WO2018059810A1 - Verfahren zum betreiben einer bi-turboanlage und motorsteuereinheit - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer bi-turboanlage und motorsteuereinheit Download PDF

Info

Publication number
WO2018059810A1
WO2018059810A1 PCT/EP2017/070075 EP2017070075W WO2018059810A1 WO 2018059810 A1 WO2018059810 A1 WO 2018059810A1 EP 2017070075 W EP2017070075 W EP 2017070075W WO 2018059810 A1 WO2018059810 A1 WO 2018059810A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuators
actuator
trimming
boost pressure
turbocharger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/070075
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Schwarz
Thomas Burkhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of WO2018059810A1 publication Critical patent/WO2018059810A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/007—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in parallel, e.g. at least one pump supplying alternatively
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F02B2039/162—Control of pump parameters to improve safety thereof
    • F02B2039/168—Control of pump parameters to improve safety thereof the rotational speed of pump or exhaust drive being limited
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a bi-turbo system comprising two turbochargers each with compressor and turbine and in which the air ducts are merged after each of the compressor and in front of the throttle valve of an internal combustion engine.
  • the speed of the turbocharger is essentially determined by the exhaust gas mass flow through the turbine, the temperature upstream of the turbine, and the pressure ratio across the turbine.
  • a certain supercharger speed causes a specific combination of printing conditions via the turbocharger compressor and flow through the turbocharger compressor, which is characteristic of this supercharger speed.
  • a maximum speed is set, which must not be exceeded in vehicle operation, otherwise it may cause damage to the turbocharger.
  • turbochargers are designed in such a way that under standard conditions (compressor pressure close to 1,000 hPa, temperature close to compressors near 300 K), this limit is not exceeded in all engine operating states. Under special boundary conditions resp. Ambient conditions such as altitude and / or heat, however, may result in the turbocharger limit speed being exceeded without appropriate countermeasure within the engine control. Since usually no turbocharger speed sensors are used in mass production of internal combustion engines for cost reasons, the supercharger speed is modeled in the engine control. The basis of these models is usually the calculation of the supercharger speed over the compressor map of the turbocharger on the basis of pressure ratio across the compressor and Heilvolu ⁇ menstrom through the compressor. This allows within the motor control is generally a reasonably accurate load ⁇ rnaviere modeled and introduced reliably appropriate engine modifications on the engine control when reaching the allowed limit speed (eg. As power reduction) to prevent exceeding the maximum charger speed.
  • the allowed limit speed eg. As power reduction
  • the second key for modeling the supercharger rotational speed magnitude the pressure ratio across the compressor is calculated within the motor control ⁇ by dividing the pressure after compressor to pressure upstream of the compressor.
  • the pressure after the compressor is usually calculated from the measured value of a pressure sensor, which is also in series use (eg upstream of the throttle valve), after the compressor and the modeled pressure drop via a charge air cooler which may be arranged between the turbocharger compressor and the pressure measuring point.
  • the pressure before the compressor is usually calculated from the measured value of an ambient pressure sensor that is also used in series production and the modeled pressure drop via the air filter.
  • Turbine actuators eg Wastegates
  • the actual distribution of intake air flow to the two turbochargers can only be assumed. In this case, it is generally assumed that the system behaves symmetrically and thus the same volume flow is conveyed via both compressors. It follows that in the engine control for both turbochargers in all operating conditions, the same supercharger speed is calculated.
  • the two turbochargers in the model in the engine control can be considered equivalent to a turbocharger (half air flow, same pressure ratio, same supercharger speed).
  • a prerequisite for a system with such a model is that the two turbochargers behave the same within system-related possible tolerances.
  • turbocharger in practice by efficiency differences, eg. B. due to production tolerances, different aging effects or damage, promote different, this may be due to the described System configuration can not be detected by the engine management system.
  • the control of both turbine actuators is synchronously adjusted by the boost pressure control until the requested target boost pressure is reached.
  • boost pressure control until the requested target boost pressure is reached.
  • a possible loss of efficiency of a turbocharger is compensated for the overall system, but this also means that due to the different efficiencies, the two turbochargers have different supercharger speeds.
  • the engine controller is unable (as described above) to model different rotational speeds for the two turbochargers.
  • turbocharger speed sensor in at least one compressor is for
  • the present invention has for its object to provide a method for operating a bi-turbo plant available, with a particularly good reliability he ⁇ reachable. This object is achieved by a method of the type described above, comprising the following steps:
  • the two turbine actuators of the two turbochargers of the engine control unit independently controlled.
  • a separate diagnosis of the two turbochargers is carried out according to the following method.
  • the two actuators are driven equally (synchronously) due to the boundary conditions described above.
  • a diagnostic routine is executed to diagnose the turbocharger spe ⁇ specific.
  • a position of the turbine actuators eg a wastegate position
  • pilot control pilot control
  • charge pressure control charge pressure control
  • the next step is to make a balance of the two turbine actuators to one another.
  • the position of one actuator relative to the position of the other actuator is changed accordingly. Details of the corresponding procedure are described below.
  • the next step is now the behavior of the charge ⁇ pressure regulator compared to the contracts.
  • the stroke of the boost pressure controller behaves the same for both trim operations.
  • a difference in the behavior of the charge pressure regulator in the two trim processes can be observed.
  • the turbo ⁇ bolader with worse efficiency, ie the likely damaged turbocharger can be detected.
  • the boost pressure regulator responds differently to a trimming of the control of different good loader. If the difference between the changes in the boost pressure regulator output required when the setpoint values for the two actuators are exceeded exceeds an applicable threshold, the engine control unit can determine or record an error that is specific to the turbocharger with a worse efficiency.
  • the 201604125 of the two actuators is performed ⁇ by the position of an actuator further closed, the position of the other actuator is further opened to a corresponding extent.
  • One variant is to pre-control the position of an actuator and to determine the position of the other actuator via deposited turbocharger models so that the boost pressure for a nominal system with the same behaving turbochargers remains constant.
  • both actuators precontrolled synchronously or only one actuator to be precontrolled and the other to be kept constant.
  • the agreements can be carried out in individual operating points.
  • Preferred is a trim that refers to several operating points.
  • the invention further relates to a control unit of a motor equipped with a bi-turbo engine, which is designed to carry out the method described above.
  • the invention will be explained below with reference to an embodiment in conjunction with the drawings in detail.
  • the sole figure of the drawing shows a flow chart of an embodiment of the method according to the invention. In the present case, it involves the operation of a bi-turbo system of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • Such a plant comprises two turbochargers, each with compressor and turbine, their air ducts being merged in each case after the compressor and upstream of the throttle valve of the internal combustion engine.
  • Each turbocharger has a suitable actuator, which may be, for example, a wastegate. _
  • both actuators are controlled synchronously.
  • a position of the actuators which is the same for both actuators, arises as a result of this synchronous pilot control and boost pressure control.
  • step 2 the two actuators are trimmed to one another.
  • the position of an actuator is closed further and the position of the other opened to a corresponding extent.
  • the change in the boost pressure regulator output necessary to achieve the desired boost pressure is observed in step 3 and stored in the engine control unit.
  • step 4 the trim of the actuators is reversed.
  • step 5 the change in the charge pressure controller output required to achieve the desired charge pressure is observed and stored in the engine control unit (step 5).
  • the behavior of the charge pressure regulator is then compared to the polls (step 6). If both turbochargers are identical within a tolerance range, the lift of the boost regulator will be the same for both trim operations. At different efficiencies of the two superchargers, a difference in the behavior of the charge pressure regulator is observed in the two trim processes.
  • step 7 If the difference in the changes required by the nominal values for the two actuators is negligible Booster output exceeds a threshold, a specific fault is detected for the associated turbocharger.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Bi-Turboanlage beschrieben. Die beiden Aktuatoren der Turbolader werden angesteuert, um eine Position der Aktuatoren zu erreichen, die für beide Aktuatoren gleich ist. Es werden dann beide Aktuatoren zueinander vertrimmt, wobei die dadurch bewirkte Änderung des zum Erreichen des Soll-Ladedrucks nötigen Ladedruckreglerausgangs beobachtet wird. Nach Durchführen einer Vertrimmung der beiden Aktuatoren zueinander in umgekehrter Weise erfolgt ebenfalls eine Beobachtung der dadurch bewirkten Änderung des Ladedruckreglerausgangs. Das Verhalten des Ladedruckreglers bei den Vertrimmungen wird verglichen. Aus der entsprechenden Auswertung kann ein fehlerhaftes Verhalten eines Turboladers festgestellt werden. Ferner wird eine Motorsteuereinheit zur Durchführung dieses Verfahrens beschrieben.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben einer Bi-Turboanlage und Motorsteuereinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bi-Turboanlage, die zwei Turbolader jeweils mit Verdichter und Turbine umfasst und bei der die Luftführungen jeweils nach dem Verdichter und vor der Drosselklappe einer Brennkraftma- schine zusammengeführt sind.
Bei Brennkraftmaschinen mit Turbolader wird die Drehzahl des Turboladers im Wesentlichen durch den Abgasmassenstrom durch die Turbine, die Temperatur vor Turbine und das Druckverhältnis über die Turbine bestimmt. In jedem durch Motordrehzahl und Mo¬ tordrehmoment sowie Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck bestimmten Betriebspunkt des Motors bewirkt eine bestimmte Laderdrehzahl eine bestimmte Kombination aus Druckverhältnissen über den Turboladerverdichter und Volumenstrom durch den Turboladerverdichter, die für diese Laderdrehzahl charakteristisch ist. Für den jeweilig verwendeten Turbolader ist eine Maximaldrehzahl festgelegt, die im Fahrzeugbetrieb nicht überschritten werden darf, da es ansonsten zur Schädigung des Turboladers kommen kann. Turbolader sind in der Regel so ausgelegt, dass unter Normbedingung (Druck vor Verdichter nahe 1.000 hPa, Temperatur vor Verdichter nahe 300 K) in allen Motorbetriebszuständen diese Grenze nicht überschritten wird. Unter besonderen Randbedingungen bzw . Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise in der Höhe und/oder Hitze, kann es jedoch ohne entsprechende Gegenmaßnahme innerhalb der Motorsteuerung zu einem Überschreiten der Turboladergrenzdrehzahl kommen. Da in der Regel aus Kostengründen keine Turboladerdrehzahlsensoren in der Serienproduktion von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, wird in der Motorsteuerung die Laderdrehzahl modelliert. Grundlage dieser Modelle ist in der Regel die Berechnung der Laderdrehzahl über das Verdichterkennfeld des Turboladers auf Basis von Druckverhältnis über den Verdichter und Luftvolu¬ menstrom durch den Verdichter. Damit können innerhalb der Motorsteuerung in der Regel eine ausreichend genaue Lade¬ rdrehzahl modelliert und bei Erreichen der erlaubten Grenzdrehzahl zuverlässig entsprechende motorische Maßnahmen über die Motorsteuerung eingeleitet werden (z. B. Leistungsreduktion), um ein Überschreiten der maximalen Laderdrehzahl zu verhindern.
Die eine zur Modellierung der Laderdrehzahl notwendige physikalische Modellgröße, der Luftvolumenstrom durch den Verdichter, liegt in der Motorsteuerung in der Regel mit hoher Genauigkeit vor, da er direkt aus der angesaugten Luftmasse der Brennkraftmaschine errechnet werden kann und diese aufgrund ihrer Wichtigkeit für die restliche Steuerung der Brennkraftmaschine mit hoher Genauigkeit berechnet wird.
Die zweite zur Modellierung der Laderdrehzahl zentrale Größe, das Druckverhältnis über Verdichter, wird innerhalb der Motor¬ steuerung aus dem Quotienten von Druck nach Verdichter zu Druck vor Verdichter berechnet. Der Druck nach Verdichter wird in der Regel aus dem Messwert eines auch im Serieneinsatz (z. B. vor Drosselklappe) vorhandenen Drucksensors nach Verdichter und dem modellierten Druckabfall über einen eventuell zwischen Turboladeverdichter und Druckmessstelle angeordneten Ladeluftkühler berechnet. Der Druck vor Verdichter wird in der Regel berechnet aus dem Messwert eines auch im Serieneinsatz vorhandenen Umgebungsdrucksensors und dem modellierten Druckabfall über den Luftfilter.
Bei Bi-Turboanlagen, deren Luftführungen jeweils nach dem Verdichter vor der Drosselklappe eventuell vor einem für beide Turbolader gemeinsamen Ladeluftkühler oder eventuell nach den für beide Turbolader separaten Ladeluftkühlern zusammengeführt werden, sogenannten Parallelturboanlagen oder Turbolader im Parallelbetrieb, herrscht in jedem Betriebspunkt nach jedem der beiden Verdichter der gleiche Druck, da über die gemeinsame Luftführung ein Druckausgleich stattfindet . Damit herrscht unter der Annahme baugleicher Luftfilter oder eines gemeinsamen Luftfilters sowie unter der Annahme baugleicher Ladeluftkühler oder eines gemeinsamen Ladeluftkühlers über beide Verdichter das gleiche Druckverhältnis. Bei gängigen „druckgeführten" (d. h. nur mit Saugrohrdrucksensor, nicht jedoch mit Luftmassenmesser ausgestatteten) Systemen wird die vom Motor angesaugte Luftmasse in der Motorsteuerung auf Basis eines Drucksensorsignals nach Drosselklappe berechnet. Aufgrund des Fehlens von für einzelne Turbolader spezifischen Messwerten (gleicher Druck nach beiden Verdichtern) kann bei gemeinsamer Ansteuerung der beiden
Turbinenaktuatoren (z. B. Wastegates) die tatsächliche Verteilung des Ansaugluftstromes auf die beiden Turbolader nur angenommen werden. Hierbei wird in der Regel davon ausgegangen, dass sich das System symmetrisch verhält und damit über beide Verdichter der gleiche Volumenstrom gefördert wird. Daraus folgt, dass in der Motorsteuerung für beide Turbolader in allen Betriebszuständen die gleiche Laderdrehzahl berechnet wird. Somit können die beiden Turbolader in der Modellbildung in der Motorsteuerung als gleichwertig mit einem Turbolader betrachtet werden (halber Luftvolumenstrom, gleiches Druckverhältnis, gleiche Laderdrehzahl) . Voraussetzung für ein System mit einer solchen Modellbildung ist hiermit, dass die beiden Turbolader sich innerhalb systembedingt möglicher Toleranzen gleich verhalten .
Wenn die Turbolader in der Praxis durch Wirkungsgradunterschiede, z. B. infolge von Produktionstoleranzen, unterschiedlichen Alterungseffekten oder Beschädigungen, unterschiedlich fördern, kann dies bedingt durch die beschriebene Systemkonfiguration vom Motorsteuerungssystem nicht erkannt werden. Die Ansteuerung beider Turbinenaktuatoren wird durch die Ladedruckregelung synchron so lange nachgeregelt, bis der angeforderte Soll-Ladedruck erreicht wird. Dies führt dazu, dass für das Gesamtsystem ein eventueller Wirkungsgradverlust eines Turboladers ausgeglichen wird, jedoch führt dies auch dazu, dass bedingt durch die unterschiedlichen Wirkungsgrade die beiden Turbolader unterschiedliche Laderdrehzahlen aufweisen. Die Motorsteuerung ist jedoch aufgrund der beschriebenen Aktuator- und Sensorkonfiguration nicht in der Lage (wie vorstehend beschrieben) , unterschiedliche Drehzahlen für die beiden Turbolader zu modellieren. So kann es mit den derzeitigen Ansteuerstrategien in der Motorsteuerung dazu kommen, dass bei großen Wirkungsgradunterschieden zwischen den beiden Ladern bei einem der beiden Lader die zulässige Grenzdrehzahl überschritten wird und es demzufolge zur Bauteilschädigung oder -Zerstörung kommt. Mit anderen Worten, ein Wirkungsgradverlust eines Turboladers, beispielsweise durch Schädigung, führt bei der¬ artigen Systemen früher oder später zwangsweise zur Schädigung des zweiten Laders, ohne dass dies von der Motorsteuerung verhindert werden kann.
Ohne die Verwendung von zusätzlichen kostenintensiven Sensoren, beispielsweise Luftmassensensor vor jedem Verdichter, Turbo- laderdrehzahlsensor in zumindest einem Verdichter, ist für
Systeme mit gemeinsamer Ansteuerung der Turbinenaktuatoren eine turboladerspezifische Diagnose und ein Schutz nicht möglich. Es wird in Kauf genommen, dass bei Schädigung eines Turboladers eine Schädigung des zweiten Laders auftreten kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Bi-Turboanlage zur Verfügung zu stellen, mit dem eine besonders gute Betriebssicherheit er¬ reichbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, das die folgenden Schritte umfasst :
Synchrones Ansteuern der beiden Aktuatoren der Turbolader im Normalbetrieb, in dem die Aktuatorsollposition zur Einstellung eines gewünschten Ladedrucks gewählt wird, zur Einstellung einer Position der Aktuatoren, die für beide Aktuatoren gleich ist; nach Stabilisierung des Hubes des zugehörigen Ladedruckreglers Durchführen einer Vertrimmung der beiden Aktuatoren zueinander;
Beobachten der dadurch bewirkten Änderung des zum Erreichen des Soll-Ladedrucks nötigen Ladedruckreglerausgangs und Speichern derselben in der Motorsteuereinheit;
Durchführen einer Vertrimmung der beiden Aktuatoren zueinander in umgekehrter Weise; wiederum Beobachten der dadurch bewirkten Änderung des zum Erreichen des Soll-Ladedrucks nötigen Ladedruckreglerausgangs und Speichern derselben in der Motorsteuereinheit; Vergleichen des Verhaltens des Ladedruckreglers bei den Ver¬ trimmungen; und wenn die Differenz der bei Vertrimmung der Sollwerte für die beiden Aktuatoren nötigen Änderungen des Ladedruckreglerausgangs eine Schwelle überschreitet, Feststellen eines spe¬ zifischen Fehlers für den zugehörigen Turbolader.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die beiden Turbi- nenaktuatoren der beiden Turbolader von der Motorsteuereinheit unabhängig voneinander angesteuert. Erfindungsgemäß wird eine separate Diagnose der beiden Turbolader nach dem folgenden Verfahren ausgeführt. Im Normalbetrieb werden die beiden Aktuatoren aufgrund der vorstehend beschriebenen Randbedingungen gleich (synchron) angesteuert. In geeigneten Fahrzuständen im Aufladebereich der Brennkraftmaschine, die von der Motorsteuereinheit aufgrund von hinterlegten Algorithmen erkannt werden (z. B. Stationärfahrt), wird eine Diagnoseroutine ausgeführt, um die Turbolader spe¬ zifisch zu diagnostizieren. Im jeweiligen Betriebszustand stellt sich aufgrund der synchronen Ansteuerung (Vorsteuerung) und Ladedruckregelung eine Position der Turbinenaktuatoren (z. B. eine Wastegateposition) ein, die für beide Aktuatoren gleich ist . Nachdem sich der Hub des Ladedruckreglers in dem betrachteten Betriebspunkt stabilisiert hat (Stationärbetrieb) , wird als nächster Schritt eine Vertrimmung der beiden Turbinenaktuatoren zueinander vorgenommen. Dazu wird die Position eines Aktuators relativ zur Position des anderen Aktuators entsprechend ver- ändert. Einzelheiten der entsprechenden Vorgehensweise werden nachfolgend beschrieben.
Während dieser Vertrimmung wird die dadurch bewirkte Änderung des zum Erreichen des Soll-Ladedrucks nötigen Ladedruckregler- ausgangs beobachtet und in der Motorsteuereinheit gespeichert. Im Anschluss daran wird die Vertrimmung der Aktuatoren in Umkehrung ausgeführt. Wiederum wird nun die dadurch bewirkte Änderung des zum Erreichen des Soll-Ladedrucks nötigen Ladedruckreglerausgangs beobachtet und in der Motorsteuereinheit abgelegt.
Als nächster Schritt wird nunmehr das Verhalten des Lade¬ druckreglers bei den Vertrimmungen verglichen. Bei einem intakten System, d. h. wenn beide Turbolader innerhalb der Toleranz identisch sind, verhält sich der Hub des Ladedruckreglers bei beiden Vertrimmvorgängen gleich. Bei unterschiedlichen Wirkungsgraden der beiden Lader ist ein Unterschied im Verhalten des Ladedruckreglers bei den beiden Vertrimmvorgängen zu beobachten.
Beispielsweise ist bei einer bestimmten Vertrimmung der
Sollposition des Turbinenaktuators eines Turboladers mit schlechterem Wirkungsgrad in Richtung geringere Turboladerleistung der dadurch bewirkte Anstieg des zum Erreichen des Soll-Ladedrucks nötigen Ladedruckreglerausgangs größer als bei gleicher Vertrimmung der Sollposition des Aktuators eines Turboladers mit besserem Wirkungsgrad. Dadurch kann der Tur¬ bolader mit schlechterem Wirkungsgrad, d. h. der wahrscheinlich geschädigte Turbolader, erkannt werden.
Wesentlich ist dabei, dass der Ladedruckregler auf eine Vertrimmung der Ansteuerung verschieden guter Lader verschieden reagiert. Wenn die Differenz der bei Vertrimmung der Sollwerte für die beiden Aktuatoren nötigen Änderungen des Ladedruckreg- lerausgangs eine applizierbare Schwelle überschreitet, kann die Motorsteuereinheit einen für den Turbolader mit schlechterem Wirkungsgrad spezifischen Fehler feststellen bzw. eintragen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist daher eine turbolader- individuelle Diagnose ohne zusätzliche Sensorik möglich. Es ist eine frühzeitige Erkennung der Verschlechterung des Wirkungsgrades eines Laders möglich. Damit kann die Folgeschädigung eines zweiten Laders verhindert werden. Die Folge ist eine deutliche Erhöhung der Betriebssicherheit und Reduktion der Reparaturkosten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die 201604125 der beiden Aktuatoren durch¬ geführt, indem die Position eines Aktuators weiter geschlossen, die Position des anderen Aktuators in entsprechendem Maße weiter geöffnet wird. Eine Variante besteht darin, die Position des eines Aktuators vorzusteuern und die Position des anderen Aktuators über hinterlegte Turboladermodelle so zu ermitteln, dass der Ladedruck für ein nominelles System mit sich gleich verhaltenden Turboladern konstant bleibt.
Es können jedoch auch beide Aktuatoren synchron vorgesteuert werden oder nur ein Aktuator vorgesteuert und der andere konstant gehalten werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Vertrimmungen in einzelnen Betriebspunkten durchgeführt werden. Bevorzugt wird eine Vertrimmung, die sich auf mehrere Betriebspunkte bezieht.
Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinheit eines mit einer Bi-Turboanlage ausgestatteten Motors, die zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im vorliegenden Fall geht es um das Betreiben einer Bi-Turboanlage einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges. Eine derartige Anlage umfasst zwei Turbolader jeweils mit Verdichter und Turbine, wobei deren Luftführungen jeweils nach dem Verdichter und vor der Drosselklappe der Brennkraftmaschine zu- sammengeführt sind. Jeder Turbolader besitzt einen geeigneten Aktuator, bei dem es sich beispielsweise um ein Wastegate handeln kann . _
y
In einem ersten Schritt 1 des Verfahrens werden beide Aktuatoren synchron angesteuert. Im jeweiligen Betriebszustand stellt sich aufgrund dieser synchronen Vorsteuerung und Ladedruckregelung eine Position der Aktuatoren ein, die für beide Aktuatoren gleich ist .
Nachdem sich der Hub des Ladedruckreglers in dem betrachteten Betriebspunkt stabilisiert hat, wird gemäß Schritt 2 eine Vertrimmung der beiden Aktuatoren zueinander vorgenommen. Dazu wird die Position eines Aktuators weiter geschlossen und im entsprechenden Maße die Lage des anderen weiter geöffnet. Während dieser Vertrimmung wird in Schritt 3 die dadurch bewirkte Änderung des zum Erreichen des Soll-Ladedrucks nötigen Ladedruckreglerausgangs beobachtet und in der Motorsteuereinheit gespeichert.
Im Anschluss darin wird in Schritt 4 die Vertrimmung der Aktuatoren in Umkehrung ausgeführt. Wiederum wird nun die dadurch bewirkte Änderung des zum Erreichen des Soll-Ladedrucks nötigen Ladedruckreglerausgangs beobachtet und in der Motorsteuer¬ einheit abgelegt (Schritt 5) .
Daraufhin wird das Verhalten des Ladedruckreglers bei den Vertrimmungen verglichen (Schritt 6) . Wenn beide Turbolader innerhalb eines Toleranzbereiches identisch sind, verhält sich der Hub des Ladedruckreglers bei beiden Vertrimmvorgängen gleich. Bei unterschiedlichen Wirkungsgraden der beiden Lader wird ein Unterschied im Verhalten des Ladedruckreglers bei den beiden Vertrimmvorgängen beobachtet.
Der entsprechende Auswertungsvorgang wird in Schritt 7 durchgeführt. Wenn die Differenz der bei Vertrimmung der Sollwerte für die beiden Aktuatoren nötigen Änderungen des Ladedruckreglerausgangs eine Schwelle überschreitet, wird ein spezifischer Fehler für den zugehörigen Turbolader festgestellt.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Bi-Turboanlage, die zwei Turbolader jeweils mit Verdichter und Turbine umfasst und bei der die Luftführungen jeweils nach dem Verdichter und vor der Drosselklappe einer Brennkraftmaschine zusam¬ mengeführt sind, mit den folgenden Schritten:
(1) Synchrones Ansteuern der beiden Aktuatoren der Turbolader im Normalbetrieb, in dem die Aktua- torsollposition zur Einstellung eines gewünschten Ladedrucks gewählt wird, zur Einstellung einer Position der Aktuatoren, die für beide Aktuatoren gleich ist;
(2) nach Stabilisierung des Hubes des zugehörigen
Ladedruckreglers Durchführen einer Vertrimmung der beiden Aktuatoren zueinander;
(3) Beobachten der dadurch bewirkten Änderung des zum Erreichen des Soll-Ladedrucks nötigen Ladedruckreglerausgangs und Speichern derselben in der MotorSteuereinheit ;
(4) Durchführen einer Vertrimmung der beiden Aktuatoren zueinander in umgekehrter Weise;
(5) wiederum Beobachten der dadurch bewirkten Änderung des zum Erreichen des Soll-Ladedrucks nötigen Ladedruckreglerausgangs und Speichern derselben in der Motorsteuereinheit;
(6) Vergleichen des Verhaltens des Ladedruckreglers bei den Vertrimmungen; und wenn die Differenz der bei Vertrimmung der Sollwerte für die beiden Aktuatoren nötigen Änderungen des Ladedruckreglerausgangs eine Schwelle über¬ schreitet, Feststellen eines spezifischen Fehler für den zugehörigen Turbolader.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertrimmung der beiden Aktuatoren durchgeführt wird, indem die Position eines Aktuators weiter geschlossen und die Position des anderen Aktuators in entsprechendem Maße weiter geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des einen Aktuators vorgesteuert und die Position des anderen Aktuators über hinterlegte Tur¬ boladermodelle so ermittelt wird, dass der Ladedruck für ein nominelles System mit sich gleich verhaltenden Turboladern konstant bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vertrimmung beide Aktuatoren synchron vorgesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vertrimmung ein Aktuator vorgesteuert und der andere Aktuator konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertrimmungen für mehrere Betriebspunkte durchgeführt werden.
PCT/EP2017/070075 2016-09-27 2017-08-08 Verfahren zum betreiben einer bi-turboanlage und motorsteuereinheit Ceased WO2018059810A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016218605.1 2016-09-27
DE102016218605.1A DE102016218605B3 (de) 2016-09-27 2016-09-27 Verfahren zum Betreiben einer Bi-Turboanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018059810A1 true WO2018059810A1 (de) 2018-04-05

Family

ID=59256194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/070075 Ceased WO2018059810A1 (de) 2016-09-27 2017-08-08 Verfahren zum betreiben einer bi-turboanlage und motorsteuereinheit

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102016218605B3 (de)
WO (1) WO2018059810A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115013175B (zh) * 2022-07-19 2023-06-16 湖南道依茨动力有限公司 一种涡轮增压器执行器故障检测方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19901069A1 (de) * 1999-01-14 2000-07-27 Daimler Chrysler Ag Brennkraftmaschine mit ansteuerbarer Ladeluft-Förderleistungseinstelleinheit
US6338250B1 (en) * 1998-01-08 2002-01-15 Rolls-Royce & Bentley Motor Cars Limited Turbocharger system
US20070234984A1 (en) * 2006-04-05 2007-10-11 Ilya Kolmanovsky Method for controlling cylinder air charge for a turbo charged engine having variable event valve actuators
DE102008031941A1 (de) * 2007-09-06 2009-03-12 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Luftstromausgleich für ein Motorsystem mit Twin-Turboladung
US20090077965A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Ford Global Technologies, Llc Approach for Identifying and Responding to an Unresponsive Wastegate in a Twin Turbocharged Engine
DE102013200420A1 (de) * 2013-01-14 2014-07-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Aktive Laderüberwachung einer zweistufigen Aufladeeinheit

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010055137A1 (de) * 2010-12-18 2012-06-21 Audi Ag Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens mit zwei Turboladern
DE102011104016B4 (de) * 2011-06-11 2014-04-24 Audi Ag Verfahren zum Überprüfen der Funktion von Ladedrucksteuerungen
US9151217B2 (en) * 2012-12-21 2015-10-06 Ford Global Technologies, Llc Twin turbocharger wastegate control

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6338250B1 (en) * 1998-01-08 2002-01-15 Rolls-Royce & Bentley Motor Cars Limited Turbocharger system
DE19901069A1 (de) * 1999-01-14 2000-07-27 Daimler Chrysler Ag Brennkraftmaschine mit ansteuerbarer Ladeluft-Förderleistungseinstelleinheit
US20070234984A1 (en) * 2006-04-05 2007-10-11 Ilya Kolmanovsky Method for controlling cylinder air charge for a turbo charged engine having variable event valve actuators
DE102008031941A1 (de) * 2007-09-06 2009-03-12 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Luftstromausgleich für ein Motorsystem mit Twin-Turboladung
US20090077965A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Ford Global Technologies, Llc Approach for Identifying and Responding to an Unresponsive Wastegate in a Twin Turbocharged Engine
DE102013200420A1 (de) * 2013-01-14 2014-07-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Aktive Laderüberwachung einer zweistufigen Aufladeeinheit

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016218605B3 (de) 2017-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112008002195B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen einer Ansaugluftkompressoreinrichtung mit variabler Geometrie
EP1468173B1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines elektrisch angetriebenen verdichters
DE102014101396B4 (de) Turboladerstrom-Steuerungsverfahren
DE102012200788B4 (de) Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Kompressors
DE102014213631B4 (de) Steuervorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen in einem Turbolader
EP1623103B1 (de) Verfahren zur drehzahl überwachung eines bi-turboladers
DE102010007601A1 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine
DE102015212833A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Turbolader
DE102016215610B4 (de) Steuerung für eine mit einem Superlader ausgestattete Verbrennungskraftmaschine
WO2016034370A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines abgasrückführventils einer aufgeladenen brennkraftmaschine mit abgasrückführung
DE102015216261A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Stellgröße für einen Ladersteller einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung
EP3061954B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines antriebssystems eines kraftfahzeugs mit einer aufgeladenen brennkraftmaschine
DE102015200904A1 (de) Steuervorrichtung für Verbrennungsmotor
DE102011084086A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Einstellen einer Endstellung einer Turbine für eine Aufladeeinrichtung mit variabler Turbinengeometrie
DE102014213099B4 (de) Kraftfahrzeug und Anpassungsverfahren
WO2000019079A1 (de) Regelungsverfahren für eine aufgeladene brennkraftmaschine
EP1342895B1 (de) Verfahren zur Diagnose eines elektrisch angetriebenen Verdichters
DE102016206329B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines einen Wastegate-Turbolader aufweisenden Verbrennungsmotors und Verbrennungsmotor
DE102012212555B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung von nacheinander angeordneten Aufladeeinrichtungen bei einem Verbrennungsmotor mit mehrstufiger Aufladung
WO2018059810A1 (de) Verfahren zum betreiben einer bi-turboanlage und motorsteuereinheit
DE102017104469A1 (de) Verfahren zum Ermitteln des Beladungszustands eines Partikelfilters und Verbrennungsmotor
DE102012209357A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Schubumluftventils für eine Aufladeeinrichtung eines Verbrennungsmotors
DE102015210226A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Leistung eines Verbrennungsmotors durch Nutzung eines Turboladerdrehzahlmodells und eines Turboladerdrehzahlsensors
DE102011104016A1 (de) Verfahren zum Überprüfen der Funktion von Ladedrucksteuerungen
EP2733337A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Ladedrucks einer aufgeladenen Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17751375

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17751375

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1