DE4324868C2 - Verfahren zur Regelung des Ladedrucks bei einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Lade­ drucks bei einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Turbolader, mit einem Ladedruckregelventil zur Regelung einer Durchflußrate von einer Turbine des Turboladers zugeführtem Abgas, mit einem Ladedrucksensor, mit einer Stelleinheit zur Betätigung des Ladedruckregelventils, mit einem elektromagne­ tischen Ventil zum gesteuerten Beaufschlagen der Stelleinheit mit einem Druckwert, welcher sich durch Verbinden einer Druckentnahmestelle abstromseitig des Turboladers im Ansaug­ rohr und einer Druckentnahmestelle aufstromseitig des Turbo­ laders im Ansaugrohr mittels des elektromagnetischen Ventils ergibt, wobei das elektromagnetische Ventil mit einem vorge­ gebenen Tastverhältnis aktiviert wird, gegebenenfalls mit einem Sensor zur Erfassung des Drosselklappenöffnungsventils.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 34 37 497 A1 bekannt. Das dort beschriebene Aufladungsdruck-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader weist ein Abgasregu­ lierungsventil zum wahlweisen Schließen und Öffnen einer Nebenschlußabgaspassage sowie eine pneumatische Betätigungs­ einrichtung zum Betätigen des Abgasregulierungsventils auf. Ein Steuerventil sorgt für unterschiedliche Drücke, die auf die Betätigungseinrichtung einwirken, um die Ventilöffnung des Abgasregulierungsventils zu verändern. Weiterhin sind ein Drucksensor zum Erfassen des Ansaugpassagendruckes stromab­ wärts der Drosselklappe sowie eine elektronische Steuerein­ heit vorgesehen.

In der DE 34 37 497 A1 ist vorgeschlagen, den Ladedruck eines Turboladers in Abhängigkeit von den Arbeits- bzw. Betriebsbe­ dingungen der Brennkraftmaschine dann zu regeln, wenn die Drosselklappe weit geöffnet ist. Das Steuerventil wird mit Hilfe der elektronischen Steuereinheit aktiviert, so daß wie­ derum die Betätigungseinrichtung mit einem Druck beaufschlagt wird, derart, daß über eine mechanische Verbindungseinrich­ tung das Abgasregulierungsventil im Nebenschluß betätigbar ist.

Bei der herkömmlichen Konstruktion gemäß der DE 34 37 497 A1 ist vorgesehen, daß die elektronische Steuereinheit Impulse zur Aktivierung des Steuerventils in einem vorgegebenen Tast­ verhältnis liefert, also mit vorgegebenen Ein/Aus-Zuständen. Die Berechnung des Tastverhältnisses in der elektronischen Steuereinheit erfolgt in Abhängigkeit von dem Erreichen be­ stimmter Betriebsparameter, insbesondere erst oberhalb eines vorgegebenen Drosselklappenöffnungsgrades. In diesem Falle wird dann ein proportionaler und ein integraler Steuerterm bestimmt, um auf der Basis dieser beiden Terme das Ventilöff­ nungstastverhältnis zu ermitteln. Um unnötige Schwankungen in dem herkömmlichen Steuersystem zu vermeiden, ist dort vorge­ sehen, daß oberhalb einer bestimmten höheren Drehzahl keine Proportionalregelung mehr ausgeführt wird und lediglich der integrale Term berücksichtigt wird. Das herkömmliche Steuer­ system verwendet somit eine bekannte Proportional/Integral- Regelung, die aber in der Praxis eine Reihe von Nachteilen mit sich bringt, wie nachstehend noch näher unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 13 der Zeichnungen erläutert ist.

Fig. 8 zeigt einen Turbolader einer Kraftfahrzeug-Brennkraft­ maschine mit einem Ladedruckregelventil mit einer Stellein­ heit zum Betätigen des Ventils.

Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 18 allgemein einen Turbo­ lader. Der Turbolader 18 umfaßt eine Turbine 18a mit einem Turbinenrad, die in einer Turbinenkammer 18b angeordnet ist, die mit einem Abgasrohr 10 in Verbindung ist, und einen Verdichter 18d mit einem Ver­ dichterrad, das in einer Verdichterradkammer 18e angeordnet ist, die mit einem Ansaugrohr 6 in Verbindung ist. Eine Aus­ laßöffnung der Verdichterradkammer 18e ist in Verbindung mit einem Zylinder der Brennkraftmaschine. Das Verdichterrad des Verdichters 18d ist auf einer Turbinenwelle 18c angebracht, die mit dem Turbinenrad der Turbine 18a verbunden ist. Wenn die Turbine 18a durch Abgasenergie von der Maschine durch das Abgasrohr 10 betrieben wird, wird das Verdichterrad von der Turbine 18d gedreht, um die Ansaugluft zu verdichten. Somit wird die verdichtete Ansaugluft dem Zylinder der Brennkraft­ maschine zugeführt.

Ein Ladedruckregelventil 19 ist in einer Einlaßöffnung des Gehäuses 18b vorgesehen und wird von einer membranbetätigten Stelleinheit 20 betätigt. Dabei ist das Ladedruckregelventil 19 betriebsmäßig mit einer Stange 20c der membranbetätigten Stelleinheit 20 verbunden. Die Stange 20c ist mit einer Mem­ bran 20a verbunden. Die Membran 20a wird von einer Feder 20b beaufschlagt, um das Ladedruckregelventil 19 über die Stange 20c zu schließen. Eine Kammer 20d der membranbetätigten Stelleinheit 20 ist über einen Durchgang 6a mit dem Ansaug­ rohr 6 in Verbindung. Ein Ansaugdruck P an der stromabwärts vom Verdichter 18d liegenden Seite wird auf die Kammer 20d der Stelleinheit 20 durch den Durchgang 6a als Stelleinheits- Betätigungsdruck Pa aufgebracht (in diesem Zustand ist P = Pa). Die Membran 20a wird nach Maßgabe des Gleichgewichts zwischen einem Betätigungsdruck Pa der Kammer 20d und der Fe­ derkraft der Feder 20b zum Betätigen des Ladedruckregelven­ tils 19 ausgelenkt, so daß ein Öffnungsquerschnitt A des La­ dedruckregelventils 19 vorgegeben wird, um den Druck P auf einen Standard-Ladedruck Po zu regeln. Der Standard-Ladedruck Po wird auf der Basis der Kraft der Feder 20b bestimmt.

Bei dem Steuersystem des Turboladers 18 sind mechanische Cha­ rakteristiken der Membran 20a, der Feder 20b und des Lade­ druckregelventils 19 vorgegeben, um den Druck P mit gutem An­ sprechverhalten auf stabile Weise auf den Standarddruck Po einzustellen.

Wenn nämlich, wie Fig. 9 zeigt, der Druck P von dem Standard­ druck Po um ΔP ansteigt, steigt der Innendruck der Stellein­ heit 20 dementsprechend an, um die Stange 20c gegen die Feder 20b zu drücken, um so den Öffnungsquerschnitt A des Lade­ druckregelventils 19 von einem Referenz-Öffnungsquerschnitt Ao um ΔA zu vergrößern, so daß die Drehzahl der Turbine 18a verringert wird. Somit wird der Druck P auf den Standarddruck Po eingestellt. Das ist durch die folgende Gleichung darge­ stellt:

ΔA = G·ΔP. (1)

Dabei ist G eine Konstante.

Wenn man annimmt, daß eine mechanische Ansprech-Charakteri­ stik Go ein Optimalwert für das System ist, so wird bei G < Go das Ansprechverhalten des Systems schlechter. Bei G < Go ist das Ansprechverhalten zu empfindlich, was zu Unregelmäßigkeiten im Betrieb führt. Infolgedessen sollte die mechanische Charakteristik G mit G = Go vorgegeben sein.

Als weiteres Beispiel existiert ein Ladedrucksteuersystem ge­ mäß der JP-OS 2-115 526. Fig. 10 zeigt dieses System. Das Sy­ stem hat ein Magnetventil 21 zum Betätigen der Stelleinheit 20 und einen Ansaugdrucksensor 36, um einen Ist-Ansaugdruck P zu messen. Das Magnetventil 21 ist um den Verdichter 18d herum vorgesehen. Das Magnetventil 21 ist mit der Kammer 20d der Stelleinheit 20 durch einen Durchgang 21c in Verbindung. Der Ansaugdrucksensor 36 ist im Ansaugrohr 6 an der Abstrom­ seite des Verdichters 18d vorgesehen.

Das Magnetventil 21 hat einen Elektromagneten 21a und einen Ventilkörper 21b. Bei Erregung des Elektromagneten 21a auf­ grund eines von einer elektronischen Steuereinheit angelegten Einschaltsignals wird der Ventilkörper 21b verschoben, um den auf die Kammer 20d der Stelleinheit 20 aufgebrachten Druck zu steuern. Somit wird das Ladedruckregelventil 19 so gesteuert, daß es den Druck P auf einen Standard-Ladedruck im Bereich von P Po regelt.

Das Magnetventil 21 wird betätigt, so daß es einen Stellein­ heitsdruck Pa durch Mischen des Drucks P im Ansaugrohr an der Abstromseite des Gehäuses 18e und des Atmosphärendrucks im Ansaugrohr an der Aufstromseite des Gehäuses 18e erzeugt, und zwar mit einer Einschaltdauer r des Einschaltsignals. Der Stelleinheitsdruck P wird auf die Kammer 20d der Stelleinheit 20 aufgebracht.

Wenn der Stelleinheitsdruck Pa in einem Verhältnis zum Atmo­ sphärendruck dargestellt wird, so gilt:

Pa = (1-r) · P, wobei 0 r 1,0 (2)

Wie aus Fig. 9 hervorgeht, ist der Stelleinheitsdruck Pa ein Wert, der dem Standarddruck Po angenähert ist. In einem sta­ bilen Zustand wird daher der Druck P wie folgt geschrieben:

P = {1/(1-r)} · Po. (3)

In einem Übergangszustand jedoch, wie er in den Fig. 11a, 11b und 11c gezeigt ist, wenn eine Drosselklappe rasch ganz auf einen Wert WOT geöffnet wird und wenn die Einschaltdauer r festgelegt ist, wird ΔA wie folgt geschrieben:

ΔA = Go · ΔPa = {(1-r) · Go} · ΔP. (4)

Das heißt, daß der Betrieb des Ladedruckregelventils 19 in bezug auf die Änderung des Ladedrucks P infolge der mechani­ schen Charakteristiken G verzögert ist. Dabei gibt es ein Problem beim Ansprechverhalten im Übergangszustand. Wenn die Einschaltdauer r mit 0,5 festgelegt ist, so ist A:

ΔA = (1-r) · Go · ΔP = (1/2) · Go · ΔP. (5)

Daher erfolgt eine weitere Verzögerung des Ladedruckregelven­ tils, wie die Fig. 12a, 12b und 12c zeigen.

Um die Ansprech-Charakteristiken des Ladedruckregelventils zu verbessern, wird ein System vorgeschlagen, das mit einer Theorie der proportionalen Steuerung arbeitet. Bei dem System wird die Einschaltdauer r nach Maßgabe des von dem Drucksen­ sor 36 aufgenommenen Drucks P gesteuert, wie Fig. 13 zeigt. Die Einschaltdauer r wird wie folgt geschrieben:

r = α · (PT-P). (6)

Somit ist der Öffnungsquerschnitt A:

A = {1-α (PT-P)} · Go · P
A + ΔA = {1-α (PT-P-ΔP)} · Go · (P+ΔP)
ΔA = {1-α (PT-2P-ΔP)} · Go · ΔP. (7)

In der Theorie ändert sich die Verstärkung des Systems in Ab­ hängigkeit von a, PT und ΔP, so daß das Ansprechverhalten und die Stabilität schlechter werden. Außerdem ist es schwierig, ein solches Problem zu lösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung des Ladedrucks bei einer Kraftfahrzeug-Brennkraft­ maschine mit einem Turbolader der eingangs genannten Art an­ zugeben, das einerseits eine schnelle Ansprechcharakteristik aufweist und andererseits auch dann über ein ausgewogenes Re­ gelverhalten verfügt, wenn abhängig von den Betriebsbedingun­ gen ein gewünschter Ladedruck verändert wird.

Bei einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren der gattungsmäßigen Art, das gekennzeichnet ist durch die Bestimmung des Tastverhält­ nisses r zum Betreiben des elektromagnetischen Ventils nach folgender Beziehung:

r = (Ps-Po)/P;

wobei Ps vorgegebenen drehzahlabhängigen Soll-Ladedruckwerten entspricht,
Po einem konstruktionsbedingten Standard-Ladedruckwert ent­ spricht und
P gemessenen Ist-Ladedruckwerten entspricht und
r im Bereich zwischen 0 und 1 liegt.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die Auf­ gabe gelöst durch ein Verfahren der gattungsmäßigen Art, das gekennzeichnet ist durch die Bestimmung des Tastverhältnisses r zum Betreiben des elektromagnetischen Ventils nach folgen­ der Beziehung:

r = kn · Ps/P-(kn-1 + Po/P),

wobei Ps vorgegebenen drehzahlabhängigen Soll-Ladedruckwerten entspricht,
Po einem konstruktionsbedingten Standard-Ladedruckwert ent­ spricht und
P gemessenen Ist-Ladedruckwerten entspricht,
kn ein vom Drosselklappenöffnungswinkel abhängiger Koeffi­ zient ist und
r im Bereich zwischen 0 und 1 liegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Steuereinheit des Systems;

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das den Betrieb des Systems zeigt;

Fig. 4a bis 4c Diagramme, die die Beziehung zwischen dem Lade­ druck, dem Stelleinheitsdruck, dem Öffnungsquer­ schnitt des Ladedruckregelventils entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad zeigen;

Fig. 5 eine Wellenform, die Impulse eines Einschaltsignals zeigt;

Fig. 6 ein Flußdiagramm, das eine zweite Ausführungsform zeigt;

Fig. 7a bis 7c Diagramme der zweiten Ausführungsform;

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Turboladers;

Fig. 9 ein Diagramm von Charakteristiken des Ladedrucks und des Öffnungsquerschnitts eines Ladedruckregel­ ventils;

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines weiteren her­ kömmlichen Turboladers;

Fig. 11a bis 11c Diagramme, die eine Charakteristik des herkömmli­ chen Turboladers von Fig. 10 zeigen;

Fig. 12a bis 12c Diagramme, die eine Charakteristik eines weiteren Beispiels des herkömmlichen Turboladers zeigen; und

Fig. 13 ein Diagramm zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen Einschaltdauer und Ladedruck bei einem herkömmlichen System.

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 als Vierzylinder-Bo­ xermotor, bei dem das Verfahren anwendbar ist; dabei hat ein Zylinderkopf 2 der Brennkraftmaschine 1 Einlaßkanäle 2a und Auslaßkanäle 2b, die mit einem Ansaugkrümmer 3 und einem Aus­ puffkrümmer 9 in Verbindung sind. Eine Drosselklappenkammer 5 mit einer Drosselklappe 5a ist mit dem Ansaugkrümmer 3 durch eine Luftkammer 4 verbunden. Die Drosselklappenkammer 5 steht mit einem Luftfilter 7 durch ein Ansaugrohr 6 in Verbindung. Der Luftfilter 7 ist mit einer Ansaugluftkammer 8 als Einlaß­ kanal von Ansaugluft verbunden. In dem Ansaugrohr 6 ist an der Aufstromseite der Drosselklappenkammer 5 ein Zwischenküh­ ler 13 vorgesehen, und an der Abstromseite des Luftfilters 7 ist eine Resonatorkammer 14 vorgesehen.

Eine Bypassleitung 15 mit einem Leerlaufsteuerventil 16 ist um die Drosselklappe 5a herum gebildet. Die Bypassleitung 15 ist mit dem Ansaugkrümmer 3 und der Resonatorkammer 14 in Verbindung. Ein Rückschlagventil 17 ist in der Bypassleitung 15 an der Abstromseite des Leerlaufsteuerventils 16 vorgese­ hen, um geöffnet zu werden, wenn der Ansaugdruck an der Ab­ stromseite der Drosselklappe 5a negativ ist.

Der Auspuffkrümmer 9 ist mit einem Auspuffrohr 10 in Verbin­ dung, in dem ein katalytischer Konverter 11 und ein Schall­ dämpfer 12 angebracht sind.

Der in dem Auspuffrohr 10 vorgesehene Turbolader 18 hat den gleichen Aufbau wie bei dem herkömmlichen System. Dabei hat der Turbolader 18 die Turbine 18a mit Turbinenrad, die in dem Gehäuse 18b untergebracht ist, das mit dem Auspuffrohr 10 in Verbindung ist, den Verdichter 18d mit einem Verdichterrad, das in dem Gehäuse 18e untergebracht ist, das mit dem Resona­ tor 14 durch das Ansaugrohr 6 in Verbindung ist, und die Tur­ binenwelle 18c. Die Auslaßöffnung des Gehäuses 18e ist mit Zylindern der Brennkraftmaschine 1 über die Drosselklappe 5, die Luftkammer 4 und den Ansaugkrümmer 3 in Verbindung.

Das Ladedruckregelventil 19, die membranbetätigte Stellein­ heit 20 und ein Magnetventil 21 sind ebenfalls die gleichen wie bei dem herkömmlichen System.

Das Magnetventil 21 ist mit dem Resonator 14 durch einen Ka­ nal 14a und mit dem Ansaugkrümmer 6 an der Abstromseite des Verdichters 18d durch einen Kanal 6b in Verbindung.

Ein Bypass 22a mit einem Absolutdrucksensor 22 ist mit dem Ansaugkrümmer 3 in Verbindung. Ein Magnetventil 22b ist in dem Bypass 22a vorgesehen, um den Absolutdrucksensor 22 se­ lektiv mit dem Ansaugkrümmer 3 und der Atmosphäre zu verbin­ den. Wenn der Absolutdrucksensor 22 mit dem Ansaugkrümmer verbunden ist, wird der Ansaugdruck gemessen.

Einspritzer 23 sind in dem Ansaugkrümmer 3 in der Nähe der entsprechenden Einlaßkanäle 2a angebracht. Eine Zündkerze 24a ist in jeder Brennkammer, die in dem Zylinderkopf 2 gebildet ist, angeordnet. Eine Zündeinrichtung 31 ist mit der Zünd­ kerze 24a über eine Spule 24b verbunden.

Der Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter 32 wird dem Ein­ spritzer 23 von einer im Kraftstoffbehälter 32 vorgesehenen Kraftstoffpumpe 33 zugeführt. Der Kraftstoff im Kraftstoff­ behälter wird den Einspritzern 23 von der Pumpe 33 durch eine Kraftstoffleitung 32a mit einem Filter 34 zugeführt und durch einen Druckregler 35 zum Kraftstoffbehälter 32 rückgeführt. Der Kraftstoffdruck wird von dem Druckregler 35 auf einen vorbestimmten Wert geregelt.

Ein Saugluftmengensensor 41 eines Hitzdraht-Luftdurchflußmen­ gensensors ist in dem Ansaugrohr 6 an der Abstromseite des Luftfilters 7 angeordnet. Ein Drosselklappenlagesensor 42 ist vorgesehen, um den Öffnungsgrad der Drosselklappe 5a auf zu­ nehmen. Zur Erfassung von Klopfen ist ein Klopfsensor 43 an einem Körper 1a der Brennkraftmaschine 1 angebracht, um eine Schwingung der Brennkraftmaschine 1 aufzunehmen. Ein Kühlmit­ teltemperatursensor 45 ist in einem Kühlmittelmantel 44 der Brennkraftmaschine vorgesehen, und ein O₂-Sensor ist in dem Auspuffrohr 10 angeordnet.

Eine Kurbelwellenscheibe 25 ist auf einer Kurbelwelle 1b der Brennkraftmaschine 1 befestigt. Ein Kurbelwinkelsensor 26 (magnetischer Geber) ist der Kurbelwellenscheibe 25 benach­ bart vorgesehen, um Kurbelwinkel zu messen. Eine Nockenwel­ lenscheibe 27 ist auf einer Nockenwelle 1c befestigt, um Noc­ kenwellenwinkel zu messen. Ein Nockenwinkelsensor 28 ist der Nockenwellenscheibe 27 benachbart vorgesehen.

Die Kurbelwellenscheibe 25 hat eine Vielzahl von Vorsprüngen, die unter vorbestimmten Kurbelwinkeln angeordnet sind. Eine Drehperiode der Brennkraftmaschine 1 wird aus einer abgelau­ fenen Zeitdauer zwischen den Vorsprüngen berechnet. Einer der Vorsprünge bezeichnet einen Referenz-Kurbelwinkel, um einen Zündzeitpunkt und einen Einspritzzeitpunkt zu bestimmen.

Wenn sich die Kurbelwellenscheibe 25 dreht, tastet der Kur­ belwinkelsensor 26 Positionen der Vorsprünge ab und erzeugt Signale in Form von Impulsen.

Die Nockenwellenscheibe 27 weist eine Vielzahl von Vorsprün­ gen auf, die entsprechend der Zündfolge der Zylindernummern positioniert sind. Der Nockenwinkelsensor 28 tastet die Vor­ sprünge ab, um ein Nockenwinkelsignal, das die Zylindernummer bezeichnet, in Form von Impulsen zu erzeugen.

Als Kurbelwinkel- bzw. Nockenwinkelsensor kann anstelle des magnetischen Gebers ein optischer Sensor verwendet werden.

Gemäß Fig. 2 weist die elektronische Steuereinheit 50, die einen Mikrocomputer hat, eine CPU 51, einen ROM 52, einen RAM 53, einen Backup-RAM 54 und eine Ein-Ausgabe-Schnittstelle 55 auf, die miteinander über einen Bus 56 verbunden sind. Ein Konstantspannungskreis 59 ist mit jedem Element der Steuereinheit 50 verbunden, um eine vorbestimmte Konstant­ spannung zuzuführen. Strom wird dem Konstantspannungskreis 59 von einer Batterie 57 durch einen Kontakt eines Relais 60 zu­ geführt.

Die Batterie 57 ist mit einer Wicklung des Relais 60 durch einen Schlüsselschalter 61 und mit der Kraftstoffpumpe 33 durch einen Kontakt eines Relais 62 verbunden. Die Sensoren 41, 26, 28, 42, 45, 46, 22 und 43 sind mit einem Eingang der Ein-Ausgabe-Schnittstelle 55 verbunden. Die Batterie 57 ist ferner mit dem Eingang verbunden, um die Spannung der Batte­ rie 57 zu überwachen. Ein Ausgang der Ein-Ausgabe-Schnitt­ stelle 55 ist mit der Zündkerze der jeweiligen Zylinder durch die Zündeinrichtung 31 und einen Treiber 58 verbunden, der mit dem Leerlaufsteuerventil 16, den Einspritzern 23, der Wicklung des Relais 62, dem Magnetventil 21 und dem Magnet­ ventil 22b verbunden ist.

Steuerprogramme und Festdaten, wie etwa eine Zündzeitpunkt- Tabelle sind im ROM 52 gespeichert. Ausgangssignale der Sen­ soren werden im RAM 53 gespeichert. Der RAM 53 speichert die Ausgangssignale der Sensoren nach Datenverarbeitung in der CPU 51. Der Backup-RAM 54 ist vorgesehen, um Störungsdaten zu speichern. Der Backup-RAM 54 ist von der Batterie 59 ausfall­ gesichert, um die gespeicherten Daten auch dann zu erhalten, wenn der Schlüsselschalter 61 ausgeschaltet ist.

Die CPU 51 berechnet eine Einspritzimpulsdauer, einen Zünd­ zeitpunkt und die Einschaltdauer r des Steuersignals zur Steuerung des Magnetventils 21 nach Maßgabe der Steuerpro­ gramme im ROM 52 und auf der Basis verschiedener Daten im RAM 53. Die entsprechenden Signale werden den Einspritzern 23, den Zündeinrichtungen 31 bzw. dem Magnetventil 21 zugeführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, den Zündzeitpunkt bzw. den Ladedruck durch den Turbolader 18 zu steuern.

Unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 3 wird der Be­ trieb zur Steuerung des Ladedrucks beschrieben. Das Flußdia­ gramm ist eine Ladedrucksteuerroutine, die in vorbestimmten Intervallen wiederholt wird.

In Schritt S101 wird ein Soll-Ladedruck Ps aus einer Tabelle auf der Basis einer Motordrehzahl NE abgeleitet. Erforderli­ chenfalls wird für den abgeleiteten Druck eine Interpolation durchgeführt. Die Tabelle in Schritt S101 zeigt ein Beispiel von Soll-Ladedrücken Ps, die relative Drücke sind, wobei an­ genommen ist, daß der Atmosphärendruck Null ist.

Alternativ wird der Soll-Ladedruck Ps durch Berechnung mit verschiedenen Faktoren wie etwa einer Oktanzahl, die durch eine Klopflernoperation abgeschätzt wird, und eine Atmosphä­ rendruck-Korrektur erhalten.

In Schritt S102 wird abgefragt, ob der in der Brennkraftma­ schine verwendete Kraftstoff Superbenzin oder Normalbenzin ist, und zwar auf der Basis eines Gesamtkorrektur-Koeffizien­ ten TCMP in der Zündzeitpunktsteuerung. Wenn Superbenzin ver­ wendet wird, ist der MBT-Stellwinkel groß, und somit wird der Gesamtkorrektur-Koeffizient TCMP groß. Durch Vergleich des Gesamtkorrektur-Koeffizienten TCMP mit einem Vorgabewert SET kann also die Benzinsorte detektiert werden.

Der Gesamtkorrektur-Koeffizient TCMP ist in der eigenen JP-OS 1-294 966 beschrieben.

Bei TCMP < SET wird Superbenzin verwendet. Das Programm geht zu Schritt S104. Bei TCMP < SET wird Normalbenzin verwendet. Da das Normalbenzin schlechtere Antiklopfeigenschaften als Superbenzin hat, muß der Soll-Ladedruck Ps korrigiert werden. Daher geht das Programm zu Schritt S103, in dem ein Vorgabe­ wert PSET (z. B. 0,3) von dem Soll-Ladedruck Ps subtrahiert wird. Somit wird der Soll-Ladedruck Ps mit einem korrigierten Wert vorgegeben (Ps ← Ps - PSET). Das Programm geht von Schritt S103 zu Schritt S104.

In Schritt S104 wird eine Einschaltdauer r für das Magnetven­ til 21 auf der Basis des Soll-Ladedrucks Ps und des von dem Absolutdrucksensor 22 gemessenen Drucks P gemäß der folgenden Gleichung berechnet:

r ← (PS - Po)/P, (8)

wobei Po ein Standard-Ladedruck wie vorher beschrieben ist.

In Schritt S105 wird abgefragt, ob die berechnete Einschalt­ dauer r Null oder größer als Null ist. Bei JA geht das Pro­ gramm zu Schritt S107, in dem abgefragt wird, ob die Ein­ schaltdauer r gleich 1,0 oder kleiner als 1,0 ist. Bei JA geht das Programm zu Schritt S109. Bei r < 1,0 geht das Pro­ gramm zu Schritt S108, in dem die Einschaltdauer r mit 1,0 vorgegeben wird (r ← 1,0). Danach geht das Programm zu Schritt S109.

Bei 0 < r in Schritt S105 geht das Programm zu Schritt S106, in dem die Einschaltdauer r mit Null vorgegeben wird (r ← 0), und das Programm geht zu Schritt S109.

In den Schritten S105 bis S108 wird also die Einschaltdauer r in dem Bereich zwischen 0 und 1 vorgegeben (0 r 1,0).

In Schritt S109 wird die Einschaltdauer r vorgegeben, und das Programm endet. Ein impulsförmiges Einschaltsignal, das der vorgegebenen Einschaltdauer r entspricht, wird dem Magnetven­ til 21 zugeführt.

Wie oben beschrieben, ist der Druck P im stabilen Zustand durch die Gleichung (3) gegeben. Wenn Gleichung (3) durch Gleichung (8) ersetzt wird, wird der Druck P wie folgt ge­ schrieben:

P = {P/(P-Ps+Po)} · Po
P = Ps. (9)

Somit wird der Ist-Druck P zu dem Soll-Druck Ps.

Andererseits wird die Beziehung zwischen dem Öffnungsquer­ schnitt A des Ladedruckregelventils 19 und dem Druck P im Übergangszustand wie folgt geschrieben:

A = (1-r) Go · P, (10)

A + ΔA = (1-r) Go (P+ΔP). (11)

Wenn man die Gleichung (8) in die Gleichung (10) einsetzt, so erhält man:

A = [1 - {(Ps-Po)/P}] Go · P = (P-Ps-Po)Go. (12)

Wenn man die Gleichung (8) in die Gleichung (11) einsetzt, so erhält man:

A + ΔA = [1-{(Ps-Po)/(P+ΔP)}] Go · (P+ΔP) = (P+ΔP-Ps+Po) Go. (13)

Wenn Gleichung (12) von Gleichung (13) subtrahiert wird, so gilt:

ΔA = Go · ΔP. (14)

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß das Ansprechverhal­ ten im Übergangszustand das ursprüngliche mechanische An­ sprechverhalten Go ist, und zwar ungeachtet des Soll-Lade­ drucks Ps.

Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen die Beziehung zwischen dem Soll-Ladedruck Ps, dem Ist-Ladedruck P, dem Stelleinheits-Be­ tätigungsdruck Pa sowie dem Öffnungsquerschnitt A des Lade­ druckregelventils.

Der Stelleinheits-Betätigungsdruck Pa ist durch die folgende Gleichung gegeben:

Pa = (1-r) P = {1-(Ps - Po)/P} P = P - (Ps - Po).

In Fig. 4b ist der Druck Ps mit 2Po vorgegeben. Wenn der Druck P den Druck Po erreicht, steigt der Stelleinheits-Betä­ tigungsdruck Pa. Andererseits ändert sich der Öffnungsquer­ schnitt A des Ladedruckregelventils nach Maßgabe der Glei­ chung (14) ungeachtet der Einschaltdauer r. In Fig. 4c zeigt der Öffnungsquerschnitt A einen relativen Öffnungsquer­ schnitt, wobei der minimale Öffnungsquerschnitt Null ist.

Gemäß der Erfindung können das Ansprechverhalten und die Sta­ bilität ungeachtet des vorgegebenen Werts des Soll-Ladedrucks Ps konstant gehalten werden. Infolgedessen können gute Fahr­ eigenschaften erhalten werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6, die das Flußdiagramm der zweiten Ausführungsform zeigt, werden gleiche Schritte wie bei der ersten Ausführungsform nicht beschrieben.

Bei der zweiten Ausführungsform ist die mechanische Ansprech- Charakteristik Go in ein Vorgabe-Ansprechverhalten G1 umge­ wandelt, so daß das Ansprechverhalten in jedem Betriebsbe­ reich positiv geändert wird. Nachdem der Soll-Ladedruck Ps in Abhängigkeit von der Benzinsorte in den Schritten S102 und S103 vorgegeben ist, geht das Programm zu Schritt S201, in dem der Drosselklappenöffnungsgrad TH, der von dem Drossel­ klappenlagesensor 42 erfaßt wurde, mit einem Vorgabewert THo verglichen wird, der beispielsweise 60° ist. Bei TH < THo geht das Programm zu Schritt S202, in dem ein Ladedruck-An­ sprechkoeffizient k mit einem ersten Vorgabewert k1 vorgege­ ben wird, der 1,1 ist. Der Ansprechkoeffizient k ist ein Ver­ hältnis des Vorgabewerts G1 zu der mechanischen Ansprech-Cha­ rakteristik Go (G1/Go). Danach geht das Programm zu Schritt S204.

Bei TH < THo in Schritt S201 geht das Programm zu Schritt S203, in dem der Koeffizient k mit einem zweiten Vorgabewert k2 vorgegeben wird, der 0,5 ist. Das Programm geht dann zu Schritt S204.

In Schritt S204 wird die Einschaltdauer r auf der Basis des Soll-Ladedrucks Ps, des Ist-Ladedrucks P und des Standard-La­ dedrucks Po wie folgt berechnet:

r ← k · Ps/P-(k - 1 + Po/P). (15)

Die Einschaltdauer r wird auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform in Schritten S105 bis S109 vorgegeben.

Damit wird die mechanische Ansprech-Charakteristik Go des Turboladers 18 in den Vorgabewert G1 nach Maßgabe der Glei­ chung (15) umgewandelt.

Im stabilen Zustand wird die Gleichung (15) in die Gleichung (3) eingesetzt.

P = [1/{-(G1/Go) · (PS/P)+(G1/Go)+(Po/P)}] · Po = [P/{-G1/Go) Ps + (G1/Go)P+Po}] · Po
P = Ps. (16)

Der Ist-Ladedruck P wird der Soll-Ladedruck Ps.

Andererseits wird im Übergangszustand die Gleichung (15) in die Gleichung (10) eingesetzt. Gleichung (10) liefert:

A = {-(G1/Go) · (Ps/P) + (G1/Go) + (Po/P)} Go · P = -G1 · Ps + G1 · P + Go · Po. (17)

Gleichung (15) wird in die Gleichung (11) eingesetzt. Glei­ chung (11) liefert:

A + ΔA = [- (G1/Go) {Ps/(P+ΔP)} + (G1/Go) + Po/(P+ΔP)] Go · (P+Δ)
= -G1 · Ps + G1 (P+ΔP) + Go · Po. (18)

Gleichung (17) wird von der Gleichung (18) subtrahiert:

ΔA = G1 · ΔP.

Die Fig. 7a, 7b und 7c zeigen die Beziehung zwischen dem La­ dedruck, dem Ist-Druck, dem Öffnungsquerschnitt des Lade­ druckregelventils entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad der zweiten Ausführungsform. Der Soll-Ladedruck Ps ist 2Po, und der Ansprechkoeffizient k ist 1,1.

Wenn der Ansprechkoeffizient k gleich 0,5 ist, ist die Ein­ schaltdauer r wie folgt:

r = 1/2 · Ps/P-1/2 + 1 - Po/P = 1/2.

Bei dieser Ausführungsform wird der Ladedruck im Übergangs zu­ stand mit gutem Ansprechverhalten bei vollständig geöffneter Drosselklappe gesteuert. Außerdem wird im teilgeöffneten Zu­ stand der Drosselklappe der Ladedruck gleichmäßig gesteuert.

Ferner wird der Ladedruck auf einen Soll-Ladedruck geregelt. Es ist möglich, das Ansprechverhalten und die Stabilität des Betriebs auf gewünschte Werte einzustellen, und zwar ungeach­ tet des Soll-Ladedrucks, so daß sich ein verbessertes Fahr­ verhalten einstellt.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausfüh­ rungsformen beschränkt. Beispielsweise kann das Magnetventil 21 so modifiziert sein, daß es zur Atmosphäre öffnet, wenn die Einschaltdauer r Null ist. Bei dieser Modifikation ist der Stelleinheits-Betätigungsdruck Pa, der auf die Stellein­ heit 20 aufgebracht wird, Pa = r·P.

Claims (2)

1. Verfahren zur Regelung des Ladedrucks bei einer Kraft­ fahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Turbolader, mit ei­ nem Ladedruckregelventil zur Regelung einer Durchflußrate von einer Turbine des Turboladers zugeführtem Abgas, mit einem Ladedrucksensor, mit einer Stelleinheit zur Betäti­ gung des Ladedruckregelventils, mit einem elektromagneti­ schen Ventil zum gesteuerten Beaufschlagen der Stellein­ heit mit einem Druckwert, welcher sich durch Verbinden einer Druckentnahmestelle abstromseitig des Turboladers im Ansaugrohr und einer Druckentnahmestelle aufstromsei­ tig des Turboladers im Ansaugrohr mittels des elektro­ magnetischen Ventils ergibt, wobei das elektromagnetische Ventil mit einem vorgegebenen Tastverhältnis aktiviert wird, gekennzeichnet durch die Bestimmung des Tastverhältnisses r zum Betreiben des elektromagnetischen Ventils nach folgender Beziehung: r = (Ps - Po)/P;wobei Ps vorgegebenen drehzahlabhängigen Soll-Ladedruck­ werten entspricht,
Po einem konstruktionsbedingten Standard-Ladedruckwert entspricht und
P gemessenen Ist-Ladedruckwerten entspricht und
r im Bereich zwischen 0 und 1 liegt.

2. Verfahren zur Regelung des Ladedrucks bei einer Kraft­ fahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Turbolader, mit ei­ nem Ladedruckregelventil zur Regelung einer Durchflußrate von einer Turbine des Turboladers zugeführtem Abgas, mit einem Ladedrucksensor, mit einer Stelleinheit zur Betäti­ gung des Ladedruckregelventils, mit einem elektromagneti­ schen Ventil zum gesteuerten Beaufschlagen der Stellein­ heit mit einem Druckwert, welcher sich durch Verbinden einer Druckentnahmestelle abstromseitig des Turboladers im Ansaugrohr und einer Druckentnahmestelle aufstromsei­ tig des Turboladers im Ansaugrohr mittels des elektro­ magnetischen Ventils ergibt, wobei das elektromagnetische Ventil mit einem vorgegebenen Tastverhältnis aktiviert wird, sowie mit einem Sensor zur Erfassung des Drossel­ klappenöffnungswinkels, gekennzeichnet durch die Bestimmung des Tastverhältnisses r zum Betreiben des elektromagnetischen Ventils nach folgender Beziehung: r = kn · Ps/P - (kn-1 + Po/P),wobei Ps vorgegebenen drehzahlabhängigen Soll-Ladedruck­ werten entspricht,
Po einem konstruktionsbedingten Standard-Ladedruckwert entspricht und
P gemessenen Ist-Ladedruckwerten entspricht;
kn ein vom Drosselklappenöffnungswinkel abhängiger Ko­ effizient ist und
r im Bereich zwischen 0 und 1 liegt.