro-Maschine (116) des Verdichters ist, die abhängig von der Soll-Größe betrieben wird, wobei eine Soll-Drehzahl des Verdichters (102) abhängig von der Soll-Größe verringert wird, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen ersten vorgegebenen Wert überschreitet, und wobei die Soll-Drehzahl des Verdichters (102) abhängig von der Soll-Größe vergrößert wird, wenn die Ist-Größe den Vergleichswert um einen zweiten vorgegebenen Wert unterschreitet.
  12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmoment, mit dem der Verdichter (102) angetrieben wird, während eines Auslasstakts der Brennkraftmaschine (100) oder wenn ein Verringerung eines Soll-Moments der Brennkraftmaschine (100), oder ein Lastabfall oder ein Rückgang eines Fahrerwunsches einen Schwellwert überschreitet, elektromotorisch gedrosselt oder generatorisch gebremst wird.
  13. Vorrichtung (104) zur Regelung eines Verdichters (102) für eine Brennkraftmaschine (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (104) einen Prozessor (106), einen Speicher (108), einen Eingang (110) für Information über eine Ist-Größe und einen Ausgang (112) zum Ansteuern eines Aktuators (114) der Brennkraftmaschine (100) mit einer Soll-Größe umfasst, wobei im Speicher (108) Instruktionen abgespeichert sind, bei deren Ausführung durch den Prozessor (106) ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche ausführbar ist.
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