WO2002095204A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines elektrisch betriebenen laders - Google Patents

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WO2002095204A1
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pressure ratio
speed
electric charger
exhaust gas
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Martin-Peter Bolz
Michael Baeuerle
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling an electrically operated charger (EL).
  • EL electrically operated charger
  • exhaust gas turbocharger which consists of a turbine and a compressor operated in the air supply to the internal combustion engine.
  • Exhaust gas turbochargers particularly in the case of motor vehicle drives, have the disadvantage of a delayed and inadequate response behavior at low engine speeds.
  • electrical auxiliary drive To improve the response behavior of the exhaust gas turbocharger, it is known to support the exhaust gas turbocharger by means of an electrical auxiliary drive. This can be achieved, for example, by means of an electric motor integrated in the exhaust gas turbocharger, which supports the shaft of the exhaust gas turbocharger at low engine speeds.
  • a need-dependent control or regulation of the electric charger or the auxiliary electric charger (EL) has the advantage that discontinuities in the boost pressure supply and thus discontinuities in the torque of the internal combustion engine are avoided. This improves driving comfort considerably. This advantage is achieved through continuous Control of the loader (e.g. through continuously changing setpoints) reinforced.
  • Another advantage of the need-based control or regulation is that the vehicle electrical system load is reduced.
  • the demand-dependent control or regulation can be installed in existing engine controls without a significant functional change in the boost pressure control.
  • the loader-dependent control or regulation of the loader avoids unnecessary or excessive intervention by the loader.
  • FIG. 1 shows an overview block diagram with a flow chart, which describes a first exemplary embodiment, while in FIG. 2 and FIG. 3, a second and a third exemplary embodiment are shown using a flow chart. Description of exemplary embodiments
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram including a flowchart for the needs-based control or regulation of an electrical auxiliary charger (EL).
  • the air intake system 10 of an internal combustion engine is shown schematically.
  • the sucked-in air is led, among other things, via an air filter 12, the compressor of an exhaust gas turbocharger 14, the electric auxiliary charger 16 to the charge air cooler 18 and from there via the throttle valve to the internal combustion engine.
  • the electric auxiliary charger (EL) is actuated by a drive shaft 20 by an electric motor 22, for example a direct current motor. This is actuated by an electronic control unit 28 via control lines 24 and 26.
  • the electronic control unit 28 comprises at least one microcomputer in which programs are implemented which carry out the control of the internal combustion engine and that of the electrical auxiliary charger (EL).
  • a preferred exemplary embodiment of a program for controlling the electric auxiliary charger (EL) is outlined as a flowchart in FIG. 1 as part of the control unit 28.
  • the blocks used here represent programs, program parts or program steps of such a program, while the connection arrows represent the flow of information.
  • a boost pressure setpoint (plsoll) and an air mass setpoint (mlsoll) are determined depending on the load, speed and a large number of other parameters, such as temperature, altitude, knock condition, etc. Concrete solutions for determining these values are known from the prior art mentioned at the beginning.
  • the boost pressure setpoint is used to control the boost pressure in conjunction with a boost pressure actual value to control the
  • the boost pressure actual value is preferably measured (pressure sensor in Flow direction in front of the throttle valve), but can also be modeled.
  • the air mass setpoint is further processed, among other things, to adjust the throttle valve (eg formation of the setpoint fill value).
  • the actual boost pressure value used represents the pressure in front of the throttle valve, i.e. H. it contains both the effect of the compressor of the exhaust gas turbocharger and that of the auxiliary electric charger (EL).
  • EL auxiliary electric charger
  • the speed of the electrical auxiliary loader (EL) is then calculated, which is set, for example, via electronic speed control of the auxiliary loader (EL) or by means of a controller.
  • EL electrical auxiliary loader
  • the compressor pressure ratio of the electric auxiliary charger itself is regulated in another advantageous exemplary embodiment when using a further pressure sensor upstream of the electric auxiliary charger, the pressure ratio to be set being the setpoint, the pressure ratio determined from the further pressure sensor and the boost pressure sensor Actual value of a control loop.
  • the sequence program outlined in FIG. 1 as part of the control unit 28 shows a first exemplary embodiment of a pre- how to determine the pressure ratio to be set.
  • the stationary maximum is determined in a first map 30 as a function of the engine speed nmot, which is recorded by a corresponding measuring device 32, and the target air mass flow, which is determined, for example, in accordance with the solution mentioned in 34 in dependence on the driver's request and other operating sizes available compressor pressure ratio of the exhaust gas turbocharger is determined in this operating state.
  • the map is applied to a test stand for each engine type, for example.
  • the compressor pressure ratio VPATLstat of the exhaust gas turbocharger is then fed to a filter 36, preferably a low-pass filter of at least second order, which simulates the behavior of the exhaust gas turbocharger over time and thus determines the currently available maximum compressor pressure ratio of the exhaust gas turbocharger from the exhaust gas turbocharger.
  • the time constant or the time constants of the filter 36 are read from a characteristic curve 38 as a function of the engine speed, with smaller time constants and thus a lower filter effect being generated with increasing engine speed.
  • the measured value for the air mass flow can also be used in other embodiments to form the pressure ratio across the exhaust gas turbocharger.
  • the result is what is actually achieved, not the achievable pressure ratio as above.
  • the corresponding intake manifold pressure values or filling values are also suitable.
  • the overall boost pressure ratio ie the product of the compressor pressure ratio of the exhaust gas turbocharger and that of the electric auxiliary charger (EL) is equal to the quotient of a boost pressure value to an ambient pressure value.
  • the compressor pressure 40 of the auxiliary electric charger (EL) according to 40 in accordance with the relationship derived from this boundary condition, according to which the compressor pressure ratio VPEL of the auxiliary electric charger (EL) is determined from the quotient of the setpoint pressure and the product of the ambient pressure and the compressor ratio of the exhaust gas turbocharger.
  • the pressure at the inlet of the first of the two chargers in the direction of flow can also be used.
  • the ambient pressure is preferably determined by a measuring device 42, while a target boost pressure is used as the boost pressure value, which is determined according to 44, for example, as part of the solution mentioned at the outset, depending on the driver's request.
  • the compressor pressure ratio of the electrical auxiliary charger VPEL which is formed in FIG. 40, therefore represents a setpoint value for the compressor pressure ratio.
  • This is fed to a further map 46, which represents the compressor map of the electrical auxiliary charger (EL).
  • the target speed NELSOLL of the auxiliary charger is determined depending on the target pressure ratio of the electrical auxiliary charger (EL). This takes place depending on the desired compressor pressure ratio of the electrical auxiliary charger (EL) calculated as above and the desired air mass flow mlsoll, which is dependent on the driver's request.
  • the target speed is determined and fed to a speed control 48. This then forms on the basis of the target speed and an actual speed (for example by measuring the
  • the setpoint speed NELSOLL or the actual speed of the engine 22 is limited, so that it does not fall below a predetermined on-board electrical system voltage becomes. This means that if the measured vehicle electrical system voltage falls below a predetermined limit value, a further increase in the target speed or the actual speed is prevented by limiting the corresponding value.
  • the duty cycle of the electric charger is also limited to a maximum value.
  • the auxiliary electric charger is switched off again when the switch-off time is reached.
  • the shutdown takes place as a ramp-shaped curtailment with a predetermined gradient, ie. H. the setpoint speed is reduced to a value of zero with a predetermined gradient.
  • the maximum time mentioned above depends on the size of the company, in particular on the outside temperature and / or the engine temperature of the electrical auxiliary charger and / or the charge balance of the battery and / or the vehicle electrical system voltage. The maximum value is smaller, the higher the temperature, the worse the charge balance or the lower the vehicle electrical system voltage.
  • FIG. 2 Another exemplary embodiment is shown in the flow chart shown in FIG. 2.
  • This flow chart also describes the program of a microcomputer of the control unit 28, the individual blocks representing programs, program parts or program steps, the connecting lines representing the flow of information.
  • the elements already mentioned with reference to FIG. 1 have the same reference symbols in FIG. 2 and have the same function.
  • the main difference between the procedures in FIG. 1 and FIG. 2 is that when determining the compressor pressure ratio of the exhaust gas turbocharger, 2 sizes are used as a function of the ambient pressure Pu and the exhaust gas temperature TABG.
  • the Stationarily achievable value of the compressor pressure ratio VPATLSTATT in the map 102 as a function of the exhaust gas temperature TABG which is detected, for example, by means of a sensor or a calculation model, and the engine speed nmot.
  • the map 102 is also determined, for example, by test bench measurements.
  • the stationary value is then corrected in the multiplication point 100 with a correction value which is formed in the map 101 as a function of the engine temperature and the desired air mass flow MLSOLL. The reason for this correction is that
  • the corrected stationary value of the compressor ratio of the exhaust gas turbocharger is corrected in a further multiplication stage 104 depending on a further correction value.
  • the latter is formed by the characteristic curve 106 as a function of the ambient pressure pu.
  • the characteristic curve 106 is also determined in the context of the application.
  • the stationary compressor pressure ratio value of the exhaust gas turbocharger corrected in this way is converted into a current value by the filter 36 as described with reference to FIG. 1 and into a target value for the compressor pressure ratio of the electrical auxiliary charger (EL) by the conversion in step 40.
  • the latter is then converted via the map 46 into the target speed, which is set in accordance with the illustration with reference to FIG. 1.
  • FIG. 3 Another exemplary embodiment is shown in the flow chart shown in FIG. 3.
  • This flow chart also describes the program of a microcomputer of the control unit 28, the individual blocks representing programs, program parts or program steps, the connecting lines representing the flow of information.
  • 200 denotes a characteristic diagram for determining a current compressor pressure ratio vpezv of the electrical charger or electrical auxiliary charger 16 in dependence.
  • the current compressor pressure ratio vpezv is multiplied by the boost pressure setpoint plsoll, which, as described, is determined as a function of the load, engine speed and a large number of further parameters, such as temperature, high or ambient pressure pu, knock condition, etc.
  • the product vpezv * plsoll is then divided in a division element 210 by an actual boost pressure value pvdkds.
  • the boost pressure actual value pvdkds is measured in the flow direction after the electric charger 16 and the exhaust gas turbocharger 14 or in front of the throttle valve by means of a pressure sensor, but can also be modeled.
  • the setpoint VPEL for the compressor pressure ratio of the electric charger 16 then results at the output of the division element 210.
  • VPEL vpezv * plsoll / pvdkds (1)
  • the relationship (1) can be derived from the following relationship described for the exemplary embodiment according to FIG. 1:
  • the outlet pressure to be set of the exhaust gas turbocharger is the product of the ambient pressure pu and the currently maximum available compressor pressure ratio VPATL of the exhaust gas turbocharger 14, i.e. pu * VPATL. This is then the maximum available input pressure at the electric charger 16.
  • VPATL the currently maximum available compressor pressure ratio
  • a modeled or measured pressure at the outlet of the air filter 12 can also be used. With the current compressor pressure ratio vpezv of the electrical see charger 16 then results at the output of the electric charger 16, the charge pressure actual value pvdkds as
  • the compressor pressure ratio VPEL of the electric charger 16 which is available after the division element 210, thus represents, as also in the embodiment according to FIG. 1, a setpoint value for the compressor pressure ratio.
  • This is supplied to the further map 46, which describes the compressor map, as described in FIG of the electric auxiliary charger 16.
  • the target speed NELSOLL of the electric charger 16 determines the target speed NELSOLL of the electric charger 16. This takes place as a function of the compressor pressure ratio VPEL of the electric charger 16 to be set as calculated above and the desired air mass flow mlsoll which is dependent on the driver's wishes.
  • the target speed NELSOLL is determined as the target speed value and fed to the speed control 48.
  • the target speed NELSOLL and an actual speed which can be determined, for example, by measuring the current through the motor 22 of the electric charger 16, this then forms control signals for the motor 22 of the electric charger 16, which then has the predetermined target speed NELSOLL rotates.
  • the map 200 for determining the current compressor pressure ratio vpezv of the electric charger 16 is inverse to the compressor map 46 with regard to the input and output high speed of the motor 22 of the electric charger 16 and the compressor pressure ratio of the electric charger 16.
  • a switch 215 can be provided, via which, depending on the switch position, either the target speed NELSOLL or a idle speed NEZVLLS is selected for forwarding to the speed control 48 as the target speed value becomes.
  • the idle speed NEZVLLS can only be activated when the clutch is depressed.
  • the electric charger 16 is switched off when the engine speed nmot of the internal combustion engine, which can be designed as an internal combustion engine, for example, above a first predetermined one Engine speed is 225.
  • the electrical charger 16 is switched on again after the switch-off when the engine speed nmot the
  • bit 235 is set. Bit 235 is reset when the engine speed nmot of the internal combustion engine falls below the second predetermined engine speed 230. If bit 235 is set, the electric charger 16 is not required and is switched off. The switch 215 is then brought into a switch position in which it supplies the idle speed NEZVLLS as the target speed value for the electric charger 16 to the speed control 48. If bit 235 is reset, the electric charger 16 is required and switched on. The switch 215 is then brought into a switch position in which it supplies the target speed NELSOLL as the target speed value to the speed control 48.
  • the setpoint speed value of the electric charger 16 is filtered by means of a second filter 240, which is to be designed, for example, as a low-pass filter.
  • a second filter 240 which is to be designed, for example, as a low-pass filter.
  • FIG. 3 shows, by way of example, that the switch 215 is followed by the low pass 240, and the low pass 240 is therefore supplied with either the idle speed NEZVLLS or the set speed NELSOLL as the set speed value.
  • the low-pass filter 240 protects the speed control 48 against vibrations.
  • the time constant or the time constants of the low-pass filter 240 can be selected as a function of the target speed NELSOLL, in the event that the target speed NELSOLL is to be supplied to the speed control 48.
  • a single time constant of the low pass 240 is to be assumed as an example.
  • the time constant can be selected by means of a characteristic curve 245 depending on the target speed NELSOLL.
  • the course of the characteristic curve can be predetermined, for example, such that a smaller target speed NELSOLL is assigned a smaller time constant and a larger target speed NELSOLL is assigned a larger time constant.
  • time constant or the time constants of the low-pass filter 240 could also be set as a function of parameters or map-controlled, for example as a function of the actual air mass value ml and / or the engine speed nezv of the electric charger 16.
  • a device 250 is provided for forming the gradient of an accelerator pedal position wped over time t.
  • the gradient formed by the device 250 is fed to a comparator 255.
  • the comparator 255 compares the gradient with a predetermined value GRWPEDEZV. If the gradient is above the predetermined value GRWPEDEZV, then a maximum speed NEZVHIS for the electric charger 16 is set as the target speed value and either directly or as in FIG. 3 via the low-pass filter 240 to the speed control 48.
  • the output of the comparator 255 and on the other hand the bit 235 is fed to an AND gate 260.
  • the output of comparator 255 is set when the gradient of the accelerator pedal position is above the predefined value GRWPEDEZV.
  • the maximum speed NEZVHIS is supplied to the low-pass filter 240 as the desired speed value. In this way, when there is a very fast torque request and the electric charger 16 is switched off or is operated at a low speed, the electric charger 16 can be started up in a faster calculation grid in a pilot-controlled manner, whereby a considerable gain in dynamics is achieved.
  • the charge pressure setpoint plsoll is calculated via the torque structure of the engine control and requires a corresponding runtime.
  • the calculation path also contains functions such as the load shock damping, which leads to a delayed build-up of the boost pressure setpoint plsoll, which therefore lags behind the pedal signal resulting from the actuation of the accelerator pedal in the form of the gradient of the accelerator pedal position.
  • the charge pressure setpoint plsoll and the air mass target flow mlsoll could also be determined using a prediction calculation.
  • the prediction of the speed of the electric charger 16 can also be precontrolled or implemented more quickly by such a prediction.
  • the prediction calculation can, for example, determine the difference between the last and the penultimate boost pressure target value or air mass target flow and, based on this difference, an extrapolation to a subsequent boost pressure target value or air mass target flow can be carried out and thus a prediction can be implemented.
  • the invention described on the basis of the above exemplary embodiments ensures precise and at the same time demand-dependent control or regulation of the electric charger 16 without unnecessary on-board electrical system load and without additional effort with regard to the required sensors.
  • the current compressor pressure ratio vpezv can be determined by forming the quotient pnach / pvor pnach / pvor of the electric charger 16 can be determined.
  • the map 200 for determining the current compressor pressure ratio vpezv of the electric charger 16 can be dispensed with.
  • the electric charger 16 is connected downstream of the exhaust gas turbocharger 14.
  • the order of the two chargers 14, 16 is arbitrary with regard to the regulation of the compressor pressure ratio of the electric charger 16 according to the invention.
  • the electric charger 16 is arranged upstream of the exhaust gas turbocharger 14 in the direction of flow, this is due to thermodynamics - Good view for the electric charger 16 cheaper.

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Laders vorgeschlagen, welcher mit einem Abgasturbolader zur Verdichtung der Brennkraftmaschine zugeführten Luft zusammenwirkt. Die Ansteuerung des elektrischen Laders (EL) erfolgt mittels eines Ansteuersignals, welches abhängig von einem vorgegebenen Wert für das Verdichterdruckverhältnis des elektrischen Laders gebildet wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Laders
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Laders (EL) .
Es ist bekannt, die Leistung einer Brennkraftmaschine durch Verdichtung der zur Verbrennung des Kraftstoffs benötigten Luft mittels eines Abgasturboladers zu erhöhen, welcher aus einer Turbine und einem in der Luftzuführung zur Brennkraftmaschine betriebenen Verdichter besteht. Abgasturbolader weisen, insbesondere bei Kraftfahrzeugantrieben, den Nachteil eines verzögerten und unzureichenden Ansprechverhaltens bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine auf. Zur Verbesserung des Ansprechverhaltens des Abgasturboladers ist es bekannt, den Abgasturbolader mittels eines elektrischen Hilfsantriebs zu unterstützen. Das kann beispielsweise durch einen in den Abgasturbolader integrierten Elektromotor er- reicht werden, der bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine die Welle des Abgasturboladers unterstützend antreibt. Dies bedingt jedoch sowohl eine hohe Drehzahlbelastbarkeit des Elektromotors, als auch einen hohen elektrischen Leistungsbedarf aufgrund der hohen Massenträgheitsmomente der Turbine des Abgasturboladers. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist beispielsweise aus dem US-Patent 6 029 452 bekannt, einen elektrisch betriebenen Ladeluftverdichter, welcher auch als elektrisch betriebener Hilfslader (EL) bezeichnet wird, in der Luftzufuhrung der Brennkraftmaschine in Reihe zu einem konventionellen Abgasturbolader zu betreiben. Dies hat den Vorteil, dass der separat in der Luftzufuhrung eingesetze elektrisch betriebene Hilfslader (EL) auf den untersten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine optimiert werden kann und aufgrund des deut- lieh geringeren Massentragheitsmoments und der besseren Wirkungsgrade der Leistungsbedarf desselben deutlich kleiner ausfallt.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein reines Ein- und Aus- schalten eines solchen elektrischen Turboladers bzw. elektrischen Hilfsladers (EL) zu Unstetigkeiten im Ladedruckangebot mit einer entsprechenden Unstetigkeit im Drehmoment der Brennkraftmaschine fuhrt. Ferner ist eine weitere negative Folge des Ein- und Ausschaltbetriebs eines solchen elektrischen Laders (EL) eine hohe Bordnetzbelastung des Fahrzeugs .
Aus der DE-A 197 40 968 ist bekannt, abhangig vom Fahrerwunsch einen Sollwert für die Luftmassenstromung im Saugrohr zu ermitteln. Aus der EP 885 353 Bl ist bekannt, auf der Basis der aus dem Fahrerwunsch abgeleiteten Sollfullung einen Solldrosselklappenwinkel und einen Sollladedruckwert zu ermitteln.
Vorteile der Erfindung
Eine bedarfsabhangige Steuerung bzw. Regelung des elektrischen Laders bzw. des elektrischen Hilfsladers (EL) hat zum Vorteil, dass Unstetigkeiten im Ladedruckangebot und somit Unstetigkeiten im Drehmoment des Verbrennungsmotors vermieden werden. Dadurch verbessert sich der Fahrkomfort erheblich. Dieser Vorteil wird durch eine kontinuierliche An- Steuerung des Laders (z.B. durch kontinuierlich veränderbare Sollwerte) verstärkt.
Ein weiterer Vorteil der bedarfsabhangigen Steuerung bzw. Regelung ist, dass die Bordnetzbelastung des Fahrzeugs verringert wird.
In besonders vorteilhafter Weise ist die bedarfsabhangige Steuerung bzw. Regelung in bestehenden Motorsteuerungen ohne wesentliche funktionale Änderung der Ladedruckregelung einbaubar.
Besonders vorteilhaft ist die Bestimmung des Bedarfs an einem Eingriff des elektrischen Laders (EL) abhangig von Be- triebsgroßen des Fahrzeugs und/oder des Motors wie der Umgebungsdruck oder wie der vom Fahrer angeforderte Ladedrucksollwert, wodurch eine genaue, exakte bedarfsabhangige Steuerung bzw. Regelung erfolgt.
In besonders vorteilhafter Weise wird durch die bedarfsabhangige Steuerung bzw. Regelung des Laders unnötige oder überhöhte Eingriffe des Laders vermieden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung von Ausfuhrungsbeispielen bzw. aus den abhangigen Patentansprüchen .
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsformen naher erläutert. Figur 1 zeigt dabei ein Ubersichtsblockschaltbild mit Ablaufdiagramm, welches ein erstes Ausfuhrungsbeispiel beschreibt, wahrend in Figur 2 und Figur 3 anhand eines Ablaufdiagramms ein zweites und ein drittes Ausfuhrungsbeispiel dargestellt ist. Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild samt Ablaufdiagramm zur bedarfsgerechten Steuerung bzw. Regelung eines elektrischen Hilfsladers (EL) . In Figur 1 ist schematisch das Luftansaugsystem 10 einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die angesaugte Luft wird unter anderem über einen Luftfilter 12, den Verdichter eines Abgasturboladers 14, den elektrischen Hilfslader 16 zum Ladeluftkuhler 18 und von dort über die Drosselklappe zur Brennkraftmaschine gefuhrt. Der elektrische Hilfslader (EL) wird über eine Antriebswelle 20 von einem elektrischen Motor 22, beispielsweise einem Gleichstrommotor, betätigt. Dieser wird über Ansteuerleitungen 24 und 26 von einer elektronischen Steuereinheit 28 be- tatigt.
Die elektronische Steuereinheit 28 umfasst wenigstens einen Mikrocomputer, in dem Programme implementiert sind, welche die Steuerung der Brennkraftmaschine sowie die des elektri- sehen Hilfsladers (EL) durchfuhren. Ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel für ein Programm zur Steuerung des elektrischen Hilfsladers (EL) ist als Ablaufdiagramm in Figur 1 als Teil der Steuereinheit 28 skizziert. Die dabei verwendeten Blocke stellen Programme, Programmteile oder Programmschrit- te eines solchen Programms dar, wahrend die Verbindungspfeile den Informationsfluss repräsentieren.
In bekannter Weise, daher in Figur 1 nicht dargestellt, wird abhangig von Last, Drehzahl und einer Vielzahl von weiteren Parametern, wie Temperatur, Hohe, Klopfzustand, etc. ein Ladedrucksollwert (plsoll) und ein Luftmassensollwert (mlsoll) ermittelt. Konkrete Losungen zur Bestimmung dieser Werte sind aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt. Der Ladedrucksollwert dient dabei zur Ladedruckregelung in Verbindung mit einem Ladedruckistwert zur Ansteuerung des
Abgasturboladers im geschlossenen Regelkreis. Der Ladedruckistwert wird dabei vorzugsweise gemessen (Drucksensor in Stromungsrichtung vor der Drosselklappe) , kann aber auch modelliert werden. Der Luftmassensollwert wird unter anderem zur Einstellung der Drosselklappe weiterverarbeitet (z.B. Bildung des Sollfullungswerts) .
Der dabei verwendete Ladedruckistwert repräsentiert also den Druck vor der Drosselklappe, d. h. er enthalt sowohl die Wirkung des Verdichters des Abgasturboladers als auch die des elektrischen Hilfsladers (EL) . Zur bedarfsgerechten An- Steuerung des elektrischen Hilfsladers (EL) ist jedoch eine Information über den Beitrag des Abgasturboladers zur Verdichtung allein notwendig, z.B. aktuelles Druckverhaltnis über dem Verdichter des Abgasturboladers, welches in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks oder des Drucks am Eintritt ei- nes der beiden Lader in Stromungsrichtung und/oder der Abgastemperatur bestimmt wird. Daher wird wie nachfolgend beschrieben das vom elektrischen Hilfslader (EL) einzustellende Druckverhaltnis bestimmt. Abhangig von diesem Solldruck- verhaltnis wird dann die Drehzahl des elektrischen Hilfsla- ders (EL) berechnet, die beispielsweise über eine elektronische Drehzahlregelung des Hilfsladers (EL) oder mittels Steuerung eingestellt wird. Dadurch wird eine präzise, be- darfsabhangige Betätigung des elektrischen Hilfsladers ohne unnötige Bordnetzbelastung, ohne die Gefahr eines unnötigen oder überhöhten Eingriffs des Hilfsladers und ohne Mehraufwand hinsichtlich der verwendeten Sensorik gewahrleistet. Anstelle einer Drehzahlregelung oder der Steuerung des elektrischen Motors wird in einem anderen vorteilhaften Ausfuhrungsbeispiel bei Verwendung eines weiteren Drucksensors vor dem elektrischen Hilfslader das Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Hilfsladers selbst geregelt, wobei das einzustellende Druckverhaltnis der Sollwert, das aus dem weiteren Drucksensor und dem Ladedrucksensor ermittelte Druckverhaltnis der Istwert eines Regelkreises ist.
Das in Figur 1 als Teil der Steuereinheit 28 skizzierte Ablaufprogramm zeigt ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einer Vor- gehensweise zur Bestimmung des einzustellenden Druckverhalt- nisses. Dazu wird in einem ersten Kennfeld 30 in Abhängigkeit der Motordrehzahl nmot, die von einer entsprechenden Messeinrichtung 32 erfasst wird, und des Sollluftmassen- Stroms, der beispielsweise nach Maßgabe der eingangs genannten Losung in 34 abhangig vom Fahrerwunsch und weiteren Betriebsgroßen bestimmt wird, das stationär maximal verfugbare Verdichterdruckverhaltnis des Abgasturboladers in diesem Betriebszustand ermittelt. Das Kennfeld wird dabei für jeden Motortyp beispielsweise auf einen Prufstand appliziert. Das Verdichterdruckverhaltnis VPATLstat des Abgasturboladers wird dann einem Filter 36 zugeführt, vorzugsweise einem Tiefpassfilter mindestens zweiter Ordnung, welcher das zeitliche Verhalten des Abgasturboladers nachbildet und somit aus dem stationären maximalen Verdichterdruckverhaltnis des Abgasturboladers das aktuell maximal verfugbare Verdichterdruckverhaltnis des Abgasturboladers VPATL ermittelt. Die Zeitkonstante bzw. die Zeitkonstanten des Filters 36 werden dabei aus einer Kennlinie 38 in Abhängigkeit der Motordreh- zahl ausgelesen, wobei mit steigender Motordrehzahl kleinere Zeitkonstanten und somit eine geringere Filterwirkung erzeugt werden.
Anstelle eines Sollwertes für den Luftmassenstroms kann in anderen Ausfuhrungen auch der gemessene Wert für den Luftmassenstrom zur Bildung des Druckverhaltnisses über dem Abgasturbolader herangezogen werden. Ergebnis ist dann das tatsachlich erreichte, nicht wie oben das erreichbare Druckverhaltnis. Anstelle der Luftmassenwerte sind auch die ent- sprechenden Saugrohrdruckwerte oder Fullungswerte (Zylinder- fullung) geeignet.
Wesentlich ist nun, dass das Gesamtladedruckverhaltnis, d.h. das Produkt aus dem Verdichterdruckverhaltnis des Abgastur- boladers und dem des elektrischen Hilfsladers (EL) gleich dem Quotient aus einem Ladedruckwert zu einem Umgebungsdruckwert ist. Somit bestimmt sich das Verdichterdruckver- haltnis des elektrischen Hilfsladers (EL) gemäß 40 nach Maßgabe des aus dieser Randbedingung abgeleiteten Zusammenhang, nach dem das Verdichterdruckverhaltnis VPEL des elektrischen Hilfsladers (EL) aus dem Quotienten des Solldrucks und dem Produkt des Umgebungsdrucks und dem Verdichterverhaltnis des Abgasturboladers ermittelt wird. Anstelle des Umgebungsdrucks kann auch der Druck am Eintritt des ersten der beiden Lader in Stromungsrichtung verwendet werden.
Vorzugsweise wird der Umgebungsdruck durch eine Messeinrichtung 42 ermittelt, wahrend als Ladedruckwert ein Sollladedruck verwendet wird, der gemäß 44 beispielsweise im Rahmen der eingangs genannten Losung abhangig vom Fahrerwunsch bestimmt wird.
Das in 40 gebildete Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Hilfsladers VPEL stellt also einen Sollwert für das Verdichterdruckverhaltnis dar. Dieser wird einem weiteren Kennfeld 46 zugeführt, welches das Verdichterkennfeld des elektrischen Hilfsladers (EL) darstellt. In diesem, ebenfalls beispielsweise durch Prufstandsmessungen ermittelten Kennfelds, wird abhangig vom Solldruckverhaltnis des elektrischen Hilfsladers (EL) die Solldrehzahl NELSOLL des Hilfsladers ermittelt. Dies erfolgt abhangig von dem wie oben berechneten Sollverdichterdruckverhaltnisses des elektrischen Hilfsladers (EL) und dem fahrerwunschabhangigen Luftmassensollstrom mlsoll. Abhangig von diesen Großen wird die Solldrehzahl ermittelt und einer Drehzahlregelung 48 zugeführt. Diese bildet dann auf der Basis der Solldrehzahl und einer Istdrehzahl (beispielsweise durch Messung des
Stromes durch den Motor ermittelt) Ansteuersignale für den Motor 22, welcher dann mit der vorgegebenen Solldrehzahl dreht.
In einer besonders vorteilhaften Ergänzung ist die Solldrehzahl NELSOLL bzw. die Istdrehzahl des Motors 22 begrenzt, so dass eine vorgegebene Bordnetzspannung nicht unterschritten wird. Dies bedeutet, dass, wenn die gemessene Bordnetzspannung einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, ein weiteres Ansteigen der Solldrehzahl oder der Istdrehzahl durch Begrenzen des entsprechenden Werts verhindert wird.
Als Uberhitzungsschutz für den Motor des elektrischen Laders (EL) wird ergänzend die Einschaltdauer des elektrischen Laders auf einen Maximalwert begrenzt. Nach Ablauf dieser Maximalzeit wird bei Erreichen des Abschaltzeitpunktes der elektrische Hilfslader wieder abgeschaltet. Die Abschaltung erfolgt dabei in einem bevorzugtem Ausfuhrungsbeispiel als rampenformige Abregelung mit vorgegebener Steigung, d. h. es erfolgt eine Reduzierung der Solldrehzahl mit vorgegebener Steigung bis auf den Wert Null. Die oben erwähnte Maximal- zeit ist dabei in einem Ausfuhrungsbeispiel betriebsgroßen- abhangig, insbesondere von der Aussentemperatur und/oder der Motortemperatur des elektrischen Hilfsladers und/oder der Ladebilanz der Batterie und/oder der Bordnetzspannung. Dabei ist der Maximalwert kleiner, je großer die Temperatur, je schlechter die Ladebilanz oder je niedriger die Bordnetzspannung ist.
Ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel stellt das in Figur 2 dargestellte Ablaufdiagramm dar. Auch dieses Ablaufdiagramm be- schreibt das Programm eines Mikrocomputers der Steuereinheit 28, wobei die einzelnen Blocke Programme, Programmteile oder Programmschritte, die Verbindungslinien den Informations- fluss darstellen. Die bereits anhand Figur 1 erwähnten Elemente tragen in Figur 2 dieselben Bezugszeichen und weisen dieselbe Funktion auf.
Wesentlicher Unterschied zwischen den Vorgehensweisen der Figur 1 und der Figur 2 besteht- darin, dass bei der Bestimmung des Verdichterdruckverhaltnisses des Abgasturboladers bei der Ausfuhrung der Figur 2 Großen in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks Pu und der Abgastemperatur TABG eingesetzt werden. Zunächst bei der Vorgehensweise der Figur 2 wird der stationär erreichbare Wert des Verdichterdruckverhaltnisses VPATLSTATT im Kennfeld 102 in Abhängigkeit der Abgastemperatur TABG, die beispielsweise mittels eines Sensors oder eines Berechnungsmodells erfasst wird, und der Motordrehzahl nmot gebildet. Auch das Kennfeld 102 wird beispielsweise durch PrüfStandsmessungen ermittelt. Der stationäre Wert wird dann in der Multiplikationsstelle 100 mit einem Korrekturwert korrigiert, welcher im Kennfeld 101 in Abhängigkeit der Motortemperatur und des Sollluftmassenstroms MLSOLL ge- bildet wird. Der Grund für diese Korrektur besteht in der
Kopplung des Abgasturboladers und des elektrischen Hilfsladers, deren Wirkungen sich gegenseitig beeinflussen. Der korrigierte stationäre Wert des Verdichterverhaltnisses des Abgasturboladers wird in einer weiteren Multiplikationsstufe 104 abhangig von einem weiteren Korrekturwert korrigiert. Letzterer wird durch die Kennlinie 106 in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks pu gebildet. Auch die Kennlinie 106 wird im Rahmen der Applikation ermittelt. Der auf diese Weise korrigierte stationäre Verdichterdruckverhaltniswert des Abga- sturboladers wird wie anhand Figur 1 beschrieben durch das Filter 36 in einen aktuellen Wert und durch die Umrechnung im Schritt 40 in einen Sollwert für das Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Hilfsladers (EL) umgerechnet. Letzteres wird dann über das Kennfeld 46 in die Solldrehzahl um- gewandelt, die entsprechend der Darstellung anhand Figur 1 eingestellt wird.
Ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel stellt das in Figur 3 dargestellte Ablaufdiagramm dar. Auch dieses Ablaufdiagramm be- schreibt das Programm eines Mikrocomputers der Steuereinheit 28, wobei die einzelnen Blocke Programme, Programmteile oder Programmschritte, die Verbindungslinien den Informations- fluss darstellen.
In Figur 3 kennzeichnet 200 ein Kennfeld zur Ermittlung eines aktuellen Verdichterdruckverhaltnisses vpezv des elektrischen Laders oder elektrischen Hilfsladers 16 in Abhan- gigkeit einer Istdrehzahl nezv des elektrischen Laders 16 und eines Luftmassenistwertes ml bzw. eines Istwertes für die Luftströmung zur Brennkraftmaschine. In einem Multiplikationsglied 205 wird das aktuelle Verdichterdruckverhaltnis vpezv mit dem Ladedrucksollwert plsoll multipliziert, der wie beschrieben abhangig von Last, Motordrehzahl und einer Vielzahl von weiteren Parametern, wie Temperatur, Hohe bzw. Umgebungsdruck pu, Klopfzustand, etc. ermittelt wird. Anschließend wird in einem Divisionsglied 210 das Produkt vpezv * plsoll durch einen Ladedruckistwert pvdkds dividiert. Der Ladedruckistwert pvdkds wird dabei in Stromungsrichtung nach dem elektrischen Lader 16 und dem Abgasturbolader 14 bzw. vor der Drosselklappe mittels eines Drucksensors gemessen, kann aber auch modelliert werden. Am Ausgang des Divisionsgliedes 210 ergibt sich dann der der Sollwert VPEL für das Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Laders 16. Somit gilt:
VPEL = vpezv * plsoll/pvdkds (1)
Die Beziehung (1) laßt sich dabei aus der folgenden, zum Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 1 beschriebenen Beziehung herleiten:
VPEL = plsoll/ (pu * VPATL) (2)
Wenn der Eingangsdruck des Abgasturboladers 14 in guter Näherung der Umgebungsdruck pu ist, dann ist der einzustellende Ausgangsdruck des Abgasturboladers das Produkt aus dem Umgebungsdruck pu und dem aktuell maximal verfugbaren Verdichterdruckverhaltnis VPATL des Abgasturboladers 14, also pu * VPATL. Dies ist dann der aktuell maximal verfugbare Eingangsdruck am elektrischen Lader 16. Anstelle des Umgebungsdruckes pu kann auch ein modellierter oder gemessener Druck am Ausgang des Luftfilters 12 verwendet werden. Mit dem aktuellen Verdichterdruckverhaltnis vpezv des elektri- sehen Laders 16 ergibt sich dann am Ausgang des elektrischen Laders 16 der Ladedruckistwert pvdkds als
pvdkds = pu * VPATL * vpezv (3) .
Die Beziehung (3) aufgelost nach VPATL und eingesetzt in die Beziehung (2) ergibt die Beziehung (1) .
Daraus folgt, dass gemäß dem Ausfuhrungsbesipiel nach Figur 3 zur bedarfsgerechten Ansteuerung des elektrischen Laders
16 eine Information über den Beitrag des Abgasturboladers 14 zur Verdichtung allein nicht notwendig ist, vorausgesetzt, das aktuelle Verdichterdruckverhaltnis vpezv und der Ladedruckistwert pvdkds stehen in der beschriebenen Weise als Meßgroßen zur Verfugung.
Daraus resultieren gegenüber der Ausfuhrungsform nach Figur 1 weniger Rechenaufwand, ein geringerer Applikationsaufwand, ein schnelleres Ansprechverhalten des elektrischen Laders 16 und ein verbesserter Fahrkomfort, da zur Ermittlung des einzustellenden Verdichterdruckverhaltnisses des elektrischen Laders 16 wie beschrieben die Istdrehzahl nezv des elektrischen Laders 16 verwendet werden, die in der elektronischen Steuereinheit 28 durch Einlesen des entsprechenden Meßwertes bekannt ist, wobei die Drehzahlregelung 48 die Istdrehzahl nezv des elektrischen Laders 16 ohne Mehraufwand zur Verfugung stellt.
Das nach dem Divisionsglied 210 zur Verfugung stehende ein- zustellende Verdichterdruckverhaltnis VPEL des elektrischen Laders 16 stellt also wie auch bei der Ausfuhrungsform nach Figur 1 einen Sollwert für das Verdichterdruckverhaltnis dar. Dieser wird wie zu Figur 1 beschrieben dem weiteren Kennfeld 46 zugeführt, welches das Verdichterkennfeld des elektrischen Hilfsladers 16 darstellt. In diesem, ebenfalls beispielsweise durch Prufstandsmessungen ermittelten Kennfelds, wird abhangig vom Solldruckverhaltnis des elektri- sehen Laders 16 die Solldrehzahl NELSOLL des elektrischen Laders 16 ermittelt. Dies erfolgt abhangig von dem wie oben berechneten einzustellenden Verdichterdruckverhaltnis VPEL des elektrischen Laders 16 und dem fahrerwunschabhangigen Luftmassensollstrom mlsoll. Abhangig von diesen Großen wird als Solldrehzahlwert die Solldrehzahl NELSOLL ermittelt und der Drehzahlregelung 48 zugeführt. Diese bildet dann auf der Basis der Solldrehzahl NELSOLL und einer Istdrehzahl, die beispielsweise durch Messung des Stromes durch den Motor 22 des elektrischen Laders 16 ermittelt werden kann, Ansteuer- signale für den Motor 22 des elektrischen Laders 16, welcher dann mit der vorgegebenen Solldrehzahl NELSOLL dreht.
Das Kennfeld 200 zur Ermittlung des aktuellen Verdichter- druckverhaltnisses vpezv des elektrischen Laders 16 ist gegenüber dem Verdichterkennfeld 46 invers im Hinblick auf die Eingangs- und Ausgangsgroßen Drehzahl des Motors 22 des elektrischen Laders 16 und Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Laders 16.
Optional kann allgemein, also auch für jedes der drei oben beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele wie in Figur 3 dargestellt ein Schalter 215 vorgesehen sein, über den je nach Schalterstellung als Solldrehzahlwert entweder die Solldreh- zahl NELSOLL oder eine Ruhedrehzahl NEZVLLS zur weiterlei- tung an die Drehzahlregelung 48 ausgewählt wird.
Die Ruhedrehzahl NEZVLLS kann auch erst bei getretener Kupplung aktiviert werden.
Um die Bordnetzbelastung des Fahrzeugs gering zu halten und den elektrischen Lader 16 nur bedarfsgerecht hinzuzuschalten, kann es vorgesehen sein, den elektrischen Lader 16 abzuschalten, wenn die Motordrehzahl nmot der Brennkraftma- schine, die bspw. als Verbrennungsmotor ausgebildet sein kann, oberhalb einer ersten vorgegebenen Motordrehzahl 225 liegt. Zusätzlich und um ein ständiges Aus- und Einschalten des elektrischen Laders 16 zu verhindern, kann es vorgesehen sein, dass der elektrische Lader 16 nach dem Abschalten wie- der eingeschaltet wird, wenn die Motordrehzahl nmot der
Brennkraftmaschine eine zweite vorgegebene Motordrehzahl 230 unterschreitet, die kleiner als die erste vorgegebene Motordrehzahl 225 ist. Auf diese Weise kann eine Hysteresefunktion realisiert werden, wie sie in Figur 3 mit dem Be- zugszeichen 220 gekennzeichnet ist.
Für den Fall des Überschreitens der ersten vorgegebenen Motordrehzahl 225 durch die Motordrehzahl nmot der Brennkraftmaschine wird ein Bit 235 gesetzt. Bei Unterschreiten der zweiten vorgegebenen Motordrehzahl 230 durch die Motordrehzahl nmot der Brennkraftmaschine wird das Bit 235 zurückgesetzt. Ist das Bit 235 gesetzt, so wird der elektrische Lader 16 nicht benötigt und abgeschaltet. Der Schalter 215 wird dann in eine Schalterstellung gebracht, in der er die Ruhedrehzahl NEZVLLS als Solldrehzahlwert für den elektrischen Lader 16 der Drehzahlregelung 48 zuführt. Ist das Bit 235 zurückgesetzt, so wird der elektrische Lader 16 benötigt und zugeschaltet. Der Schalter 215 wird dann in eine Schalterstellung gebracht, in der er die Solldrehzahl NELSOLL als Solldrehzahlwert der Drehzahlregelung 48 zuführt.
Optional kann es weiterhin generell und damit auch für jedes der drei beschriebenen Ausführungsbeispiele vorgesehen sein, dass der Solldrehzahlwert des elektrischen Laders 16 mittels eines zweiten Filters 240, das beispielsweise als Tiefpassfilter ausgebildet sein soll, gefiltert wird. Dies ist unabhängig von der Verwendung des Schalters 215. In Figur 3 wird beispielhaft dargestellt, dass dem Schalter 215 der Tiefpass 240 folgt, dem Tiefpass 240 somit als Solldrehzahlwert ent- weder die Ruhedrehzahl NEZVLLS oder die Solldrehzahl NELSOLL zugeführt wird. Durch den Tiefpass 240 wird die Drehzahlregelung 48 gegen Schwingungen abgesichert. Die Zeitkonstante oder die Zeitkonstanten des Tiefpasses 240 können dabei in Abhängigkeit der Solldrehzahl NELSOLL gewählt werden, für den Fall, dass die Solldrehzahl NELSOLL der Drehzahlregelung 48 zugeführt werden soll. Im folgenden soll beispielhaft von einer einzigen Zeitkonstanten des Tiefpasses 240 ausgegangen werden. Die Zeitkonstante kann mittels einer Kennlinie 245 in Abhängigkeit der Solldrehzahl NELSOLL gewählt werden. Dabei kann der Kennlinienverlauf beispielsweise derart vorgegeben sein, dass einer kleineren Solldrehzahl NELSOLL eine kleinere Zeitkonstante und einer größeren Solldrehzahl NELSOLL eine größere Zeitkonstante zugeordnet ist. Dies fuhrt dazu, dass eine kleinere Solldrehzahl NELSOLL schneller und eine große- re Solldrehzahl NELSOLL langsamer von der nach dem Tiefpass 240 folgenden Drehzahlregelung 48 eingestellt werden kann. Dies fuhrt bei größeren Solldrehzahlen NELSOLL nicht zu einem abrupten Hochfahren des elektrischen Laders und damit zu einem größeren Fahrkomfort.
Alternativ oder zusatzlich konnten die Zeitkonstante oder die Zeitkonstanten des Tiefpasses 240 auch parameterabhangig bzw. kennfeldgesteuert beispielsweise in Abhängigkeit des Luftmassenistwertes ml und/oder der Motordrehzahl nezv des elektrischen Laders 16 eingestellt werden.
Optional kann es weiterhin generell und damit auch für jedes der drei beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele vorgesehen sein, dass eine Vorrichtung 250 zur Gradientenbildung einer Fahr- pedalstellung wped über der Zeit t vorgesehen ist. Der durch die Vorrichtung 250 gebildete Gradient wird einem Vergleicher 255 zugeführt. Der Vergleicher 255 vergleicht den Gradienten mit einem vorgegebenen Wert GRWPEDEZV. Liegt der Gradient über dem vorgegebenen Wert GRWPEDEZV, dann wird als Solldrehzahlwert eine Maximaldrehzahl NEZVHIS für den elektrischen Lader 16 eingestellt und entweder direkt oder wie in Figur 3 über den Tiefpass 240 der Drehzahlregelung 48 zugeführt.
Zusatzlich und wie in Figur 3 dargestellt kann es vorgesehen sein, die vom Gradienten der Fahrpedalstellung abhangige
Solldrehzahlwertbildung mit der oben beschriebenen Hysteresefunktion zu verknüpfen. Dabei wird einerseits der Ausgang des Vergleichers 255 und andererseits das Bit 235 auf ein UND-Gatter 260 gefuhrt. Der Ausgang des Vergleichers 255 ist dabei gesetzt, wenn der Gradient der Fahrpedalstellung über dem vorgegebenen Wert GRWPEDEZV liegt.
Wenn nun also der Gradient der Fahrpedalstellung über dem vorgegebenen Wert GRWPEDEZV liegt und die Motordrehzahl nmot der Brennkraftmaschine unter der ersten vorgegebenen Motordrehzahl liegt, dann wird dem Tiefpass 240 die Maximaldrehzahl NEZVHIS als Solldrehzahlwert zugeführt. Auf diese Weise laßt sich bei einer sehr schnellen Momentenanforderung und ausgeschaltetem oder mit schwacher Drehzahl betriebenem elektrischem Lader 16 der elektrische Lader 16 in einem schnelleren Rechenraster vorgesteuert zum Hochlauf bringen, wodurch ein erheblicher Dynamikgewinn erzielt wird.
Die Berechnung des Ladedrucksollwertes plsoll erfolgt dabei über die Momentenstruktur der Motorsteuerung und benotigt eine dementsprechende Laufzeit. Weiterhin enthalt der Berechnungsweg Funktionen wie z.B. die Lastschlagdampfung, die zu einem verzögerten Aufbau des Ladedrucksollwertes plsoll fuhren, der deshalb gegenüber dem aus der Betätigung des Fahrpedals resultierenden Pedalsignal in Form des Gradienten der Fahrpedalstellung nacheilt.
Alternativ oder auch ergänzend konnten auch der Ladedruck- Sollwert plsoll und der Luftmassensollstrom mlsoll über eine Pradiktionsrechnung ermittelt werden. Durch eine solche Vorhersage lasst sich der Drehzahlaufbau des elektrischen Laders 16 ebenfalls vorsteuern bzw. schneller realisieren. Bei der Pradiktionsrechnung kann beispielsweise die Differenz zwischen dem letzten und dem vorletzten Ladedruck-Sollwert bzw. Luftmassen-Sollstrom bestimmt und aufgrund dieser Differenz eine Extrapolation auf einen nachfolgenden Ladedruck- Sollwert bzw. Luftmassen-Sollstrom durchgeführt und somit eine Vorhersage realisiert werden.
Die anhand der obigen Ausfuhrungsbeispiele beschriebene Erfindung gewahrleistet eine präzise und zugleich bedarfsab- hangige Steuerung oder Regelung des elektrischen Laders 16 ohne unnötige Bordnetzbelastung und ohne Mehraufwand hinsichtlich der erforderlichen Sensorik.
Wenn der Druck pvor vor dem elektrischen Lader 16 und der Druck pnach hinter dem elektrischen Lader 16 in Stromungsrichtung bekannt ist, beispielsweise durch Messung mittels je eines Drucksensors vor und nach dem elektrischen Lader 16, so kann durch Quotientenbildung pnach/pvor das aktuelle Verdichterdruckverhaltnis vpezv = pnach/pvor des elektri- sehen Laders 16 ermittelt werden. In diesem Fall kann ausgehend vom Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 3 auf das Kennfeld 200 zur Ermittlung des aktuellen Verdichterdruckverhaltnisses vpezv des elektrischen Laders 16 verzichtet werden.
Gemäß Figur 1 ist der elektrische Lader 16 dem Abgasturbolader 14 nachgeschaltet. Die Reihenfolge der beiden Lader 14, 16 ist jedoch beliebig im Hinblick auf die erfindungsgemaße Regelung des Verdichterdruckverhaltnisses des elektrischen Laders 16. Wenn jedoch entgegen der Darstellung nach Figur 1 der elektrische Lader 16 in Stromungsrichtung vor dem Abgasturbolader 14 angeordnet ist, so ist dies aus thermodynami- scher Sicht für den elektrischen Lader 16 gunstiger.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Laders, welcher mit einem Abgasturbolader zur Verdichtung der angesaugten Luft einer Brennkraftmaschine zusammenwirkt, wobei ein Ansteuersignal gebildet wird, welches den elektrischen Lader ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuersignal in Abhängigkeit eines einzustellenden Druckverhaltnisses über dem elektrischen Lader erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu erwartende Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Laders in Abhängigkeit des Verdichterdruckverhaltnisses des Abgasturboladers bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterverhaltnis des Abgasturboladers nach Maßgabe von Motordrehzahl und einem vorgegebenen Wert für die Luftströmung zur Brennkraftmaschine gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Druckverhaltnis des Abgasturboladers mittels eines Filters gefiltert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitkonstante bzw. die Zeitkonstanten des Filters be- triebsgroßenabhangig, vorzugsweise motordrehzahlabhangig sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das einzustellende Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Laders auf der Basis des Verdichterdruckverhaltnisses des Abgasturboladers, des Umgebungsdrucks oder des Drucks am Eintritt des ersten der beiden Lader in Stromungsrichtung und eines Ladedrucksollwertes ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung des Verdichterdruckverhaltnis des Abgasturboladers Umgebungsdruck bzw. der Druck am Eintritt eines der beiden Lader in Stromungsrichtung und/oder Abgastemperatur berücksichtigt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck vor dem elektrischen Hilfslader gemessen oder modelliert wird, daraus das Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Hilfsladers be- stimmt wird und der elektrische Lader abhangig vom einzustellenden Verdichterdruckverhaltnis und dem ermittelten Verdichterdruckverhaltnis angesteuert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einzustellende Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Laders in Abhängigkeit eines aktuellen Verdichterdruckverhaltnisses des elektrischen Laders bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das einzustellende Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Laders in Abhängigkeit des Verhältnisses zwischen einem Ladedrucksollwert und einem Ladedruckistwert bestimmt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das aktuelle Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Laders in Abhängigkeit einer Istdrehzahl des elektrischen Laders und einem Istwert für die Luftströmung zur Brennkraftmaschine gebildet wird.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Lader oberhalb einer ersten vorgegebenen Motordrehzahl abgeschaltet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Lader nach dem Abschalten wieder einge- schaltet wird, wenn eine zweite vorgegebene Motordrehzahl unterschritten wird, die kleiner als die erste vorgegebene Motordrehzahl ist.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das einzustellende Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Laders in Abhängigkeit eines Fahrpedalgradienten bestimmt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes durch den
Fahrpedalgradienten eine Maximaldrehzahl als Solldrehzahlwert für den elektrischen Lader eingestellt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass abhangig vom einzustellenden
Verdichterdruckverhaltnisses und des vorgegebenen Wertes für die Luftströmung ein Solldrehzahlwert für den elektrischen Lader gebildet wird, welcher mittels einer Drehzahlregelung oder Drehzahlsteuerung eingestellt wird.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Lader in einem abgeschalteten Zustand mit einer Ruhedrehzahl als Solldrehzahlwert eingestellt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Solldrehzahlwert des elek- trischen Laders mittels eines zweiten Filters, insbesondere eines Tiefpasses, gefiltert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitkonstante bzw. die Zeitkonstanten des zweiten
Filters in Abhängigkeit des Solldrehzahlwertes des elektrischen Laders gewählt werden.
20. Vorrichtung zur Steuerung eines elektrisch betriebenen Laders, welcher mit einem Abgasturbolader zum Verdichten der einer Brennkraftmaschine zugefuhrten Luft zusammenwirkt, mit einer Steuereinheit, welche ein Ansteuersignal zur Ansteuerung des elektrischen Laders erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit Ansteuersignalbil- dungsmittel umfasst, welche das Ansteuersignal abhangig vom einzustellenden Verdichterdruckverhaltnis des elektrischen Laders einstellen.
21. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schrit- te von jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 20 durchzufuhren, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
22. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem Computer lesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 20 durchzufuhren, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.
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