DE102013215000B4

DE102013215000B4 - Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102013215000B4
Application number: DE102013215000.8A
Authority: DE
Inventors: Tomokazu Makino; Michihisa Yokono
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: CN103670680A; JP2014047627A; US20140060041A1; US9267426B2; DE102013215000A1; JP5389238B1; CN103670680B

Abstract

Ein Waste-Gate-Ventil-Sollöffnungsgrad wird in Übereinstimmung mit einer Antriebsbedingung eines Innenverbrennungsmotors eingestellt; basierend auf einer detektierten Drehzahl des Innenverbrennungsmotors und einem eingestellten Waste-Gate-Ventil-Sollöffnungsgrad wird festgestellt, ob eine Superladung für den Innenverbrennungsmotor erforderlich ist oder nicht; und in einem Fall, in dem festgestellt wird, dass die Superladung nicht erforderlich ist, wird ein Antriebsstrom für die Waste-Gate-Ventil-Antriebseinheit gestoppt, wenn der Öffnungsgrad des Waste-Gate-Ventil zu einem Sollwert wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine in einem Innenverbrennungsmotor, der einen Superlader, wie etwa einen Turbolader, beinhaltet, vorgesehene Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung.
Beschreibung verwandten Stands der Technik
Bis heute ist eine Technologie bekannt gewesen, in der, um die Abgabe eines Innenverbrennungsmotors zu erhöhen, ein Turbolader im Einlasspfad des Innenverbrennungsmotors vorgesehen ist, und bei dem Einlassluft im Einlasspfad mit dem Turbolader supergeladen wird, um so dem Innenverbrennungsmotor zugeführt zu werden. Ein Turbolader dient dazu, eine Turbine mit Abgas aus einem Innenverbrennungsmotor zu rotieren und Druck an die dem Innenverbrennungsmotor zuzuführende Luft anzulegen; wenn jedoch der Innenverbrennungsmotor unter der Bedingung einer hohen Drehzahl und einer hohen Last ist, kann der Superladungsdruck unnötig ansteigen, wodurch der Innenverbrennungsmotor beschädigt wird.
Entsprechend wird im Allgemeinen in einem Abgaspfad eine Abgasnebenleitung zum Vorbeiführen eines Teils von der Turbine zuzuführenden Abgases vorgesehen, und wird die Menge des vorbeigeführten Abgases, das die Abgasnebenleitung betritt, mit einem Waste-Gate-Ventil (nachfolgend auch als ein W/G-Ventil bezeichnet) so gesteuert, dass die Einfließmenge des Abgases an die Turbine justiert wird, wodurch der Einlassluftdruck (Superladungsdruck) auf ein geeignetes Niveau gesteuert wird.
Im Allgemeinen wird ein W/G-Ventil unter Verwendung eines Positivdruck-Aktuators angetrieben. Dieser Aktuator ist mit dem Einlasspfad eines Innenverbrennungsmotors gekoppelt, speziell mit einem Einlasspfad stromaufwärts einer Drosselklappe, in der der Druck besonders ansteigt; wenn der Druck im Einlasspfad des Innenverbrennungsmotors höher als der Atmosphärendruck wird, wird der Betrieb des Aktuators ermöglicht.
Im Allgemeinen wird das W/G-Ventil aus gehalten, bis der Betrieb des Aktuators ermöglicht wird.
Mit der Konfiguration einer konventionellen W/G-Ventilsteuervorrichtung, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, kann das W/G-Ventil nicht betrieben werden, wenn nicht der Druck im Einlasspfad des Innenverbrennungsmotors ansteigt; daher, wenn der Druck im Einlasspfad gleich oder niedriger einem vorbestimmten Wert ist, kann das W/G-Ventil nicht betrieben werden, selbst falls eine Anforderung zum Ändern des W/G-Ventilöffnungsgrads besteht.
Entsprechend ist in den letzten Jahren ein System vorgeschlagen worden, in dem ein elektrisches W/G-Antriebsverfahren verwendet wird, in welchem ein W/G-Ventil durch einen Motor angetrieben wird und unabhängig vom Druck im Einlasspfad das W/G-Ventil betätigt wird, wenn erforderlich, so dass das Superladen durch den Turbolader beschränkt ist, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird (siehe beispielsweise Patentdokument 1). Die konventionelle Vorrichtung ermöglicht es, dass, wenn die Last des Innenverbrennungsmotors niedrig ist, der Öffnungsgrad des W/G-Ventils erhöht wird, um den Abgasdruck abzusenken und den Pumpverlust des Turboladers zu reduzieren, so dass die konventionelle Vorrichtung zu einer Verbesserung der Abgaseffizienz beitragen kann.
Referenz des Stands der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-274831
Weil das im Patentdokument 1 offenbarte konventionelle W/G-Ventil durch einen Strom gesteuert wird, wird eine Energetisierung benötigt, wenn das W/G-Ventil bei einer gewünschten Öffnungsgradposition fixiert ist; somit, obwohl im Patentdokument 1 keine Beschreibung bezüglich Stromverbrauch gegeben wird, kann elektrischer Strom, der ursprünglich nicht erforderlich war, verbraucht werden. Im Patentdokument 1 findet sich eine Beschreibung, die aussagt, dass es wünschenswert ist, dass der Öffnungsgrad eines W/G-Ventils so gesteuert wird, dass er bei 50 bis 80% liegt (wobei 0% „voll geschlossen“ anzeigt und 100% „voll geöffnet“ anzeigt); jedoch ist es experimentell bestätigt, dass, wenn die Last niedrig ist (wenn die Abgasmenge klein ist), der Superladungsdruck wahrscheinlich ansteigt, wenn der Öffnungsgrad auf 20% oder niedriger gesteuert wird; insbesondere ist es vorstellbar, dass, wenn zum Zeitpunkt des Übergangs ein Superladen mit dem voll geschlossenen W/G-Ventil durchgeführt wird, die Responsivität angehoben wird. Jedoch wird im Allgemeinen in der Konfiguration der vorstehenden konventionellen Vorrichtung das W/G-Ventil so gesteuert, dass es etwas geöffnet ist; daher kann zu einem Zeitpunkt des Übergangs eine W/G-Ventilöffnungsgradänderungszeit, die eine Zeit zum vollständigen Schließen eines W/G-Ventils ist, verlängert sein.
US 7562527 B2 beschreibt einen Verbrennungsmotor mit einem Superlader, der eine Kommunikationspassage enthält, die Bereiche der Abgaspassage stromaufwärts und stromabwärts einer Abgasturbine verbindet, in der ein Wastegateventil angeordnet ist, das eine Antriebseinheit enthält, die eine fixe Kraft aufbringt, die von der stromabwärtigen Seite zur stromaufwärtigen Seite der Kommunikationspassage zu besagtem Wastegateventil gerichtet ist.
DE 10 2008 051817 A1 lehrt ein Verfahren zum Betreiben eines Wastegateventils in einem Umgehungskanal einer Turbine eines Verbrennungsmotors, wobei das Wastegateventil mittels eines elektrischen Antriebs eingestellt wird und der Verstellweg mit einem Wegsensor bestimmt wird. Die Lehre richtet sich hauptsächlich auf das Bestimmen einer voll geschlossenen Position eines Umgehungskanals, die in einer Steuereinheit gespeichert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist implementiert worden, um die vorstehenden Probleme bei einer konventionellen elektrischen W/G-Steuervorrichtung zu lösen; deren Fragestellung ist es, eine elektrische W/G-Ventilsteuervorrichtung bereitzustellen, welche die hohe Responsivität sichern kann und den Stromverbrauch senken.
Eine Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventilsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist versehen mit einer Drosselklappe, die in einem Einlasspfad eines Innenverbrennungsmotors vorgesehen ist; einem Superlader, der eine in einem Abgaspfad des Innenverbrennungsmotors vorgesehene Turbine und einen Kompressor, der an der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe vorsehen ist und integral mit der Turbine rotiert, aufweist; einem in einer Nebenleitung vorgesehenes Waste-Gate-Ventil, das die Turbine umgeht; einer Waste-Gate-Ventilantriebseinheit, die das Waste-Gate-Ventil so antreibt, dass sich die Flusspfadquerschnittsfläche der Nebenleitung ändert; einem Öffnungsgradsensor, der einen veränderlichen Betrag für die Waste-Gate-Ventil-Antriebseinheit detektiert; und einem Drehzahlsensor, der eine Drehzahl des Innenverbrennungsmotors detektiert. Die Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Waste-Gate-Ventil-Soll-Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit einer Antriebsbedingung des Innenverbrennungsmotors eingestellt wird, dadurch, dass basierend auf der detektierten Drehzahl des Innenverbrennungsmotors und dem eingestellten Waste-Gate-Ventil-Soll-Öffnungsgrad festgestellt wird, ob ein Superladen für den Innenverbrennungsmotor erforderlich ist oder nicht, und dadurch, dass in dem Fall, bei dem festgestellt wird, dass die Superladung nicht erforderlich ist, ein Antriebsstrom für die Waste-Gate-Ventil-Antriebseinheit gestoppt wird, wenn der Öffnungsgrad des Waste-Gate-Ventil zu einen gewünschten Wert wird.
In einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Waste-Gate-Ventil-Soll-Öffnungsgrad anhand einer Antriebsbedingung des Innenverbrennungsmotors eingestellt; basierend auf einer detektierten Drehzahl des Innenverbrennungsmotors und einem eingestellten Waste-Gate-Ventil-Soll-Öffnungsgrad wird festgestellt, ob ein Superladen für den Innenverbrennungsmotor erforderlich ist oder nicht; und im Fall, bei dem festgestellt wird, dass das Superladen nicht erforderlich ist, wird ein Antriebsstrom für die Waste-Gate-Ventil-Antriebseinheit gestoppt, wenn der Öffnungsgrad des Waste-Gate-Ventils zu einem gewünschten Wert wird. Entsprechend, selbst wenn festgestellt wird, dass das Superladen nicht erforderlich ist, kann die Zeit zum Ändern des W/G-Ventils in Reaktion auf einen transienten Bedarf durch Einstellen des W/G-Ventils an einer Position reduziert werden, die aus der voll geöffneten Position zur voll geschlossenen Position verschoben wird; weiterhin kann, weil die Zufuhr des Antriebsstroms an die W/G-Antriebseinheit gestoppt wird, der Stromverbrauch reduziert werden.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher werden.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Innenverbrennungsmotors repräsentiert, auf den die Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung repräsentiert;
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung repräsentiert;
4 ist ein Kennfeld für den in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eingesetzten Superladungssolldruck;
5 ist ein Kennfeld für den in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eingesetzten Waste-Gate-Ventil-Soll-Öffnungsgrad;
6 ist eine Tabelle für den Antriebsstromstoppversatz-Wert in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Satz von Graphen, welche die jeweiligen Verhalten des Waste-Gate-Ventil-Soll-Öffnungsgrads und des elektrischen Waste-Gate-Ventil-Aktuator-Antriebsstroms in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung repräsentieren;
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung repräsentiert;
9 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung repräsentiert;
10 ist ein Kennfeld für das Anforderungs-Drehmoment, das in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
11 ist ein Kennfeld für den Waste-Gate-Ventil-Soll-Öffnungsgrad, der in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Konfiguration eines in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1 oder 2 der vorliegenden Erfindung eingesetzten elektrischen Waste-Gate-Ventil-Aktuators repräsentiert; und
13 ist ein charakteristischer Graph, der die Beziehung zwischen dem Superladungsdruck und der Menge an Abgas im Waste-Gate-Ventil-Aktuator in 12 repräsentiert.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Ausführungsform 1
Nachfolgend wird eine Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Innenverbrennungsmotors repräsentiert, auf welchen eine Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angewendet wird. In Figur 1 führt ein Luftfilter 1 die Außenluft zu einem Innenverbrennungsmotor 100. Die geführte Außenluft wird über die Rotation eines Kompressors 2 supergeladen. Der Kompressor 2 ist mit einer Abgasturbine 4 mittels einer Turbinenwelle 3 verbunden.
Die Abgasturbine 4 wird durch die Energie von Abgas aus dem Innenverbrennungsmotor 100 rotiert. Die durch den Kompressor 2 supergeladene Außenluft passiert einen Zwischenkühler 5, eine Drosselklappe 6 zum Justieren der Einlassmenge und einen Spitzentank 7 und wird aufgrund von Kraftstoffeinspritzung aus einem Injektor 8 zu einer Kraftstoffluftmischung; dann wird die Kraftstoffluftmischung über ein Einlassventil 9 in eine Verbrennungskammer 10 aufgenommen. Auf dem Pfad, auf dem die Außenluft hereingenommen wird, werden ein Luftnebenleitungsventil 11 zum Steuern der Flussrate einer stromaufwärts und stromabwärts des Kompressor 2 verbindenden Nebenleitung, ein Drosselklappenstromauf-Drucksensor 12 zum Messen des Drucks auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe 6 (der Druck auf der stromabwärtigen Seite des Kompressor 2) und ein Einlassrohrinnendruck-Sensor 13 zu messendes Drucks in den Spitzentank 7 angeordnet.
In dieser Situation wird der Innenverbrennungsmotor 100 auf solche Weise systematisiert, dass die Einlassmenge basierend auf dem aus den entsprechenden Ausgaben des Drosselklappenstromauf-Drucksensor 12 und des Einlassrohrinnendruck-Sensors 13 und der aus dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 6 ermittelten effektiven Öffnungsfläche ermittelten Druckverhältnis abgeschätzt wird. Die Bereitstellung des Drosselklappenstromauf-Drucksensors 12 erhöht die Genauigkeit der Abschätzung der Einlassmenge.
Die in die Verbrennungskammer 10 eingelassene Kraftstoffluftmischung wird über eine Zündkerze 14 gezündet, um ein Verbrennungsgas zu werden. Ein Kolben 15 ist in der Verbrennungskammer 10 vorgesehen und der Kolben 15 ist mit einer Kurbelwelle 16 verbunden. Das Verbrennungsgas bringt den Kolben 15 dazu, sich in der Verbrennungskammer 10 hin und her zu bewegen, so dass die Kurbelwelle 16 rotiert wird. Eine nicht dargestellte Kurbelplatte ist an der Kurbelwelle 16 montiert. Auf der Kurbelwelle sind Protrusionen vorgesehen; durch Detektieren der Protrusionen detektiert ein Kurbelwinkeldetektionssensor 17 die Drehzahl der Kurbelwelle 16 und die Kurbelwinkelposition.
Das Abgas in der Verbrennungskammer 10 wird über das Abgasventil 18 abgegeben. Die Abgasturbine 4 wird durch das abgegebene Abgas angetrieben, um sich so zu drehen, und bringt den Kompressor 2 dazu, über die Vermittlung der Turbinenwelle 3 zu rotieren. Es wird eine Umleitung 50 bereitgestellt, welche die stormaufwärtige Seite mit der stromabwärtigen Seite der Abgasturbine 4 verbindet; die Menge an Abgas, das zur Abgasturbine 4 geleitet wird, wird durch ein in der Umleitung 50 angeordnetes W/G-Ventil 19 eingestellt.
Das W/G-Ventil 19 ist mit einem W/G-Ventil-Aktuator (nachfolgend als elektrischer W/G-Ventil-Aktuator bezeichnet) 20, der durch einen Motor angetrieben wird, gekoppelt; wenn der W/G-Ventil-Elektroaktuator 20 angetrieben wird, führt das W/G-Ventil 19 einen Öffnungs-Schließ-Betrieb durch, so dass die Menge an Abgas in der Umleitung 50 justiert wird. Mit anderen Worten stellt das W/G-Ventil 19 die Antriebsleistung für die Abgasturbine 4 ein; somit kann der Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe 6 beliebig geändert werden.
12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Konfiguration eines in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß einer der später beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 verwendeten Waste-Gate-Ventil-Elektro-Aktuators der vorliegenden Erfindung repräsentiert. In 12 wird ein Elektromotor 91 (nachfolgend einfach als Motor bezeichnet) vorgesehen und ein Motorgetriebe 92 ist mit dem Motor 91 verbunden. Das Motorgetriebe 92 ist mit einem Schraubmechanismus 93 gekoppelt; ein Stab 94 ist mit dem Schraubmechanismus 93 verbunden.
In Reaktion auf die Rotation f des Motorgetriebes 92 arbeitet der Schraubmechanismus 93 so, dass der Stab 94 sich längs einer durch einen Pfeil angezeigten geraden Linie bewegt. Das Frontende des Stabs 94 ist mit dem W/G-Ventil 19 verbunden; wenn sich der Stab 94 längs dem Pfeil bewegt, wird das W/G-Ventil 19 geöffnet oder geschlossen. Ein Positionssensor 95 ist vorgesehen, um die Position des Stabs 94 zu messen.
Im Waste-Gate-Ventil-Elektro-Aktuator 20 wird ein positiver oder ein negativer Antriebsstrom dem Motor 91 in Reaktion auf eine Anweisung aus einer ECU 200 zugeführt. Wenn der Antriebsstrom dem Motor 91 zugeführt wird, wird der Motor 91 angetrieben und dann rotiert das Motorgetriebe 92. Wenn das Motorgetriebe 92 rotiert, rotiert der mit dem Motorgetriebe 92 gekoppelte Schraubmechanismus 93; der mit der Innenseite des Schraubmechanismus 93 schraubgekoppelte Stab 94 bewegt sich längs der durch den Pfeil angezeigten geraden Linie; dann wird das W/G-Ventil 19 geöffnet oder geschlossen. Daher kann die Ausgabe des Positionssensors 95, der die Position in Geradlinienrichtung des Stabs 94 detektiert, als ein Signal eingesetzt werden, das den W/G-Ventilöffnungsgrad anzeigt. Auf der Ausgabe des Positionssensors 95 basierende Informationen werden an die ECU 200 gesendet und zum Steuern des Innenverbrennungsmotors eingesetzt.
Im W/G-Ventil-Elektro-Aktuator 20, der auf solche Weise wie oben beschrieben konfiguriert ist, betätigt der Motor den Stab 94, der direkt auf das W/G-Ventil 19 einwirkt. Der Stab 94, der den Öffnungsgrad des W/G-Ventils 19 ändert, wird in Eingriff mit dem Motorgetriebe gebracht; daher, selbst wenn die Zufuhr des Antriebsstroms an den Motor gestoppt wird, ändert sich die Position des W/G-Ventils 19 wahrscheinlich nicht, aufgrund des Eingriffs mit dem Motorgetriebe. Der W/G-Ventil-Elektro-Aktuator 20 ist auf solche Weise konfiguriert, dass selbst in einem Fall, wenn aufgrund eines üblichen Abgasstroms sich die Position des W/G-Ventil 19 ändert, sich seine Position zu einer Position ändert, an der sich das W/G-Ventil öffnet. Entsprechend kann durch Einstellen des Öffnungsgrads des W/G-Ventil 19 auf eine gewünschte Position und Stoppen der Zufuhr des Antriebsstroms der Stromverbrauch reduziert werden.
13 ist ein charakteristischer Graph, der die Beziehung zwischen dem Superladungsdruck und der Menge an Abgas im Waste-Gate-Ventil-Aktuator in 12 repräsentiert; 13 repräsentiert ebenfalls die Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad des W/G-Ventils 19 und der Superladungsbedingung. In 13 bezeichnet die Ordinate den Superladungsdruck P2 [kPa] und bezeichnet die Abszisse die Menge einer Abgas Qex [g/s]. Jede der geraden Linien in 13 repräsentiert die Charakteristik zu einer Zeit, wenn der Öffnungsgrad des W/G-Ventils 0%, 10%, 20%, 40% oder 100% beträgt.
Die Menge an Abgas Qex ist die Menge von Gas, die zur Abgasseite fließt und wird durch die Gleichung (1) unten angegeben. $Q_{e x} = Q_{a} \cdot (1 + \frac{1}{(A F)})$
Wobei Qex, Qa und AF die Menge von Abgas [g/s], die Menge von Einlassluft [g/s] bzw. das Verhältnis von Luft zu Kraftstoff sind.
Wie oben beschrieben, ist der Kompressor 2, der Superladung durchführt, mit der in dem Abgaspfad angeordneten Abgasturbine 4 gekoppelt. Entsprechend steht der durch Superladen erhaltene Drossel-Stromauf-Druck (Superladungsdruck P2) im Verhältnis zur Menge von Abgas, das die Abgasturbine 4 passiert. Weil die Abgasmenge, welche die Abgasturbine 4 passiert, durch das W/G-Ventil 19 eingestellt wird, ändert sich die Beziehung zwischen der Menge an Abgas Qex und dem Superladungsdruck P2 abhängig vom Öffnungsgrad des W/G-Ventils 19.
Wie aus 13 evident, wenn die Menge an Abgas Qex klein ist, sind der Superladungsdruck P2 zur Zeit, wenn der W/G-Ventilöffnungsgrad 100% beträgt und der Superladungsdruck P2 zur Zeit, wenn der W/G-Ventilöffnungsgrad 40% beträgt, praktisch zueinander gleich. Mit anderen Worten sind die Superladungsbedingungen zu einer Zeit, wenn das W/G-Ventil voll geöffnet ist und die Superladungsbedingung zu einer Zeit, wenn das W/G-Ventil halb geöffnet ist, fast zueinander äquivalent. Daher stellt in einer normalen Situation, selbst im Fall, bei dem der W/G-Ventilöffnungsgrad 100% erforderlich ist, der W/G-Ventilöffnungsgrad 40% denselben Effekt bereit, wenn die Menge an Abgas klein ist. Diese Charakteristik wird verwendet, wenn eine kleine Abgasmenge erforderlich ist, wird der W/G-Ventilöffnungsgrad zur geschlossenen Seite so weit als möglich eingestellt, so dass wenn zu einer Zeit einer transienten Anforderung die Verzögerungszeit beim Schließen des W/G-Ventils verkürzt werden kann.
Mit anderen Worten ist die Betriebszeit zum Ändern des W/G-Ventilöffnungsgrads von 40% bis 0% kürzer als die Betriebszeit zum Ändern des W/G-Ventilöffnungsgrads von 100% bis 0%; daher, wenn eine kleine Abgasmenge erforderlich ist, wird der W/G-Ventilöffnungsgrad so weit als möglich zur Schließseite eingestellt, zum Beispiel auf 40%, so dass zu einer Zeit einer transienten Anforderung eine Verzögerung beim Betrieb des Schließens des W/G-Ventil 19 reduziert werden kann. Entsprechend, wenn Abgas erforderlich ist, wird das W/G-Ventil 19 zur Schließseite so weit als möglich eingestellt, so dass die hohe Responsivität der Anforderung sichergestellt werden kann.
Wie in 1 illustriert, werden an der ECU 200 Signale aus dem Drosselklappen-Stromauf-Drucksensor 12, dem Einlassrohrinnendruck-Sensor 13, dem Kurbelwinkelsensor 17, einem Einlasslufttemperatur-Sensor 21, der die Temperatur von Einlassluft detektiert, einem Drosselpositionssensor 22, der den Öffnungsgrad der Drosselklappe 6 detektiert, einem Wassertemperatursensor 23, der die Kühlmitteltemperatur des Innenverbrennungsmotors detektiert, einem Beschleunigungspositions-Sensor 24, der den Betrag an Gaspedaldepression durch einen Fahrer detektiert, und dergleichen eingegeben. Basierend auf diesen Eingaben führt die ECU 200 Berechnungen in Bezug auf die Drehzahl und das Zündtiming des Innenverbrennungsmotors, die Kraftstoffeinspritzmenge, den Betrieb des Luftnebenleitungsventils 11, den Öffnungsgrad des W/G-Ventil 19, den Betrieb des W/G-Ventil-Elektro-Aktuators 20, den Betrieb der Drosselklappe 6 und dergleichen durch; dann steuert, basierend auf den Ergebnissen der Berechnung die ECU 200 den Innenverbrennungsmotor.
Als nächstes wird die Konfiguration einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung repräsentiert. In 2 entsprechen ein Beschleunigerpositions-Sensor 24, ein Kurbelwinkelsensor 17 und eine ECU 200 dem Beschleunigerpositions-Sensor 24, Kurbelwinkelsensor 17 und der ECU 200 in 1. Die ECU 200 ist mit verschiedenen, nicht illustrierten IF-Schaltungen und einem Mikrocomputer konfiguriert; der Mikrocomputer ist mit einem AD-Wandler zum Umwandeln eines Analogsignals in ein Digitalsignal, einer ROM-Region, in welcher Steuerprogramme und Steuerkonstanten gespeichert sind, einer RAM-Region, in der Variablen zu einer Zeit, wenn die Programme implementiert sind, gespeichert werden, und dergleichen konfiguriert.
Eine Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird aus dem Mikrocomputer in der ECU 200 gebildet und wird mit einer W/G-Ventilsollöffnungsgrad-Berechnungseinheit 25 einer Drehzahlberechnungseinheit 26, welche die Drehzahl eines Innenverbrennungsmotors berechnet, einer Superladungssolldruck-Berechnungseinheit 27, einer W/G-Ventilöffnungsgrad-Bestimmungseinheit 28, einer W/G-Ventilelektro-Aktuator-Betriebsanweisungseinheit 29, die eine Betriebsanweisung an den W/G-Ventilelektro-Aktuator 20 erteilt und einer W/G-Ventilaktuatorstrom-Stoppbestimmungseinheit 30 versehen.
Zuerst berechnet, basierend auf der Ausgabe des Kurbelwinkelsensors 17, die Drehzahlberechnungseinheit 26 die Drehzahl des Innenverbrennungsmotors und gibt das Ergebnis der Berechnung und die Ausgabe des Gaspedalpositions-Sensors 24 an die Superladungssolldruck-Berechnungseinheit 27 ein. Die Superladungssolldruck-Berechnungseinheit 27 berechnet einen Superladungssolldruck, basierend auf der eingegebenen Drehzahl des Innenverbrennungsmotors und dem Gaspedalöffnungsgrad (dem Betrag an Gaspedalherunterdrückung, welcher aus dem Gaspedalpositions-Sensor 24 erhalten ist). Die Superladungssolldruck-Berechnungseinheit 27 berechnet den Superladungssolldruck, basierend auf einem Kennfeld. 4 ist ein in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eingesetztes Kennfeld für den Superladungssolldruck.
Wie in 4 repräsentiert, ist das Superladungssolldruck-Kennfeld auf solche Weise konfiguriert, dass basierend auf der Drehzahl und dem Gaspedalöffnungsgrad der Superladungssolldruck ermittelt wird. Datenteile in dem in 4 gezeigten Superladungssolldruck-Kennfeld sind alle in Einheiten von beispielsweise [kPa]. Der ermittelte Superladungssolldruck wird auch zum Steuern anderer Einheiten als dem W/G-Ventil im Innenverbrennungsmotor eingesetzt.
Der durch die Superladungssolldruck-Berechnungseinheit 27 ermittelte Superladungssolldruck wird an der W/G-Ventilsollöffnungsgrad-Berechnungseinheit 25 eingegeben. Die W/G-Ventilsollöffnungsgrad-Berechnungseinheit 25 berechnet den W/G-Ventilsollöffnungsgrad, basierend auf den Ausgaben der Drehzahlberechnungseinheit 26 und der Superladungssolldruck-Berechnungseinheit 27 und bestimmt, ob eine Superladung erforderlich ist oder nicht. Der durch die W/G-Ventilsollöffnungsgrad-Berechnungseinheit 25 berechnete W/G-Ventilsollöffnungsgrad wird an der W/G-Ventil-Öffnungsgrad-Bestimmungseinheit 28 eingegeben.
Die W/G-Ventil-Öffnungsgrad-Bestimmungseinheit 28 vergleicht Informationen zum aktuellen Öffnungsgrad des W/G-Ventils 19 mit dem aus der W/G-Ventilsollöffnungsgrad-Berechnungseinheit 25 eingegebenen W/G-Ventilsollöffnungsgrad; in dem Fall, bei dem sich die beiden Werten voneinander unterscheiden, stellt die W/G-Ventil-Öffnungsgrad-Bestimmungseinheit 28 einen vorgegebenen Antriebsstrom zum Antreiben des W/G-Ventil-Elektro-Aktuators 20 auf solche Weise ein, dass der Öffnungsgrad des W/G-Ventils 19 mit dem W/G-Ventilsollöffnungsgrad koinzidiert und weist dann die W/G-Ventilelektro-Aktuator-Betriebsanweisungseinheit 29 an, den eingestellten vorgegebenen Antriebsstrom zu produzieren.
Die W/G-Ventilelektro-Aktuator-Betriebsanweisungseinheit 29 liefert den vorgegebenen Strom, der durch die Anweisung aus der W/G-Ventil-Öffnungsgrad-Bestimmungseinheit 28 produziert ist, an den W/G-Ventil-Elektro-Aktuator 20, um so den W/G-Ventil-Elektro-Aktuator 20 zu betätigen. Normalerweise wird eine Rückkopplungssteuerung implementiert, bis die Differenz zwischen dem Sollöffnungsgrad und dem Ist-Öffnungsgrad innerhalb eines Antriebsstrom-Stoppbereichs fällt. Der Antriebsstrom-Stoppbereich wird aus dem gewünschten W/G-Ventilöffnungsgrad ermittelt.
Andererseits wird das Ergebnis der Bestimmung durch die W/G-Ventilsollöffnungsgrad-Berechnungseinheit 25 dazu, ob eine Superladung erforderlich ist, an der Turbinenwelle 3 eingegeben. Nachdem die Differenz zwischen dem Sollöffnungsgrad des W/G-Ventil 19 und dem Ist-Öffnungsgrad innerhalb des Antriebsstrom-Stoppbereichs fällt, bestimmt die elektrische W/G-Ventilaktuatorantriebsstrom-Stoppbestimmungseinheit 30, ob eine Superladung erforderlich ist oder nicht; in dem Fall, bei dem keine Superladung erforderlich ist, stoppt die elektrische W/G-Ventilaktuatorantriebsstrom-Stoppbestimmungseinheit 30 die Zufuhr des Antriebsstroms. Normalerweise ist der W/G-Ventil-Elektro-Aktuator 20 mit einer Steuertotzone unabhängig von der vorstehenden Steuerung versehen und wenn die Differenz zwischen dem Sollöffnungsgrad und dem Ist-Öffnungsgrad kleiner als die Totzone ist, wird die Zufuhr von Antriebsstrom gestoppt; jedoch wird in der vorstehenden Steuerung durch die elektrische W/G-Ventilaktuatorantriebsstrom-Stoppbestimmungseinheit 30 der Detektionsbereich für die Öffnungsseite breiter eingestellt als die Totzone, zum Zwecke des Stoppens der Zufuhr des Antriebsstroms zu einem früheren Zeitpunkt.
Die in 2 repräsentierte Verarbeitung wird im Zyklus von beispielsweise 10[ms] durchgeführt.
Als nächstes wird der Betrieb einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm erläutert. 3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung repräsentiert; das Flussdiagramm repräsentiert die Verarbeitung, in der ein Superladungssolldruck berechnet wird und ein W/G-Ventilelektro-Aktuator so betätigt wird, dass der W/G-Ventilöffnungsgrad gesteuert wird; beispielsweise wird die Steuerung des W/G-Ventilöffnungsgrads über eine Interruptverarbeitung eines 10[ms]-Zyklus durchgeführt.
Zuerst wird im Schritt S101 ein Superladungssolldruck Pt aus der Innenverbrennungsmotordrehzahl und dem Gaspedalöffnungsgrad berechnet. Die Innenverbrennungsmotordrehzahl wird über den Kurbelwinkelsensor 17 ermittelt und der Gaspedalöffnungsgrad wird über den Gaspedalpositions-Sensor 24 ermittelt. Beispielsweise wird vorab ein solches Kennfeld wie in 4 repräsentiert, für die Beziehung zwischen dem Gaspedalöffnungsgrad und der Innenverbrennungsmotordrehzahl vorbereitet und dann wird der Superladungssolldruck Pt aus der Innenverbrennungsmotordrehzahl und dem Gaspedalöffnungsgrad ermittelt. Beispielsweise im Fall, bei dem die Innenverbrennungsmotordrehzahl 2000[U/min] ist und der Gaspedalöffnungsgrad 50% beträgt, wird der Superladungssolldruck Pt von 140[kPa] aus dem Kennfeld in 4 ermittelt. Der Superladungssolldruck wird über ein anderes Verfahren ermittelt.
Als nächstes wird im Schritt S102 der W/G-Ventilsollöffnungsgrad aus der Innenverbrennungsmotordrehzahl und dem Superladungssolldruck Pt berechnet. 5 ist ein Kennfeld für den Waste-Gate-Ventil- Soll-Öffnungsgrad, welcher in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Beispielsweise ist vorab ein solches Kennfeld, wie in 5 repräsentiert, vorbereitet worden, um einen Waste-Gate-Ventil-Sollöffnungsgrad zu ermitteln, basierend auf dem Soll-Superladungsdruck und der Innenverbrennungsmotordrehzahl und dann wird der W/G-Ventilsollöffnungsgrad aus diesem Kennfeld ermittelt. Beispielsweise im Fall, bei dem die Innenverbrennungsmotordrehzahl 2000[U/min] ist und der Superladungssolldruck 140[kPa] ist, wird der W/G-Ventilsollöffnungsgrad von 10% aus dem Kennfeld in 5 ermittelt. Das Ermitteln des W/G-Ventilsollöffnungsgrads aus dem Superladungssolldruck ermöglicht es, statt der aktuellen Messdaten eine Sollantriebsbedingung antizipiert und gesteuert wird.
Als nächstes wird im Schritt S103 festgestellt, ob Superladen erforderlich ist oder nicht. Wie beispielsweise in 5 repräsentiert, stellt im Fall, bei dem der Superladungssolldruck 100[kPa] beträgt, der W/G-Ventilsollöffnungsgrad für jede Drehzahl denselben Effekt wie derjenige zu einer Zeit bereit, wenn das W/G-Ventil voll geöffnet ist; daher wird festgestellt, dass ein Superladen durch das Schließen des W/G-Ventils nicht erforderlich ist. Ähnlich stellen der W/G-Ventilsollöffnungsgrad 20% bis 50% für die Drehzahlen 2000[Upm] bis 6000[Upm] zu einer Zeit, wenn der Superladungssolldruck 120[kPa] ist, der Ventilsollöffnungsgrad 25% bis 50% für die Rotationsgeschwindigkeiten 3000[Upm] bis 6000[Upm] zu einer Zeit, wenn der Superladungssolldruck 140[kPa] beträgt, und der W/G-Ventilsollöffnungsgrad 40% bis 50% für die Drehzahlen 5000[Upm] bis 6000[Upm] zu einer Zeit, wenn der Superladungssolldruck 160[kPa] beträgt, denselben Effekt wie denjenigen zu einer Zeit bereit, wenn das W/G-Ventil voll geöffnet ist; daher wird festgestellt, dass eine Superladung durch Schließen des W/G-Ventils nicht erforderlich ist. Mit anderen Worten, im Fall, bei dem in 5 der W/G-Ventilsollöffnungsgrad in einer Spalte (gestrichelte Spalte) existiert, die über der dicken durchgezogenen Linie liegt, wird festgestellt, dass Superladen nicht erforderlich ist.
Auf solche Weise wie oben beschrieben wird festgestellt, ob Superladen erforderlich ist oder nicht, basierend auf der Drehzahl und dem W/G-Ventilsollöffnungsgrad. Selbst wenn, wie in 5 repräsentiert, eine Superladung nicht erforderlich ist, kann die Zeit zum Ändern des W/G-Ventils in Reaktion auf eine transiente Anforderung durch Einstellen des W/G-Ventilöffnungsgrads zur Schließseite reduziert werden.
Im Fall, bei dem im Schritt S103 festgestellt wird, dass Superladung nicht erforderlich ist (JA), folgt dem Schritt S103 der Schritt S104, wo das Superladungs-Flag Fk auf „0“ eingestellt wird; in dem Fall, wo im Schritt S103 festgestellt wird, dass Superladen erforderlich ist (NEIN), folgt dem Schritt S103 der Schritt S105, wo das Superladungs-Flag Fk auf „1“ eingestellt wird.
Als nächstes wird im Schritt S106 der W/G-Ventilelektro-Aktuator anhand des W/G-Ventilsollöffnungsgrads betrieben.
Im Schritt S107 wird festgestellt, ob der W/G-Ventilsollöffnungsgrad-Kl > dem W/G-Ventil-Ist-Öffnungsgrad. K1 bezeichnet einen Antriebsstrom-Stoppbestimmungsversatzbetrag. 6 ist eine Tabelle für den Antriebsstrom-Stoppversatzwert in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Wie durch eine Tabelle in 6 repräsentiert, wird der Versatzbetrag (%) anhand des W/G-Ventilsollöffnungsgrads eingestellt. Wenn beispielsweise der W/G-Ventilsollöffnungsgrad 10% beträgt, wird der Versatzbetrag auf 2% eingestellt. Weil der Antriebsstrom-Stoppbestimmungsversatzbetrag in Übereinstimmung mit dem W/G-Ventilsollöffnungsgrad eingestellt wird, kann der Versatzbetrag auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, selbst wenn der W/G-Ventilsollöffnungsgrad klein ist. Die Tabelle in 6 konfiguriert eine Antriebstrom-Stoppbestimmungsversatzwert-Berechnungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Ausführungsform 1 wird, um den Antriebsstrom-Stoppbestimmungsversatzbetrag einzustellen, eine Tabelle verwendet; jedoch kann ein anderes Verfahren eingesetzt werden.
In dem Fall, bei dem im Schritt S107 bestimmt wird, dass der gewünschte W/G-Ventilöffnungsgrad - K1 > der W/G-Ventil-Ist-Öffnungsgrad ist, folgt dem Schritt S107 der Schritt S108; in anderen Fällen wird der Schritt S106 wiederaufgenommen.
Im Schritt S108 wird festgestellt, ob das Superladungs-Flag Fk „0“ ist. Im Fall, bei dem das Superladungs-Flag Fk „0“ ist (JA), folgt dem Schritt S108 der Schritt S109; im Fall, bei dem das Superladungs-Flag Fk nicht „0“ ist (NEIN), wird der Schritt S101 wiederaufgenommen. Auf solche Weise wie oben beschrieben wird der W/G-Ventilaktuator rückkopplungsgesteuert, bis der gewünschte W/G-Ventilsollöffnungsgrad erzielt wird.
Im Schritt S109 wird die Zufuhr des Antriebsstroms an den W/G-Ventilelektro-Aktuator gestoppt; dann wird die Verarbeitung beendet.
7 ist ein Satz von Graphen, welche die entsprechenden Verhalten des Waste-Gate-Ventil-Sollöffnungsgrads und des elektrischen Waste-Gate-Ventil-Aktuatorantriebsstroms in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung repräsentieren; 7(a) repräsentiert die Änderung beim W/G-Ventilöffnungsgrad; die Ordinate bezeichnet den W/G-Ventilöffnungsgrad (die Aufwärts-Richtung ist die Schließseite und die Abwärts-Richtung ist die Öffnungsseite), und die Abszisse bezeichnet die Zeit. 7(b) ist ein Wellenformdiagramm des Antriebsstroms für den elektrischen W/G-Ventilaktuator; die Ordinate bezeichnet den Antriebsstrom und die Abszisse bezeichnet die Zeit.
In 7(a) bezeichnet die durchgezogene Linie den W/G-Ventilöffnungsgrad, bezeichnet die unterbrochene Linie den Sollöffnungsgrad; bezeichnet die gestrichelte Linie die Ist-Stopp-Bestimmungslinie; und bezeichnet die Zone zwischen den gepunkteten Linien die Steuertotzone, d.h. eine Zone, in der, wenn der Ist-Öffnungsgrad innerhalb der Totzone in Bezug auf den Sollöffnungsgrad ist, kein Strom angelegt wird. Die durch die gestrichelte Linie repräsentierte Stromstoppbestimmungslinie (Bereich) wird auch weiter als die Steuertotzone eingestellt. Die Steuerung für die durch die gepunktete Linie repräsentierte Totzone wird über ein anderes Steuerverfahren als die in Ausführungsform 1 beschriebene W/G-Ventilsteuerung durchgeführt.
Wie in 7 beschrieben, ändert sich der W/G-Ventilöffnungsgrad anhand des Antriebsstroms für den elektrischen W/G-Ventilaktuator. Der Antriebsstrom ist proportional zur Differenz zwischen dem W/G-Ventilöffnungsgrad und dem W/G-Ventilsollöffnungsgrad. Wenn der positive Strom fließt, arbeitet der elektrische W/G-Ventilaktuator zur Schließseite hin; wenn der Negativstrom fließt, arbeitet der elektrische W/G-Ventilaktuator zur Öffnungsseite hin. Zur Zeit t1 in 7(a) ist die Differenz zwischen dem durch die unterbrochene Linie repräsentierten W/G-Ventilsollöffnungsgrad und dem durch die durchgezogene Linie repräsentierten W/G-Ventil-Ist-Öffnungsgrad groß. Entsprechend, wie in 7(b) repräsentiert, wird der Antriebsstrom für den elektrischen W/G-Ventilaktuator an der positiven Seite ab der Zeit t1 ansteigen und wird das W/G-Ventil zur Schließseite hin angetrieben.
Wenn, weil das W/G-Ventil zur Schließseite angetrieben wird, die Differenz zwischen dem W/G-Ventilsollöffnungsgrad und dem W/G-Ventil-Ist-Öffnungsgrad klein wird, wird auch der Antriebsstrom für den elektrischen W/G-Ventilaktuator klein; dann wird, wie in 7(b) repräsentiert, der Antriebsstrom zur positiven oder negativen Seite feinreguliert. Zu einer Zeit t2, wenn der W/G-Ventilöffnungsgrad innerhalb der in 7(a) repräsentierten Stromstoppbestimmungszone liegt, wird festgestellt, dass der W/G-Ventilöffnungsgrad innerhalb der Stromstoppzone ist; dann wird der Antriebsstrom für den elektrischen W/G-Ventilaktuator gestoppt, so dass der Stromverbrauch reduziert wird.
Spezifischer gesagt werden in einem mit einem Superlader versehenen Innenverbrennungsmotor W/G-Ventilöffnungsgrade, bei denen die Superladungsbedingung sich nicht gegenüber der Superladungsbedingung zu der Zeit, wenn das W/G-Ventil voll geöffnet ist, ändert, vorab gemessen und kartiert und wird der W/G-Ventilsollöffnungsgrad anhand des Sollsuperladungsdrucks eingestellt. In dem Fall, bei dem das erforderliche Drehmoment klein ist und der W/G-Ventilsollöffnungsgrad zu einem W/G-Ventilöffnungsgrad wird, bei dem die Superladungsbedingung sich nicht gegenüber der Superladungsbedingung zu einer Zeit ändert, wenn das W/G-Ventil voll geschlossen ist, wird die Zufuhr des Antriebsstroms an den elektrischen W/G-Ventilaktuator zu einer Zeit gestoppt, wenn der W/G-Ventil-Ist-Öffnungsgrad ungefähr gleich zum W/G-Ventilsollöffnungsgrad wird. Wie oben beschrieben, weil der W/G-Ventil-Ist-Öffnungsgrad nicht an einer Position eingestellt ist, wo das W/G-Ventil voll geöffnet ist, sondern an einer Position auf der Schließseite, kann eine hohe Responsibilität selbst dann sichergestellt werden, wenn ein transienter Bedarf existiert und weil die Zufuhr des Antriebsstroms an den elektrischen W/G-Ventilaktuator gestoppt wird, kann der Stromverbrauch reduziert werden.
Zusätzlich, wenn die Differenz zwischen dem W/G-Ventilsollöffnungsgrad und dem W/G-Ventil-Ist-Öffnungsgrad für die Antriebsstromstoppbestimmung auf groß eingestellt wird, verlängert sich die Zeit, während der die Zufuhr des Antriebsstroms gestoppt wird, wodurch der Stromverbrauch mehr reduziert wird.
Ausführungsform 2
Als nächstes wird eine Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert. Wie es bei Ausführungsform 1 der Fall ist, wird eine Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 in dem 1 illustrierten Innenverbrennungsmotor eingesetzt. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung repräsentiert. In der Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung, die in 8 repräsentiert ist, gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, ist die in Ausführungsform 2 erläuterte Superladungssolldruck-Berechnungseinheit 27 im Blockdiagramm von 2 durch eine Anforderungsdrehmomentberechnungseinheit 31 ersetzt. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie jene in der in 2 repräsentierten Ausführungsform 1.
In 8 berechnet die Bedarfsdrehmomentberechnungseinheit 31 ein Bedarfsdrehmoment, basierend auf der Ausgabe des Gaspedalpositionssensors 24 und der Ausgabe der Drehzahlberechnungseinheit 26, die darin eingegeben werden. Die Anforderungsdrehmomentberechnungseinheit 31 berechnet das Anforderungsdrehmoment basierend auf einem Kennfeld. 10 ist ein Kennfeld für das in der Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung eingesetzte Anforderungsdrehmoment. Wie in 10 repräsentiert, ist das Kennfeld mit der Drehzahl und dem Gaspedalöffnungsgrad konfiguriert (der aus dem Gaspedalpositionssensor ermittelte Betrag an Gaspedalherunterdrückung); ein Anforderungsdrehmoment wird aus beiden Datenobjekten ermittelt. Die Datenobjekte in dem Kennfeld sind in Einheiten von [N•m]. Das ermittelte Anforderungsdrehmoment wird auch zum Steuern von anderen Einheiten als dem W/G-Ventil in dem Innenverbrennungsmotor eingesetzt.
Das auf solche Weise wie oben beschriebene ermittelte Anforderungsdrehmoment wird an der W/G-Ventilsollöffnungsgrad-Berechnungseinheit 25 eingegeben; dann wird ein W/G-Ventilsollöffnungsgrad berechnet. Die W/G-Ventilsollöffnungsgrad-Berechnungseinheit 25 berechnet nicht nur einen gewünschten Öffnungsgrad, sondern bestimmt auch, ob eine Superladung erforderlich ist oder nicht. Das Ergebnis der Berechnung eines W/G-Ventilsollöffnungsgrads wird an der W/G-Ventil-Öffnungsgrad-Bestimmungseinheit 28 eingegeben; im Fall, bei dem Informationen zum W/G-Ventil-Ist-Öffnungsgrad und dem Sollöffnungsgrad sich voneinander unterscheiden, wird ein vorgegebener Antriebsstrom eingestellt und wird eine Anweisung an die W/G-Ventilelektro-Aktuator-Betriebsanweisungseinheit 29 erteilt. Informationen zum Ergebnis der Bestimmung dazu, ob eine Superladung an der elektrische W/G-Ventilaktuatorstrom-Stoppbestimmungseinheit 30 eingegeben ist. Die nachfolgende Operation ist die gleiche wie die in der oben beschriebenen Ausführungsform 1; daher wird die Erläuterung dafür weggelassen. Diese Verarbeitungsdinge werden im Zyklus von beispielsweise 10[ms] durchgeführt.
Als nächstes wird der Betrieb einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm erläutert. 9 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung beschreibt. Das Flussdiagramm in 9 repräsentiert eine Verarbeitung, in der ein Anforderungsdrehmoment berechnet wird und wenn der W/G-Ventil-Elektro-Aktuator 20 betätigt wird, so dass der Öffnungsgrad des W/G-Ventil 19 gesteuert wird; beispielsweise wird die Steuerung des W/G-Ventilöffnungsgrads über Unterbrechungsverarbeitung in einem 10[ms]-Zyklus durchgeführt.
In 9 wird zuerst im Schritt S201 ein Anforderungsdrehmoment Tt aus der Innenverbrennungsmotordrehzahl und dem Gaspedalöffnungsgrad ermittelt. Die Innenverbrennungsmotordrehzahl wird aus der Ausgabe des Kurbelwinkelsensors 17 ermittelt und der Gaspedalöffnungsgrad wird aus der Ausgabe des Gaspedalpositionssensors ermittelt. Ein solches, wie in 10 repräsentiertes, Kennfeld wird vorab vorbereitet und dann wird das Anforderungsdrehmoment aus dem Kennfeld ermittelt, basierend auf der Innenverbrennungsmotordrehzahl und dem Gaspedalöffnungsgrad. Beispielsweise im Fall, bei dem die Innenverbrennungsmotordrehzahl 2000[U/min] ist und der Gaspedalöffnungsgrad 50% beträgt, wird das Anforderungsdrehmoment Tt von 25[N•m] aus dem Kennfeld in 10 ermittelt. Das Anforderungsdrehmoment Tt kann über ein anderes Verfahren ermittelt werden.
Als nächstes wird im Schritt S202 der W/G-Ventilsollöffnungsgrad aus der Innenverbrennungsmotordrehzahl und dem Anforderungsdrehmoment Tt berechnet. Der W/G-Ventilsollöffnungsgrad wird beispielsweise unter Verwendung eines Kennfelds berechnet. 11 ist ein Kennfeld für den Waste-Gate-Ventil-Sollöffnungsgrad, das in einer Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. 11 ist ein Kennfeld, das für den Zweck konfiguriert ist, dass der W/G-Ventilsollöffnungsgrad aus der Innenverbrennungsmotordrehzahl und dem Anforderungsdrehmoment berechnet wird. Beispielsweise in dem Fall, bei dem die Innenverbrennungsmotordrehzahl 2000[U/min] ist und das Anforderungsdrehmoment 20[N•m] ist, wird der W/G-Ventilsollöffnungsgrad von 20% aus dem Kennfeld in 11 ermittelt. Der W/G-Ventilsollöffnungsgrad kann über ein anderes Verfahren ermittelt werden.
Als nächstes wird im Schritt S203 bestimmt, ob ein Superladen erforderlich ist oder nicht. Wie beispielsweise in 11 repräsentiert, stellt im Fall, bei dem das Anforderungsdrehmoment von 10[N•m] bis 40[N•m] reicht, der W/G-Ventilsollöffnungsgrad für jede Drehzahl denselben Effekt bereit wie zu einer Zeit, wenn das W/G-Ventil voll geöffnet ist; daher wird festgestellt, dass ein Superladen über das Schließen des W/G-Ventils nicht erforderlich ist. Ähnlich stellen die W/G-Ventilsollöffnungsgrade 20% bis 50% für die Drehzahlen 2000[Upm] bis 6000[Upm] zur Zeit, wenn das Anforderungsdrehmoment 50[N•m] beträgt, die W/G-Ventilsollöffnungsgrade 25% bis 50% für die Drehzahlen 3000[Upm] bis 6000[Upm] zu einer Zeit, wenn das Anforderungsdrehmoment 60[N•m] beträgt, und die W/G-Ventilöffnungsgrade 40% bis 50% für die Drehzahlen 5000[Upm] bis 6000[Upm] zu einer Zeit, wenn das Anforderungsdrehmoment 70[N•m] beträgt, denselben Effekt bereit, wie derjenige zu einer Zeit, wenn das W/G-Ventil voll geöffnet ist; dadurch wird festgestellt, dass eine Superladung über das Schließen des W/G-Ventils nicht erforderlich ist. Mit anderen Worten wird im Fall, bei dem in 11 der W/G-Ventilsollöffnungsgrad in einer Spalte (einer schraffierten Spalte) existiert, die oberhalb der durchgezogenen dicken Linie ist, festgestellt, dass eine Superladung nicht erforderlich ist.
Auf solche Weise wie oben beschrieben wird festgestellt, ob Superladung erforderlich ist oder nicht, basierend auf der Drehzahl und dem Anforderungsdrehmoment. Selbst wenn, wie in 11 repräsentiert, eine Superladung nicht erforderlich ist, kann die Zeit zum Ändern des W/G-Ventils in Reaktion auf eine transiente Anforderung durch Einstellen des W/G-Ventilöffnungsgrads bei der Schließseite reduziert werden.
Im Fall, wo im Schritt S203 festgestellt wird, dass eine Superladung nicht erforderlich ist (JA), folgt dem Schritt S203 der Schritt S204, wo das Superladungs-Flag Fk auf „0“ eingestellt wird; in dem Fall, bei dem im Schritt S203 festgestellt wird, dass Superladung erforderlich ist (NEIN), folgt dem Schritt S203 der Schritt S205, wo das Superladungs-Flag Fk auf „1“ eingestellt ist.
Der Betrieb ab dem Schritt S206 bis zum Schritt S209 ist der gleiche wie der Betrieb vom Schritt S106 zum Schritt S109 in 3 von Ausführungsform 1; daher wird die Erläuterung dafür weggelassen.
In der vorstehenden Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, weil der W/G-Ventilsollöffnungsgrad basierend auf dem Anforderungsdrehmoment eingestellt wird, das leicht in anderen Steuerungen eingesetzt werden kann, kann eine hohe Reagibilität sichergestellt werden, selbst wenn eine transiente Anforderung existiert, und weil die Zufuhr des Antriebsstroms an den elektrischen W/G-Ventilaktuator gestoppt ist, kann der Stromverbrauch reduziert werden.
Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich sein, ohne vom Schutzumfang und Geist dieser Erfindung abzuweichen, und es versteht sich, dass diese nicht auf die hier dargestellten illustrativen Ausführungsformen beschränkt ist.

Claims

Innenverbrennungsmotor-Waste-Gate-Ventilsteuervorrichtung, umfassend: eine Drosselklappe (6), die in einem Einlasspfad eines Innenverbrennungsmotors (100) vorgesehen ist; einen Superlader, der eine in einem Abgaspfad des Innenverbrennungsmotors (100) vorgesehene Turbine (4) und einen Kompressor (2), der an der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe vorgesehen ist und integral mit der Turbine (4) rotiert, aufweist; ein in einer Nebenleitung (50) vorgesehenes Waste-Gate-Ventil (19), das die Turbine (4) umgeht; eine Waste-Gate-Ventilantriebseinheit (20), die das Waste-Gate-Ventil (19) so antreibt, dass sich die Flusspfadquerschnittsfläche der Nebenleitung (50) ändert; einen Öffnungsgradsensor (28), der einen veränderlichen Betrag für die Waste-Gate-Ventil-Antriebseinheit (20) detektiert; und einen Drehzahlsensor (26), der eine Drehzahl des Innenverbrennungsmotors (100) detektiert, wobei ein Waste-Gate-Ventil-Soll-Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit einer Antriebsbedingung des Innenverbrennungsmotors (100) eingestellt wird, wobei basierend auf der detektierten Drehzahl des Innenverbrennungsmotors (100) und dem eingestellten Waste-Gate-Ventil-Soll-Öffnungsgrad festgestellt wird, ob ein Superladen für den Innenverbrennungsmotor (100) erforderlich ist oder nicht, und wobei in dem Fall, bei dem festgestellt wird, dass die Superladung nicht erforderlich ist, ein Antriebsstrom für die Waste-Gate-Ventil-Antriebseinheit (20) gestoppt wird, wenn der Öffnungsgrad des Waste-Gate-Ventil (19) zu einem gewünschten Wert wird.
Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter beinhaltend eine Gaspedalöffnungsgrad-Detektionseinheit (24), die einen Gaspedalöffnungsgrad eines Innenverbrennungsmotors (100) detektiert, und eine Superladungssolldruck-Berechnungseinheit (27), die einen Superladungssolldruck aus der Drehzahl des Innenverbrennungsmotors (100) und dem Gaspedalöffnungsgrad berechnet, wobei der Waste-Gate-Ventil-Sollöffnungsgrad in Übereinstimmung mit der detektierten Drehzahl und dem berechneten Superladungssolldruck eingestellt wird.
Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter beinhaltend eine Gaspedalöffnungsgrad-Detektionseinheit (24), die einen Gaspedalöffnungsgrad des Innenverbrennungsmotors (100) detektiert, und eine Anforderungsdrehmoment-Berechnungseinheit (31), die ein Anforderungsdrehmoment des Innenverbrennungsmotors (100) aus der Drehzahl des Innenverbrennungsmotors (100) und dem Gaspedalöffnungsgrad berechnet, wobei der Waste-Gate-Ventil-Sollöffnungsgrad in Übereinstimmung mit der detektierten Drehzahl und dem berechneten Anforderungsdrehmoment eingestellt wird.
Waste-Gate-Ventil-Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter beinhaltend eine Antriebsstrom-Stoppbestimmungs-Versatzwert-Berechnungseinheit (30), wobei ein Versatzwert für eine Antriebsstromstoppbestimmung in Übereinstimmung mit dem eingestellten Waste-Gate-Ventil-Sollöffnungsgrad verändert wird.