DE68920640T2

DE68920640T2 - Steuereinrichtung für einen Turbolader bei einem Verbrennungsmotor.

Info

Publication number: DE68920640T2
Application number: DE68920640T
Authority: DE
Inventors: Akiyama Eitetsu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1989-06-15
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2009-06-16
Also published as: US5031406A; DE68920640D1; EP0347756A2; EP0347756B1; JPH01318722A; EP0347756A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Ladedrucks in einer mit einem Turbolader ausgerüsteten Brennkraftmaschine, umfassend:
einen ersten Sensor zum Erfassen der Drehzahl der Maschine;
einen zweiten Sensor zum Erfassen eines Lastzustands der Maschine;
Mittel zum Erfassen von in der Maschine auftretendem Klopfen;
einen dritten Sensor zum Erfassen eines der Maschine Zugeführten Ladedrucks;
ein Steuer-/Regel-Mittel zum Bestimmen eines Soll-Ladedrucks wenigstens auf Grundlage der erfaßten Maschinendrehzahl und zum Regulieren des Ladedrucks auf den Soll- Ladedruck in Antwort auf den erfaßten Ladedruck, solange kein Klopfen erfaßt worden ist; und
ein Stellglied zum Verändern des Ladedrucks in Antwort auf ein von dem Steuer-/Regel-Mittel gesendetes Befehlssignal.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der WO 88/08 486 bekannt. Bei Einsatz dieser Vorrichtung wird Klopfen allein durch Ladedruckabsenkung, allein durch Zündzeitpunktsverzögerung oder durch die Kombination dieser beiden unterdrückt. Bei der Ladedruckabsenkung wird der bestimmte Soll- Ladedruck um einen bezüglich der Klopfstärke festgelegten Betrag abgesenkt. Es wird vorgeschlagen, den Absenkungsbetrag gemäß Klopfstärke und Maschinendrehzahl zu verändern, eine Beschreibung, wie dies getan werden sollte, findet sich in dem Text jedoch nicht.
Techniken, die in mit Turbolader ausgerüsteten Brennkraftmaschinen eingesetzt werden können, um den Ladedruck in einer Weise variabel zu steuern/regeln, die auf das Auftreten von Klopfen anspricht, sind wohlbekannt. Ein Beispiel ist aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 60(1985)- 56128 bekannt. Bei der in dieser Anmeldung offenbarten Technik wird aus der Maschinendrehzahl und -Last ein Grundsollwert abgeleitet, auf den der Ladedruck gesteuert/geregelt werden soll, der Grundwert bei Erfassen von Klopfen auf einen niedrigeren Wert eingestellt, und der Grundwert nach Beendigen des Klopfens wieder angehoben, um die Leistungsabgabe der Maschine zu erhöhen. Im einzelnen wird der Ladedruck wie folgt gesteuert/geregelt:
a) Erfassen von Maschinendrehzahl und Ansaugluftmenge, um aus einer Tabelle einen Soll-Ladedruck abzurufen, der in Form eines Steuer-/Regel-Impulstastverhältnisses für ein Solenoidventil festgelegt ist;
b) falls Klopfen auftritt, wird ein fester Betrag von dem Solldruck subtrahiert;
c) falls kein Klopfen auftritt, wird der Betrag zu dem Solldruck addiert.
Folglich wird der Soll-Ladedruck auf einen unmittelbar vor dem Auftreten von Klopfen gelegenen Wert gesteuert/geregelt.
Ein Problem dieses Systems liegt darin, daß Klopfen leicht häufig auftritt, da der Sollwert für den Ladedruck relativ hoch in der Nähe der Klopfgrenze angesetzt ist, wo Klopfen häufig auftritt. Ein weiteres Problem besteht folglich in der verschlechterten Fahrbarkeit des mit dieser Maschine ausgerüsteten Fahrzeugs, da aufgrund der Tatsache, daß der Ladedruck bei jedem Auftreten von Klopfen abgesenkt und angehoben wird, in der Leistungsabgabe "Jagen" auftritt. Diese Probleme treten insbesondere dann deutlich hervor, wenn der Maschine Kraftstoff einer Oktanzahl zugeführt wird, die sich von jener unterscheidet, für die sie ausgelegt worden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art bereitzustellen, welche die Häufigkeit des Auftretens von Klopfen und die Häufigkeit einer Ladedruckänderung vermindert und somit die Fahrbarkeit des Fahrzeugs, in dem die Maschine eingesetzt ist, verbessert.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung der vorstehend genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer-/Regel-Mittel den erfaßten Lastzustand der Maschine mit einem Referenzlastzustand und die erfaßte Maschinendrehzahl mit einer Referenzmaschinendrehzahl vergleicht, und daß das Steuer-/Regel-Mittel dann, wenn gefunden wird, daß der erfaßte Lastzustand der Maschine den Referenzlastzustand überschritten hat und die erfaßte Maschinendrehzahl die Referenzmaschinendrehzahl überschritten hat, den Ladedruck in Antwort auf den erfaßten Ladedruck auf den Solldruck regelt und einen bezüglich der Zeit definierten, mit dem Soll-Ldedruck zu multiplizierenden Koeffizienten erhöht, bis Klopfen auftritt, und das Steuer-/Regel-Mittel den Koeffizienten im Fall des Auftretens von Klopfen auf einem Wert hält, der kleiner ist als jener, bei welchem Klopfen auftritt.
Vorteilhafte Auslegungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch Einsatz der Erfindung wird der Ladedruck über den gesamten Bereich von Maschinenbetriebszuständen optimal gesteuert/geregelt.
Der Ladedruck kann bezüglich eines Kraftstoffs niedriger Oktanzahl voreingestellt werden und kann bei Verwendung eines Kraftstoffs höherer Oktanzahl auf einen Wert zurückgesetzt werden, der zu dem der Maschine tatsächlich zugeführten Kraftstoff paßt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine schematische Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Steuer-/Regel-Systems;
Figur 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der veränderbaren Schaufeln einer Ladedruck-Einstellvorrichtung gemäß Figur 1;
Figur 3 ist ein Blockdiagramm einer in dem Steuer-/Regel- System verwendeten Steuer-/Regel-Einheit;
Figur 4 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb des Steuer-/Regel-Systems darstellt;
Figur 5 ist ein Flußdiagramm, das eine Subroutine des Flußdiagramms von Figur 4 darstellt;
Figur 6 ist ein Diagramm, das den gesamten, durch die Maschinendrehzahl relativ zur Maschinenlast definierten Maschinenbetriebsbereich darstellt, zur Erläuterung des Betriebs des Steuer-/Regel-Systems;
Figur 7 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Eigenschaften eines bezüglich der Zeit definierten Koeffizienten eines Soll-Ladedrucks; und
Figur 8 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Eigenschaften eines weiteren in dem Steuer-/Regel-System verwendeten Korrekturkoeffizienten.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden.
Figur 1 ist ein schematisches Diagramm, das die Gesamtanordnung des erfindungsgemäßen Steuer-/Regel-Systems zum Steuern/Regeln des Ladedrucks in einer mit einem Turbolader ausgerüsteten Mehrzylinder-Brennkraftmaschine zeigt wobei mit 10 eine Hauptmaschineneinheit bezeichnet ist. Über einen Luftfilter 12 angesaugte Luft strömt durch einen Luftansaugkanal 14 in einen Ansaugverteiler 18 und dann in (nicht dargestellte) Brennkammern der Hauptmaschineneinheit 10. Die Strömungsrate der Ansaugluft durch den Luftansaugkanal 14 wird mittels einer Drosselklappe 16 gesteuert/geregelt. Der Ansaugluft wird über ein (nicht dargestelltes) in der Nähe jeder Brennkammer vorgesehenes Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff zugeführt, und das sich ergebende Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in die Brennkammern eingeleitet und gezündet. Das aus der Verbrennung des Kraftstoff- Luft-Gemischs resultierende Abgas gelangt durch einen Abgasverteiler 20 zu einem Abgaskanal 22 und dann durch einen Katalysator 24 nach Außen.
Die Hauptmaschineneinheit 10 ist ferner mit einem Turbolader 30 ausgestattet, der eine in dem Abgaskanal 22 angeordnete und durch Abgas angetriebene Turbine 32 aufweist. Die von der Turbine 32 aufgenommene Triebkraft wird über eine wassergekühlte Welle 34 zu einem in dem Luftansaugkanal 14 angeordneten Kompressor 36 übertragen. Der Kompressor 36 komprimiert die Ansaugluft und pumpt sie zu den Brennkammern. In der Luftansaugpassage 14 ist stromabwärts des Kompressors 36 ein beispielsweise wassergekühlter Zwischenkühler 38 zum Kühlen der komprimierten Ansaugluft vorgesehen.
In der Nähe der Drosselklappe 16 des Luftansaugkanals 14 ist ein Drosselstellungssensor 40 zum Erfassen des Öffnungsgrads der Drosselklappe vorgesehen, der ein Potentiometer oder dergleichen umfaßt. Stromabwärts des Drosselstellungssensors 40 sind ferner vorgesehen ein Ansaugluftdrucksensor 42 zum Erfassen des Absolutdrucks der Ansaugluft an der Stelle, an der dieser Sensor angeordnet ist, ein Ladedrucksensor 43, der den von dem Kompressor 36 zugeführten Ladedruck erfaßt, sowie ein Ansauglufttemperatursensor 44, der die Temperatur der Ansaugluft erfaßt. Zusätzlich ist in dem Luftansaugkanal 14 an einer in der Nähe des Luftfilters 12 gelegenen Stelle ein Umgebungsdrucksensor 46 zum Erfassen des Umgebungsdrucks vorgesehen. Ferner sind vorgesehen ein Kühlmitteltemperatursensor 48 zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels, der an einer geeigneten Stelle in einem (nicht dargestellten) Kühlkanal der Hauptmaschineneinheit 10 angeordnet ist, ein aus einem piezoelektrischen Element oder dergleichen bestehender Klopfsensor 50 zum Erfassen des Verbrennungszustands, der in der Nähe einer Brennkammer angeordnet ist, sowie ein Kurbelwellensensor 52, der an einer geeigneten Stelle in der Nähe eines Drehelements, wie einem (nicht dargestellten) Verteiler, angeordnet ist, den Kurbelwinkel erfaßt und einmal pro vorbestimmtem Änderungsgrad desselben ein Signal ausgibt. Die Ausgangssignale der Sensoren 40, 42, 43, 44, 46, 48, 50 und 52 werden zu einer Steuer-/Regel- Einheit 60 als deren Eingangssignale gesendet.
Der Turbolader 30 ist ferner mit einer Ladedruckeinstellvorrichtung 62 versehen, die veränderliche Schaufeln 64 und ein Stellglied 66 zum Einstellen des Winkels der Schaufeln 64 umfaßt. Die Schaufeln sind in Figur 2 detallierter dargestellt. Insbesondere ist eine Mehrzahl veränderlicher Schaufeln 64 auf einer Schraube 68 vorgesehen, die zwischen dem Abgaskanal 22 und der Turbine 32 angeordnet ist. Wie in Figur 2 mit strich-punkt-punktierten Linien angedeutet ist, kann jede veränderliche Schaufel 64 um eine Welle 70 verschwenkt werden, so daß sich ihr freies Ende nach innen zum Zentrum der Turbine hin bewegt und somit die Strömungsrate an der Schraube drosselt, was die Drehzahl der Turbine 32 und den Ladedruck erhöht. Die Wellen 70 sind lose in eine Hülse 72 gepaßt, die mit den veränderlichen Schaufeln 64 einstückig ausgebildet sind, und die Hülse 72 ist mit dem Stellglied 66 über eine Stange 74 verbunden (Figur 1). Das Stellglied 66 umfaßt eine (nicht dargestellte) Membran, und die Stange 74 ist mit dieser verbunden. Eine Seite der Membran wird von dem Unterdruck beaufschlagt, der von dem Luftansaugkanal über einen von diesem stromabwärts der Drosselklappe 16 abgezweigten (nicht dargestellten) Bypass zugeführt wird, und ihre andere Seite wird von Umgebungsdruck beaufschlagt. Ein Solenoidventil ist zum Verschließen des Bypasses über ein (ebenfalls nicht dargestelltes) geeignetes Mittel vorgesehen. Das Solenoidventil ist mit der Steuer-/Regel-Einheit 60 verbunden und wird mittels einer Impulsfolge geeigneten Tastverhältnisses angetrieben, die von der Einheit 60 über eine Antriebsschaltung gesendet wird, um den Bypass vollständig oder teilweise zu verschließen. Der Winkel der veränderlichen Schaufeln 64 wird somit wie gewünscht eingestellt.
Die Steuer-/Regel-Einheit 60 ist in dem Blockdiagramm gemäß Figur 3 detaillierter dargestellt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, werden die Ausgangssignale des Drosselstellungssensors 40, des Ansaugluftdrucksensors 42 und dergleichen in der Einheit von einer Pegelwandlerschaltung 80 zunächst auf einen geeigneten Pegel eingestellt und dann einem Mikrocomputer 82 eingegeben. Der Mikrocomputer 82 weist einen A/D-Wandler 82a, eine Eingangsschnittstelle 82b, eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 82c, ein ROM (Nur-Lesespeicher) 82d, ein RAM (Schreib-Lese-Speicher) 82e und eine Ausgangsschnittstelle 82f auf. Er weist ferner einen Zähler und ein Zeitglied (beide nicht dargestellt) zur Verwendung bei Verarbeitungsvorgängen auf. Die Ausgangssignale der Pegelwandlerschaltung 80 werden zu dem Mikrocomputer 82 gesendet, wo sie von dem A/D-Wandler 82a in Digitalsignale umgewandelt und dann vorübergehend im RAM 82e gespeichert werden. Das Ausgangssignal des Klopfsensors 50 wird, nachdem es in die Steuer-/Regel-Einheit 60 gelangt ist, einem Filter 84 zugeführt, der lediglich dessen Klopffrequenzkomponenten passieren läßt, und dann einer Klopferfassungsschaltung 86 zugeführt, in welcher es zur Erkennung des Auftretens von Klopfen mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird. Das Ausgangssignal der Schaltung wird über die Eingangsschnittstelle 82b zum Mikrocomputer 82 gesendet. Das Ausgangssignal des Kurbelwellensensors 42 wird zuerst in einer Wellenformungsschaltung 88 wellengeformt und wird dann dem Mikrocomputer 82 über die Eingangsschnittstelle 82b eingegeben. Der Mikrocomputer 82 berechnet in einer nachfolgend zu erläuternden Weise einen Steuer-/Regel-Wert für den Ladedruck in Form des vorstehend genannten Impulstastverhältnisses für das Solenoidventil und gibt den berechneten Wert über eine Ausgangsschaltung 90 an das Stellglied 66 (d.h. das Solenoidventil) aus, um den Winkel der veränderlichen Schaufeln 64 zu verändern und den Ladedruck zu erhöhen/verringern.
Der Betrieb des vorstehend beschriebenen Steuer-/Regel- Systems wird im folgenden mit Bezug auf Figur 4 erläutert werden. Das in dieser Figur darstellte Programm wird in vorgeschriebenen Zeitintervallen oder vorgeschriebenen Kurbelwinkelintervallen unterbrochen und wieder gestartet.
Zuerst werden im Schritt S10 die Ausgangssignale der Sensoren eingelesen. Diese Ausgangssignale sind die Drosselklappenöffnung ΘTH, der Ladedruck P2N, die Ansauglufttemperatur TA, der Umgebungsdruck PA, die Kühlmitteltemperatur TW, das Klopfsignal KN und die Motordrehzahl Ne.
Das Programm schreitet dann zu Schritt S11 fort, in welchem bestimmt wird, ob Bedingungen vorliegen, die eine Ladedrucksteuerung/-regelung verbieten, oder nicht. Insbesondere wird die Ladedrucksteuerung/-regelung unter bestimmten vorgeschriebenen Bedingungen nicht fortgesetzt, beispielsweise wenn die Maschine gerade gestartet wird, wenn die Kühlmitteltemperatur unter 20ºC oder über 100ºC liegt oder wenn der Ladedruck extrem hoch ist.
Als nächstes wird im Schritt S12 unter Verwendung der Motordrehzahl Ne und der Drosselklappenöffnung ΘTH als Adreßdaten aus dem ROM 82d ein darin gespeicherter Tabellenwert abgerufen, der den Basiswert des Impulstastverhältnisses DM angibt, der an das Stellglied 66 ausgegeben werden sollte. Festzuhalten ist, daß das Basisimpulstastverhältnis, das die Größe des Soll-Ladedrucks definiert, derart vorbestimmt ist, daß der Soll-Ladedruck deutlich niedriger liegt als der Wert, bei welchem Klopfen häufig auftritt, d.h. deutlich niedriger als die vorstehend erwähnte Klopfgrenze. Der Ablaufgeht dann zu Schritt S14, in welchem beurteilt wird, ob die Drosselklappenöffnung ΘTH größer als ein vorgeschriebener Wert ΘTHFE ist, oder nicht, und falls sie es nicht ist, wird eine Steuerung eingeleitet, indem zu Schritt S16, in welchem unter Verwendung des erfaßten Umgebungsdrucks PA als Adreßdaten ein Umgebungsdruck-Korrekturkoeffizient KPA abgerufen wird, der im ROM 82d als Tabellenwert gespeichert ist, zu Schritt S18, in welchem ein bezüglich des gegenwärtigen Umgebungsdrucks kompensierter Ausgabetastwert DOUT durch Multiplikation des Grundtastwertes DM und des Koeffizienten KPA erhalten wird, zu Schritt S20, in welchem ein Flag FOPEN eingeschaltet wird, um anzuzeigen, daß gerade die Steuerung ausgeführt wird, und dann zu Schritt S22 weitergegangen wird, in welchem eine Impulsfolge des berechneten Tastverhältnisses über die Ausgabeschaltung 90 an das Stellglied 66 ausgegeben wird. Der Grund für die Ausführung der Umgebungsdruckkompensation in Schritt S18 ist es, die Änderung des Ladewirkungsgrads zu korrigieren, die andernfalls bei Änderung des Umgebungsdrucks auftreten würde. Bei dieser Steuerung wird die Schraube zur Einstellung des Ladedrucks gemäß dem Grundtastwert in der Öffnungs-/Schließ-Richtung bewegt. Da Faktoren wie die Strömungsrate der Ansaugluft eine Änderung des Ladedrucks bewirken, wird der Ladedruck somit auf einen geeigneten vorgeschriebenen Wert reguliert, indem der Öffnungsgrad der Schraube gemäß der vorstehend genannten Motordrehzahl und anderen Betriebszuständen geändert wird.
Wenn in Schritt S14 gefunden wird, daß die Drosselklappenöffnung größer als der vorgeschriebene Wert ist, d.h. daß die Last auf die Maschine größer als ein vorgeschriebener Wert ist, geht das Programm zu Schritt S23, in welchem das Flag FOPEN ausgeschaltet wird, woraufhin eine Regelung eingeleitet wird, indem zu Schritt S24, in welchem der dem Umgebungsdruck PA entsprechende Koeffizient abgerufen wird, zu Schritt S26, in welchem ein Soll-Ladedruck P2REF (nachfolgend als der "zweite" Soll-Ladedruck bezeichnet) unter Verwendung der Maschinendrehzahl Ne und der Ansauglufttemperatur TA als Adreßdaten aus einer Tabelle im ROM 82d abgerufen wird, und zu Schritt S28 fortgeschritten wird, in welchem ein Korrekturkoeffizient KREFTB berechnet wird. Der zweite Soll-Ladedruck ist von dem vorstehend genannten ersten Soll-Ladedruck, der in Form des Impulstastverhältnisses festgelegt ist, verschieden und sollte mit diesem nicht verwechselt werden. Die Beziehung zwischen den beiden Soll- Ladedrücken wird weiter unten mit Bezug auf die Schritte S30 fortfolgend in Figur 4 erläutert werden. Ähnlich dem ersten Solldruck ist der zweite Solldruck P2REF auf einen niedrigeren Wert als der vorstehend genannte Klopfwert vorbestimmt.
Figur 5 ist ein Flußdiagramm einer Subroutine zur Berechnung des Korrekturkoeffizienten KREFTB. Der Ablauf dieser Subroutine beginnt mit Schritt S28a, in welchem bestimmt wird, ob die Maschinendrehzahl Ne einen vorbestimmten Wert NeTB überschreitet oder nicht. Bevor die verbleibenden Schritte dieser Subroutine erläutert werden, wird es jedoch hilfreich sein, mit Bezug auf Figur 6 eine Gesamterläuterung der erfindungsgemäß eingesetzten Steuerung/Regelung zu geben, wobei Figur 6 den gesamten von der Maschinendrehzahl bezüglich der Maschinenlast definierten Maschinenbetriebsbereich darstellt, wobei das Gebiet in drei Bereiche unterteilt ist.
Zu Beginn wird bestimmt, ob geregelt werden sollte, indem (in S14 des Flußdiagramms gemäß Figur 4) bestimmt wird, ob die Drosselklappenöffnung ΘTH den vorgeschriebenen Wert ΘTHFB übersteigt oder nicht. Wenn die Drosselklappenöffnung ΘTH den vorgeschriebenen Wert ΘTHFB nicht überschreitet, so bedeutet dies, daß die Maschine wenig belastet ist und daß eine relativ einfache Steuerung/Regelung angemessen ist. Daher wird gesteuert. Dies ist in der Figur als Bereich A bezeichnet. In diesem Bereich kann der Ladedruck, wie vorstehend erläutert, allgemein auf dem gewünschten relativ niedrigen Wert gehalten werden, indem das Grundtastverhältnis in Antwort auf den Betriebszustand in geeigneter Weise verändert wird, obgleich kein hoher Grad an Genauigkeit sichergestellt werden kann, da nicht rückgekoppelt wird. Wenn die Drosselklappenöffnung ΘTH andererseits den vorgeschriebenen Wert ΘTHFB übersteigt, wird die dem Betriebszustand angepaßte optimale Regelung durchgeführt. Bei der erfindungsgemäßen Steuerung/Regelung wird, wenn dieser Zustand auftritt, der eine oder der andere von zwei Regelbereichen, nämlich ein Regelbereich B oder ein Regelbereich C, ausgewählt, je nachdem, ob die Maschinendrehzahl Ne den vorgeschriebenen Wert NeTB (in Schritt S28a des Flußdiagramms von Figur 5) überschreitet.
Genauer gesagt wird der Ladedruck auf den zweiten Sollwert geregelt, wenn die Drosselklappenöffnung den vorgeschriebenen Wert übersteigt. In diesem Fall bleibt der zweite Soll- Ladedruck jedoch in dem Bereich unverändert, in dem die Maschinendrehzahl nicht höher als die vorgeschriebene Maschinendrehzahl NeTB ist (Bereich B), was bedeutet, daß der Korrekturkoeffizient KREFTB auf 1,0 gehalten wird, so daß der Soll-Ladedruck weiterhin auf einem relativ niedrigen Wert bleibt In dem Hochdrehzahlbereich oberhalb der vorgeschriebenen Maschinendrehzahl NeTB (dem Bereich C) andererseits wird der Wert des Korrekturkoeffizienten KREFTB, mit welchem der Soll-Ladedruck P2REF multipliziert wird, mit der Zeit allmählich von 1,0 auf 1,1, 1,2,... erhöht, wie in Figur 6 dargestellt ist, um den Soll-Ladedruck zu erhöhen, wobei dieser Anstieg des Korrekturkoeffizienten KREFTB nicht fortgesetzt wird, wenn einmal Klopfen erfaßt worden ist. Dies bedeutet, daß dieser Soll-Ladedruck aufgrund des Wunsches, die Maschinenausgangsleistung im Bereich C zu verbessern, allmählich bis zum Auftreten von Klopfen erhöht wird, woraufhin er auf den Wert unmittelbar vor Auftreten des Klopfens festgesetzt wird. Im Hinblick hierauf ist die vorgeschriebene Motordrehzahl NeTB, die zur Trennung des Bereichs C von dem Bereich B dient, in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Frage festgesetzt ob sie zum Definieren des Bereichs geeignet ist, in welchem die Maschinenausgangsleistung durch Erhöhen des Ladedrucks erhöht werden muß.
Mit Bezug wiederum auf das Flußdiagramm gemäß Figur 5 wird, wie weiter oben erläutert, im Schritt S28a beurteilt, ob die Maschinendrehzahl Ne die vorgeschriebene Maschinendrehzahl NeTB übersteigt oder nicht. Wenn gefunden wird, daß sie diesen Wert übersteigt, geht der Ablauf zum Schritt S28b, in welchem beurteilt wird, ob die Kühlmitteltemperatur TW einen vorgeschriebenen Wert TWTB übersteigt oder nicht, der in geeigneter Weise unter Berücksichtigung des Punkts festgesetzt ist, an dem die Kühlmitteltemperatur eine Erhöhung des Ladedrucks zu erfordern beginnt. Falls das Ergebnis der Beurteilung in Schritt S28b JA ist, so schreitet der Ablauf zu Schritt S28c, in dem bestätigt wird, daß das Steuerungs-Flag aus ist, zu Schritt S28d, in welchem ein Flag FREFTB eingeschaltet wird, zu Schritt S28e, in welchem beurteilt wird, ob dies der erste Programmdurchlauf ist, in welchem dieses Flag eingeschaltet worden ist, oder nicht, und, falls dies so ist, zu Schritt S28f fort, in welchem ein Zeitglied zum Messen einer Zeit TREFTB zur Messung der abgelaufenen Zeit gestartet wird. Der Grund für das Starten des Zeitglieds TREFTB wird aus Figur 7 verständlich. Wie aus dieser Figur zu ersehen ist, wird der Korrekturkoeffizient KREFTB ab dem Zeitpunkt allmählich erhöht, zu dem nach Eintritt in dem Bereich C eine vorgeschriebene Zeitdauer TREFTBO abgelaufen ist. Das Zeitglied TREFTB wird daher bei Eintritt in den Bereich C gestartet, um diesen Zeitpunkt zu bestimmen. Der Grund für die Einrichtung dieser Zeitverzögerung ist es, Auftreten von Jagen in der Maschinenausgangsleistung zu verhindern Nachdem die Messung des Zeitablaufs in Schritt S28f begonnen worden ist, geht der Ablauf zu Schritt S28g, in welchem beurteilt wird, ob die vorgeschriebene Zeitdauer TREFTBO abgelaufen ist oder nicht. Falls dies der erste Durchlauf des Programms ist, in dem das Zeitglied gestartet worden ist, wird das Ergebnis der Beurteilung in Schritt S28g NEIN sein, und der Ablauf geht zu Schritt S28h, in welchem der Korrekturkoeffizient KREFTB auf 1,0 gesetzt wird. In diesem Fall wird daher der zweite Soll-Ladedruck nicht geändert, insofern eine Maschinendrehzahl oder Ansauglufttemperatur nicht geändert wird, wie in S26 von Figur 4 angegeben ist.
Nachdem das Programm eine Anzahl von Durchläufen wiederholt worden ist und in Schritt S28g gefunden wurde, daß die Zeit TREFTBO abgelaufen ist, geht der Ablauf zu Schritt S28i, in welchem der Wert des der abgelaufenen Zeit entsprechenden Korrekturkoeffizienten KREFTB aus einer im ROM 82d gespeicherten TREFTB-KREFTB-Tabelle abgerufen und als KREFTB(n) bezeichnet wird. Figur 7 zeigt die Tabelle in graphischer Form. Da der zweite Soll-Ladedruck P2REF in den beiden Bereichen und insbesondere im Bereich C mit diesem Koeffizienten multipliziert wird, steigt der Soll-Ladedruck mit der abgelaufenen Zeit an, wie in Figur 6 dargestellt ist, und auch der tatsächliche Ladedruck steigt demgemäß an. Festzuhalten ist hier, daß der erhöhte Wert der Koeffizient ist und nicht der zweite Solldruck selbst, so daß der tatsächliche Druck ansteigt, wenn P2REF nicht geändert oder in ansteigender Richtung geändert wird. Wenn sich beispielsweise eine Maschinendrehzahl ändert und P2REF zu niedrigeren Werten hin geändert wird, kann jedoch der tatsächliche Ladedruck demgemäß absinken. Jedenfalls kann mit der Vorrichtung der Ladedruck bis zum Auftreten von Klopfen erhöht werden, wobei von Klopfen verschiedene Änderungen der Maschinenbetriebszustände berücksichtigt werden.
Der Ablauf schreitet dann zu Schritt S28j fort, in welchem aus dem Ausgangssignal KN der Klopferfassungsschaltung 86 bestimmt wird, ob Klopfen aufgetreten ist oder nicht. Wenn Klopfen erfaßt wurde, geht der Ablauf zu Schritt S28k, in welchem das Zeitglied angehalten wird, was ein Festhalten des gemessenen Werts TREFTB bewirkt. Im folgenden Programmdurchlauf wird daher das Ergebnis der Beurteilung im Schritt S28e NEIN sein, so daß der Ablauf zu Schritt S28l fortschreitet, in welchem gefunden wird, daß die gemessene Zeit festgehalten ist. In diesem Fall geht dann der Ablauf zu Schritt S28m, in welchem der jüngste Wert des Korrekturkoeffizienten KREFTB, nämlich KREFTB(n) (genauer gesagt der Wert zu Beginn des vorhergehenden Programmdurchlaus) durch den unmittelbar vorhergehenden Wert KREFTB(n-1) (genauer den Wert zu Beginn von zwei Durchläufen zuvor, in denen kein Klopfen aufgetreten ist) ersetzt wird. Der Ablauf kehrt dann zur Hauptroutine von Figur 4 zurück. In den nachfolgenden Durchläufen der Hauptroutine wird der Korrekturkoeffizient, sofern das Programm im Schritt S28 zur Subroutine von Figur 5 springt auf KREFTB(n-1) oder KREFTB = 1,0 gehalten, das in dieser Subroutine bestimmt wurde. Festzuhalten ist hier, daß, wenn in Schritt S28j kein Klopfen erfaßt worden ist, das Ergebnis der Beurteilung in S28l im nachfolgenden Durchlauf NEIN sein wird, wodurch der Wert des Korrekturkoeffizienten KREFTB mit von dem Zeitglied TREFTB gemessener abgelaufener Zeit weiter erhöht wird. In diesem Fall erreicht jedoch der Wert des Korrekturkoeffizienten eine obere Grenze KREFTBG, wenn die gemessene abgelaufene Zeit ihre obere Grenze TREFTBG erreicht. Die obere Grenze KREFTBG ist in geeigneter Weise derart festgesetzt, daß der Ladedruck +400 mmHg oder bei Verwendung eines Kraftstoffs mit hoher Oktanzahl ein Maximum von +500 mmHg erreichen kann. Während bei Verwendung von Kraftstoff üblicher Oktanzahl zu erwarten ist, daß dieser zu Klopfen führt, wenn der Ladedruck nach Überschreiten von +400 mmHg weiter ansteigt wird der Ladedruck in diesem Fall, wie vorstehend erläutert, festgehalten, um das Wiederauftreten von Klopfen zu verhindern. Wenn das Ergebnis der Beurteilung in einem der ersten drei Schritte S28a, 28b, 28c NEIN ist, so gelangt der Ablauf zunächst zu Schritt S28n, in welchem das Flag REFTB ausgeschaltet wird, und der Ablauf kehrt hiernach zum Flußdiagramm gemäß Figur 4 zurück, wobei der Wert des Korrekturkoeffizienten KREFTB weiterhin bei 1,0 bleibt. Obgleich dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, wird ferner der Korrekturkoeffizient KREFTB entweder zurückgesetzt, wenn die Maschine angehalten wird, oder er wird zum Zeitpunkt der Initialisierung gelöscht, wenn die Maschine nachdem sie einmal angehalten worden ist, wieder gestartet wird. Dies wird angesichts der Tatsache getan, daß dem Fahrzeug während der Stillstandszeit der Maschine Kraftstoff einer unterschiedlichen Oktanzahl zugeführt werden kann.
Wiederum mit Bezug auf das Flußdiagramm von Figur 4 wird im nachfolgenden Schritt S32 die Abweichung (Absolutwert) zwischen dem zweiten Soll-Ladedruck P2REF und dem tatsächlichen Ladedruck P2N (Sensorausgangssignal) gefunden, und es wird beurteilt, ob diese Abweichung einen in geeigneter Weise festgesetzten zulässigen Wert GP2 von beispielsweise 10 mmHg, übersteigt oder nicht. Falls gefunden wird, daß die Abweichung nicht höher als der zulässige Wert ist, geht der Ablauf zu Schritt S18, in welchem die Steuerung wieder aufgenommen wird. Mit anderen Worten wird angenommen, daß die Regelung nicht erforderlich ist, falls die Abweichung zwischen dem zweiten Soll- und dem tatsächlichen Ladedruck sich innerhalb des zulässigen Bereichs befindet.
Wenn andererseits in Schritt S32 gefunden wird, daß die Abweichung größer als der zulässige Wert ist, so geht der Ablauf zu Schritt S34, in welchem ein korrigierter Tastwert DP für Regelung durch Multiplikation der Abweichung mit einer proportionalen Korrekturkonstanten KP berechnet wird. Die Korrekturkonstante KP kann ein fester Wert sein oder mit Bezug auf den Betriebszustand geändert werden. Figur 8 zeige einen Fall, in welchem sie gemäß dem Betriebszustand geändert, nämlich in Abhängigkeit der Maschinendrehzahl vergrößert oder verkleinert wird. Diese Tabellenwerte sind in dem vorstehend genannten ROM 82d gespeichert.
Der Ablauf geht dann zu Schritt S36, in dem der Korrekturtastwert zum Grundtastwert (der dem vorstehend genannten ersten Soll-Ladedruck entspricht) addiert, und die Summe wird ausgegeben. Auf diese Weise wird der Grundwert proportional zur Abweichung zwischen dem zweiten Solldruck und dem tatsächlichen Druck korrigiert, mit dem Ergebnis, daß der tatsächliche Ladedruck derart gesteuert/geregelt wird, daß er auf den zweiten Soll-Ladedruck konvergiert. Wenn im Flußdiagramm von Figur 4 im Schritt S11 zu Beginn des Programms gefunden wird, daß Zustände vorliegen, die eine Ladedrucksteuerung/-regelung verbieten, so wird das Ausgangssignal auf Null gesetzt und das Programm nicht fortgesetzt (Schritt S38).
In der vorstehenden Ausführungsform wird der auf einen relativ niedrigen Wert vorbestimmte Soll-Ladedruck im Bereich des in Form der Drosselklappenöffnung und der Maschinendrehzahl definierten ansteigenden Ladedrucks (d.h. im Bereich C) allmählich in ansteigender Richtung korrigiert, bis Klopfen auftritt, woraufhin er dann auf den dem Wert, bei dem Klopfen aufgetreten ist, unmittelbar vorhergehenden Wert festgesetzt wird. Folglich kann das Wiederauftreten von Klopfen verhindert werden, wodurch die Fahrbarkeit ohne häufige Zu- und Abnahme des Ladedrucks verbessert werden und die Maschine geschützt werden kann. Selbst in dem Fall, in dem die Klopfgrenze aufgrund der Verwendung eines Kraftstoffs unterschiedlicher Oktanzahl (einer Oktanzahl die niedriger ist als die ursprünglich festgesetzte) auf einen niedrigeren Wert abfällt, ermöglicht die Tatsache, daß die Steuerung/Regelung des Ladedrucks bei einem niedrigen Wert begonnen wird und diesen allmählich erhöht, es daher, das Auftreten von Klopfen in großem Maß zu reduzieren und die Fahrbarkeit bei gleichzeitigem Schutz der Maschine zu verbessern.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Ladedrucks in einer mit einem Turbolader (30) ausgerüsteten Brennkraftmaschine (10), umfassend:

- einen ersten Sensor (52) zum Erfassen der Drehzahl (Ne) der Maschine (10);

- einen zweiten Sensor (40) zum Erfassen eines Lastzustands (ΘTH) der Maschine (10);

- Mittel (50, 84, 86) zum Erfassen von in der Maschine (10) auftretendem Klopfen;

- einen dritten Sensor (43) zum Erfassen eines der Maschine (10) zugeführten Ladedrucks (P2N);

- ein Steuer-/Regel-Mittel (82) zum Bestimmen eines Soll-Ladedrucks (P2REF) wenigstens auf Grundlage der erfaßten Maschinendrehzahl (Ne) und zum Regulieren des Ladedrucks auf den Soll-Ladedruck (P2REF) in Antwort auf den erfaßten Ladedruck (P2N), solange kein Klopfen erfaßt worden ist; und

- ein Stellglied (66) zum Verändern des Ladedrucks in Antwort auf ein von dem Steuer-/Regel-Mittel (82) gesendetes Befehlssignal;

dadurch gekennzeichnet,

daß das Steuer-/Regel-Mittel (82) den erfaßten Lastzustand (ΘTH) der Maschine (10) mit einem Referenzlastzustand (ΘTHFB) und die erfaßte Maschinendrehzahl (Ne) mit einer Referenzmaschinendrehzahl (NeTB) vergleicht, und daß das Steuer-/Regel-Mittel (82) dann, wenn gefunden wird, daß der erfaßte Lastzustand (ΘTH) der Maschine (10) den Referenzlastzustand (ΘTHFB) überschritten hat und die erfaßte Maschinendrehzahl (Ne) die Referenzmaschinendrehzahl (NeTB) überschritten hat, den Ladedruck in Antwort auf den erfaßten Ladedruck (P2N) auf den Solldruck (P2REF) regelt und einen bezüglich der Zeit definierten, mit dem Soll-Ladedruck (P2REF) zu multiplizierenden Koeffizienten (KREFTB) erhöht, bis Klopfen auftritt, und das Steuer-/Regel- Mittel (82) den Koeffizienten (KREFTB) im Fall des Auftretens von Klopfen auf einem Wert hält, der kleiner ist als jener, bei welchem Klopfen auftritt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer-/Regel-Mittel (82) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit (TREFTBO) seit gefunden wurde, daß die erfaßte Drehzahl (Ne) der Maschine (10) die Referenzdrehzahl (NeTB) überschritten hat, den Koeffizienten (KREFTB) zum Erhöhen des Soll-Ladedrucks (P2REF) vergrößert.

3 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Sensor (44) zum Erfassen einer Ansauglufttemperatur (TA) und dadurch, daß das Steuer-/Regel-Mittel (82) den Solldruck (P2REF) in Antwort auf die erfaßte Ansauglufttemperatur (TA) einstellt.