DE112017000934T5

DE112017000934T5 - Control system for charge control of an internal combustion engine and a method for performing such a control

Info

Publication number: DE112017000934T5
Application number: DE112017000934.0T
Authority: DE
Inventors: Pontus Johansson; Niclas Gunnarsson; Anton Wetterstrand
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2019-01-03
Also published as: WO2017160207A1; SE1650358A1; SE541433C2

Abstract

Ein Regelsystem für Ladesteuerung eines Verbrennungsmotors (1) umfasst ein Bypassventil (10), das im vom Motor abgehenden Abgasrohr (7) installiert ist, um eine Umgehung von Abgas bezogen auf eine einen Verdichter (4) antreibende Turbine (6) zu bilden. Eine Regeleinheit (18) regelt ein Regelventil (11) und somit das Bypassventil (10). Die Regeleinheit (18) ist ausgelegt, um das Regelventil (10) dahingehend zu regeln, dass es durch eine erste Verwendung von Druckluft von einem Druckluftbehälter (13) und durch eine zweite Verwendung von Druckluft von einem Auslass des Verdichters (4) Luft mit einem festgelegten Druck zuführt, der den Öffnungsgrad des Bypassventils definiert, und dass es ein Verhältnis der zweiten Verwendung zur ersten Verwendung für hohe Lasten des Verbrennungsmotors höher als für niedrige Motorlasten gestaltet.A control system for charge control of an internal combustion engine (1) includes a bypass valve (10) installed in the exhaust pipe (7) outgoing from the engine to bypass exhaust gas with respect to a turbine (6) driving a compressor (4). A control unit (18) controls a control valve (11) and thus the bypass valve (10). The control unit (18) is adapted to regulate the control valve (10) in such a way that it by a first use of compressed air from a compressed air tank (13) and by a second use of compressed air from an outlet of the compressor (4) air with a set a predetermined pressure, which defines the opening degree of the bypass valve, and that it makes a ratio of the second use for the first use for high loads of the internal combustion engine higher than for low engine loads.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelsystem für Ladesteuerung eines Verbrennungsmotors, umfassend:

einen Turbolader mit einem Verdichter in einem zum Verbrennungsmotor führenden Ansaugrohr und einer Turbine in einem vom Verbrennungsmotor abgehenden Abgasrohr,
ein im Abgasrohr angeordnetes Bypassventil, um bezogen auf die Turbine im Abgasrohr eine Umgehung des Abgases bereitzustellen,
ein Regelventil, das ausgelegt ist, um das Bypassventil durch Zuführen von Luft mit einem Druck, der den Öffnungsgrad des Bypassventils bestimmt, zu regeln,
einen Druckluftbehälter, der mit dem Regelventil verbunden ist, um dem Regelventil Druckluft zuzuführen, und
eine Regeleinheit, die ausgelegt ist, um das Regelventil und somit das Bypassventil zu regeln,
sowie ein Verfahren zum Durchführen einer Ladesteuerung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des angehängten unabhängigen Verfahrensanspruchs.

The present invention relates to a control system for charge control of an internal combustion engine, comprising:

a turbocharger having a compressor in an intake pipe leading to the internal combustion engine and a turbine in an exhaust pipe emerging from the internal combustion engine,
a bypass valve disposed in the exhaust pipe to provide a bypass of the exhaust gas relative to the turbine in the exhaust pipe,
a control valve configured to control the bypass valve by supplying air at a pressure that determines the opening degree of the bypass valve,
a compressed air tank connected to the control valve for supplying compressed air to the control valve, and
a control unit which is designed to control the control valve and thus the bypass valve,
and a method for performing a charge control of an internal combustion engine according to the preamble of the appended independent method claim.

Die Erfindung ist nicht auf einen bestimmten Typ eines Verbrennungsmotors oder Kraftstoffs beschränkt, und Kraftstoffe in der Form von Diesel, Ethanol, Biogas und Benzin werden lediglich beispielhaft aufgeführt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Ladesteuerung für Verbrennungsmotoren, die für verschiedene Verwendungsarten wie in industriellen Anwendungen, Zerkleinerungsmaschinen und in allen Arten von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, obwohl die Erfindung besonders auf Kraftfahrzeuge mit Rädern, insbesondere Nutzfahrzeuge wie Lastkraftwagen und Busse anwendbar ist, und sie wird aus diesem Grund hauptsächlich in Bezug auf eine solche Verwendung erörtert, um die Erfindung zu verdeutlichen, ist aber keineswegs auf diese beschränkt.The invention is not limited to any particular type of internal combustion engine or fuel, and fuels in the form of diesel, ethanol, biogas, and gasoline are merely exemplified. Furthermore, the invention relates to a charge control for internal combustion engines, which are intended for various uses such as in industrial applications, crushing machines and in all types of motor vehicles, although the invention is particularly applicable to motor vehicles with wheels, especially commercial vehicles such as trucks and buses, and it is made For this reason, it is mainly discussed with respect to such use to illustrate the invention, but is by no means limited thereto.

Eine präzise Regelung eines Bypassventils in einem Verbrennungsmotor mit Turbolader ist für einen sachgemäßen Betrieb eines solchen Verbrennungsmotors in allen Situationen von großer Bedeutung, um nicht nur eine optimale Leistung des Verbrennungsmotors zu erhalten, sondern auch, um auf zunehmend strengere Emissionsvorgaben zu reagieren.Accurate control of a bypass valve in a turbocharged internal combustion engine is important for proper operation of such an internal combustion engine in all situations, not only to obtain optimum engine performance but also to respond to increasingly stringent emission requirements.

Beim Fahren eines Fahrzeugs mit niedriger Motorlast muss das Bypassventil im Wesentlichen dahingehend geregelt werden, dass es in einem hohen Grad geöffnet ist, damit die Abgase vom Verbrennungsmotor die Turbine umgehen können, wohingegen bei hohen Motorlasten das Bypassventil in geringerem Umfang geöffnet sein soll, damit die Turbine den Verdichter des Turboladers stärker antreiben kann. Es ist von großer Wichtigkeit, dass die Regelung des Bypassventils den Änderungen von Lasten und Bedingungen des Verbrennungsmotors schnell folgt, damit das zum Erhalten eines Optimums in Bezug auf Leistung und Emissionen gewünschte Motorverhalten sofort erhalten wird, und um ein Überdrehen der Turbine zu vermeiden.When driving a vehicle with a low engine load, the bypass valve must be substantially controlled so that it is open to a high degree, so that the exhaust gases from the engine can bypass the turbine, whereas at high engine loads, the bypass valve should be opened to a lesser extent so that the Turbine can drive the compressor of the turbocharger stronger. It is of great importance that the control of the bypass valve quickly follow the changes in loads and conditions of the internal combustion engine so that the engine behavior desired to obtain optimum performance and emissions is immediately obtained, and to avoid overspeeding the turbine.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Ein Regelsystem nach der Einleitung ist bereits beispielsweise durch US 2009/0301084 A1 bekannt, worin ein Regelsystem mit einem PWM-Ventil (Pulsweitenmodulationsventil) als Regelventil zum Regeln eines Bypassventils durch Verwendung von Druckluft aus einem Druckluftbehälter beschrieben wird. Ein Nachteil des Regelns des Bypassventils durch Druckluft aus einem Druckluftbehälter liegt jedoch darin, dass die Rückkopplung dieser Regelung an Änderungen in den Betriebsbedingungen eher langsam erfolgt, so dass es zu Abweichungen in Form erheblicher „Überreaktionen“ kommt, wenn versucht wird, einer schnellen Änderung von Betriebsbedingungen durch Regeln der Drehzahl der Turbine zu folgen. Somit können der Ladedruck und die Turbinendrehzahl in manchen Fällen nicht so akkurat wie gewünscht geregelt werden.A control system according to the introduction is already for example by US 2009/0301084 A1 in which a control system with a PWM valve (pulse width modulation valve) is described as a control valve for controlling a bypass valve by using compressed air from a compressed air tank. However, a disadvantage of controlling the bypass valve by compressed air from a compressed air tank is that the feedback of this control to changes in the operating conditions is rather slow, so that there are deviations in the form of significant "overreactions" when attempting a rapid change of Operating conditions by regulating the speed of the turbine to follow. Thus, in some cases, the boost pressure and turbine speed may not be controlled as accurately as desired.

EP 2 848 790 A1 offenbart ein Regelsystem für Ladesteuerung eines Verbrennungsmotors, das eine elektrische Regelung des Bypassventils mit der Verwendung von Druckluft von einem Auslass des Verdichters zum Regeln eines Bypassventils kombiniert. Die Hauptregelung wird von einem Elektromotor vorgenommen, aber durch Nutzen von Druckluft von dem Verdichterauslass kann unter bestimmten Bedingungen die Größe des Elektromotors reduziert werden. EP 2 848 790 A1 discloses a control system for charge control of an internal combustion engine that combines electrical control of the bypass valve with the use of compressed air from an outlet of the compressor to control a bypass valve. The main control is done by an electric motor, but by using compressed air from the compressor outlet under certain conditions the size of the electric motor can be reduced.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Regelsystems und eines Verfahrens des in der Einleitung definierten Typs, die in wenigstens einigen Aspekten gegenüber bereits bekannten derartigen Systemen und Verfahren Verbesserungen aufweisen.It is an object of the present invention to provide a control system and method of the type defined in the preamble that have improvements in at least some aspects over previously known such systems and methods.

Diese Aufgabe wird in Bezug auf das Regelsystem erfüllt, indem ein solches Regelsystem mit den im kennzeichnenden Teil des angehängten Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen bereitgestellt wird.This object is achieved with respect to the control system by providing such a control system having the features set out in the characterizing part of the appended claim 1.

Durch Bereitstellen einer Regeleinheit, die ausgelegt ist, um das Regelventil dahingehend zu regeln, dass es Luft mit einem festgelegten Druck durch eine erste Verwendung von Druckluft vom Druckluftbehälter und durch eine zweite Verwendung von Druckluft vom Verdichterauslass zuführt und dass es ein Verhältnis der zweiten Verwendung zu der ersten Verwendung für hohe Lasten des Verbrennungsmotors höher als für niedrige Motorlasten gestaltet, kann eine verbesserte Genauigkeit einer Ladesteuerung des Verbrennungsmotors auf eine kosteneffiziente und zuverlässige Weise erhalten werden. Bei niedrigen Motorlasten, die häufig einen hohen Öffnungsgrad des Bypassventils erfordern, kann Druckluft vom Druckluftbehälter vom Regelventil verwendet werden, um das Bypassventil zu regeln, aber wenn die Motorlast steigt, steigt auch der Druck der Druckluft vom Verdichterauslass, so dass diese zunehmend in der Lage ist, für eine Regelung des Öffnungsgrads des Bypassventils, das dann meistens weniger geöffnet werden muss, verwendet zu werden, obwohl eine Regelung des Öffnungsgrads zum Erreichen eines optimalen Ergebnisses in Bezug auf Leistung, Emissionen etc. bei jedem Lastpegel durchgeführt wird. Die Rückkopplung der Regelung unter Verwendung von Druckluft vom Verdichterauslass in Bezug auf Regelung von Ladedruck und Turbinendrehzahl wird sehr gut sein und wird zu einem selbstregulierenden Regelsystem führen, was es ermöglicht, ein optimales Ergebnis in Bezug auf Motorleistung und Erzeugung von Emissionen zu erhalten. Somit kann das Bypassventil über den gesamten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors und mit großer Genauigkeit, zumindest für Lasten, wo dies von größter Bedeutung ist, geregelt werden. Es ist zu betonen, dass die vorliegende Erfindung nicht ausschließt, dass das Verhältnis während einiger Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 0:1 oder 1:0 betragen kann, so dass dann vom Regelventil ausschließlich Druckluft aus dem Druckluftbehälter oder ausschließlich Druckluft aus dem Verdichterauslass für die Regelung des Bypassventils verwendet wird. „Höher für höhere Lasten des Verbrennungsmotors als für niedrige Motorlasten“ ist in dieser Offenbarung weitläufig zu interpretieren und bedeutet nicht, dass das Verhältnis steigen muss, sobald sich die Last erhöht, sondern dass das Verhältnis unter normalen Betriebsbedingungen des Motors bei hohen Lasten, die Lasten von wenigstens 70 % der Maximallast sind, höher als bei niedrigen Lasten, die Lasten von weniger als 30 % der Maximallast sind, höher ist. Dies schließt jedoch nicht aus, dass bei beispielsweise einem Motorbetriebspunkt mit einer Motorlast von 60 % der Maximallast das Verhältnis höher als für einen anderen Motorbetriebspunkt mit einer Motorlast von 65 % der Maximallast ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Regeleinheit ausgelegt, um das Regelventil zu regeln, um bei einem im Voraus festgelegten Pegel der Motorlast Luft mit einem festgelegten Druck durch ausschließliche Verwendung von Druckluft aus dem Verdichterauslass zuzuführen, und der im Voraus festgelegte Pegel beträgt wenigstens 60 %, vorzugsweise wenigstens 70 %, weiter bevorzugt wenigstens 80 %, besonders bevorzugt wenigstens 90 % der Maximallast des Verbrennungsmotors. Somit beträgt das Verhältnis bei Lasten, die so hoch sind, dass der Druck der Druckluft aus dem Verdichterauslass hoch genug ist, um das Bypassventil so weit zu öffnen, wie es zu dem Zeitpunkt erforderlich sein könnte, 1:0, so dass der Nutzen der hervorragenden Rückkopplung dieser Regelung für die Regelung von Ladedruck und Turbinendrehzahl dann vollständig genutzt werden kann. Welcher dieser verschiedenen Pegel anwendbar ist, hängt von der beabsichtigten Verwendung des Verbrennungsmotors und anderen Konstruktionsparametern desselben ab.By providing a control unit that is adapted to the control valve to regulating that it supplies air at a specified pressure by a first use of compressed air from the compressed air tank and a second use of compressed air from the compressor outlet and that it makes a ratio of the second use to the first use for high loads of the engine higher than for low engine loads , improved accuracy of charge control of the internal combustion engine can be obtained in a cost-effective and reliable manner. At low engine loads, which often require a high degree of opening of the bypass valve, compressed air from the air reservoir can be used by the control valve to control the bypass valve, but as the engine load increases, the pressure of the compressed air from the compressor outlet also increases so that it becomes increasingly capable is to be used for a control of the opening degree of the bypass valve, which then usually has less to be opened, although an opening degree control to achieve an optimum result in terms of power, emissions, etc. is performed at each load level. The feedback of the control using compressed air from the compressor outlet in terms of boost pressure and turbine speed control will be very good and will result in a self-regulating control system, which allows to obtain an optimal result in terms of engine performance and emissions generation. Thus, the bypass valve can be controlled over the entire operating range of the internal combustion engine and with great accuracy, at least for loads where this is of the utmost importance. It should be emphasized that the present invention does not exclude that the ratio during some operating conditions of the internal combustion engine 0: 1 or 1: 0 may be, so that then from the control valve only compressed air from the compressed air tank or only compressed air from the compressor outlet for the control of Bypass valve is used. "Higher for higher engine loads than for lower engine loads" is to be interpreted broadly in this disclosure and does not mean that the ratio must increase as the load increases, but that the ratio under normal operating conditions of the engine at high loads, the loads of at least 70% of the maximum load are higher than at low loads which are loads of less than 30% of the maximum load. However, this does not exclude that, for example, at an engine operating point with an engine load of 60%, the maximum load is the ratio higher than for another engine operating point with an engine load of 65% of the maximum load.
According to one embodiment of the invention, the control unit is configured to control the control valve to supply air at a predetermined pressure level by the exclusive use of compressed air from the compressor outlet at a predetermined level of engine load, and the predetermined level is at least 60%. , Preferably at least 70%, more preferably at least 80%, more preferably at least 90% of the maximum load of the internal combustion engine. Thus, for loads that are so high that the pressure of the compressed air from the compressor outlet is high enough to open the by-pass valve as needed at the time, the ratio is 1: 0, so the benefit of the excellent feedback of this scheme for the control of boost pressure and turbine speed can then be fully utilized. Which of these different levels is applicable depends on the intended use of the internal combustion engine and other design parameters thereof.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Regeleinheit ausgelegt, um das Regelventil zu regeln, um das Verhältnis der zweiten Verwendung zur ersten Verwendung mit ansteigenden Lasten des Motors zu erhöhen. Dies bedeutet, dass die Einbeziehung von Druckluft vom Verdichterauslass in die Regelung des Bypassventils mit der Möglichkeit zu ihrer Verwendung ansteigt, so dass sie zunehmend von deren Vorteilen profitiert.According to another embodiment of the invention, the control unit is configured to control the control valve to increase the ratio of the second use to the first use with increasing loads of the engine. This means that the inclusion of compressed air from the compressor outlet in the control of the bypass valve with the possibility of their use increases so that it increasingly benefits from their advantages.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Regeleinheit ausgelegt, um das Regelventil zu regeln, damit die erste Verwendung von Druckluft vom Druckluftbehälter die zweite Verwendung von Druckluft von dem Verdichterauslass bei Lasten des Verbrennungsmotors von wenigstens bis zu 30 % der Maximallast des Verbrennungsmotors übersteigt. Bei niedrigen Motorlasten, bei denen der Druck der Druckluft vom Verdichterauslass niedrig ist, kann eine zuverlässige Regelung des Bypassventils für eine vergleichsweise weite Öffnung, wenn diese erforderlich ist, durch die Verwendung von Druckluft vom Druckluftbehälter zuverlässig sichergestellt werden.According to another embodiment of the invention, the control unit is arranged to control the control valve so that the first use of compressed air from the compressed air tank exceeds the second use of compressed air from the compressor outlet at loads of the internal combustion engine of at least up to 30% of the maximum load of the internal combustion engine. At low engine loads, where the pressure of the compressed air from the compressor outlet is low, reliable control of the bypass valve for a comparatively wide opening, if required, can be reliably ensured by the use of compressed air from the compressed air reservoir.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Regeleinheit ausgelegt, um das Regelventil zu regeln, um abwechselnd Druckluft vom Druckluftbehälter und Druckluft vom Verdichterauslass für ein Passieren des Regelventils zuzuschalten, um Luft mit einem Druck zu erzeugen, der den Öffnungsgrad des Bypassventils festlegt. According to another embodiment of the invention, the control unit is configured to control the control valve to alternately connect compressed air from the compressed air tank and compressed air from the compressor outlet for passing the control valve to produce air at a pressure that defines the opening degree of the bypass valve.

Dies stellt einen vorteilhaften Weg zum „Mischen“ der zwei Verwendungen für ein Regelsystem, das nach der vorliegenden Erfindung funktioniert, dar.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die eine weitere Entwicklung der letztgenannten Ausführungsform darstellt, ist die Regeleinheit ausgelegt, um das Verhältnis durch Regeln des Verhältnisses von Zeitintervallen des Zuschaltens von Druckluft vom Druckluftbehälter gegenüber Druckluft vom Verdichterauslass zu regeln. Das Verhältnis kann durch diese Art von Regelung leicht und präzise modifiziert werden, um für eine Anpassung an sich ändernde Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors schnell geändert zu werden.This represents an advantageous way of "blending" the two uses for a control system that functions in accordance with the present invention.
According to another embodiment of the invention, which represents a further development of the latter embodiment, the control unit is designed to regulate the ratio by regulating the ratio of time intervals of the supply of compressed air from the compressed air reservoir to compressed air from the compressor outlet. The relationship can be through this type of control can be easily and precisely modified to be rapidly changed for adaptation to changing operating conditions of the internal combustion engine.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Regelsystem ein weiteres Ventil, das in der Luftströmung vom Druckluftbehälter zum Regelventil angeordnet ist und ausgelegt ist, um den Druck der Druckluft, die am Regelventil vom Behälter ankommt, in Bezug auf den Druck der Druckluft im Behälter zu reduzieren. Ein von einem Regelsystem für Ladesteuerung eines Verbrennungsmotors verwendeter Druckluftbehälter hat, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, oft die Aufgabe, anderem Zubehör Druckluft bereitzustellen, was einen vergleichsweise hohen Druck erfordert, so dass der Druck der Druckluft im Druckluftbehälter einen Pegel aufweist, der für eine sensible Regelung eines Bypassventils nicht geeignet ist. Somit führt eine Reduzierung des Drucks der vom Behälter am Regelventil ankommenden Druckluft zu einer präziseren Regelung des Bypassventils durch enthaltene kostengünstigere Teile.According to another embodiment of the invention, the control system comprises a further valve which is arranged in the air flow from the compressed air tank to the control valve and is adapted to the pressure of the compressed air, which arrives at the control valve from the container, with respect to the pressure of the compressed air in the container to reduce. A compressed air tank used by a control system for charge control of an internal combustion engine, especially in a motor vehicle, often has the task to provide compressed air to other accessories, which requires a relatively high pressure, so that the pressure of the compressed air in the compressed air tank has a level that is for a sensitive control a bypass valve is not suitable. Thus, reducing the pressure of the incoming from the container on the control valve compressed air leads to a more precise control of the bypass valve by containing cheaper parts.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Druckluftbehälter ausgelegt, um Druckluft zuzuführen, die für die erste Verwendung am Regelventil mit einem Druck von 2-10 bar, 2-5 bar oder 2-4 bar ankommt. Dies sind geeignete Druckpegel für Druckluft vom Druckluftbehälter, um für eine angemessene Regelung des Bypassventils verwendet zu werden und ermöglichen bei Bedarf seine vollständige Öffnung.According to another embodiment of the invention, the compressed air tank is designed to supply compressed air, which arrives for the first use of the control valve with a pressure of 2-10 bar, 2-5 bar or 2-4 bar. These are suitable pressure levels for compressed air from the compressed air tank to be used for proper control of the bypass valve and allow full opening when needed.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Regelsystem ein Absperrventil, das in der Luftströmung vom Druckluftbehälter zum Regelventil angeordnet ist, und die Regeleinheit ist ausgelegt, um das Absperrventil dahingehend zu regeln, dass es offen ist, um das Regelventil mit Druckluft vom Druckluftbehälter zu versorgen, oder dass es geschlossen ist, um zu verhindern, dass Druckluft vom Druckluftbehälter das Regelventil erreicht. Die Anordnung eines solchen Absperrventils stellt eine Option dar, um eine Beschränkung des Regelventils auf die zweite Verwendung, d. h. die Verwendung von Druckluft vom Verdichterauslass, zu ermöglichen, wenn dies gewünscht ist.According to another embodiment of the invention, the control system comprises a shut-off valve arranged in the air flow from the compressed air tank to the control valve, and the control unit is adapted to control the shut-off valve to be open to supply the control valve with compressed air from the compressed air tank , Or that it is closed to prevent compressed air from the compressed air tank reaches the control valve. The arrangement of such a shut-off valve is an option to limit the control valve to the second use, i. H. to allow the use of compressed air from the compressor outlet, if desired.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das Regelventil einen regelbaren Öffnungsgrad auf, und die Regeleinheit ist ausgelegt, um das Regelventil dahingehend zu regeln, dass es den Druck, der den Öffnungsgrad des Bypassventils festlegt, durch Modifizieren des Öffnungsgrads des Regelventils modifiziert. Eine Möglichkeit ist dann die Verwendung eines PWM-Ventils
(Pulsweitenmodulationsventils) als Regelventil und das Auslegen der Regeleinheit zum Regeln des Öffnungsgrads des Regelventils durch Umschalten des Regelventils nach einem PWM-Muster.According to another embodiment of the invention, the control valve has a controllable opening degree, and the control unit is configured to regulate the control valve to modify the pressure defining the opening degree of the bypass valve by modifying the opening degree of the control valve. One option is to use a PWM valve
(Pulse width modulation valve) as a control valve and the laying out of the control unit for regulating the opening degree of the control valve by switching the control valve according to a PWM pattern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das Verfahren, das durch Bereitstellen eines Verfahrens nach dem angehängten unabhängigen Verfahrensanspruch erhalten wird. Die Vorteile eines solchen Verfahrens und der Ausführungsformen desselben, die in abhängigen Ansprüchen definiert sind, werden aus der obenstehenden Erörterung von Ausführungsformen des Regelsystems nach der Erfindung deutlich.The object of the present invention relates to the method obtained by providing a method according to the appended independent method claim. The advantages of such a method and the embodiments thereof as defined in the dependent claims will become apparent from the discussion above of embodiments of the control system according to the invention.

Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt, eine elektronische Regeleinheit und ein Kraftfahrzeug nach der Definition in den entsprechenden angehängten Ansprüchen.
Weitere vorteilhafte Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der untenstehenden Beschreibung.The invention also relates to a computer program, a computer program product, an electronic control unit and a motor vehicle as defined in the corresponding appended claims.
Further advantageous features and advantages of the present invention will become apparent from the description below.

Figurenlistelist of figures

Bezugnehmend auf die angehängten Zeichnungen folgt untenstehend eine spezifische Beschreibung einer beispielhaft zitierten Ausführungsform der Erfindung.With reference to the appended drawings, below is a specific description of an exemplified embodiment of the invention.

Für die Figuren gilt:

1 ist eine schematische Ansicht, die ein Regelsystem für Ladesteuerung eines Verbrennungsmotors nach einer Ausführungsform der Erfindung darstellt,
2 ist eine schematische Ansicht, die die Funktionsweise des Regelventils des in 1 dargestellten Regelsystems darstellt,
3 ist ein Ablaufdiagramm, das die in einem Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführten Schritte darstellt, und
4 ist eine schematische Ansicht, die eine elektronische Regeleinheit für das Umsetzen eines Verfahrens nach der Erfindung darstellt.

For the figures:

1 Fig. 10 is a schematic view illustrating a control system for charge control of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention;
2 is a schematic view illustrating the operation of the control valve of the in 1 represents the illustrated control system,
3 FIG. 10 is a flowchart illustrating the steps performed in a method according to an embodiment of the invention; and FIG
4 is a schematic view illustrating an electronic control unit for implementing a method according to the invention.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT OF THE INVENTION

1 stellt schematisch die allgemeine Struktur eines Regelsystems für Ladesteuerung eines Verbrennungsmotors 1 eines Kraftfahrzeugs 2 nach einer Ausführungsform der Erfindung, das einen Turbolader 3 mit einem Verdichter 4, der in einem zum Motor führenden Ansaugrohr 5 angeordnet ist, und einer Turbine 6 in dem vom Motor abgehenden Abgasrohr 7, die mit dem Verdichter 4 durch eine Welle 8 zum Antreiben des Verdichters durch den auf die Turbinenschaufeln auftreffenden Abgasstrom verbunden ist, umfasst, dar. Ein Ladeluftkühler 9 ist dem Verdichter nachgelagert angeordnet. 1 schematically illustrates the general structure of a control system for charge control of an internal combustion engine 1 of a motor vehicle 2 according to an embodiment of the invention, a turbocharger 3 with a compressor 4 in a suction pipe leading to the engine 5 is arranged, and a turbine 6 in the exhaust pipe from the engine 7 that with the compressor 4 through a wave 8th for driving the compressor through the exhaust gas stream impinging on the turbine blades An intercooler 9 is arranged downstream of the compressor.

Das Regelsystem umfasst weiterhin ein Bypassventil 10, das in dem Abgasrohr installiert ist, um eine Umgehung B des Abgases bezogen auf die Turbine 6 im Abgasrohr zu bilden. Somit entscheidet der Öffnungsgrad des Bypassventils über den Einfluss des Abgasstroms im Abgasrohr auf die Turbine und damit auf den Betrieb des Verdichters 4. Ein Regelventil 11 ist ausgelegt, um das Bypassventil 10 durch Zuführen von Luft mit einem Druck, der den Öffnungsgrad des Bypassventils durch Beeinflussen eines Stellelements 12, dessen Position von dem diesem zugeführten Luftdruck abhängt, festlegt und damit über den Öffnungsgrad des Bypassventils 10 entscheidet, zu regeln.The control system further includes a bypass valve 10 , which is installed in the exhaust pipe to bypass B of the exhaust gas relative to the turbine 6 to form in the exhaust pipe. Thus, the opening degree of the bypass valve determines the influence of the exhaust gas flow in the exhaust pipe on the turbine and thus on the operation of the compressor 4 , A control valve 11 is designed to bypass the valve 10 by supplying air at a pressure which determines the degree of opening of the bypass valve by influencing an actuator 12 , whose position depends on the air pressure supplied to this, determines and thus on the opening degree of the bypass valve 10 decides to settle.

Ein Druckluftbehälter 13, der üblicherweise Druckluft mit einem Druck von 7-10 bar enthält und verwendet wird, um Druckluft verschiedenen Zubehörteilen des Kraftfahrzeugs wie Bremsen zuzuführen, ist mit dem Regelventil 11 durch ein weiteres Ventil 14, das ausgelegt ist, um den Druck der Druckluft, die am Regelventil vom Behälter 13 ankommt, beispielsweise im Bereich von 3 bar, zu reduzieren, verbunden.A compressed air tank 13 , which usually contains compressed air at a pressure of 7-10 bar and is used to supply compressed air to various accessories of the motor vehicle such as brakes, is connected to the control valve 11 through another valve 14 , which is designed to control the pressure of the compressed air, which is at the control valve from the tank 13 arrives, for example in the range of 3 bar, to reduce connected.

Das Regelsystem umfasst zudem ein Element 15, das Druckluft von einem Auslass des Verdichters 4 zum Regelventil ableitet. Somit weist das Regelventil 11 zwei Einlässe auf, wie in 2 deutlicher gezeigt, einen 16, der Luft vom Luftbehälter 13 empfängt, und einen 17, der Luft vom Druckluft vom Verdichterauslass ableitenden Element empfängt. Eine Regeleinheit in Form einer elektronischen Regeleinheit 18 ist ausgelegt, um das Regelventil zu regeln, und diese Regeleinheit kann dieselbe wie die elektronische Regeleinheit sein, die anderes Zubehör des Kraftfahrzeugs regelt. Diese Regeleinheit ist ausgelegt, um das Regelventil dahingehend zu regeln, dass es abwechselnd Druckluft vom Druckluftbehälter 13 und Druckluft vom Verdichterauslass vom Element zuschaltet, damit sie das Regelventil passiert, um Luft mit einem Druck zu erzeugen, der den Öffnungsgrad des Bypassventils festlegt, indem sie auf das Stellelement 12 einwirkt. Die Regeleinheit nimmt dies vor, indem sie Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors wie den Lastpegel desselben berücksichtigt, wenn sie das Verhältnis von von den zwei Quellen, dem Druckluftbehälter 13 und dem Auslass des Verdichters, zu entnehmender Luft festlegt. Die Regeleinheit 18 wird dann vorzugsweise das Regelventil 11 regeln, um so weit wie möglich Druckluft vom Verdichterauslass zu verwenden, um den Öffnungsgrad des Bypassventils zu erhalten, der zum Erhalten der angeforderten Leistung und Emissionspegel erforderlich ist.The control system also includes an element 15 , the compressed air from an outlet of the compressor 4 derived to the control valve. Thus, the control valve 11 two inlets on, as in 2 more clearly shown one 16 , the air from the air tank 13 receives, and one 17 receiving air from the compressed air discharging from the compressor outlet. A control unit in the form of an electronic control unit 18 is designed to control the control valve, and this control unit may be the same as the electronic control unit that controls other accessories of the motor vehicle. This control unit is designed to regulate the control valve so that it alternately compressed air from the compressed air tank 13 and pressurizing air from the compressor outlet from the element to pass the control valve to produce air at a pressure that defines the opening degree of the bypass valve by acting on the actuator 12 acts. The control unit does this by taking into account operating conditions of the internal combustion engine, such as the load level thereof, when calculating the ratio of the two sources, the compressed air tank 13 and the outlet of the compressor, determines the air to be extracted. The control unit 18 then preferably the control valve 11 to use compressed air from the compressor outlet as much as possible to obtain the opening degree of the bypass valve required to obtain the requested power and emission levels.

3 stellt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, das für ein Regelsystem für Ladesteuerung des in 1 gezeigten Typs durchgeführt wird. Das Verfahren beginnt mit dem Schritt S1 des Messens von Parametern des aktuellen Betriebspunkts des Verbrennungsmotors, woraufhin in einem Schritt S2 der gemessene Motorbetriebspunkt mit einer Tabelle von Verhältnissen der Verwendung von Druckluft vom Druckluftbehälter und vom Verdichterauslass für Motorbetriebspunkte verglichen wird. In einem Schritt S3 wird dann entschieden, welches Verhältnis verwendet werden soll, woraufhin in einem Schritt S4 das Regelventil geregelt wird, um Druckluft von den zwei Quellen gemäß dieses Verhältnisses zuzuschalten. 3 FIG. 3 illustrates a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention which is applicable to a charge control system of the present invention 1 shown type is performed. The procedure starts with the step S1 measuring parameters of the current operating point of the internal combustion engine, whereupon in one step S2 the measured engine operating point is compared with a table of ratios of the use of compressed air from the compressed air tank and the compressor outlet for engine operating points. In one step S3 It is then decided which ratio should be used, whereupon in one step S4 the control valve is controlled to switch on compressed air from the two sources according to this ratio.

Computerprogrammcode zum Umsetzen eines Verfahrens nach der Erfindung ist vorteilhafterweise in einem Computerprogramm enthalten, das in den internen Speicher eines Computers, z. B. den internen Speicher einer elektronischen Steuereinheit eines Kraftfahrzeugs, eingelesen werden kann. Ein solches Computerprogramm wird vorteilhafterweise mittels eines Computerprogrammprodukts, das ein Datenspeichermedium, das von einem Computer gelesen werden kann und auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, umfasst, bereitgestellt. Das Datenspeichermedium ist beispielsweise ein optisches Datenspeichermedium in Form einer CD-ROM-Disc, einer DVD-Disc, ein magnetisches Datenspeichermedium in Form einer Festplatte etc. oder ein Flashspeicher oder ein Speicher vom Typ ROM, PROM, EPROM oder EEPROM sein. 4 stellt sehr schematisch eine elektronische Steuereinheit 18 dar, die ein Ausführungsmittel 19, z. B. eine zentrale Prozessoreinheit, CPU, zum Ausführen von Computer-Software umfasst. Das Ausführungsmittel 19 kommuniziert mit einem Speicher 20, z. B. vom Typ RAM, mittels eines Datenbusses 21. Die Steuereinheit 18 umfasst zudem ein nichtflüchtiges Datenspeichermedium 22, z. B. in Form eines Flash-Speichers oder eines Speichers vom Typ ROM, PROM, EPROM oder EEPROM. Das Ausführungsmittel 19 kommuniziert mit dem Datenspeichermedium 22 mittels des Datenbusses 21. Ein Computerprogramm, das Computerprogrammcode zum Umsetzen eines Verfahrens nach der Erfindung, z. B. in Übereinstimmung mit der in 3 dargestellten Ausführungsform, umfasst, ist auf dem Datenspeichermedium 22 gespeichert. Die Erfindung ist selbstverständlich keineswegs auf die obenstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, da zahlreiche Möglichkeiten für Modifikationen derselben für Durchschnittsfachleute offensichtlich sein dürften, ohne vom Umfang der Erfindung wie in den angehängten Ansprüchen beschrieben abzuweichen. Das Regelventil kann ein PWM-Ventil sein, und die Regeleinheit wird dieses dann entsprechend regeln, so dass es mit 0 % PWM-Regelung geöffnet ist und mit 100 % PWM-Regelung geschlossen ist. Ein solches PWM-Ventil kann zudem dem Regelventil nach dem in der obenstehend offenbarten Ausführungsform vorgelegten Typ nachgelagert angeordnet sein, so dass diese zwei Ventile gemeinsam ein Regelventil in einem Regelsystem nach der Erfindung zu bilden.Computer program code for implementing a method according to the invention is advantageously contained in a computer program which is stored in the internal memory of a computer, e.g. As the internal memory of an electronic control unit of a motor vehicle, can be read. Such a computer program is advantageously provided by means of a computer program product comprising a data storage medium which can be read by a computer and on which the computer program is stored. The data storage medium is, for example, an optical data storage medium in the form of a CD-ROM disc, a DVD disc, a magnetic data storage medium in the form of a hard disk, etc., or a flash memory or ROM, PROM, EPROM or EEPROM memory. 4 represents very schematically an electronic control unit 18 which is an execution agent 19 , z. B. comprises a central processing unit, CPU, for executing computer software. The execution agent 19 communicates with a memory 20 , z. B. of the type RAM, by means of a data bus 21 , The control unit 18 also includes a non-volatile data storage medium 22 , z. B. in the form of a flash memory or a memory of the type ROM, PROM, EPROM or EEPROM. The execution agent 19 communicates with the data storage medium 22 by means of the data bus 21 , A computer program comprising computer program code for implementing a method according to the invention, e.g. B. in accordance with in 3 illustrated embodiment, is on the data storage medium 22 saved. The invention is, of course, by no means limited to the embodiments described above, as numerous possibilities for modifications thereof will be apparent to one of ordinary skill in the art without departing from the scope of the invention as described in the appended claims. The control valve may be a PWM valve and the control unit will then regulate it accordingly so that it is open with 0% PWM control and closed with 100% PWM control. Such a PWM valve may also be arranged downstream of the control valve according to the type presented in the above-disclosed embodiment, so that these two valves together form a control valve in a control system according to the invention.

Die Regeleinheit empfängt Information über die Motorlast in einer beliebigen vorstellbaren Weise direkt oder indirekt, und es ist nicht notwendig, dass ein diese Last messendes Element vorhanden ist.The control unit receives information about the engine load in any conceivable manner directly or indirectly, and it is not necessary that there is an element measuring this load.

Das zwischen dem Druckluftbehälter und dem Regelventil angeordnete weitere Ventil kann mit einem Absperrventil kombiniert oder durch ein Absperrventil ersetzt werden, oder beide diese Ventile können entfallen.The further valve disposed between the compressed air reservoir and the control valve may be combined with a shut-off valve or replaced by a shut-off valve, or both of these valves may be omitted.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2009/0301084 A1 [0005]
EP 2848790 A1 [0006]

Claims

Control system for charge control of an internal combustion engine, comprising: • a turbocharger (3) with a compressor (4) in an intake pipe (5) leading to the internal combustion engine (1) and a turbine (6) in an exhaust pipe (7) emanating from the internal combustion engine Bypass valve (10) arranged in the exhaust pipe, to provide a bypass (B) of the exhaust gas relative to the turbine (7) in the exhaust pipe, • a control valve (11) which is adapted to the bypass valve (10) by supplying air with a Pressure, which determines the opening degree of the bypass valve, • a compressed air tank (13) connected to the control valve (11) to supply compressed air to the control valve, and • a control unit (18) designed to control the control valve (11) and thus to control the bypass valve (10), characterized in that the system further comprises • an element (15) which discharges compressed air from an outlet of the compressor (4) to the control valve (11) and that the control unit eit (18) is adapted to regulate the control valve (11) to supply air at a predetermined pressure by a first use of compressed air from the compressed air tank (13) and by a second use of compressed air from the compressor outlet and a ratio of the second Use designed for first use for high loads of internal combustion engine (1) higher than for low engine loads.

Control system according to Claim 1 characterized in that the control unit (18) is arranged to control the control valve (11) to supply, at a predetermined level of the load of the internal combustion engine, air at a predetermined pressure by the exclusive use of compressed air from the compressor outlet; the predetermined level is at least 60%, preferably at least 70%, more preferably at least 80%, most preferably at least 90% of the maximum load of the internal combustion engine.

Control system according to Claim 1 or 2 characterized in that the control unit (18) is adapted to control the control valve (11) to increase the ratio of the second use to first use with increasing loads of the internal combustion engine.

A control system according to any one of the preceding claims, characterized in that the control unit (18) is arranged to control the control valve (11) so that the first use of compressed air from the compressed air tank (13) the second use of compressed air from the outlet of the compressor (4) exceeds at loads of the internal combustion engine up to at least 30% of the maximum load of the internal combustion engine.

A control system according to any one of the preceding claims, characterized in that the control unit (18) is adapted to control the control valve (11) so as to alternately connect compressed air from the compressed air tank (13) and compressed air from the outlet of the compressor (4), to pass the control valve to generate air at a pressure that determines the opening degree of the bypass valve (10).

Control system according to Claim 5 characterized in that the control unit (18) is arranged to regulate the ratio by regulating the ratio of time intervals of the supply of compressed air from the compressed air tank (13) to compressed air from the outlet of the compressor (4).

Control system according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a further valve (14) arranged in the flow of air from the compressed air tank (13) to the control valve (11) and designed to control the pressure of the compressed air coming from the tank arrives at the control valve, based on the pressure of the compressed air in the container to reduce.

Control system according to any one of the preceding claims, characterized in that the compressed-air reservoir (13) is designed to supply compressed air to the control valve (11) for first use at a pressure of 2-10 bar, preferably 2-5 bar, more preferably 2-4 bar arrives.

A control system according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a shut-off valve arranged in the air flow from the compressed-air reservoir (13) to the control valve (11) and in that the control unit (18) is designed to control the shut-off valve it is open to supply the control valve with compressed air from the compressed air tank (13), or so that it is closed to prevent compressed air from the compressed air tank reaches the control valve.

Control system according to any of Claims 1 - 4 and 7 - 9 , independent of Claims 5 or 6 characterized in that the control valve (11) has a controllable opening degree, and that the control unit (18) is adapted to control the control valve to adjust the pressure defining the opening degree of the bypass valve (10) by modifying the opening degree of the bypass valve Modified control valve.

Control system according to Claim 10 , characterized in that the control valve is a PWM Valve (pulse width modulation valve) and the control unit (18) is designed to control the opening degree of the control valve by switching the control valve according to a PWM pattern.

A method for performing a charge control of an internal combustion engine (1) with a charge control system, comprising: a turbocharger (3) with a compressor (4) in an intake pipe (5) leading to the engine (1) and a turbine (6) in an engine exhaust Exhaust pipe (7), arranged in the exhaust pipe bypass valve (10) relative to the turbine (6) in the exhaust pipe to provide a bypass (B) of the exhaust gas, a control valve (11) which is adapted to the bypass valve (10) Supplying air at a pressure that determines the opening degree of the bypass valve, and a compressed air tank (13) connected to the control valve (11) for supplying compressed air to the control valve, and the method comprising the steps of: regulating the control valve (11) and thus the bypass valve (10), characterized by • deriving compressed air from an outlet of the compressor (4) to the control valve (11), and • performing the control d by controlling it to supply air at a predetermined pressure by a first use of compressed air from the compressed air tank (13) and by a second use of compressed air from the outlet of the compressor (4) while maintaining a ratio of the second Use designed for first use for high loads of the combustion engine higher than for low engine loads.

Method according to Claim 12 characterized in that the controlling of the control valve (11) is performed by regulating it to supply, at a predetermined level of the load of the internal combustion engine, air at a predetermined pressure by the exclusive use of compressed air from the outlet of the compressor (4) wherein the predetermined level is at least 60%, preferably at least 70%, more preferably at least 80%, most preferably at least 90% of the maximum load of the internal combustion engine.

Method according to Claim 12 or 13 Characterized in that the performing of controlling the control valve (11) thereof to the effect by controlling that it switches on alternately compressed air from the compressed air container (13) and compressed air from the outlet of the compressor (4) so that it passes through the control valve to air at a pressure to generate, which defines the opening degree of the bypass valve (10).

Motor vehicle, in particular a motor vehicle with wheels, especially a heavy motor vehicle with wheels (2) such as a truck or a bus, characterized in that it is equipped with a control system for charging control of an internal combustion engine (1) of the motor vehicle according to any one of Claims 1 - 11 is provided.