DE68917106T2

DE68917106T2 - Verfahren zum Regeln eines Turboladers.

Info

Publication number: DE68917106T2
Application number: DE68917106T
Authority: DE
Inventors: Kim M Lyon
Original assignee: Chrysler Corp
Current assignee: Old Carco LLC
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2009-12-23
Also published as: EP0374953A3; EP0374953B1; EP0374953A2; DE68917106D1; US4961319A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Turboladers in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mit Aufladung bezeichnet man allgemein das Zuführen von Luft oder eines Luft/Brennstoffgemisches zu einem Motor mit einer Dichte, die größer als die der Umgebung ist. Ein Dichteanstieg des Luft/Brennstoffgemisches läßt eine höhere Brennstoffmenge im Zylinder zu und damit eine potentielle Leistungssteigerung. Das primäre Ziel des Aufladens ist also eine Leistungserhöhung.
Ein Turbolader ist eine spezielle Form der Lader. Ein Turbolader besteht hauptsächlich aus einem Kompressor und einer auf einer gemeinsamen Welle sitzenden Turbine. Im Turbolader werden die Auspuffgase des Motors durch den Turbineneinlaß über die Schaufeln der Turbine zum Turbinenauslaß und zum Auspuffrohr geführt. Die Auspuffgase treiben in der Turbine den Ladekompressor an, der die Frischluft komprimiert und zuin Ansaugkrümmer führt, aus dem sie gemischt mit eingespritztem Brennstoff in die Zylinder gelangt.
Ein Umgehungsventil findet sich in den meisten bekannten Turboladern für Kraftfahrzeuge, so daß das Abgas die Turbine umgeht und direkt zum Auspuff gelangt. Bei höheren Motordrehzahlen öffnet das Umgehungsventil weiter, um zu hohe Drehzahl und eine Überladung zu vermeiden. Das Umgehungsventil führt also das Abgas am Turbolader vorbei, steuert die maximale Ladeleistung, die maximale Turbinendrehzahl und den Motorrückdruck.
Ein Nachteil des Umgehungsventils liegt darin, daß die Energie des hierüber abgeführten Abgases verloren ist. Das Gas umgeht den Turbolader und leistet keine Nutzarbeit. Ein Umgehungsventil ist deshalb ein verschwenderisches Verfahren zum Steuern der Turboladerdrehzahl, des Ladedrucks und des Motorrückdruckes.
Die Turbine eines Turboladers liefert Leistung bzw. Drehmoment durch Umlenkung des Impulses der Abgase. Ein konventioneller Turbolader macht typischerweise von einer Düse Gebrauch, um den Impuls besser auszunützen. Die Gasströmung gelangt durch die Düse in das Turbinenrad unter einem optimalen Winkel für eine bestimmte Turbinendrehzahl bei einer bestimmten Strömung.
Turbolader mit veränderlichem Querschnitt sowie veränderlicher Düse sind typisch für Turbolader mit veränderlicher Geometrie, um die Größe des Einlaßquerschnitts der Turbine zu ändern. Ein Lader mit veränderlicher Düse verändert den Einlaßquerschnitt, um die Geschwindigkeit und den Impuls des Gases am Einlaß zu ändern.
U.S. Patent 4,671,068 offenbart eine elektronische Steuerung für einen Fahrzeug-Turbolader mit variabler Geometrie, wobei der Winkel der Düsenschaufeln mit Hilfe einer linearen Einstellung einer Platte verändert wird, die aus einer Position, in der die Düsenschaufeln nahezu geschlossen sind, in Positionen bewegt wird, in denen die Düsenschaufeln weiter öffnen. Die Platte wird von einer Membranrohrbetätigung gemäß dem Druckunterschied an der Membran eingestellt. Die Druckschrift macht aber keine Aussagen zu den Verfahrensschritten des Anspruchs 1.
Die Erfindung hat Bezug zum U.S. Patent 4,794,759, auf das somit Bezug genommen wird.
Eine primäre Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Steuern der Winkeleinstellung der Schaufeln zu schaffen, die die Turboladerdüse bilden, um die verfügbare Energie des Abgasstroms zu maximieren und diese Energie für das Turbinenrad auszunutzen.
Erfindungsgemäß ist die vorgenannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung schafft ein flexibles und wünschenswertes Verfahren mit höherer Leistungsfähigkeit zum Ansteuern eines Turboladers, bei dem die Größe des Turboladereinlasses für die Abgase wahlweise veränderbar ist. Die Erfindung schafft auch ein besseres Ansprechverhalten auf schnelles Öffnen der Drosselklappe. Ferner führt die Erfindung zu einem geringeren Rückdruck der Auspuffgase und zu einer höheren Leistung. Die Erfindung ist billiger als bekannte Verfahren.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Teildarstellung jeweils einer und 10 Turboladersteuerung für die Leitschaufelverstellung;
Fig. 2 eine Endansicht eines Turboladers mit verstellbaren Leitschaufeln zur Strömungsführung der Abgase auf die Laufschaufeln des Turbinenrades;
Fig. 3 ähnliche Ansichten wie Fig. 2 mit drei unterbis 5 schiedlichen Positionen der Leitschaufeln;
Fig. 6 Flußdiagramme für den Ablauf der Steuerung des bis 9 Turboladers.
In Fig. 2 besitzt der Turbolader 10 einen Turbinenteil 12 mit einem Einlaß 14 für die Auspuffgase. Der Turbolader 10 und insbesondere der Turbinenteil 12 besitzen ein hohles Gehäuse 16 in Schnecken- oder Spiralform, mit einem inneren Gaskanal 18. Der Kanal 18 erstreckt sich vom Einlaß 14 zu einem zentrischen Turbinenrad 20 mit bekannten Laufschaufeln. Das Turbinenrad 20 sitzt auf einer Welle 22, wie dies bei solchen Konstruktionen bekannt ist. Mehrere drehbar angeordnete Schaufeln 24 sind im Gaskanal 18 angeordnet und umgeben das Turbinenrad 20. Die Schaufeln 24 haben einen allgemein tropfenförmigen Querschnitt mit einer abgerundeten Abströmkante für die Gasströmung, die durch das Turbinenrad in Pfeilrichtung 26 strömt. Die Schaufeln 24 sind um Achsen quer zur Zeichenebene schwenkbar (Fig. 2) annähernd halbwegs zwischen der Anström- und Abströmkante der Schaufel. In den Fig. 3 bis 5 sind die Schaufeln 24 zuerst geschlossen dargestellt, dann in normaler Fahrstellung, also zu 40% bis 50% offen und letztlich völlig offen.
Entsprechend Fig. 1 werden die Leitschaufeln 24 funktionell miteinander verbunden, so daß sie alle gleichzeitig schwenken. Die Einstellung erfolgt durch eine mit Druck arbeitende Betätigung oder Dose 28. Die Dose 28 hat ein linear bewegliches Ausgangsglied 30 (schematisch gezeigt). Ein Ende des Ausgangsgliedes 30 ist an einer Membran 32 befestigt. Eine Feder 34 in der Dose 28 drückt auf die Membran 32, um die Bauteile 30,32 in die geschlossene Position der Leitschaufeln zu bringen.
Die Dose 28 ist hohl und ist von der Membran 32 in zwei Kammern A und B abgeteilt. Die Kammer B ist über eine Leitung 36 mit Ventilmitteln, im einzelnen zwei getrennt betätigte Ventile 38, 40 verbunden. Das erste Ventil 38 hat einen Einlaß 42 für die Leitung 36 und einen Einlaß 44, der über eine Leitung 48 an das Ansaugrohr 46 des Motors angeschlossen ist. Im abgeschalteten Zustand der Fig. 1 liegt somit Unterdruck aus dem Ansaugrohr 46 unmittelbar in der Kammer B an.
Das zweite Ventil 40 hat einen zweiten Einlaß, der über eine Leitung 56 an ein Filter 58 angeschlossen ist, das mit Atmosphäre über die Öffnung 60 in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen Atmosphäre und Einlaß 54 ist durch eine Drossel 62 gedrosselt. Im abgeschalteten Zustand der Fig. 1 strömt also Luft mit atmosphärischem Druck durch die Drossel 80 in die Kammer B, in der Unterdruck aus dem Einlaßrohr 46 herrscht. Damit verringert sich die Höhe des Unterdrucks und damit seine Kraft auf die Membran 32 der Dose 28. Die Ventile 38, 40 haben ferner jeweils Anschlüsse 64 und 66, die über eine Leitung 68 verbunden sind. Jedes Ventil 38 und 40 hat bewegliche Ventilglieder 70 und 72, die in vergrößerten Innenräumen 74 und 76 der Ventile beweglich sind. Das obere Ende 70' und 72' der Ventilglieder 70 und 72 dichtet die Anschlüsse 64 und 66 ab, wenn die Ventile in der dargestellten abgeschalteten Stellung sind.
Die Ventilglieder 70 und 72 werden von Steuerungen 78 und 80 betätigt. Diese haben vorzugsweise elektrisch betätigte Magnete, mit jeweils einer normalen abgeschalteten Ruhestellung und einer betätigten Stellung entsprechend den Schaltstellungen der Ventile 70, 72 in Fig. 1. Im aktivierten Zustand verschieben die Einrichtungen 78, 80 die Ventilglieder 70, 72 nach unten, so daß die unteren Enden 70" und 72" die Anschlüsse 44 und 50 abschließen. Sind beide Ventile 38 und 40 aktiviert, so ist die Kammer B direkt zur Atmosphäre über die Anschlüsse 64, 66 und die Drossel 62 verbunden. Mittlerweile ist das Ansaugrohr gegenüber Atmosphäre und der Kammer B abgetrennt.
Die Kammer A der Dose 28 ist über eine Leitung 82 mit einem Anschluß 84 eines Dritten wahlweise betätigbaren Ventils 86 verbunden. Der Anschluß 84 liegt an einer Quelle 88 mit Druckluft stromab des Turbinenrades 20 (Fig. 2). Dies ist als positive Betätigungsführung (PAR) bekannt. Das Ventil 86 hat einen weiteren Anschluß 90, der über ein Filter 92 und eine Öffnung 94 zur Atmosphäre führt. Ein bewegliches Ventilglied 96 hat ein oberes Ende 98 zum Absperren des Anschlusses 90, wenn das Ventilglied 96 in der in Fig. 1 abgeschalteten Lage ist.
In Fig. 10 dagegen ist die Kammer A der Dose 28 über eine Leitung 82 an einen Anschluß 85 des dritten Ventils 86 geführt. Die Druckluftquelle 88 stromab des Turbinenrades 20 ist an einen Anschluß 84 des Ventils 86 geführt. Diese Anordnung ist als semi-positive Betätigungsführung (SEMI- PAR) bekannt.
In der Ruhestellung des Ventils 86 öffnet das Ventilglied 96 die Kammer A für die Druckluft vom Kompressor bzw. der Druckseite des Turboladers in PAR und SEMI-PAR. Die Druckluft in der Kammer A sucht die Membran und das Bauteil 30 nach unten zu schieben. Damit werden die Leitschaufeln weiter geöffnet (s. Fig. 4, 5).
Das Ventilglied 96 liegt beweglich in einem vergrößerten Innenraum 100 des Ventils 86. Das Glied 96 wird von einem Magneten 102 ähnlich den Einrichtungen 78, 80 betätigt. Wenn der Magnet in PAR betätigt wird, so schiebt er das Ventilglied 96 nach unten und verbindet die Kammer A mit atmosphärischer Luft. Erzeugt der Kompressor ausreichend Druck in seiner Druckspirale 88, so verringert der Atmosphärendruck den Druck in der Kammer A, so daß sich die Membran 32 und das Bauteil 30 nach oben schieben können. Diese Bewegung entspricht einer Einstellung der Leitschaufeln 24 in Schließrichtung (s. Fig. 3,4).
Wird die Einrichtung 102 in SEMI-PAR betätigt, so dichtet das Ventilglied 96 den Anschluß 84 ab und öffnet die Kammer A für atmosphärische Luft. Damit verringert sich der Druck in der Kammer A und die Membran 32 und das Bauteil 30 können sich nach oben bewegen, d.h. die Leitschaufeln 24 werden weiter geschlossen (s. Fig. 3, 4).
Die Magnete 78, 80 und 102 werden getrennt betätigt, so daß die Ventilglieder 70, 72, 96 bestimmte Druckhöhen in die Kammern A und B der Betätigung 28 führen. Somit werden die Leitschaufeln 24 eingestellt, um Motor- und Fahrzeugbe triebsbedingungen zu beherrschen bzw. vorwegzunehmen, um eine bestimmte Turboladerwirkung zu erzeugen. Die getrennte Betätigung erfolgt durch einen Computer oder ein elektronisches Steuergerät 104, dem motor- und fahrzeugbezogene Eingangssignale zugeführt werden, das dann gemäß einer zu beschreibenden Methodik einen Vorgang auswählt und schließlich mindestens ein Ausgangssignal für die Einrichtungen 78, 80 und 102 erzeugt. Die Einrichtungen können voll betätigt werden, so daß die Ventilglieder aus der in Fig. 1 dargestellten Lage in die entgegengesetzte umschalten, oder sie können zyklisch zwischen abgeschalteten und geschalteten Positionen mit veränderlichen Frequenzen umgeschaltet werden.
In Fig. 1 besitzt das Steuergerät 104 drei Ausgänge 106, 108 und 110, die zu den entsprechend bezeichneten Anschlüssen der Einrichtungen 78, 80 und 102 führen. Das Steuergerät 104 hat sieben Eingänge 112, 114, 116, 118, 120, 122 und 124. Am Eingang 112 stehen Signale für die Motortemperatur an, am Eingang 114 für die Motordrehzahl, am Eingang 116 für die Fahrzeuggeschwindigkeit, am Eingang 118 für den Ansaugrohrdruck, am Eingang 120 für den Drosselklappenwinkel, am Eingang 122 für den Klopfpunkt bzw. Explosionspunkt des Motors und am Eingang 124 für die Ladelufttemperatur.
Fig. 6 zeigt die Methodik 210 für die Ladedrucksteuerung. Sie kann für die bereits erwähnte Anordnung gemäß PAR oder SEMI-PAR verwendet werden.
Nach dem Start 212 der Methodik bestimmt sie in 214 aus Eingangsdaten am Steuergerät 104, ob das Fahrzeug in einem LIMPIN-Modus ist. Ein LIMPIN-Modus bzw. Fehlerzustand tritt beispielsweise dann auf, wenn die Kammer A der Dose 28 ausfällt, was der Fall sein kann, wenn die Membran 32 gerissen ist. Die Methodik begrenzt die Druckerzeugung des Turboladers beim Auftreten von LIMPIN, um einen katastrophalen Fehler zu vermeiden. Ist das Fahrzeug in LIMPIN, so nimmt die Methodik in 216 die LIMPIN-Steuerung auf. Die Methodik schreitet dann zum Block 220, wie noch beschrieben wird. Ist das Fahrzeug nicht in LIMPIN, so bestimmt die Methodik in 216, ob das Fahrzeug eine bestimmte Anzahl von Überdruck- Brennstoffabschaltungen erfahren hat, indem ein Zähler im Steuergerät 104 überprüft wird. Eine Überdruck-Brennstoffabschaltung ist eine vollständige Brennstoffabschaltung, die auftritt, wenn der Ansaugrohrdruck über einen bestimmten Wert ansteigt, wie 15 p.s.i. (1,05 bar). Ist eine bestimmte Anzahl solcher Überdruck-Brennstoffabschaltungen erfolgt, so stellt die Methodik in Block 220 eine Fehlerkodierung für LIMPIN ein und übernimmt die LIMPIN-Steuerung. In 220 übernimmt also das Steuergerät 104 die LIMPIN-Steuerung und dann folgt 222, worin das Steuergerät 104 einen Fehlerwert entweder aus einer Interpolation einer Punkt/Rampe-Kurve oder einer Speichertabelle der Drehzahl/Druck-LIMPIN-Brennstoffabschaltungstabelle erhält. Anstelle der Speichertabelle kann auch eine formelmäßige Berechnung vorgenommen werden.
Ist die vorbestimmte Anzahl der Überdruck-Brennstoffabschaltungen nicht erreicht, so gelangt die Methodik von 218 nach 224 und erfaßt mit Zählern die vorbestimmte Anzahl der Brennstoffabschaltungen, beispielsweise 2. Ist dies vollendet, so erzeugt die Methodik in Block 226 und erzeugt eine hohe Auflösungsgeschwindigkeit des absoluten bzw. Ladedruckansteigs im Krümmer und speichert diese Information in Speicher des Steuergeräts 104 zur späteren Verwendung, wie noch beschrieben wird. Mit anderen Worten, wird eine Anderung im Absolutdruck (MAP) im Krümmer abhängig von der Zeit bestimmt und zur späteren Verwendung abgespeichert. Diese Information wird zu Zwecken einer transienten Drucksteuerung benutzt.
Die Methodik bestimmt dann in 228, ob in den einzelnen Zylinderklopfregistern Klopfsignale vom Eingang 222 her anstehen. Melden die Zylinderklopfregister ein Klopfen, so bestimmt die Methodik in 230, ob der Klopfzustand entsprechend der verstrichenen Zeit ein Langzeitproblem darstellt. Ist Klopfen ein Langzeitproblem, so verringert die Methodik in Block 232 die Zündvoreilung des Motors und den Ladedruck- Zielwert. Dies deshalb, weil der Motor beim Klopfen Schaden leiden kann, wenn Aufladung erfolgt. Dann folgt 234, wie noch erläutert wird. Ist das Klopfen kein Langzeitproblem, so folgt nach 230 der Schritt 236 für eine Datenfortschreibung der Zähler in 229 und zur Fortsetzung der Abtastung. Dann folgt 234. Nach 228 folgt ebenfalls 234, wenn die einzelnen Zylinderklopfregister kein Klopfen melden.
In 234 bestimmt das Steuergerät 104, ob die Drosselklappe des Motors geöffnet ist. Mit anderen Worten, bestimmt das Steuergerät 104, ob der Drosselklappenwinkel der Drosselklappe (nicht dargestellt) größer ist als ein vorbestimmter Winkel am Eingang 120. Ist dies der Fall, so bestimmt die Methodik aus dem Eingang 120, ob die Drosselklappe weit offen ist (WOT). Ist sie WOT, so setzt die Methodik in 240 die WOT-Analyse fort. Ist die Drosselklappe zwar offen, jedoch nicht WOT, so setzt die Methodik in 242 die Analyse der offenen Drosselklappe fort. Dann folgt 243, wobei die Methodik bestimmt, ob entsprechend Eingangsdaten am Eingang 116 das Fahrzeug in Bewegung ist. Ist dies der Fall, so folgt 244 wie noch beschrieben wird. Ist das Fahrzeug nicht in Bewegung, so folgt 246 auf 243 und die Methodik bestimmt, ob der Motor voll aufgewärmt ist, indem die Motortemperatur am Eingang 112 geprüft wird. Ist dies der Fall, so bestimmt die Methodik in 248, ob die Motordrehzahl größer ist als ein bestimmter Wert, beispielsweise 1600 Upm entsprechend den Daten am Eingang 114. Ist die Motordrehzahl nicht höher als 1600 Upm, so verriegelt die Methodik in 250 die LeitschaufeIn 24 in ihrer gegenwärtigen Position durch Absperren der Kammer B und halten des Druckes in der Kammer A, worauf das Programm fortgesetzt wird. Ist die Motordrehzahl höher als 1600 Upm, so folgt 244.
Ist der Motor nicht voll aufgewärmt, so folgt 252 auf 246. In 252 bestimmt das Steuergerät 104, ob MAP höher als der vom Eingangssignal am Eingang 118 gemessene barometrische Druck. Ist dies der Fall, so folgt 244. Ansonsten folgt 354 und die Leitschaufeln 24 werden maximal geöffnet, indem die Kammer B mit dem voll verfügbaren Motorunterdruck beaufschlagt wird. Dann folgt 256 und das Programm endet.
In 234 bestimmt die Methodik, ob die Drossel offen ist, wie bereits erläutert. Ist die Drosselklappe nicht offen, so folgt 258 und die Methodik bestimmt aus dem Eingangssignal am Eingang 116 und Eingang 120, ob das Fahrzeug verzögert wird. Ist dies der Fall, so folgt 260 und die Methodik setzt die Verzögerung mit geschlossener Drosselklappe fort. Dann folgt 261, wo die Methodik bestimmt, ob der Motor, wie bereits erwähnt, voll aufgewärmt ist. Ist dies der Fall, so folgt 262 und die Methodik bestimmt, ob die Fahrzeugverzögerung länger dauert als eine bestimmte Zeit, beispielsweise 2,5 s. Ist die Fahrzeugverzögerung nicht länger als 2,5 s, so folgt 264 und die Methodik verriegelt die Leitschaufeln in 24 in ihrer gegenwärtigen Position, wie bereits beschrieben, worauf 256 und das Ende des Programms folgt.
Dauert die Fahrzeugverzögerung länger als 2,5 s, so folgt nach 262 der Schritt 266 und die Methodik bestimmt, ob die Motordrehzahl kleiner als ein vorbestimmter Wert, nämlich 1728 Upm wie vorbeschrieben. Ist die Motordrehzahl nicht kleiner als 1728 Upm, so folgt 268 und die Methodik öffnet die Leitschaufeln 24 proportional zur Motordrehzahl durch Regulieren des Druckes in den Kammern A und B. Dann folgt 256 und das Programmende. Ist die Motordrehzahl kleiner, so folgt 270 und die Methodik schließt die Leitschaufeln 24 bis zu ihrer minimalen Position, indem die Kammer B belüftet wird, worauf mit 256 das Programmende erfolgt.
Bestimmt die Methodik in 261, daß die Maschine nicht voll aufgewärmt ist, so folgt 272 und die Methodik öffnet die Leitschaufeln 24 maximal, wie bereits erläutert. Dann folgt 256 und das Programmende.
Wenn die Methodik in 258 bestimmt, daß das Fahrzeug nicht verzögert, so folgt 273 und die Methodik setzt die Leerlaufanalyse bei geschlossener Drosselklappe fort. Dann folgt 274 und die Methodik bestimmt, ob die Maschine voll auf gewärint ist, wie bereits erläutert. Ist dies nicht der Fall, so folgt 272. Ist die Maschine aber voll aufgewärmt, so folgt 276 und die Methodik schaltet alle Magnete 70, 72 und 96 ab, damit von der Unterdruck-Belüftung wie vorbebeschrieben die Mittelposition gehalten wird. Es folgt dann 256 und das Programmende. Wie Fig. 8 zeigt, folgt auf 240 der Schritt 278, wo die Methodik bestimmt, ob der Ladedruck hoch genug ist und einen abgespeicherten vorbestimmten Wert übersteigt. Ist dies nicht der Fall, so folgt 279 und die Methodik belüftet allmählich die B-Seite der Dose 28 und setzt entsprechend die A-Seite der Dose 28 unter Druck. Ist dies beendet, so wählt die Methodik den passenden Ladedruck-Zielwert, wie zu beschreiben ist.
Ist der Ladedruck zur Steuerung hoch genug, so folgt nach 278 der Schritt 282 und die Methodik belüftet sofort die B- Seite der Dose 28. Ist dies beendet, so wählt die Methodik den passenden Zielwert für den Ladedruck, wie noch zu beschreiben ist.
Die Methodik bestimmt dann in 244, ob MAP im Bereich von non-WOT MAP ist. Ist dies erfolgt, so schreitet die Methodik zu den Blöcken 280, 284, 286 oder 288 vor, abhängig davon, daß MAP im non-Booster-Bereich ist. MAP kann im normalen Booster-Bereich bzw. Ladedruckbereich im Block 280 sein. Ist dies der Fall, so folgt 282, wie erläutert. Andererseits kann im Block 284 MAP über dem barometrischen Druck zuzüglich einer vorbestimmten abgespeicherten Druckabweichung liegen. Das Steuergerät 104 beginnt dann, die B-Seite der Dose 28 fortschreitend zu belüften und die A-Seite der Dose 28 mit dem modulierten Druck zu beaufschlagen.
In 286 ist MAP an einem gemäßigt hohen Punkt, bei dem der Druck der Feder 34 beginnt, größer zu werden als ein schwacher Unterdruck. Dann verriegelt die Methodik die Leitschaufeln 24 in ihrer gegenwärtigen Lage, wie vorbeschrieben und beaufschlagt die A-Seite der Dose 28 mit dem modulierten Druck.
In 288 ist MAP klein genug zum passiven Einstellen der Leitschaufeln. Das Steuergerät 104 schaltet alle Magnete 70, 72 und 96 ab. Damit steigen die MAP-Druckwerte vom Block 288 zum Block 282 an, während die Unterdruckwerte vom Block 282 zum Block 288 steigen. Hat das Steuergerät 104 die Schritte 282, 284, 286 bzw. 288 abgearbeitet, so folgt, daß die Methodik den richtigen Ladedruck-Zielwert auswählt.
Der richtige Ladedruck-Zielwert basiert auf der Motorausführung usw. und wird vom Steuergerät 104 entsprechend den vorgenannten auftretenden Bedingungen ausgewählt. Die verfügbaren Ladedruck-Zielwerte sind wie folgt ein chronischer Langzeit-Klopf-Ladedruck-Zielwert im Block 290; ein Ladedruck-Zielwert für große Höhe im Block 292; ein Zielwert für geringe Kühlmitteltemperatur im Block 294; ein Zielwert für die Motordrehzahl im Block 296; ein Zielwert für die Ladelufttemperatur im Block 298 und ein Zielwert für den Drosselklappenwinkel im Block 300.
Ist der richtige Ladedruck-Zielwert ausgewählt worden, so folgt 302 gemäß Fig. 9. In 302 bestimmt die Methodik, ob die einzelnen Zylinder-Klopfregister kurze Klopfereignisse melden, basierend auf der verstrichenen Zeit. Mit anderen Worten, bestimmt das Steuergerät 104, ob kurzzeitiges Klopfen existiert. Vorzugsweise wird dann die Zündzeit-Voreilung verringert. Nötigenfalls folgt dann 304 und die Methodik berechnet eine Korrekturzeit, um das Ladedruck-Steuersignal und die Zündzeit-Voreilung zu begrenzen.
Ist dies erfolgt oder die einzelnen Zylinder-Klopfregister melden keine kurzzeitigen Klopfereignisse, so folgt 306. Dort bestimmt die Methodik, ob der Fahrer die Drosselklappe antippt oder ob er die Beschleunigung unterbricht, während die Ladedrucksteuerung erfolgt, indem die Änderung des Drosselklappenwinkels am Eingang 120 gemessen wird. Ist dies der Fall, so folgt 308 und die Methodik aktiviert sofort den Ladedruck-Steuermagneten, um eine Druckspitze in der Dose 28 zu verhindern. Nach Beendigung dieses Vorgangs oder wenn das Drosselklappen-Antippen nicht während der Ladedrucksteuerung erfolgt, so folgt 310 und die Methodik bestimmt, ob der Ladedruck schneller wächst als mit einer bestimmten im Speicher am Eingang 118 abgespeicherten Geschwindigkeit. Ist dies der Fall, so folgt 312 und die Methodik berechnet einen Korrekturwert zum Begrenzen des Ladedruck-Steuersignals. Ist dies erfolgt oder steigt der Ladedruck nicht schneller an als mit der gewünschten Geschwindigkeit, so folgt Block 314.
In 314 berechnet das Steuergerät 104 das korrekte Ladedruck-Steuersignal für den ausgewählten Ladedruck-Zielwert und bedient sich des Korrekturwertes, um einen zu schnellen Druckanstieg zu vermeiden. Ist dies erfolgt, so folgt 316 und die Methodik bestimmt, ob der Ladedruck auf dem ausgewählten Zielwert liegt. Ist dies der Fall, so folgt 322 und die Methodik korriget das Ladedruck-Steuersignal mit einem kurzzeitigen Klopfkorrekturwert, wenn ein Klopfzustand vorliegt und vorher von der Methodik festgestellt wurde. Dann beendet die Methodik das Ladedruck-Steuerprogramm.
Ist der Ladedruck nicht auf dem ausgewählten Zielwert, so folgt auf den Schritt 316 der Schritt 318 und die Methodik bestimmt, ob der Ladedruck weit genug vom ausgewählten Ladedruck-Zielwert entfernt liegt, um ein adaptives Lernprogramm durchzuführen. Ist dies nicht der Fall, so falgt 322, wie vorbeschrieben. Ist es aber der Fall, so folgt 320 und die Methodik erneuert die richtige Ladedruck-Adaptivzelle, um den Ladedruckfehler zu verringern. Dann wird das Ladedruck-Steuersignal in 322 mit dem kurzzeitigen Klopfzustand-Korrekturwert korrigiert. Die Methodik beendet dann das Ladedruck-Steuerprogramm.
Die Erfindung ist illustrativ erläutert worden und es ist verständlich, daß die gewählte Terminologie die Erfindung erläutern soll, jedoch nicht einschränken.

Claims

1. Verfahren zum Einstellen schwenkbar gelagerter Leitschaufeln zum Steuern der Gasströmung in die Turbine eines Turboladers für einen Fahrzeugmotor, wobei der Turbolader mindestens einen Kompressor und eine über eine Welle gekuppelte Turbine (12) und eine Düse zur Vergrößerung des Winkelimpulses der Gasströmung zur Turbine aufweist, die Turbine ein Gehäuse (16) und bewegliche Leitschaufeln (24) zum Verändern des Winkels und der Geschwindigkeit aufweist, mit der das Abgas auf das Turbinenrad (20) auftrifft, sowie eine Betätigung zum Einstellen der Leitschaufeln, eine von einer Membran (32) unterteilte Dose (28) mit einer A-Seite und einer B-Seite zum Einstellen der Betätigung und mit einer Feder zum Vorspannen der Membran in Richtung A-Seite der Dose, wobei die A-Seite der Dose wahlweise über ein Magnetventil (86) mit der Druckseite des Kompressors und Atmosphäre verbunden ist und der Druck auf der A-Seite der Dose die Leitschaufeln in Öffnungsrichtung bewegt, wobei die B-Seite der Dose wahlweise über Magnetventile (38,40) mit einem Ansaugrohr stromauf des Turboladers und Atmosphäre verbunden ist und Druck auf der B-Seite der Dose die Leitschaufeln in die Schließrichtung bewegt, wobei die Magnetventile den Druck auf der A- und B-Seite der Dose steuern, ein elektronisches Steuergerät (ECU) einen Speicher zum Abspeichern von Daten und bestimmten Werten und zum Betätigen und Abschalten der Magnetventile aufweist, an mehreren Eingängen (112-120) des Steuergeräts Eingangssignale für die Motortemperatur, Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Ansaugrohrdruck, Drosselklappenwinkel, Motorklopfen und Ladelufttemperatur anstehen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

es wird bestimmt, ob die Drosselklappe offen ist (234);

es wird bestimmt, ob das Fahrzeug verzögert (258), wenn die Drosselklappe nicht geöffnet ist;

es wird bestimmt, ob die Motortemperatur höher ist als eine vorbestimmte Temperatur (261,274), wenn das Fahrzeug verzögert oder nicht verzögert;

die Leitschaufeln werden maximal geöffnet (272), wenn die Motortemperatur nicht höher als die vorbestimmte Temperatur;

alle Magnete werden für Mittelposition abgeschaltet (276), wenn die Motortemperatur höher ist als die vorbestimmte Temperatur und das Fahrzeug nicht verzogert;

es wird bestimmt, ob die Fahrzeugverzögerung während einer Zeitdauer auftritt, die länger ist als eine bestimmte Zeitdauer (262), wenn das Fahrzeug verzögert und die Motortemperatur höher ist als die bestimmte Temperatur;

die Leitschaufeln werden in ihrer gegenwärtigen Position verriegelt (264), wenn die Zeitdauer für die Fahrzeugverzögerung nicht länger ist als die vorbestimmte Zeitdauer;

es wird bestimmt, ob die Motordrehzahl höher ist als eine erste bestimmte Drehzahl (266), wenn die Zeitdauer für die Fahrzeugverzögerung größer ist als die vorbestimmte Zeitdauer;

die Leitschaufeln werden proportional zur Motordrehzahl geöffnet (268), wenn die Motordrehzahl nicht höher ist als die erste vorbestimmte Drehzahl;

die Leitschaufeln werden auf minimale Position geschlossen (270), wenn die Motordrehzahl höher ist als die erste vorbestimmte Drehzahl;

es wird bestimmt, ob die Motordrosselklappe weit offen ist (238), wenn die Drosselklappe geöffnet ist;

es wird bestimmt, ob sich das Fahrzeug bewegt (243), wenn die Drosselklappe nicht weit offen ist;

es wird bestimmt, ob die Motortemperatur über der vorbestimmten Temperatur (246) liegt, wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt;

es wird bestimmt, ob die Motordrehzahl höher ist als eine zweite vorbestimmte Drehzahl (248), wenn die Motortemperatur über der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt;

die Leitschaufeln werden in ihrer gegenwärtigen Position verriegelt (270), wenn die Motordrehzahl nicht höher ist als die zweite vorbestimmte Drehzahl;

es wird bestimmt, ob der absolute Motoransaugrohrdruck (MAP) höher ist als der barometrische Druck (252), wenn die Motortemperatur nicht höher ist als die vorbestimmte Temperatur;

die Leitschaufeln werden maximal geöffnet (254), wenn die Motor (MAP) nicht höher ist als der barometrische Druck;

es wird bestimmt, wo MAP in einem MAP-Bereich bei einer nicht weit offenen Drosselklappe (WOT) liegt (244), wenn sich das Fahrzeug bewegt oder die Motordrehzahl höher ist als die zweite vorbestimmte Drehzahl oder die Motor (MAP) höher ist als der barometrische Druck;

die B-Seite der Dose wird fortschreitend belüftet und die A- Seite der Dose mit einem modulierten Druck beaufschlagt (284), wenn MAP oberhalb des barometrischen Druckes zuzüglich einer Druckabweichung liegt;

die Leitschaufeln werden in ihrer gegenwärtigen Position verriegelt und die A-Seite der Dose mit dem modulierten Druck beauf schlagt (286), wenn MAP einen Druckwert höher als die Kraft der Feder hat;

alle Magnetventile werden abgeschaltet (288), wenn MAP niedrig genug ist, um die Leitschaufeln passiv zu verstellen;

es wird bestimmt, ob der Ladedruck hoch genug ist, um gesteuert zu werden (278), wenn die Drosselklappe weit offen ist;

die B-Seite der Dose wird fortschreitend belüftet und die A- Seite der Dose (229) mit Druck beaufschlagt, wenn der Ladedruck zum Steuern nicht hoch genug ist; und

die B-Seite der Dose wird sofort belüftet (282), wenn der Ladedruck zum Steuern hoch genug ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgenden Schritten: es wird überprüft, ob das Fahrzeug in einem LIMP-IN Zustand ist (214);

ds Ladedrucksteuerverfahren wird beendet, wenn das Fahrzeug im LIMP-IN Zustand ist;

es wird geprüft, ob das Fahrzeug eine bestimmte Anzahl von Überladedruck-Brennstof fabschaltungen erreicht hat (218), seitdem das Fahrzeug zum letzten Mal gestartet wurde, wenn das Fahrzeug nicht im LIMP-IN Zustand ist;

das Ladedrucksteuerverfahren wird beendet, wenn das Fahrzeug die bestimmte Anzahl von Überladedruck-Brennstoffabschal-t ungen erreicht hat, nachdem das Fahrzeug zuletzt gestartet wurde;

eine Änderungsgeschwindigkeit in MAP wird erzeugt und die Geschwindigkeit in einem Speicher abgespeichert (226);

es wird bestimmt, ob die einzelnen Zylinderklopfregister der Motorzylinder einen Klopfzustand melden (228);

es wird überprüft, ob das Klopfen ein Langzeitproblem ist (230), wenn die Register einen Klopfzustand melden; und die Zündzeitpunkt-Voreilung und der Ladedruck-Zielwert werden verringert (232), wenn das Klopfen ein Langzeitproblem ist.