DE3531744C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Steuerung des Aufladedruckes bei Turboladern.

Ein Turbolader ist derart ausgebildet, daß eine Auspuff­ turbine durch das Auspuffgas hoher Temperatur und hoher Druckenergie gedreht wird, so daß der Druck innerhalb eines Ansaugkrümmers über den Atmosphärendruck zunimmt, wenn die Drehzahl eines Kompressors in dem Turbolader zunimmt. Als Ergebnis hiervon wird die Zufuhr einer großen Ansaugluftmenge zu der Brennkraftmaschine durch den so erhaltenen Aufladedruck möglich, mit dem Ergeb­ nis, daß ein hohes Drehmoment, eine hohe Ausgangslei­ stung und eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs ermöglicht werden.

Bei einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem weiten Drehzahlbereich kann man auf ausreichend sichere Art und Weise den Aufladedruck in Betriebsbe­ reichen mit mittleren und hohen Drehzahlen festlegen. Allerdings ist es bei niedrigen Drehzahlbereichen schwierig, einen ausreichenden Auspuffgasdruck zu erhalten, so daß das Drehmoment ohne Erzeugung des Auf­ ladedruckes bei niedrigen Drehzahlen unzureichend ist. Für diesen Fall ist es bekannt, daß eine bestimmende Größe des Aufladedruckes für den unteren Drehzahlbereich das Verhältnis von A/R ist, wobei A die Querschnitts­ fläche des Spiralganges und R der Radius vom Mittel­ punkt des Spiralganges des Turboladers ist. Wenn demge­ mäß die Querschnittsfläche für den Betriebsbereich der unteren Drehzahlen mit einer niedrigen Auspuffgasmenge klein gemacht werden kann, kann der Aufladedruck durch Steigerung der Turbinendrehzahl angehoben werden.

Deshalb wurde bereits ein Turbolader mit veränderlicher Kapazität mit einer Kapazitätsänderungseinrichtung mit veränderbarem Verhältnis A/R der Turbine durch den Anmelder der vorliegenden Anmeldung, beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung 58-1 62 918 vorge­ schlagen, bei dem ein ausreichender Aufladedruck selbst dann erzeugt werden kann, wenn der Turbolader des Typs mit veränderbarer Kapazität im unteren Drehzahl­ bereich betrieben wird.

Bei der in dem oben beschriebenen Turbolader verwen­ deten Aufladedrucksteuerung wird ein Betätigungsglied zum Antreiben der Kapazitätsänderungseinrichtung des Turboladers verwendet, wobei während des Betriebes der Aufladedruck auf einem Arbeitsdruck bzw. Betriebsdruck liegt, der stromabwärts eines Kompressors erzeugt wird, und wobei der Aufladedruck konstant gehalten wird, in­ dem das Lastverhältnis eines Magnetventils gesteuert wird, welches den Betriebsdruck zur Umgebung hin ent­ lädt.

Bei der Steuerkennlinie eines Elektromagnetventils, wobei die X-Achse den Lastwert darstellt (siehe z. B. Fig. 5), bezeichnet der Lastwert die Öffnungszeit des Ventils pro vorbestimmter Zeiteinheit, wobei ein Wert von 100 Prozent anzeigt, daß das Ventil vollständig ge­ öffnet ist und wobei die Querschnittsfläche A in die­ sem Fall mittels des Betätigungsgliedes und der Kapa­ zitätsänderungseinrichtung auf einen minimalen Wert eingestellt ist, um die Turbinendrehzahl zu steigern.

Wenn andererseits der Lastwert Null ist, bezeichnet dies den vollständig geschlossenen Zustand des Magnet­ ventils, was zur Folge hat, daß die Querschnittsfläche A maximal ist und daß die Turbinendrehzahl gesenkt wird, wodurch der Ladedruck konstant gesteuert wird. Bei der tatsächlichen Steuerung ist es in diesem Fall zum Vermeiden von Steuerabweichungen aufgrund verschie­ dener Abweichungsfaktoren üblich, eine Rückkoppelungs­ steuerung in Reaktion auf einen tatsächlich erfaßten Wert durchzuführen. In diesem Fall wird ein Rückkoppe­ lungskorrekturwert aus der Abweichung zwischen dem tatsächlichen Aufladedruck und dem Soll-Aufladedruck errechnet und der Lastwert um diesen Betrag korrigiert.

Die Kapazitätsänderungseinrichtung der vorhergehend beschriebenen Art ist vorgesehen, um einen ausreichen­ den Aufladedruck im unteren Drehzahlbereich und im unteren Lastbereich der Brennkraftmaschine sicher zu stellen. Im Hochlastbetriebsbereich jedoch wird die Turbinendrehzahl zu groß, um den Aufladedruck zu steuern. Demgemäß ist es üblich, stromabseitig der Turbine ein Auspuffgas-Umleitungsventil vorzusehen, um den Druck am Turbineneinlaß zum Entladen vorbei zu führen, damit verhindert wird, daß der Aufladedruck einen zulässigen Maximalwert überschreitet. Jedoch mag das Vorsehen einer solchen Vielzahl von Steuereinrichtungen zum Steuern des Aufladedruckes, wie es beschrieben wurde, zu uner­ wünschten Nachteilen als Ergebnis von Störungen dieser zwei Steuerungsarten führen. Die Kapazitätsänderungs­ einrichtung und das Auspuffgas-Umleitungsventil sind beides Steuereinrichtungen für den Aufladedruck, so daß die Betätigung einer Einrichtung die andere beein­ flußt. Wenn beispielsweise die Kapazitätsänderungs­ einrichtung von der Schließrichtung, d. h. der Richtung zunehmenden Aufladedruckes von einem optimalen Wert ab­ weicht, wird das Auspuffgas-Umleitungsventil in Öff­ nungsrichtung abweichen, d. h. in Richtung den Auflade- druck bei dem optimalen Wert zu halten und der Aufla­ dedruck bleibt insgesamt bei einem vorbestimmten Druck.

Um, wie vorhergehend beschrieben, zu erreichen, daß der Aufladedruck bei dem vorbestimmten Druck bleibt, gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Steuerung der Kapazitätsänderungseinrichtung und des Auspuffgas- Umleitungsventils vorzunehmen. Um jedoch die maximale Betriebsweise der Brennkraftmaschine herbeizuführen, ist es für die Kapazitätsänderungseinrichtung und das Aus­ puffgas-Umleitungsventil erforderlich, daß diese je­ weils in ihre optimalen Stellungen eingestellt werden, während der Aufladedruck bei dem vorbestimmten Wert ge­ halten wird.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 35 30 579 A 1 ist eine Ladedruckregelung einer abgasturbogeladenen Brennkraftmaschine mittels Abgas-Abblaseregelung und mittels variabler Turbinengeometrie in Form eines Verstellflügels im Einlauf als der Turbine bekannt, die Meßeinrichtungen für Ladedruck, Luftmenge, Drosselklappenstellung, Drehzahl und Kurbelwellenwinkel aufweist, deren Daten einer rechnergesteuerten Steuereinheit zugeführt werden, wobei die Steuersignale Magnetventile zur ladedruckabhängigen Beaufschlagung von Betätigungseinrichtungen für das Bypassventil und den Turbinenverstellflügel betätigen.

Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, ein Steuerverfah­ ren für den Aufladedruck bei einem Turbolader anzugeben, bei dem eine Rückkoppelungssteuerung in einem vorbe­ stimmten Betriebsbereich mittels der Kapazitätsänderungs­ einrichtung und/oder dem Auspuffgas-Umleitungsventil durch­ geführt wird, um eine Beeinträchtigung bzw. Verwechslung der Steuerung aufgrund der überlappenden Rückkoppelungs­ steuerung zu verhindern.

Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Steuerung des Aufladedruckes bei einem Turbolader zu schaffen, bei der eine unabhängige Rückkoppelungssteuerung in dem betreffenden vorbestimmten Bereich mittels einer Vielzahl von Steuerungseinrichtungen zum Steuern des Aufladedruckes durchgeführt wird und kei­ ne Störungen auftreten, da keine überlappende Steuerung stattfindet.

Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, eine Steuerungsvorrichtung für den Aufladedruck anzu­ geben, bei der die Kapazitätsänderungseinrichtung zur Änderung der Auspuffgasmenge zu der Auspuffgastur- bine und das Auspuffgas-Umleitungsventil unabhängig entsprechend den Betriebsbedingungen der Brennkraft­ maschine und dem festgestellten tatsächlichen Auflade­ druck gesteuert werden, und ein Bereich, bei dem die Steuerung mittels der Kapazitätsänderungseinrichtung durchgeführt wird, und ein anderer Bereich ausge­ wählt wird, bei dem die Steuerung mittels des Auspuff­ gas-Umleitungsventils in Übereinstimmung mit dem Fest­ stellungsergebnis durchgeführt wird, welches durch Feststellungsmittel zum Feststellen eines jeden zu steuernden Betriebsbereiches erhalten werden.

Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Aufladedruckes anzugeben, bei dem eine proportionale Steuerung oder eine proportionale plus eine integrale Steuerung wahlweise bei jedem der Betätigungsglieder für die Kapazitätsänderungseinrichtung und für das Auspuffgas-Umleitungsventil über unabhängige Steuerungs­ schleifen gemäß den Steuerungssignalen von einer einen Mikroprozessor umfassenden elektronischen Steuerungs­ einheit durchgeführt wird.

Ein Merkmal des Verfahrens zum Steuern des Auflade­ druckes bei einem Turbolader gemäß der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, daß es die Schritte umfaßt: Einstellen eines ersten vorbestimmten Aufladedruck­ wertes nahe jedoch unterhalb eines voreingestellten Aufladedruckes, unabhängige Durchführung einer propor­ tionalen Steuerung bei einer Kapazitätsänderungsein­ richtung, um die Auspuffgasströmung zu einer Turbine eines Turboladers zu steuern, und bei einem Auspuffgas- Umleitungsventil, zur Auspuffgasumleitung in einem ersten Bereich, der mit dem Zeitpunkt der Betätigung eines Beschleunigers beginnt und dauert, bis der tatsächliche erfaßte Aufladedruck den ersten vorbestimmten Auflade­ druck erreicht, Durchführen einer proportionalen plus einer integralen Steuerung nur bei der Kapazitäts­ änderungseinrichtung für die Turbine in einem zweiten Bereich, welcher mit dem ersten, vorbestimmten Auflade­ druck nahe bei jedoch unterhalb des voreingestellten Aufladedruckes beginnt und dauert, bis die tatsächliche, erfaßte Luftströmungsmenge eine erste vorbestimmte Luftströmungsmenge erreicht, wobei die proportionale Steuerung an dem Auspuffgas-Umleitungsventil beibe­ halten wird, und Durchführen der proportionalen plus integralen Steuerung nur an dem Auspuffgas-Umleitungs­ ventil in einem dritten Bereich, nach dem Erreichen der vorbestimmten Luftströmungsmenge, wobei die pro­ portionale Steuerung an der Kapazitätsänderungsein­ richtung beibehalten wird.

Ein anderes Merkmal der Vorrichtung zum Steuern des Aufladedruckes bei einem Turbolader nach der Erfin­ dung ist dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: eine Vielzahl von Erfassungseinrichtungen zum Erfassen von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, wie bei­ spielsweise der Luftdurchflußmenge, des Aufladedruckes, der Drosselventilöffnung und des Kurbelwellenwinkels; eine Kapazitätsänderungseinrichtung, die in einem Führungsweg eines Auspuffrohres vorgesehen ist und ein Wellenglied aufweist, welches über eine Arm- und Stabeinrichtung mit einer ersten Betätigungseinrich­ tung gekoppelt ist; ein Auspuffgas-Umleitungsventil, welches in einem Auspuffkrümmer vorgesehen ist, der eine Verbindungseinrichtung mit einem Arm und Stangen aufweist, die mit einer zweiten Betätigungseinrichtung gekoppelt sind; ein erstes Magnetventil, welches bei einem ersten Verbindungsrohr vorgesehen ist, um die erste Betätigungseinrichtung in Übereinstimmung mit einem ersten Steuersignal zu steuern; ein zweites Magnetventil, welches in einem zweiten Verbindungs­ rohr vorgesehen ist, um die zweite Betätigungsein­ richtung in Übereinstimmung mit einem zweiten Steuer­ signal zu steuern; und eine elektronische Steuerein­ heit mit einem Mikroprozessor, der eine CPU, einen ROM und einen RAM, einen A/D-Umwandler und eine Eingabe- Ausgabe-Schnittstelle zum Erzeugen des ersten und zwei­ ten Steuersignals und zur wahlweisen Steuerung des ersten und zweiten Magnetventils in Übereinstimmung mit den Parametern des Betriebszustandes der Brenn­ kraftmaschine aufweist, die von der Vielzahl von Er­ fassungseinrichtungen erfaßt worden sind.

Diese und andere Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind besser aus der folgenden ins einzel­ ne gehenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Ein Grundkonzept der Bauweise der Steuer­ vorrichtung für den Aufladedruck für einen Turbolader gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein gesamtes Brennkraftmaschinensystem mit einem Turbolader, bei dem das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung angewandt werden,

Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung ei­ nes spiralförmigen Abschnittes des Turbo­ laders mit einem beweglichen, zungenförmigen Glied, das als Kapazitätsänderungsvorrichtung dient,

Fig. 4 eine funktionale Bauweise der in Fig. 2 ge­ zeigten elektronischen Steuereinheit,

Fig. 5 eine Kennlinie einer auslesbaren Tabelle für den Zusammenhang zwischen dem Lastwert und der Luftdurchflußmenge, wobei die ent­ sprechenden Daten vorhergehend in dem ROM eines Mikroprozessors der Steuereinheit ge­ speichert worden sind,

Fig. 6 ein Flußdiagramm des Verfahrens zum Steuern des Aufladedruckes nach der Erfindung, und

Fig. 7 den zeitlichen Betriebsablauf des Öffnens des Drosselventils, der Ansaugluftdurch­ flußmenge, des Aufladedruckes und des Last­ wertes von Steuersignalen mit der ver- strichenen Zeit zur Erörterung eines tat­ sächlichen Brennkraftmaschinenbetriebes.

Fig. 1 zeigt eine Grundkonzeption der Bauweise der Vor­ richtung zum Steuern des Aufladedruckes bei einem Tur­ bolader nach der Erfindung. Die Vorrichtung umfaßt eine Erfassungseinrichtung 1 zum Erfassen der Betriebs­ zustände einer Brennkraftmaschine, eine Aufladedruck­ erfassungseinrichtung 2, eine Berechnungseinrichtung 3 für einen ersten Steuerwert, eine Berechnungsein­ richtung 4 für einen zweiten Steuerwert, eine erste Steuereinrichtung 5, eine zweite Steuereinrichtung 6, eine Kapazitätsänderungseinrichtung 7, eine Auspuff­ gas-Umleitungsventileinrichtung 8, eine Berechnungs­ einrichtung 9 für eine Abweichung, eine Erfassungs­ einrichtung 10 für Betriebsbereiche und eine Brenn- kraftmaschine 11.

Die Erfassungseinrichtung 1 für den Betriebszustand ermittelt die Betriebszustände der Brennkraftmaschine 11, beispielsweise die Ansaugluftdurchflußmenge als einer der Parameter zum Darstellen der Betriebszustände der Brennkraftmaschine. Die Aufladedruckerfassungs­ einrichtung 2 ermittelt den tatsächlichen, von einem nicht dargestellten Kompressor erzeugten Aufladedruck, die Berechnungseinrichtung 9 für eine Abweichung be­ rechnet die Abweichung zwischen dem erfaßten, tat­ sächlichen Aufladedruck und dem voreingestellten oder Soll-Aufladedruck.

Eine Vielzahl von Steuerschleifen zum Steuern des Auf­ ladedruckes besteht aus einer Steuerschleife zum Steuern der Auspuffgasmenge zu einer nicht darge­ stellten Auspuffgasturbine, welche durch die Kapazitäts­ änderungseinrichtung 7 veränderbar ist, und aus einer anderen Steuerschleife zum Steuern der Auspuffgasmenge durch die Auspuffgas-Umleitungsventileinrichtung 8. Die Einrichtungen 3 und 4 für den ersten und zweiten Steuerwert berechnen nämlich den Steuerwert für die Kapazitätsänderungseinrichtung 7 bzw. die Auspuffgas- Umleitungsventileinrichtung 8 für die Turbine gemäß der den Betriebszustand der Brennkraftmaschine darstel­ lenden Parametern unter Einschluß von wenigstens der Abweichung. Die erste und zweite Steuereinrichtung 5 und 6 steuern die Kapazitätsänderungseinrichtung 7 und die Auspuffgas-Umleitungsventileinrichtung 8 gemäß den Steuergrößen, die in den Recheneinrichtungen 3 und 4 für die erste und zweite Steuergröße berechnet worden sind. Mit der Mehrfachsteuereinrichtung zum Durchführen der entsprechenden Rückkoppelungssteuerung in Übereinstimmung mit der Abweichung wird der tat­ sächliche Aufladedruck auf den vorbestimmten Auflade­ druck gesteuert.

Die Betriebsbereich-Erfassungseinrichtung 10 ermittelt einen Betriebsbereich, bei dem eine Rückkoppelungs­ steuerung durchgeführt werden soll, von einem anderen, z. B. ermittelt sie einen vorbestimmten Betriebsbereich gemäß der Ansaugluftmenge und dem von der Aufladedruck­ erfassungseinrichtung 2 ermittelten Aufladedruck und ermöglicht, daß die Berechnung der Steuergröße in Ab­ hängigkeit von der Abweichung wahlweise durch entweder die Berechnungseinrichtung 3 oder 4 für die erste bzw. zweite Steuergröße gemäß dem Erfassungsergebnis durchgeführt wird.

Mit diesem Aufbau nach der Erfindung kann in einem Betriebsbereich, wo die Steuerung durch die Kapazitäts­ änderungseinrichtung 7 durchgeführt wird, die Berech­ nung der Steuergröße nur von einer Berechnungseinrich- tung für die erste Steuergröße gemäß der Abweichung durchgeführt werden, und die Aufladedrucksteuerung wird durch die Kapazitätsänderungseinrichtung 7 gemäß der derart erhaltenen Steuergröße durchgeführt.

In einem anderen Betriebsbereich, wo die Steuerung durch das Auspuffgas-Umleitungsventil 8 durchgeführt wird, wird die Berechnung der Steuergröße nur durch eine Berechnungseinrichtung 6 für eine zweite Steuer­ größe gemäß der Abweichung vorgenommen und die Auf­ ladedrucksteuerung wird durch das Auspuffgas-Umleitungs­ ventil 8 in Übereinstimmung mit der derart erhaltenen Steuergröße durchgeführt. Als Ergebnis hiervon können bei dem System nach der Erfindung keine Störungen zwi­ schen den unabhängigen Steuerschleifen auftreten, da eine unabhängige Rückkoppelungssteuerung in den je- weiligen, vorbestimmten Bereichen durch eine Vielzahl von Steuereinrichtungen zur Steuerung des Auflade­ druckes durchgeführt wird, und es entstehen keine sich überlappenden Steuerungsbereiche.

Fig. 2 zeigt das gesamte Brennkraftmaschinensystem mit einem Turbolader, bei dem die Erfindung angewendet wird. Bei dem Brennkraftmaschinensystem wird Luft einer Brenn­ kraftmaschine 21 über das Ansaugrohr 22 und einen An­ saugkrümmer 23 zugeführt, und das Auspuffgas wird über einen Auslaßkrümmer 24 und ein Auspuffrohr 25 abge­ führt.

Am Ende des Ansaugrohres 22 ist ein Luftdurchflußmeß­ gerät 31 zum Messen der Luftdurchflußmenge pro Zeit­ einheit Qa vorgesehen, wobei am entgegengesetzten Ende des Ansaugrohres 22 ein Kompressor 35 angeordnet ist, welcher einen Teil des Turboladers bildet und der die durch das Luftdurchflußmeßgerät 31 hindurch geliefer­ te Ansaugluft zu der Brennkraftmaschine 21 nach dem Verdichten der Luft führt.

An dem unteren Endabschnitt des Ansaugrohres 22 nahe dem Einlaßkrümmer 25 liegt ein Drosselventil 32; ein Entleerungsventil 29 ist zwischen dem Kompressor 35 und dem Drosselventil 32 vorgesehen. Eine Turbinenkam­ mer 38 ist am Boden des Auslaßrohres 25 ausgebildet, und eine Turbine 37 befindet sich innerhalb der Tur­ bine 38, die mit dem Kompressor 35 über eine Ver- bindungswelle 36 verbunden ist. Die Turbinenkammer 38 weist einen spiralförmigen Gang 39 auf, der die Tur­ bine umgibt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist . Der spiralförmige Gang 39 ist derart ausgebildet, daß dessen Querschnittsfläche in Richtung stromabwärts nach und nach von einem Führungsweg 40 aus abnimmt, welcher durch den Pfeil F angegeben ist.

An dem Zusammenflußpunkt zwischen dem Führungsweg 40 zu dem spiralförmigen Gang 39 und dem Ende 41 des spiralförmigen Ganges ist eine bewegliche Zunge 45 vor­ gesehen, die als Kapazitätsänderungseinrichtung dient und ein Klappenventil darstellt. Die bewegliche Zunge 45 ist verschwenkbar mittels einer Welle 46 gelagert, damit die Querschnittsfläche des Führungsweges 40 ein­ gestellt werden kann. Die bewegbare Zunge 45 liegt innerhalb des Auslaßrohres 25 in der Figur nahe des strömungsaufwärtigen Endes des Führungsweges 40 in der Turbine 37. Die Welle 56, die die bewegbare Zunge 45 verschwenkbar trägt, ist mit dem oberen Ende einer Stange 48 über einen Arm 47 verbunden, wobei das un­ tere Ende der Stange 46 mit einer Membran 52 verbun­ den ist, die ein Betätigungsglied 50 zum Antreiben der bewegbaren Zunge 45 bildet.

Ein Gehäuse 51 mit der Membran 52 ist durch die Mem­ bran 52 in eine Atmosphärendruckkammer 53 und eine Überdruckkammer 54 unterteilt. Die Atmosphärendruck­ kammer 53 ist mit einer Feder 55 versehen, welche so zusammengedrückt ist, daß sie die Membran 52 in Richtung zu der Überdruckkammer 54 drückt. Die Über­ druckkammer 54 steht mit dem Ansaugrohr 22, das strom­ abwärts des Kompressors 35 liegt, über ein Verbindungs­ rohr 56 in Verbindung, so daß der Aufladedruck, der durch den Kompressor 35 erzeugt wird, zur Überdruck­ kammer 54 geführt wird und die Membran 52 zur Atmosphä­ rendruckkammer 53 gegen die Feder 55 verstellt.

Ferner ist ein Magnetventil 57 zwischen dem Ansaugrohr 22 und dem Verbindungsrohr 56 vorgesehen, das bei sei­ ner Betätigung durch ein Steuersignal von einer Steuer­ einheit 80 geöffnet wird. Das Verbindungsrohr 56 steht über das Magnetventil 47 mit der Atmosphäre in Verbin­ dung. Demzufolge wird der Druck innerhalb der Über­ druckkammer 56 abgesenkt. Da insbesondere das Magnet- ventil 57 mittels der Steuereinheit 80 derart bezüglich des Lastverhältnisses gesteuert wird, daß beim Erhöhen des Lastverhältnisses das Magnetventil 57 weiter ge­ öffnet wird, wird ein weiteres Absenken des Druckes der Überdruckkammer 54 vorgenommen. Demgemäß wird die Mem­ bran durch die Wirkung der Feder 55 in der Atmosphären­ druckkammer nach unten bewegt, und diese Bewegung wird auf die bewegbare Zunge 45 über die Stange 48, den Arm 47 und die Welle 46 übertragen, so daß die bewegliche Zunge 45 in Richtung des Verringerns des Führungsweges 40 für das Abgas zur Turbine 37 verschwenkt wird, d. h. in der Richtung des Verschließens des Führungsweges 40. Als Ergebnis hiervon steigt die Strömungsgeschwindig­ keit des Abgases, welches zur Turbine 37 geführt wird, an, so daß der Aufladedruck des Kompressors 35, der der Brennkraftmaschine 21 zugeführt wird, ebenfalls ansteigt.

Andererseits wird mit Absenkung des Lastwertes der Öffnungsgrad des Magnetventils 57 verringert, mit der Folge, daß der Druck in der Überdruckkammer 54 ansteigt, woraufhin sich die Membran 52 nach oben entgegen der Kraft der Feder 55 bewegt und die Zunge 45 in Öffnungs­ richtung bezüglich des Führungsweges 40 verschwenkt. Als Ergebnis hiervon sinkt die Strömungsgeschwindig­ keit des zur Turbine 37 zugeführten Auspuffgases ab, so daß der Auflagedruck des Kompressors 35, der der Brenn­ kraftmaschine 21 zugeführt wird, ebenfalls absinkt.

Ein Abgasventil oder Auspuffgas-Umleitungsventil 60 ist an dem Verbindungspunkt zwischen einem Auspuff­ gas-Umleitungsweg 26, um an der Turbine 37 vorbeizu­ leiten, und dem Auspuffkrümmer 24 vorgesehen. Das Aus­ puffgas-Umleitungsventil 60 ist mit einem Ende einer Stange 63 über einen Arm 61 und ein Verbindungsglied 62 verbunden, und das andere Ende der Stange 63 ist mit einer Membran 72 in einem Betätigungsglied 70 so verbunden, daß das Umleitungsventil 60 angesteuert wird. Ein Gehäuse 71 mit der Membran 72 ist in eine Atmosphärendruckkammer 73 und eine Überdruckkammer 74 durch die Membran 72 unterteilt. Die Atmosphärendruck­ kammer 72 hat eine Feder 75, die gegen die Membran 72 in Richtung zur Überdruckkammer 74 vorgespannt ist. Die Überdruckkammer 74 steht mit dem Einlaßrohr 22 stromabwärts des Kompressors 35 über ein Verbindungs­ rohr 76 in Verbindung. Der durch den Kompressor 35 er­ zeugte Druck wird zur Überdruckkammer 74 geführt.

Ein weiteres Magnetventil 77 liegt an einem Verbindungs­ rohr 76. Beim Öffnen des Magnetventils 77 mittels eines Steuersignals von der Steuereinheit 80 wird das Ver­ bindungsrohr 76 mit der Atmosphäre über das Magnet­ ventil 77 verbunden, so daß der Druck innerhalb der Überdruckkammer 74 verringert wird. Insbesondere wird das Magnetventil 77 durch die elektronische Steuer­ einheit 80 in Abhängigeit von einem Lastwert gesteuert, so daß beim Ansteigen des Lastwertes der Öffnungsgrad des Magnetventils 77 zunimmt. Als Ergebnis hiervon wird der Druck in der Überdruckkammer 74 verringert und die Membran 72 wird durch die Wirkung der Feder 75 inner­ halb der Atmosphärendruckkammer 73 nach unten bewegt. Die nach unten gerichtete Bewegung der Membran 72 wird über die Stange 63, das Verbindungsglied 62 und den Arm 61 auf das Abgasventil oder Auspuffgas-Umleitungsventil 60 übertragen, und das Ventil 60 wird in Richtung des Schließens des Umleitungsweges 26 betätigt.

Andererseits wird mit Verminderung des Lastwertes der Öffnungsgrad des Magnetventils 77 verringert, so daß der Druck in der Überdruckkammer 74 zunimmt. Als Er­ gebnis hiervon wird die Membran 72 nach oben gegen die Wirkung der Feder 75 bewegt, wobei die Aufwärtsbewegung der Membran die Betätigung des Auslaß-Umleitungsventils 60 in Öffnungsrichtung bewirkt. Die Funktion des Ventils 60 besteht darin, die Brennkraftmaschine 21 vor einem Schaden aufgrund eines übermäßigen Anstieges des Ein­ laßaufladedrucks zu der Brennkraftmaschine 21 zu bewah­ ren, wenn die Brennkraftmaschine 21 mit hoher Dreh­ zahl und hoher Last betrieben wird. Aus diesem Grund wird ein Anteil des Auspuffgases von der Brennkraftma­ schine 21 nach außen abgegeben und ein geeigneter Auf­ ladedruck der Brennkraftmaschine 21 durch Verringern des der Turbine 37 zugeführten Auspuffgases zugeführt.

Die elektronische Steuereinheit 80 enthält einen Mikro­ prozessor mit einer zentralen Steuereinheit (CPU), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und einen Fest­ wertspeicher (ROM) sowie einen A/D-Umwandler und eine Eingangs-Ausgangs-Schnittstelle (sämtliche nicht dar­ gestellt). Die Meßsignale von dem Luftdurchflußmeßge­ rät 31, dem Kurbelwellenwinkelfühler 30, dem Drossel­ ventil 32 und dem Aufladedruckfühler 33 werden der Steuer­ einheit 80 zugeführt und in Digitaldaten entsprechend der Einlaßluftflußmenge Qa, der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine, der Drosselventilöffnung Q und des Aufladedrucks P 2 mittels des A/D-Umwandlers in der Steuer­ einheit in an sich bekannter Weise umgewandelt.

Der nicht dargestellte Mikroprozessor in der Steuer­ einheit 80 berechnet die jeweiligen Lastwerte der den Magnetventilen 57 und 77 zugeführten Steuersignalen, um diese in Übereinstimmung mit den Meßsignalen zu be- treiben. Als Ergebnis der Steuerung der Magnetventile 57 und 77 wird die bewegbare Zunge 45 gesteuert,und die Querschnittsfläche des Führungsweges 40 für das Auspuff­ gas zu der Turbine 37 kann verändert werden, wodurch die Auspuffgasmenge zu der Turbine 37 verändert werden kann, wobei die Auspuffgasmenge zu der Turbine 37 durch Steue­ rung des Auspuffgas-Umleitungsventils 60 geändert wird. Durch diese Steuerungen wird der der Brennkraftmaschi­ ne 21 zugeführte Einlaßaufladedruck in geeigneter Weise in Reaktion auf die Einlaßluftmenge pro Zeiteinheit Qa gesteuert, so daß das Drehmoment von dem Betriebsbe­ reich mit niedriger Drehzahl zum Betriebsbereich mit hoher Drehzahl ansteigt.

Fig. 4 zeigt den Aufbau der Steuereinheit 80 gemäß Fig. 2 sowie der zugeordneten Steuerelemente und der Brenn­ kraftmaschine 21. Gemäß der Figur berechnen die Berech­ nungseinrichtungen 81 und 82 für den ersten und zweiten Grundsteuerwert jeweils Grundsteuerwerte BASE 1 und BASE 2 des Lastverhältnisses zum Betreiben der Magnet­ ventile 57 und 77 durch Auslesen eines Wertes aus einer Tabelle in Übereinstimmung mit der durch den Luftdurch­ flußmesser 31 gemessenen Ansaugluftmenge pro Zeiteinheit Qa, wobei der entsprechende Wert der Steuereinheit 80 als ein Betriebsparameter zugeführt wird.

Das Magnetventil 57 wird in Übereinstimmung mit dem Grundsteuerwert BASE 1 geöffnet. Der Aufladedruck wird auf den voreingestellten Wert des Soll-Aufladedrucks, z. B. 375 mmHg mittels des Betätigungsgliedes 50 und des bewegbaren Zungengliedes 45 hin geregelt. Ähnlich wird das Magnetventil 77 in Übereinstimmung mit dem Grund­ steuerwert BASE 2 geöffnet und der Aufladedruck wird zu dem voreingestellten Wert des Soll-Ladedrucks durch das Betätigungsglied 70 und das Auspuffgas-Umleitungs­ ventil 60 hin geregelt. Insbesondere wurde jeder der Lastwerte zum Betreiben der Magnetventile 57 und 77 vorher experimentell gegenüber der Ansaugluftmenge Qa vorberechnet, und die erhaltenen Ergebnisse wurden in dem ROM des nicht dargestellten Mikroprozessors ge­ speichert. Dann können geeignete Lastwerte, die für je­ den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 21 notwendig sind, durch Zugreifen auf die Tabelle berechnet werden, so daß der tatsächliche Aufladedruck auf den voreinge­ stellten Aufladedruckwert hin gesteuert wird.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel der Kennlinie einer Tabelle von Lastwerten zur Verwendung beim Tabellenzugreifbetrieb, wobei die ausgezogene Linie BASE 1 und die unterbroche­ ne Linie BASE 2 darstellt. Die entsprechenden Daten sind auch in dem ROM gespeichert. Der Grundsteuerwert BASE 1 wird in einem weiteren Bereich als der Wert der Luft­ durchflußmenge Qa 1 festgelegt, während der Basissteuer­ wert BASE 2 in einem größeren Bereich als der Wert für die Luftdurchflußmenge Qa 2 (QA 2 < QA 1) festgesetzt ist.

Es wird erneut auf die Fig. 4 Bezug genommen. Eine Rück- koppelungssteuerung wird durchgeführt, um eine stationä­ re Abweichung aufgrund verschiedener, streuender Fak­ toren zu beseitigen. Die Berechnungseinrichtung 83 für eine Abweichung umfaßt eine Subtraktionseinrichtung und berechnet die Abweichung Δ P (Δ P = P set - P 2) zwischen dem tatsächlichen mit dem Aufladedruckfühler 33 gemessenen Aufladedruck P 2 und einem Soll-Auflade­ druck P _set . Eine Korrekturwert-Berechnungseinrichtung zum Berechnen des jeweiligen Rückkoppelungskorrektur­ wertes besteht aus einer Berechnungseinrichtung 84 für einen proportionalen Anteil und einer Berechnungsein­ richtung 86 für einen integralen Anteil zur proportio­ nalen und integralen Steuerung bezüglich der Steuerung des verschwenkbaren Zungengliedes 45 (Fig. 4) und aus einer Berechnungseinrichtung 85 für einen proportionalen Anteil und einer Berechnungseinrichtung 87 für einen integralen Anteil bezüglich der Steuerung mit dem Aus­ puffgas-Umleitungsventil 60. Die Berechnungseinrich­ tungen 84 und 85 für den proportionalen Anteil be­ rechnen den proportionalen Anteil PROP 1 = K 1 · Δ P, wobei K 1 eine Konstante ist, und dem proportionalen An­ teil PROP 2 = K 2 · Δ P (mit K 2 einer zweiten Konstanten), wobei jeweils die Amplitude der Abweichung Δ P propor­ tional ist. Die Berechnungseinrichtungen 86 und 87 für den integralen Anteil berechnen jeweils den integralen Anteil INT 1 = K 3 · Σ Δ P (mit K 3, einer dritten Konstanten) und einen weiteren integralen Anteil INT 2 = K 4 · Σ Δ P (mit K 4, einer vierten Konstanten), wobei jeweils eine dem integralen Wert der Abweichung Δ P proportionale Ampli­ tude vorliegt.

Die Addierer 88 und 90, die als Korrekturberechnungs­ einrichtung dienen, addieren den ersten proportionalen Anteil und ersten integralen Anteil PROP 1 bzw. INT 1 zu dem ersten Grundsteuerwert BASE 1 und den zweiten proportionalen und integralen Anteil PROP 2 und INT 2 zu dem zweiten Grundsteuerwert BASE 2. Durch dieses Addieren kann die Rückkoppelungssteuerung zum Be­ seitigen von stationären Abweichungen realisiert werden, und der tatsächliche Aufladedruck kann auch zu dem Soll- Aufladedruck hin durch die zwei Steuerungsschleifen ge­ steuert werden.

Eine Erfassungseinrichtung 92 für Betriebsbereiche be­ stimmt den Betriebsbereich, innerhalb dessen eine inte­ grale Steuerung mit den zwei Steuerschleifen gemäß der gemessenen Ansaugluftdurchflußmenge Qa pro Zeiteinheit vorzunehmen ist, die einen der Betriebszustände der Brenn­ kraftmaschine 21 darstellt, wobei der tatsächliche Auf­ ladedruck P 2 durch den Aufladedruckfühler 33 erfaßt wird. Der Betriebsbereich wird derart eingestellt, daß die integrale Steuerung mittels des verschwenkbaren Zungen­ gliedes 45 in dem Bereich durchgeführt wird, der größer als ein vorbestimmter Wert nahe dem Soll-Aufladedruck, z. B. 320 mmHg und kleiner als die vorbestimmte Ansaug­ luftdurchflußmenge Qa 2 ist. Die integrale Steuerung wird auch mit dem Auspuffgas-Umleitungsventil 60 in dem Be­ reich durchgeführt, der größer als der Aufladedruck und größer als eine vorbestimmte Luftdurchflußmenge Qa 2 ist.

Schalteinrichtungen 93 bis 96 als Ein/Aus-Einrichtungen lassen den Ausgang von den Berechnungseinrichtungen 84 bis 87 hindurch oder sperren diesen, indem die Schalt­ kontakte in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der vor­ beschriebenen Berechnungen ein- oder ausgeschaltet wer­ den. In diesem Fall wird in dem Betriebsbereich, wo eine integrale Steuerung durch das bewegbare Zungenglied 45 durchgeführt wird, die Schaltereinrichtung 95 geschlossen, während in dem Betriebsbereich, wo die integrale Steue­ rung durchgeführt wird, die Schaltereinrichtung 96 ge­ schlossen wird. Die Schaltereinrichtungen 93 und 94 sind stets in dem Betriebsbereich geschlossen, wo eine Rück­ koppelungssteuerung durchgeführt wird. In der be­ schriebenen, erfindungsgemäßen Weise wird der Betriebs­ bereich in einen Bereich, wo die integrale Steuerung durch das bewegbare Zungenglied 45 durchgeführt wird und einen anderen Bereich unterteilt, wo die Steuerung durch das Auspuffgas-Umleitungsventil 60 durchgeführt wird.

Nachfolgend wird die Betriebsweise der Vorrichtung zum Steuern des Aufladedrucks für einen Turbolader unter Bezugnahme auf ein Steuerflußdiagramm gemäß Fig. 6 er­ örtert.

Beim Beginn der Steuerung wird die Ansaugluftmenge pro Zeiteinheit Qa durch das Luftdurchflußmeßgerät 31 gemessen und der von dem Aufladedruckfühler 33 ge­ messene Aufladedruck P 2 wird beim Verfahrensschritt S 1 abgefragt. Daraufhin geht die Steuerung zum Verfah­ rensschritt S 2, wo die jeweiligen Grundsteuerwerte BASE 1 und BASE 2 der Lastwerte für die Magnetventile 57 und 77 durch Auslesen aus der Tabelle gemäß der Luft­ durchflußmenge pro Zeiteinheit Qa berechnet werden. Nach dieser Berechnung geht das Programm zu dem Ver­ fahrensschritt S 3, wo die Abweichung Δ P = P _set - P 2 zwischen dem Soll-Aufladedruck P _set und dem tatsächli- chen Aufladedruck P 2 berechnet wird. Dann geht das Pro­ gramm zu dem Verfahrensschritt S 4, wo die proportionalen Anteile PROP 1 = K 1 Δ P und PROP 2 = K 2 Δ P in Übereinstimmung mit der derart erhaltenen Abweichung Δ P berechnet werden. Nach dieser Berechnung geht das Programm zu dem Ver­ fahrensschritt S 5, wo eine Bestimmung oder Entschei­ dung vorgenommen wird, ob der tatsächliche gemessene Aufladedruck P 2 größer als ein vorbestimmter Wert z. B. 320 mmHg nahe dem Soll-Aufladedruck ist. Wenn das Er­ gebnis bei der Entscheidung im Verfahrensschritt S 5 JA ist, d. h. wenn P 2 größer als der vorbestimmte Wert von 320 mmHg ist, geht das Programm zu dem Verfahrens­ schritt S 9, wo eine weitere Entscheidung getroffen wird, ob die tatsächliche Ansaugluftdurchflußmenge pro Zeit­ einheit Qa größer als ein Vorbestimmter Wert Qa 2 des voreingestellten Aufladedruckes ist.

Wenn das Ergebnis bei der Entscheidung im Verfahrens­ schritt S 9 NEIN lautet, d. h. Qa < Qa 2 ist, dann geht das Programm zu dem Verfahrensschritt S 10, wo der inte­ grale Anteil INT 1 (= K 3 · Σ Δ P) in Übereinstimmung mit der Abweichung Σ P berechnet wird, da sich der Be­ trieb in dem Bereich befindet, wo die integrale Steue­ rung durch das Verschwenkbare Zungenglied 45 erfolgen sollte. Nach dieser Berechnung geht das Programm zu dem Schritt S 11, wo der derart erhaltene integrale Anteil INT 1 auf einen gewissen Wertebereich begrenzt wird, da­ mit er nicht zu groß wird. Nach diesem Vorgang erfolgt als nächster Verfahrensschritt der Schritt S 7.

Wenn das Entscheidungsergebnis beim Verfahrensschritt S 9 JA lautet, d. h. Qa < Qa 2 ist, geht das Programm nun zu dem Schritt S 12, wo der integrale Anteil INT 2 (= K 4 · Σ Δ P) berechnet wird in Übereinstimmung mit der Abweichung Δ P, da der Betrieb in dem Bereich liegen sollte, wo die integrale Steuerung mittels des Auspuff­ gas-Umleitungsventils 60 durchgeführt werden sollte. Nach dieser Berechnung geht das Programm zu dem Schritt S 13, wo ähnliche Begrenzungen wie beim Schritt S 11 an dem derart erhaltenen integralen Anteil INT 2 durch­ geführt werden, um zu verhindern, daß der Wert INT 2 übermäßig groß wird. Nach diesem Vorgang geht das Pro­ gramm zu dem nächsten Schritt S 7.

Es wird nun zu der Entscheidung beim Schritt S 5 zurück­ gekehrt. Wenn das Entscheidungsergebnis NEIN lautet, d. h. P 2 320 mmHg ist, geht das Programm zu dem näch­ sten Schritt S 6, wo INT 1 und INT 2 auf Null gesetzt wer­ den und keine Berechnung bei diesem Schritt in bezug auf die integralen Anteile durchgeführt wird, d. h. INT 1 = 0 und INT 2 = 0, und dann geht das Programm zu dem nächsten Schritt S 7.

Beim Schritt S 7 werden der erste proportionale Anteil und der erste integrale Anteil PROP 1 und INT 1 zu dem ersten Grundsteuerwert BASE 1 addiert und der letzt­ endliche Lastwert OUT 1 = BASE 1 + PROP 1 + INT 1 wird be­ rechnet. Auch die zweiten proportionalen und integralen An­ teile PROP 2 und INT 2 werden zu dem zweiten Grundsteuer­ wert BASE 2 addiert und der letztendliche Lastwert OUT 2 = BASE 2 + PROP 2 + INT 2 wird auch beim Schritt S 7 berechnet. Nach diesen Berechnungen geht das Programm zu dem Schritt S 8, wo, nachdem die Lastwerte OUT 1 und OUT 2 in Überein­ stimmung mit dem Lastwert erzeugt worden sind, Steuer­ signale erzeugt und an die Magnetventile 57 und 77 ange­ legt werden, um diese mit den jeweiligen proportionalen bzw. integralen Steueranteil zu betreiben.

Ein tatsächlicher Brennkraftmaschinenbetrieb wird nun in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf Fig. 7 be­ schrieben, in der Änderungen des Öffnungsgrades des Drosselventils 32, der tatsächlichen Ansaugluftdurch­ flußmenge pro Zeiteinheit Qa, des tatsächlichen Auf- ladedruckes P 2 und des Lastwertes OUT 1 für das Magnet- ventil 57 und des Lastwertes OUT 2 für das Magnetventil 77 als Funktion der Zeit dargestellt sind.

Wenn das nicht dargestellte Gaspedal zum Zeitpunkt T 1 betätigt und mit der Beschleunigung begonnen wird, nimmt der tatsächliche Aufladedruck P 2 nach und nach zu, wie es Fig. 7 zeigt, und die proportionale Steuerung wird sowohl für das bewegbare Zungenglied 45 als auch das Auspuff-Umleitungsventil 60 durchgeführt, bis der Druck P 2 den vorbestimmten Wert von 320 mmHg erreicht. In diesem Bereich oder Abschnitt sind die proportionalen Anteile PROP 1 und PROP 2 relativ große positive Werte und zusätzlich sind die Grundsteuerwerte von BASE 1 und BASE 2 auch groß, wie es Fig. 1 zeigt. Demgemäß überschrei­ ten die Summe aus RROP 1 und BASE 1 sowie aus PROP 2 und BASE 2 100%. Wenn die Summe 100% überschreitet, wird jeder der Lastwerte OUT 1 und OUT 2 auf 100% gesteuert, um den Aufladedruck soweit wie möglich zu erhöhen.

In dem Bereich nach dem Zeitpunkt T 2 wird die integrale Steuerung hinzugefügt bis zum Erreichen des Zeitpunktes T 3, wo die tatsächliche Luftdurchflußmenge pro Zeitein­ heit Qa die vorbestimmte Luftdurchflußmenge pro Zeitein­ heit Qa 2 erreicht, wobei währenddessen die integrale Steuerung nur mittels des bewegbaren Zungengliedes 45 in Übereinstimmung mit einem Steuersignal durchgeführt wird, welches den Lastwert OUT 1 aufweist, mit dem Er­ gebnis, daß der tatsächliche Aufladedruck P 2 zu einem großen vorbestimmten Wert von 375 mmHg als vorbestimmter Aufladedruck in Übereinstimmung mit dem stark signifikan­ ten Steuerwert aufgrund des integralen Anteils von INT 1 gesteuert wird.

Wenn jedoch der Zeitpunkt T 3 verstrichen ist, wird die tatsächliche Luftdurchflußmenge pro Zeiteinheit Qa nun größer als der vorbestimmte Wert für Qa 2, und die inte­ grale Steuerung wird nur zu dem Auspuffgas-Umleitungs­ ventil 60 in Übereinstimmung mit einem zweiten Steuer­ signal hinzugefügt, welches den Lastwert OUT 2 aufweist, wobei ein sehr signifikanter Steuerwert von INT 2 hinzu­ addiert wird. Dies hat zum Ergebnis, daß der tatsächli­ che Aufladedruck P 2 auf den vorbestimmten Wert von 375 mmHg als vorbestimmter Aufladedruck gesteuert wird. In Fig. 7 bedeutet bezüglich OUT 1 und OUT 2 die ausge­ zogene Linie den Bereich, wo nur die proportionale Steue­ rung durchgeführt wird und die unterbrochene Linie zeigt den Bereich an, wo die proportionale plus die integrale Steuerung durchgeführt wird.

Gemäß der Erfindung wird jede integrale Steuerung, die einen beträchtlichen Steuerwert aufweist, durch zwei Steuereinrichtungen nahe einem vorbestimmten Wert als vorbestimmter oder Soll-Aufladewert durchgeführt. In diesem Fall sind die zu steuernden Betriebsbereiche in unabhängige Bereiche aufgeteilt, so daß eine optima­ le Rückkoppelungssteuerung zu dem vorbestimmten oder Soll-Aufladedruck hin in Übereinstimmung mit dem inte­ gralen Anteil durchgeführt werden kann, der einen recht beträchtlichen Steuerwert in jedem Betriebsbereich auf­ weist.

Infolgedessen ist es bei der Aufladedrucksteuerung nach der Erfindung möglich, eine Störung in überlappenden Bereichen zu vermeiden. Sonst stört eine Steuerung die andere Steuerung in den überlappten Bereichen der zwei Steuerungen, wenn zwei Steuereinrichtungen unabhängig voneinander verwendet werden, und eine genaue Steuerung in den überlappten Bereichen ist beim Stand der Technik gestört. Somit ist es möglich, die jeweils hohe Steuer­ genauigkeit, welche bei jeder Steuereinrichtung unab­ hängig vorgesehen ist, in der Steuergenauigkeit beizu­ behalten.

Ferner ist im Rahmen der Erfindung die proportionale Steuerung von der integralen Steuerung getrennt und eine Rückkoppelungssteuerung mit dem proportionalen Anteil beginnt im Betriebsbereich relativ niedriger Drehzahlen. In diesem Fall spricht der Aufladedruck zu einer unmittelbaren Erhöhung gut an, da der Unter­ schied zwischen dem tatsächlichen und dem Soll-Auf­ ladedruck in dem niederen Drehzahlbereich groß ist und die proportionale Steuerung in dem Bereich durchge­ führt wird, der auf dem relativ großen Unterschied ba­ siert.

Gemäß der Erfindung beginnt, nachdem der niedere Dreh­ zahlbereich überschritten worden ist, die integrale Steuerung etwas nach der proportionalen Steuerung. In dem Bereich nahe dem Soll-Aufladedruck, wo die inte­ grale Steuerung durchgeführt wird, kann die optimale Rückkoppelungssteuerung auf den Soll-Aufladedruck mit dem Wert des integralen Anteils durchgeführt werden. Als Ergebnis hiervon kann erfindungsgemäß der schlechte Einfluß der integralen Steuerung in dem unteren Dreh­ zahlbereich verhindert werden, der sonst beim Stand der Technik auftritt, nämlich der Anteil der mit einem frühen Beginn der integralen Steuerung verbunden ist, wobei, je früher die Rückkoppelungssteuerung beginnt, um so größer der integrale Anteil wird. Die fortlaufen­ de Steuerung aufgrund des großen integralen Anteils in dem Bereich nahe dem Soll-Aufladedruck bewirkt, daß die Korrekturgröße unnötigerweise groß wird, selbst wenn der Unterschied zwischen dem tatsächlichen Aufladedruck und dem Soll-Aufladedruck klein ist. Dies führt wiederum zu einem Hinausschwingen der Steuerung des tatsächlichen Aufladedrucks über den Soll-Aufladedruck aufgrund des übergroßen Korrekturwertes.

Ferner wird die proportionale Steuerung stets bei dem Steuersystem durchgeführt, und das Einschalten, d. h. das Beginnen der integralen Steuerung, kann glatt durch­ geführt werden.

Wie vorhergehend beschrieben, wird erfindungsgemäß je­ de Rückkoppelungssteuerung derart durchgeführt, daß die Kapazitätsänderungseinrichtung zum Ändern der Auspuff­ gasmenge zu der Auspuffgasturbine und das Auspuffgas- Umleitungsventil unanbhängig voneinander und in Über­ einstimmung mit den Betriebszuständen der Brennkraft­ maschine und in Übereinstimmung mit dem tatsächlich ge­ messenen Aufladedruck gesteuert werden. Der Bereich, wo die Steuerung mit der Kapazitätsänderungseinrich­ tung durchgeführt wird und der andere Bereich, wo die Steuerung mittels des Auspuffgas-Umleitungsventils durch­ geführt wird, werden in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Ermittlungen ausgewählt, welche durch eine Bestim­ mungseinrichtung zum Bestimmen der jeweiligen Betriebs­ bereiche, welche rückkopplungsgesteuert werden sollen, bestimmt worden sind. Somit wird das Auftreten von ir­ gendeinem Überlappungszustand der Steuerung vermieden und die Verbesserung der Rückkoppelungssteuerungsgenauig- keit wird über einen weiten Bereich der Betriebsbereiche realisiert.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevor­ zugtes Ausführungsbeispiel erläutert worden ist, wird darauf hingewiesen, daß Begriffe lediglich zu Zwecken der Erläuterung und nicht zum Beschränken des Schutz­ umfanges gewählt worden sind, und daß verschiedene Ab­ wandlungen und Abänderungen innerhalb des Schutzberei- ches der beiliegenden Ansprüche möglich sind, ohne daß dadurch der tatsächliche Schutzbereich und der Grund­ gedanke der vorliegenden Erfindung unter dessen weite­ sten Gesichtspunkten verlassen wird.

Claims (6)

1. Ladedruck-Regelverfahren für eine abgasturbogeladene Brennkraftmaschine mittels Abgas-Abblaseregelung und mit einer variablen Turbinengeometrie in Form eines Verstellflügels (45) im Einlaufhals der Laderturbine mit Meßeinrichtungen für den Ladedruck und die Ansaugluftmenge, wobei die Daten der Meßeinrichtungen einer rechnergesteuerten Steuereinheit (80) zugeführt werden, so daß die Steuersignale Magnetventile (57, 77) zur ladedruckabhängigen Beaufschlagung von Betätigungseinrichtungen (50, 70) für den einstellbaren Turbinenflügel (45) und das Bypassventil (60) betätigen mit folgenden Regelschritten:

• (a) Bestimmen einer Ansaugdurchluftmenge pro Zeiteinheit Qa und eines Ladedruckes P 2;
• (b) Bestimmen eines grundlegenden Flügeleinstellsteuerwertes BASE 1 und eines grundlegenden Bypassventilsteuerwertes BASE 2, jeweils gemäß der erfaßten Luftdurchflußmenge pro Zeiteinheit Qa;
• (c) Berechnen einer Druckabweichung Δ p zwischen einem vorgegebenen Zielwert P _set und einem Berechnen einer Druckabweichung Δ p zwischen einem vorgegebenen Zielwert P _set und einem tatsächlichen Wert P₂;
• (d) Vergleichen des erfaßten Ladedruckes P₂ mit einem vorbestimmten Wert;
• (e) Berechnen zweier Ausgangssignale zum Betätigen des Verstellflügels und des Bypassventiles jeweils gemäß zweier proportionaler Berechnungen OUT 1 = BASE 1 + PROP 1 und OUT 2 = BASE 2 + PROP 2, wobei PROP 1 = K₁ × Δ p, PROP 2 = K₂ × Δ p und wobei K₁ und K₂ konstant sind, wenn der erfaßte Ladedruck P₂ niedriger ist als der vorbestimmte Wert;
• (f) Vergleichen der erfaßten Luftdurchflußmenge pro Zeiteinheit Qa mit einem vorbstimmten Wert Qa₂, wenn der erfaßte Ladedruck P₂ größer ist als der vorbestimmte Wert;
• (g) Berechnen eines ersten Ausgangssignals zum Betätigen des Verstellflügels gemäß einer ersten integralen Berechnung OUT 1 = BASE 1 + INT 1, wobei INT 1 = K₃ × Δ p und K₃ eine Konstante ist, wenn die erfaßte Ansaugluftdurchflußmenge pro Zeiteinheit Qa niedriger ist als der vorbestimmte Wert Qa₂; und
• (h) Berechnen eines zweiten Ausgangssignales zum Betätigen des Bypassventiles gemäß einer zweiten integralen Berechung OUT 2 = BASE 2 + INT 2, wobei INT 2 = K₄ × Δ p und K₄ eine Konstante ist, wenn die erfaßte Ansaugluftdurchflußmenge pro Zeiteinheit Qa größer als der vorbestimmte Wert Qa₂ ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner den Schritt des Begrenzens der integralen Berechnungen INT 1 und INT 2 jeweils innerhalb eines vorbestimmten Wertes umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert des Ladedruckes 302 mmHg ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Ladedruckwert P _set = 375 mmHG ist.

5. Ladedruckregelungsvorrichtung für eine abgasturbogeladene Brennkraftmaschine

• (a) mit Erfassungseinrichtungen (31, 33) zum Erfassen einer Ansaugluftdurchflußmenge pro Zeiteinheit Qa und eines Ladedruckes P₂;
• (b) mit einer Ladedruckeinstelleinrichtung zum Einstellen des Ladedruckes; und
• (c) mit einer Steuereinheit (80) zum Bestimmen eines grundlegenden Steuerwertes BASE der Ladedruckeinstelleinrichtung gemäß der erfaßten Luftdurchflußmenge pro Zeiteinheit Qa, zum Berechnen einer Druckabweichung Δ p zwischen einem vorgegebenen Zielwert P _set und einem tatsächlichen Wert P₂ zum Vergleichen des erfaßten Ladedruckes P₂ mit einem vorbestimmten Wert, wenn der erfaßte Ladedruck P₂ niedriger als der vorbestimmte Wert ist, zum Berechnen eines Ausgangssignales zum Betätigen der Ladedruckeinstelleinrichtung gemäß einer proportionalen Berechnung OUT = BASE + PROP, wobei PROP = K₁ × Δ p und K₁ eine Konstante ist, und wenn der erfaßte Ladedruck P₂ höher als der vorbestimmte Wert ist, und zum Berechnen eines Ausgangssignales zum Betätigen der Ladedruckeinstelleinrichtung gemäß einer integralen Berechnung OUT = BASE + INT, wobei INT = K₂ Δ p und K₂ eine Konstante ist,
  wobei die Steuereinheit (80) zwei Ladedruckeinstelleinrichtungen unabhängig derart steuert, daß die Steuereinheit (80) zwei grundlegende Steuerwerte BASE 1 und BASE 2 der beiden Ladedruckeinstelleinrichtungen separat gemäß der erfaßten Luftdurchflußmenge pro Zeiteinheit Qa bestimmt, wenn der Ladedruck P₂ niedriger als der vorbestimmte Wert ist, wobei sie zwei Ausgangssignale zum Betätigen der beiden Ladedruckeinstelleinrichtungen separat gemäß zweier proportionaler Berechnungen OUT 1 = BASE 1 + PROP 1 und OUT 2 = BASE 2 + PROP 2 berechnet, wobei PROP 1 = K₁ × Δ p, PROP 2 = K₂ × Δ p und K₁ und K₂ Konstante sind; wobei sie die erfaßte Luftdurchflußmenge pro Zeiteinheit Qa mit einem vorbestimmten Wert Qa₂ vergleicht, wenn die erfaßte Luftdurchflußmenge pro Zeiteinheit Qa niedriger als der vorbestimmte Wert Qa₂ ist, wobei sie ein erstes Ausgangssignal zum Betätigen der ersten Ladedruckeinstelleinrichtung gemäß einer ersten integralen Berechung OUT 1 = BASE 1 + INT 1 berechnet, wobei INT 1 = K₃ × Δ p und K₃ eine Konstante ist, wenn die erfaßte Luftdurchflußmenge pro Zeiteinheit Qa größer als der vorbestimmte Wert Qa₂ ist, und wobei sie ein zweites Ausgangssignal zum Betätigen der zweiten Ladedruckeinstelleinrichtung gemäß einer zweiten integralen Berechnung OUT 2 = BASE 2 + INT 2 berechnet, wobei INT 2 = K₄ × Δ p und K₄ eine Konstante ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei

• (a) die erste Ladedruckeinstelleinrichtung folgende Komponenten aufweist:
  • (1) ein erstes Magnetventil (57);
  • (2) eine erste Betätigungseinrichtung (50), die dem ersten Magnetventil (57) zugeordnet ist;
  • (3) ein bewegbares Flügelteil (45), das von der ersten Betätigungseinrichtung (50) zum Einteilen der Turbinengeometrie des Einlaufhalses der Laderturbine betätigbar ist; und
• (b) wobei die zweite Ladedruckeinstelleinrichtung folgende Komponenten umfaßt:
  • (1) ein zweites Magnetventil (77);
  • (2) eine zweite Betätigungseinrichtung (70), die dem zweiten Magnetventil (77) zugeordnet ist;
  • (3) ein Bypassventil (60), das von der zweiten Betätigungseinrichtung (70) zum Umgehen der Laderturbine betätigbar ist.