DE10302453A1

DE10302453A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Ladedrucks eines Abgasturboladers

Info

Publication number: DE10302453A1
Application number: DE10302453A
Authority: DE
Inventors: Michael Baeuerle; Carsten Reisinger; Guido Porten
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2003-08-14
Also published as: ITMI20030128A1

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Ladedrucks eines Abgasturboladers (1) vorgeschlagen, bei dem ein Ladedruck-Istwert (pvdkds) einem Ladedruck-Sollwert (plsoll) nachgeführt wird. Dabei wird der Ladedruck des Abgasturboladers (1) in Abhängigkeit einer charakteristischen Größe eines mit dem Abgasturbolader (1) zur Verdichtung der angesaugten Luft zusammenwirkenden elektrischen Hilfsladers (5) geregelt. Auf diese Weise wird ein unnötiges Öffnen eines Bypass-Ventils des Abgasturboladers (1) vermieden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zur Regelung des Ladedrucks eines Abgasturboladers nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.

Es ist bereits bekannt, den Ladedruck-Istwert eines Abgasturboladers einem Ladedruck-Sollwert mittels einer Regelung nachzuführen.

Bei heutigen Verbrennungsmotoren mit Abgasturboaufladung erfolgt eine Regelung des Ladedrucks über einen Bypass zur Turbine des Abgasturboladers.

Es ist weiterhin bekannt, zusätzlich zum Abgasturbolader einen elektrischen Zusatzverdichter oder elektrischen Hilfslader vorzusehen, der eine zusätzliche Erhöhung des Ladedrucks ermöglicht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass der Ladedruck des Abgasturboladers in Abhängigkeit einer charakteristischen Größe eines mit dem Abgasturbolader zur Verdichtung der angesaugten Luft zusammenwirkenden elektrischen Hilfsladers geregelt wird. Auf diese Weise kann die Öffnung des Bypasses zur Turbine des Abgasturboladers auf einen minimal erforderlichen Wert eingestellt und eine unnötige Aktivierung des elektrischen Hilfsladers beziehungsweise des elektrischen Zusatzverdichters verhindert werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Vorteilhafte Möglichkeiten zur Auswahl der charakteristischen Größe bestehen in der Verwendung des Ladedrucks des elektrischen Hilfsladers oder des Verdichterdruckverhältnisses über dem elektrischen Hilfslader.

Eine besonders einfache Möglichkeit zur Berücksichtigung des Ladedrucks des elektrischen Hilfsladers ergibt sich, wenn dieser zur Korrektur einer Eingangsgröße der Regelung verwendet wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Mitkopplungseffekt des elektrischen Hilfsladers auf das Druckverhältnis des Abgasturboladers berücksichtigt wird. Auf diese Weise wird der Einfluss des elektrischen Hilfsladers auf die Verdichtung des Abgasturboladers bei der Regelung des Ladedrucks des Abgasturboladers berücksichtigt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein den Mitkopplungseffekt berücksichtigender korrigierter Ladedruck des elektrischen Hilfsladers durch Multiplikation eines Mitkopplungsfaktors mit dem Ladedruck des elektrischen Hilfsladers bestimmt wird und der Mitkopplungsfaktor an den jeweiligen Betriebspunkt des elektrischen Hilfsladers und des Abgasturboladers, insbesondere mittels eines Kennfeldes, adaptiert wird. Auf diese Weise kann der Mitkopplungseffekt bei mehreren Betriebspunkten des elektrischen Hilfsladers und des Abgasturboladers besonders genau berücksichtigt werden.

Am einfachsten für die Regelung ist dabei die direkte Verwendung des Verdichterdruckverhältnisses zur Korrektur des Ladedrucksollwertes oder des Ladedruckistwertes. Dies erfordert den geringsten Rechenaufwand.

Vorteilhaft ist auch, wenn ein den Mitkopplungseffekt berücksichtigendes korrigiertes Verdichterdruckverhältnis des elektrischen Hilfsladers durch Multiplikation eines Mitkopplungsfaktors mit dem, insbesondere auf die Druckerhöhung des elektrischen Hilfsladers beschränkten, Verdichterdruckverhältnis des elektrischen Hilfsladers bestimmt wird. Auf diese Weise wird eine präzisere Nachbildung der Wirkung des elektrischen Hilfsladers erreicht.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der elektrische Hilfslader abgeschaltet wird, wenn der Ladedruck-Sollwert von dem um den Ladedruck des elektrischen Hilfsladers bereinigten Ladedruck-Istwert überschritten wird. Auf diese Weise wird ein unnötiger Betrieb des elektrischen Zusatzverdichters beziehungsweise des elektrischen Hilfsladers verhindert und Energie eingespart.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ladedruckregelung eines Abgasturboladers,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für eine erste Ausführungsform der Ladedruckregelung,
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm für eine zweite Ausführungsform der Ladedruckregelung,
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm für eine dritte Ausführungsform der Ladedruckregelung,
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm für eine vierte Ausführungsform der Ladedruckregelung und
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm für eine fünfte Ausführungsform der Ladedruckregelung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 kennzeichnet 25 eine Brennkraftmaschine eines Verbrennungsmotors. Der Brennkraftmaschine 25 ist Frischluft über einen elektrischen Zusatzverdichter beziehungsweise elektrischen Hilfslader 5, einen Abgasturbolader 1 und eine Drosselklappe 30 zugeführt. Ein Verdichter 35 des elektrischen Hilfsladers 5 wird über eine erste Welle 38 von einem Motor 40 mit einer in diesem Beispiel konstanten Drehzahl nezv angetrieben. Ein Verdichter 45 des Abgasturboladers 1 wird über eine zweite Welle 48 von einer Turbine 50 des Abgasturboladers 1 angetrieben. Die Turbine 50 wird dabei vom Abgasstrom der Brennkraftmaschine 25 angetrieben. Der Turbine 50 ist ein sogenannter Bypass 55 parallelgeschaltet. Im Bypass ist ein Ventil 60 angeordnet, das auch als Wastegate bezeichnet wird. Ist das Ventil 60 geschlossen, so wird der Abgasstrom vollständig durch die Turbine 50 geleitet. Ist das Ventil 60 geöffnet, so wird zumindest ein Teil des Abgasstromes an der Turbine 50 vorbeigeleitet. Das führt zu einer verminderten Leistung an der zweiten Welle 48und somit zu einer Verringerung des Verdichterdruckverhältnisses des Verdichters 45 des Abgasturboladers 1. Über eine Druckdose 65 kann das Ventil 60 geöffnet werden. Dazu wird der Druckdose 65 ein Stellsignal zugeführt, das über ein Tastverhältnis ldtvm die Einstellung eines Drucks an der Druckdose 65 bewirkt, der zwischen einem Umgebungsdruck pu und einem Ladedruck-Istwert pvdkds am Ausgang des Abgasturboladers 1 und am Eingang der Drosselklappe 30 liegt. Ein Tastverhältnis ldtvm von 100% bedeutet dabei, dass an der Druckdose 65 der Umgebungsdruck pu anliegt und das Ventil 60 somit geschlossen ist. Umgekehrt liegt bei einem Tastverhältnis ldtvm von 0% der Ladedruck-Istwert pvdkds an der Druckdose 65 an und das Ventil 60 ist geöffnet. In Abhängigkeit des Tastverhältnisses ldtvm kann somit jeder beliebige Druck zwischen dem Umgebungsdruck pu und dem Ladedruck-Istwert pvdkds an der Druckdose 65 angelegt werden, wobei in Abhängigkeit des jeweiligen Druckwertes an der Druckdose 65 das Ventil 60 jeden beliebigen Öffnungsgrad zwischen vollständig geschlossen und vollständig geöffnet einnehmen kann.
Über das Tastverhältnis ldtvm kann somit der Abgasstrom über den Bypass und damit das Verdichterdruckverhältnis des Verdichters 45 des Abgasturboladers 1 eingestellt werden. Somit lässt sich über das Tastverhältnis ldtvm auch der Ladedruck-Istwert pvdkds einem Ladedruck-Sollwert plsoll nachregeln. Das Tastverhältnis ldtvm ist daher eine geeignete Ausgangsgröße beziehungsweise Regelgröße einer in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 10 zur Regelung des Ladedrucks des Abgasturboladers 1. Der Vorrichtung 10 sind dabei als Eingangsgrößen der Ladedruck-Istwert pvdkds und der Ladedruck-Sollwert plsoll zugeführt. Aus dem Fahrpedalwinkel wird dabei von einer in Fig. 1 nicht dargestellten Motorsteuerung ein Fahrerwunschmoment ermittelt, das beispielsweise über eine Momentenstruktur in den Ladedruck-Sollwert plsoll umgesetzt wird.
Erfindungsgemäß wird die Regelung des Ladedrucks des Abgasturboladers 1 mittels der Vorrichtung 10 auch noch in Abhängigkeit des Ladedrucks plezv des mit dem Abgasturbolader 1 zur Verdichtung der angesaugten Luft zusammenwirkehden elektrischen Hilfsladers 5 durchgeführt. Deshalb sind der Vorrichtung 10 weitere Eingangsgrößen wie der Luftmassenstrom ml, die Drehzahl nezv des Motors 40 des elektrischen Hilfsladers 5 und der Umgebungsdruck pu zugeführt.
In Fig. 2 ist nun die Vorrichtung 10 anhand eines Blockschaltbildes, das gleichzeitig auch als Ablaufdiagramm interpretiert werden kann, dargestellt.
Mit der bekannten Drehzahl nezv des Motors 40 des elektrischen Hilfsladers 5 und dem gemessenen Luftmassenstrom ml kann über ein Verdichterkennfeld KFVPEZV das Druckverhältnis vpezv über dem elektrischen Hilfslader 5 ermittelt werden. Wenn man dieses Druckverhältnis vpezv mit dem Umgebungsdruck pu in einem ersten Verknüpfungspunkt 70 multipliziert, dann erhält man den Druck pnezv am Austritt des elektrischen Hilfsladers 5. Alternativ kann statt des Umgebungsdruckes pu auch der am Eintritt des elektrischen Hilfsladers 5 durch Messung oder Modellierung ermittelte Druck verwendet werden. Dies ist vor allem dann erforderlich, wenn der elektrische Hilfslader 5 dem Abgasturbolader 1 nicht wie in Fig. 1 vorgeschaltet, sondern nachgeschaltet ist.
Anstelle der mathematischen Ermittlung des Druckes pnezv am Austritt des elektrischen Hilfsladers 5 mittels des Verdichterkennfeldes KFVPEZV und des ersten Verknüpfungspunktes 70 kann dieser Druck pnezv am Austritt des elektrischen Hilfsladers 5 auch direkt gemessen werden.
Durch den Einsatz des elektrischen Hilfsladers 5 entsteht ein Mitkopplungseffekt mit dem Abgasturbolader 1. Dadurch liefert der Abgasturbolader 1 in einem betrachteten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 25 beziehungsweise in einem betrachteten Betriebspunkt des elektrischen Hilfsladers 5 und des Abgasturboladers 1 ein höheres Druckverhältnis, als er es ohne den elektrischen Hilfslader 5 tun würde. Berücksichtigt werden kann der Mitkopplungseffekt, wie in Fig. 2 dargestellt, durch eine Multiplikation des Druckes pnezv am Austritt des elektrischen Hilfsladers 5 mit einem Mitkopplungsfaktor MF an einem zweiten Verknüpfungspunkt 75. Der Mitkopplungsfaktor MF kann dabei als Festwert gewählt werden und beispielsweise den Wert 1,5 annehmen. Es ist aber aüch denkbar, den Mitkopplungsfaktor MF an den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 25 beziehungsweise des elektrischen Hilfsladers 5 und des Abgasturboladers 1, insbesondere mittels eines Kennfeldes, zu adaptieren und auf diese Weise für mehrere Betriebspunkte eine möglichst genaue Berücksichtigung des Mitkopplungseffektes zu erzielen. Der nach der Multiplikation im zweiten Verknüpfungspunkt 75 resultierende Druck plezv stellt dann den Anteil des Ladedrucks dar, der sich aufgrund des eingeschalteten beziehungsweise aktivierten elektrischen Hilfsladers 5 ergibt und wird im Folgenden als der Ladedruck plezv des elektrischen Hilfsladers 5 bezeichnet. Dieser Ladedruck plezv des elektrischen Hilfsladers 5 wird nun bei einem dritten Verknüpfungspunkt 15 vom Ladedruck-Istwert pvdkds subtrahiert. Der Ladedruck-Istwert pvdkds ist dabei in jedem Fall der Ladedruck-Istwert vor der Drosselklappe 30 und somit nach dem elektrischen Hilfslader 5 und dem Abgasturbolader 1 unabhängig von der Reihenfolge des elektrischen Hilfsladers 5 und des Abgasturboladers 1. Als Ergebnis der Subtraktion im dritten Verknüpfungspunkt 15 ergibt sich der um den Ladedruck plezv des elektrischen Hilfsladers 5 bereinigte Ladedruck-Istwert platl. Der bereinigte Ladedruck- Istwert platl stellt somit den Anteil des Ladedruck-Istwert pvdkds dar, der allein aufgrund des Abgasturboladers 1 erzielt wird. In einem vierten Verknüpfungspunkt 80 wird der bereinigte Ladedruck-Istwert platl vom Ladedruck-Sollwert plsoll subtrahiert. Der sich bildende erste Differenzwert Ap1 wird einem Regler 85 zugeführt. Ferner ist ein fünfter Verknüpfungspunkt 90 vorgesehen, dem der Ladedruck-Sollwert plsoll und der Ladedruck-Istwert pvdkds zugeführt sind. Im fünften Verknüpfungspunkt wird der Ladedruck-Istwert pvdkds vom Ladedruck-Sollwert plsoll subtrahiert. Als Differenz ergibt sich ein zweiter Differenzwert Δpv, der ebenfalls dem Regler 85 zugeführt wird. Ausgangssignal des Reglers 85 ist das Tastverhältnis ldtvm.
Für den Fall, dass der erste Differenzwert Δpl positiv und der zweite Differenzwert Δpv positiv ist, erhöht der Regler 85 das Tastverhältnis ldtvm falls möglich, um den Öffnungsgrad des Ventils 60 zu verringern und den Abgasstrom durch die Turbine 50 zu erhöhen. Ziel ist dabei, den Ladedruck- Istwert pvdkds dem Ladedruck-Sollwert. plsoll nachzuführen und den zweiten Differenzwert Δpv gegen Null zu regeln.
Für den Fall, dass der erste Differenzwert Δpl größer Null und der zweite Differenzwert Δpv kleiner Null ist, wird der Regler 85 das Tastverhältnis ldtvm verringern und somit den Öffnungsgrad des Ventils 60 vergrößern, um den Abgasstrom durch die Turbine 50 zu verringern und damit auch den Ladedruck-Istwert pvdkds zu verringern. Auf diese Weise wird der Ladedruck-Istwert pvdkds dem Ladedruck-Sollwert plsoll ebenfalls nachgeführt und der zweite Differenzwert Δpv gegen Null geregelt.
Für den Fall, dass der erste Differenzwert Δpl kleiner oder gleich Null und der zweite Differenzwert Δpv kleiner Null ist, kann der Regler 85 ein weiteres, in Fig. 2 nicht dargestelltes Signal abgeben, das eine Abschaltung des Motors 40 und damit des elektrischen Hilfsladers 5 bewirkt. In diesem Fall reicht nämlich der bereinigte Ladedruck- Istwert platl und damit der alleinige Einfluss des Abgasturbolader 1 aus, um den Ladedruck-Sollwert plsoll einzustellen. Zur Energieeinsparung kann dann der elektrische Hilfslader 5 wie beschrieben abgeschaltet werden. Ist dabei der erste Differenzwert Δpl kleiner Null, so wird das Tastverhältnis ldtvm durch den Regler 85 verringert, um den Öffnungsgrad des Ventils 60 zu erhöhen und den Ladedruck-Istwert pvdkds zu verringern, mit dem Ziel, den bereinigten Ladedruck platl dem Ladedruck-Sollwert plsoll nachzuführen und den ersten Differenzwert Δpl gegen Null zu regeln. Dabei entspricht in diesem Fall der bereinigte Ladedruck-Istwert platl dem Ladedruck-Istwert pvdkds, da der elektrische Hilfslader 1 ja abgeschaltet wurde und der Ladedruck plezv des elektrischen Hilfsladers somit gleich Null ist. Außerdem entspricht in diesem Fall der erste Differenzwert Δpl dem zweiten Differenzwert Δpv. Der erste Differenzwert Δpl dient somit lediglich dazu, zu prüfen, ob der elektrische Hilfslader 5 abgeschaltet werden kann, nämlich für Δpl kleiner Null, oder eingeschaltet bleiben muss, nämlich für Δpl größer Null. Die Auswertung des ersten Differenzwertes Δpl erfolgt gemäß Fig. 2 im Regler 85, könnte aber auch separat von diesem erfolgen, nämlich in einem eigenen Vergleichsmodul, das als Ausgangsgröße ein Signal zur Aktivierung oder Deaktivierung des elektrischen Hilfsladers 5 beziehungsweise des Motors 40 abgibt. Demgegenüber ist der zweite Differenzwert Δpv die eigentliche Eingangsgröße des Reglers 85, die gegen Null geregelt werden soll, durch Ausgabe eines entsprechenden Tastverhältnis ldtvm. Diese Regelung kann dabei beispielsweise mittels eines PID-Reglers erfolgen. Durch die Vorrichtung 10 wird somit gewährleistet, dass einerseits das Ventil 60 geschlossen eingestellt und der elektrische Hilfslader 5 nicht unnötig aktiviert ist.
Die Subtraktion des Ladedruck-Istwertes pvdkds vom Ladedruck-Sollwert plsoll im fünften Verknüpfungspunkt 90 ist nur für den Fall vorgesehen, in dem der elektrische Hilfslader 5 beziehungsweise der Motor 40 mit konstanter Drehzahl nezv betrieben wird. Für den Fall, in dem die Drehzahl nezv des Motors 40 des elektrischen Hilfsladers 5 variabel ist und eine eigene Drehzahlregelung aufweist, ist. der fünfte Verknüpfungspunkt 90 nicht mehr erforderlich. Die eigentliche und einzige Eingangsgröße des Reglers 85 ist dann der erste Differenzwert Δpl. Der Regler 85 kann dabei beispielsweise wieder als PID-Regler ausgebildet sein.
Ist nun der erste Differenzwert Δpl crößer Null, dann veranlasst der Regler 85 eine Erhöhung des Tastverhältnisses LTDVM, falls dieses nicht schon 100% beträgt. Durch Erhöhung des Tastverhältnisses LTDVM wird der Öffnungsgrad des Ventils 60 verringert, sofern dieses Ventil 60 nicht bereits geschlossen ist. Dadurch wird der bereinigte Ladedruck- Istwert platl erhöht und dem Ladedruck-Sollwert plsoll nachgeführt. Ist das Ventil 60 vollständig geschlossen und das Tastverhältnis ldtvm somit 100%, so ist eine weitere Erhöhung des bereinigten Ladedruck-Istwertes platl nicht möglich. Ist der Ladedruck-Sollwert plsoll dann immer noch größer als der bereinigte Ladedruck-Istwert platl, so lässt sich diese Differenz durch den oben beschriebenen PID-Regler nicht mehr verringern. Eine weitere Nachführung des Ladedruck-Istwertes pvdkds an den Ladedruck-Sollwert plsoll ist dann nur durch die Regelung der Drehzahl nezv des elektrischen Hilfsladers 5, d. h., in diesem Fall durch Erhöhung der Drehzahl nezv des elektrischen Hilfsladers 5 möglich.
Für den Fall, in dem der erste Differenzwert Δpl kleiner Null ist, veranlasst der Regler 85 eine Verringerung des Tastverhältnisses ldtvm und damit eine Erhöhung des Öffnungsgrades des Ventils 60 mit dem Ziel, den bereinigten Ladedruck-Istwert platl zu verringern und dem Ladedruck- Sollwert plsoll nachzuführen und den ersten Differenzwert Δpl gegen Null zu regeln. Unabhängig davon wird jedoch zunächst der elektrische Hilfslader 5 in seiner Drehzahl nezv durch die Drehzahlregelung des elektrischen Hilfsladers 5, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist, nach unten geregelt, um den Ladedruck-Istwert pvdkds dem Ladedruck- Sollwert plsoll nachzuführen.
Somit wird im Falle der variablen Drehzahl nezv des elektrischen Hilfsladers 5 der Vorteil bewirkt, dass die Regelung des Öffnungsgrades des Ventils 60 aufgrund des bereinigten Ladedruck-Istwertes platl unter Berücksichtigung des Ladedrucks plezv des elektrischen Hilfsladers 5 realisiert werden kann, so dass bei aktiviertem beziehungsweise eingeschaltetem elektrischen Hilfslader 5 der Öffnungsgrad des Ventils 60 nicht unnötig erhöht wird. Der Öffnungsgrad des Ventils 60 wird somit auf den minimal erforderlichen Wert eingestellt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Der Aufbau des Blockschaltbildes beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich dabei vom Blockschaltbild gemäß Fig. 2 lediglich darin, dass der Ladedruck plezv des elektrischen Hilfsladers 5 beim Blockschaltbild gemäß Fig. 3 nicht mehr mit dem Ladedruck-Istwert pvdkds, sondern mit dem Ladedruck-Sollwert plsoll in einem sechsten Verknüpfungspunkt 20 additiv verknüpft wird. Der dritte Verknüpfungspunkt 15 gemäß Fig. 2 ist somit beim Blöckschaltbild gemäß Fig. 3 nicht erforderlich. Von der im sechsten Verknüpfungspunkt 20 gebildeten Summe wird dann in einem siebten Verknüpfungspunkt 95 der Ladedruck-Istwert pvdkds subtrahiert, so dass sich am Ausgang des siebten Verknüpfungspunktes 95 wieder der erste Differenzwert Δpl ergibt. Somit ist die Funktionsweise des Blockschaltbildes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 gleich der Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispieles nach Fig. 2. Dabei kann es beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zur Erhöhung der Regelkreisstabilität auch sinnvoll sein, statt der gemessenen Werte für die Drehzahl nezv des Motors 40 und der Luftmasse ml die Soll-Drehzahl nezvsol und den Luftmassen-Sollwert mlsol zu verwenden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es auch vorgesehen sein, dass der Ladedruck im Betriebsbereich des elektrischen Hilfsladers 5 allein über die Drehzahl des elektrischen Hilfsladers 5 geregelt wird. Damit es nicht zu einer ungewünschten Wechselwirkung zwischen der Regelung des Abgasturboladers 1 und der Regelung des elektrischen Hilfsladers 5 kommt, wird der Abgasturbolader 1 in diesem Betriebsbereich des elektrischen Hilfsladers 5 vorgesteuert betrieben. Das bedeutet, dass zumindest einer der Regleranteile des für die Regelung des Verdichterdruckverhältnisses über dem Verdichter 45 des Abgasturboladers 1 beispielhaft verwendeten PID-Reglers oder eine vom PID-Regler des Abgasturboladers 1 unabhängige Vorsteuerung des Abgasturboladers 1 derart gesteuert wird, dass das Tastverhältnis ldtvm nahezu oder gleich 100% ist. Damit ist das Ventil 60 geschlossen und der Ladedruck- Istwert pvdkds wird dem Ladedruck-Sohlwert plsoll lediglich durch Regelung der Drehzahl nerv des Motors 40 des elektrischen Hilfsladers 5 nachgeführt.
Auf diese Weise wird der Ladedruck des Abgasturboladers 1 derart in Abhängigkeit des Ladedrucks plezv des elektrischen Hilfsladers 5 geregelt, dass während des Betriebs des elektrischen Hilfsladers 5, d. h. während der elektrische Hilfslader 5 aktiviert ist, für den Abgasturbolader 1 das Tastverhältnis ldtvm nahezu oder gleich 100% eingestellt wird. Auf diese Weise wird ebenfalls ein unnötiges Öffnen des Ventils 60 beim Betrieb des elektrischen Hilfsladers 5 vermieden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in Fig. 2. Dabei wird im Gegensatz zu Fig. 2 jedoch der um den Ladedruck plezv des elektrischen Hilfsladers 5bereinigte Ladedruck-Istwert platl auf einfachere Art und Weise berechnet, indem der Ladedruck-Istwert pvdkds durch das Verdichterdruckverhältnis vpezv des elektrischen Hilfsladers 5 in einem Divisionsglied 100 dividiert wird. Im Übrigen entspricht das Ablaufdiagramm der Fig. 4 dem Ablaufdiagramm nach Fig. 2. Anstelle der Ermittlung des Druckverhältnisses vpezv des elektrischen Hilfsladers 5 mittels des Verdichterkennfeldes KFVPEZV kann auch eine Messung des Druckes pnezv am Ausgang des elektrischen Hilfsladers 5 erfolgen. Wenn dieser durch den Umgebungsdruck pu dividiert wird, dann erhält man wiederum das Verdichterdruckverhältnis vpezv des elektrischen Hilfsladers 5. Alternativ können anstelle der gemessenen Drehzahl nezv des Motors 40 des elektrischen Hilfsladers 5 und dem gemessenen Luftmassenstrom ml jeweils die von der Motorsteuerung der Brennkraftmaschine 25 in dem Fachmann bekannter Weise berechneten Sollwerte nezvsol für die Drehzahl des Motors 40 des elektrischen Hilfsladers 5 und mlsol für den Luftmassenstrom verwendet werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in Fig. 3. Dabei wird im Gegensatz zu Fig. 3 jedoch der Ladedruck-Sollwert plsoll in einem Multiplikationsglied 105 mit dem Verdichterdruckverhältnis vpezv multipliziert und vom Produkt im siebten Verknüpfungspunkt 95 der Ladedruck- Istwert pvdkds abgezogen analog zum Beispiel nach Fig. 3. Im übrigen entspricht das Ablaufdiagramm nach Fig. 5 dem Ablaufdiagramm nach Fig. 3.
In den beschriebenen Beispielen wurde als charakteristische Größe des elektrischen Hilfsladers 5 der Ladedruck plezv oder das Verdichterdruckverhältnis vpezv des elektrischen Hilfsladers 5 verwendet, um den Ladedruck des Abgasturboladers 1 zu regeln bzw. eine Eingangsgröße der Regelung zu korrigieren.
In Fig. 6 ist eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladedruckregelung dargestellt, bei der ausgehend von der dritten Ausführungsform nach Fig. 4 gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen.
Ausgehend von der dritten Ausführungsform nach Fig. 4 umfasst die fünfte Ausführungsform nach Fig. 6 zusätzlich ein Subtraktionsglied 110, bei dem das Verdichterdruckverhältnis vpezv des elektrischen Hilfsladers 5 um den Wert 1 reduziert wird. Das so reduzierte Verdichterdruckverhältnis vpezv-1 wird anschließend in einem Multiplikationsglied 115 mit dem Mitkopplungsfaktor MF multipliziert. Somit wird also nur die Druckerhöhung des elektrischen Hilfsladers 5 mittels des Mitkopplungsfaktors MF multiplikativ erhöht, wodurch der Tatsache der Mitkopplung des Abgasturboladers 1 mit dem elektrischen Hilfslader 5 Rechnung getragen wird. Das Multiplikationsergebnis wird anschließend in einem Additionsglied 120 wieder um Eins erhöht, so dass sich am Ausgang des Additionsgliedes 120 ein in Abhängigkeit des Mitkopplungsfaktors MF korrigiertes Verdichterdruckverhältnis vpezvk des elektrischen Hilfsladers 5 ergibt, das wie bei der dritten Ausführungsform nach Fig. 4 dem Divisionsglied 100 zugeführt wird.

Claims

1. Verfahren zur Regelung des Ladedrucks eines Abgasturboladers (1), bei dem ein Ladedruckistwert (pvdkds) einem Ladedrucksollwert (plsoll) nachgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladedruck des Abgasturboladers (1) in Abhängigkeit einer charakteristischen Größe eines mit dem Abgasturbolader (1) zur Verdichtung der angesaugten Luft zusammenwirkenden elektrischen Hilfsladers (5) geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als charakteristische Größe der Ladedruck (plezv) des mit dem Abgasturbolader (1) zur Verdichtung der angesaugten Luft zusammenwirkenden elektrischen Hilfsladers (5) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangsgröße der Regelung durch den Ladedruck (plezv) des elektrischen Hilfsladers (5) korrigiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladedruckistwert (pvdkds) durch Subtraktion des Ladedrucks (plezv) des elektrischen Hilfsladers (5) korrigiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladedrucksollwert (plsoll) durch Addition des Ladedrucks (plezv) des elektrischen Hilfsladers (5) korrigiert wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mitkopplungseffekt des elektrischen Hilfsladers (5) auf ein Druckverhältnis des Abgasturboladers (1) berücksichtigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Mitkopplungseffekt berücksichtigender korrigierter Ladedruck des elektrischen Hilfsladers (5) durch Multiplikation eines Mitkopplungsfaktors (MF) mit dem Ladedruck (plezv) des elektrischen Hilfsladers (5) bestimmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Mitkopplungseffekt berücksichtigendes korrigiertes Verdichterdruckverhältnis (vpezvk) des elektrischen Hilfsladers (5) durch Multiplikation eines Mitkopplungsfaktors (MF) mit dem, insbesondere auf die Druckerhöhung des elektrischen Hilfsladers (5) beschränkten, Verdichterdruckverhältnis (vpezv) des elektrischen Hilfsladers (5) bestimmt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitkopplungsfaktor (MF) an den jeweiligen Betriebspunkt des elektrischen Hilfsladers (5) und des Abgasturboladers (1), insbesondere mittels eines Kennfeldes, adaptiert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Hilfslader (5) abgeschaltet wird, wenn der Ladedrucksollwert (plsoll) von dem um den Ladedruck (plezv) des elektrischen Hilfsladers (5) bereinigten Ladedruckistwert (platl) überschritten wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als charakteristische Größe das Verdichterdruckverhältnis (vpezv) des elektrischen Hilfsladers (5) verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangsgröße der Regelung durch das Verdichterdruckverhältnis (vpezv) des elektrischen Hilfsladers (5) korrigiert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladedruckistwert (pvdkds) durch Division des Verdichterdruckverhältnisses (vpezv) des elektrischen Hilfsladers (5) korrigiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladedrucksollwert (plsoll) durch Multiplikation des Verdichterdruckverhältnisses (vpezv) des elektrischen Hilfsladers (5) korrigiert wird.

15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Turbine (50) des Abgasturboladers (1) parallel geschalteter Bypass (55) geschlossen wird, solange der elektrische Hilfslader (5) aktiviert ist.

16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangsgröße der Regelung durch die charakteristische Größe des elektrischen Hilfsladers (5) korrigiert wird.

17. Vorrichtung (10) zur Regelung des Ladedrucks eines Abgasturboladers (1), die einen Ladedruckistwert (pvdkds) einem Ladedrucksollwert (plsoll) nachführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) Mittel (15; 20) umfasst, die den Ladedruck des Abgasturboladers (1) in Abhängigkeit einer charakteristischen Größe eines mit dem Abgasturbolader (1) zur Verdichtung der angesaugten Luft zusammenwirkenden elektrischen Hilfsladers (5) regeln.