DE3437497A1

DE3437497A1 - Aufladungsdruck-steuersystem fuer eine brennkraftmaschine mit einem turbolader

Info

Publication number: DE3437497A1
Application number: DE3437497A
Authority: DE
Inventors: Masakatsu Asaka Saitama Niikura; Yutaka Shiki Saitama Otobe; Yoshio Wako Saitama Wazaki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1983-10-13
Filing date: 1984-10-12
Publication date: 1985-05-02
Also published as: FR2553470A1; GB2148391B; GB2148391A; JPS6081425A; US4697421A; GB8426026D0; JPS6344937B2; DE3437497C2; FR2553470B1

Description

Aufladungsdruck-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine

mit einem Turbolader

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufladungsdruck-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader, insbesondere ein Aufladungsdruck-Steuersystem zur akkuraten Steuerung des Ansaugpassagendruckes stromab eines Drosselventils auf einen Zielwert durch Steuerung des Aufladungsdruckes in Abhängigkeit von Arbeitsbedingungen der Maschine,während das Drosselventil weit geöffnet ist.

Konventionelle Brennkraftmaschinen umfassen einen Typ, der einen Turbolader aufweist, welcher durch eine Abgasregelklappe bzw. ein Abgasregelventil gesteuert wird. Eine Brennkraftmaschine dieses Typs ist so ausgebildet, daß ein erhöhtes Quantum Ansaugluft in die Maschinenzylinder eingebracht wird, indem der Ansaugluftdruck in der Ansaugpassage auf der stromab liegenden Seite eines Kompressors des Turboladers höher als der atmosphärische Druck gehalten wird, um die Ladeeffizienz der Maschine und dadurch deren Ausgangsleistung zu erhöhen. Außerdem wird der Druck in der Ansaugpassage durch Betätigung des Abgasregelungsventils so gesteuert, daß wahlweise ein Nebenschlußpassage oder Abgaszweigpassage in Abhängigkeit von dem gleichen Druck in der Ansaugpassage geschlossen oder geöffnet wird, wodurch die Strömungsrate der in die Turbine einzubringenden Abgase und folglich die Drehzahl der Turbine, d.h. des Kompressors, einzustellen.

Bei einer Brennkraftmaschine des Typs, der ein in einer Ansaugpassage auf der stromab liegenden Seite des Kompressors angeordnetes Drosselventil aufweist, hängt die Ladeeffizienz der Maschine bekanntlich vom Druck

in der Ansaugpassage auf der stromab liegenden Seite des Drosselventils ab, welcher Druck im folgenden mit P₁₃-DrUCk bezeichnet ist. Deshalb ist es wünschenswert, bei einer solchen Maschine den Pg-Druck auf einen gewünschten Wert zu steuern, so daß ein optimaler Wert der Ladeeffizienz erzielt wird. Außerdem bildet der Pg-Druck zusammen mit der Ansauglufttemperatur einen Hauptfaktor zum Beeinflussen des Auftretens eines Klopfens der Maschine. Um das Klopfen der Maschine zu vermeiden, als auch um eine optimale Maschinenausgangsleistung zu erzielen, ist es notwendig, den Druck in der Ansaugpassage bei einer stromab des Kompressors und stromauf des Drosselventils liegenden Zone, d.h. den Aufladedruck zu regulieren, so daß der oben gewünschte Wert des P_ß-Druckes mittels des Abgasregulierungsventils erhalten wird. Üblicherweise wird der Pg-Druck durch den Aufladungsdruck nicht groß beeinflußt, wenn das Drosselventil zunehmend gedrosselt wird, während der Pg-Druck den Aufladungsdruck erreicht, wenn die Öffnung des Drosselventils zunimmt. Aus diesem Grund ist es effektiv, den Aufladungsdruck so zu steuern, daß ein erforderlicher Wert des P_ß-Druckes insbesondere dann erhalten wird, wenn das Drosselventil weit geöffnet ist.

Andererseits ist ein konventionelles Aufladungsdruck-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader so konstruiert, daß der Aufladungsdruck auf der stromauf liegenden Seite des Drosselventils durch eine Betätigungseinrichtung vom pneumatischen Typ zum Betätigen des Abgasregulierungsventils einfach in Abhängigkeit von demselben Aufladungsdruck gesteuert wird, oder so, daß ein Steuerventil zur Steuerung der Kommunikation der Druckkammer in einer solchen Betätigungseinrichtung vom pneumatischen Typ mit der Atmos-

/ir

phäre vorgesehen und mittels anderer Parameter als dem Pg-Druck gesteuert wird. Folglich verwendet das herkömmliche Aufladungs-Steuersystem nicht den Pg-Druck als einen primären Steuerparameter und deshalb kann es nicht optimale Werte der Ladeeffizienz der Maschine oder der Ausgangsleistung der Maschine, die den Betriebsbedingungen bzw. -zuständen der Maschine entsprechen, erzielen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein verbessertes Aufladungsdruck-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine anzugeben, welches den Aufladungsdruck genau so steuern kann, daß der Ρ_β-Druck Werte annehmen kann, die zur Erzielung von für die Betriebszustände der Maschine optimalen Werte als auch zur Vermeidung eines Klopfens der Maschine erforderlich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Aufladungsdruck-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Ansaugpassage, einem darin angeordneten Drosselventil, einer Abgaspassage, einem Turbolader mit einer in der Abgaspassage angeordneten Turbine und einem in der Ansaugpassage angeordneten Kompressor vor. Das Steuersystem umfaßt: eine Nebenschlußabgaspassage, welche die Turbine des Turboladers umgeht, ein Abgasregulierungsventil, das zum wahlweisen Schließen und Öffnen der Nebenschlußabgaspassage angeordnet ist; eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen des Abgasventils, wobei die Betätigungseinrichtung eine Druckkammer aufweist und operativ mit dem Abgasregulierungsventil verbunden ist, daß eine Änderung des Druckes in der Druckkammer eine Verschiebung des Abgasregulierungsventils entweder in einer Schließrichtung desselben oder in einer Öffnungsrichtung desselben bewirkt, wobei die Druckkammer der Ansaugpassage an einer stromab des Kompressors des Turboladers und stromauf des Drossel-

ventils liegenden Stelle verbunden ist; ein Steuerventil zum Verbinden der Druckkammer mit der Atmosphäre; einem ersten Sensor zum Erfassen der Öffnung des Drosselventils; einem zweiten Sensor zum Erfassen des Druckes in der Ansaugpassage an einer stromab des Drosselventils liegenden Stelle; und einer elektronischen Einrichtung zum Betätigen des Steuerventils zum Einstellen des Druckes in der Druckkammer und dadurch zur Steuerung des Aufladungsdruckes in der Ansaugpassage an einer stromab liegenden Seite des Kompressors. Die elektronische Steuereinrichtung ist so betreibbar, daß sie durch Rückkopplung dem Druck in der Ansaugpassage auf der stromab liegenden Seite des Drosselventils zur Erreichung eines Zielwertes steuert, in dem das Drosselventil in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Zieldruck und dem durch den zweiten Sensor erfaßten Druckwert betätigt wird. Die RUckkopplungssteuerung wird ausgeführt, wenn der erfaßte Wert der Drosselventilöffnung einen vorbestimmten Ventilöffnungswert überschreitet.

Vorzugsweise ist das Abgasregulierungsventil so ausgebildet, daß es bei einem vorbestimmten mechanischen Ventilöffnungsdruck öffnet, wenn die Druckkammer der Betätigungseinrichtung nicht mit der Atmosphäre verbunden ist und der Zielwert des Ansaugpassagendruckes auf der stromab liegenden Seite des Drosselventils höher ist als ein Wert des Ansaugpassagendruckes auf der stromab liegenden Seite des Drosselventils, welcher dem vorbestimmten mechanischen Ventilöffnungsdruck entspricht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren in der folgenden Beschreibung näher erläutert, aus welcher sich auch die Vorteile der Erfindung deutlicher ergeben. Von den Figuren zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Turbolader, in welche das erfindungsgemäße Steuersystem eingebaut ist;

Figur 2 ein Flußdiagramm, welches ein Beispiel eines Steuerprogramms zur Bestimmung eines Ventilöffnungstastverhältnisses für das in Figur 1 gezeigte Steuerventil darstellt;

Figur 3 ein Flußdiagramm, welches ein Beispiel eines Steuerprogramms zur Bestimmung eines Ventilwertes des Druckes in der Ansaugpassage der Maschine auf der stromab liegenden Seite des darin angeordneten Drosselventils darstellt;

Figur k in einer grafischen Darstellung die Grenzen zwischen Klopfzonen und normalen Verbrennungszonen;

Figur 5 eine grafische Darstellung zur Bestimmung eines berichtigenden Wertes APm_CTW für den Aufladungsdruck zur Verhinderung des Anftretens von Klopfen;

Figur 6 in einer grafischen Darstellung die Charakteristiken der Strömungsrate des in Figur 1 gezeigten Steuerventils;

Figur 7 eine grafische Darstellung zur Bestimmung des oberen Grenzwertes des Ventilöffnungstastverhältnisses für das in Figur 1 gezeigte Steuerventil;

Figur 8 ein Flußdiagramm, welches ein Steuerprogramm zum zeitweiligen Erhöhen des Zielwertes des P_B-Druckes zeigt;

Figur 9 ein Flußdiagramm eines Steuerprogramms zum zwangsweisen Betätigen des in Figur 1 gezeigten Steuerventils bei partieller Last der Maschine; und

Figur 10 ein Flußdiagramm eines Steuerprogramms zum zwangsweisen Betätigen des Steuerventils beim Start der Maschine.

/1

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, welche ein System gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellen, mehr im einzelnen beschrieben. 5

In der Figur 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit dem daran befestigten System der vorliegenden Erfindung zur Steuerung des Uberladungsdruckes, wobei die Brennkraftmaschine 1 einen Turbolader 2 mit einer darin drehbar gelagerten Turbine 2a aufweist. Die Turbine 2a ist in einer Abgaspassage 3 befestigt und von dieser Abgaspassage 3 ist an einer Stelle stromauf von der Turbine 2a eine Nebenschluß-Abgasleitung A abgezweigt, so daß der Abgasstrom die Turbine umgehen kann. Ein Abgasregulierungsventil 5 ist so angeordnet, daß es die Nebenschluß-Abgaspassage 4 wahlweise öffnet oder absperrt.

Der Turbolader 2 enthält einen Kompressor 2b, der stromab einer Ansaugluftpassage 6 - im folgenden mit Ansaugleitung bezeichnet - und stromauf eines Zwischenkühlers 8 angeordnet ist. Stromab des Zwischenkühlers 8 der Ansaugleitung 6 ist ein Drosselventil 9 angeordnet und ein Kraftstoffeinspritzventil 10 ist in der Nähe einer Brennkammer 1a angeordnet. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 elektrisch mit einem der Ausgangsanschlüsse einer elektronischen Steuereinheit 19 - im folgenden mit ECU bezeichnet verbunden.

Eine Betätigungseinrichtung 11 für das Abgas-Absperrventil 5 ist durch die Kombination einer Atmosphärenkammer 11b und einer Druckkammer 11c konstruiert, die durch ein Diaphragma 11a voneinander getrennt sind, wobei die Atmosphärenkammer 11b mit der Atmosphäre

/S

kommuniziert und das Diaphragma 11a mit dem Abgas-Absperrventil 5 durch einen Verbindungsmechanismus 12 operativ verbunden ist. Der Verbindungsmechanismus 12 enthält ein erstes Verbindungsglied 12a mit einem fixierten Drehpunktende 12d, das am anderen Ende mit dem Abgas-Absperrventil 5 verbunden ist, und ein zweites Verbindungsglied 12b, das mit einem Ende an einem Zwischenabschnitt des ersten Verbindungsgliedes 12a drehbar angelenkt ist und am anderen Ende mit dem Diaphragma 11a verbunden ist. In die Atmosphärenkammer 11b ist eine Schraubenfeder 11d aufgenommen, die so komprimiert ist, daß sie normalerweise das Abgas-Absperrventil 5 in dessen Absperrichtung vorgespannt hält, d.h. daß das Diaphragma 11a in Richtung Druckkammer 11c verschoben ist. Dadurch wirkt erhöhter Druck in der Druckkammer 11c auf das Absperrventil 5 durch den Verbindung smechanismus 12 in Richtung einer Öffnung dieses Ventils.

Die Druckkammer 11c steht mit einer Ventilkammer 13a eines Steuerventils 13 über eine Passage 14 in Verbindung, die über eine Passage 16 mit einer darin angeordneten Düse 15 mit der Ansaugleitung 6 an einer Stelle stromab des Kompressors 2b und stromauf des Zwischenkühlers 8 in Verbindung steht.

Insbesondere ist das Steuerventil 13 in Form eines normalerweise geschlossenen Frequenzsolenoidventils ausgebildet und enthält eine Ventilscheibe 13b in der Kammer 13a, welches die Öffnung an der Kammer 13a öffnet und schließt. Eine Passage 18 erstreckt sich von der Öffnung derart, daß sie über einen Luftreiniger 17 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Ein Solenoid 13c des Steuerventils 13 ist elektrisch mit

einem der Ausgangsanschlüsse der ECU 19 verbunden. Wenn das Solenoid 13c erregt wird, öffnet das Steuerventil 13 gegen die elastische Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder und die Druckkammer 11c wird mit der Atmosphäre über eine Auslaßpassage in Verbindung gebracht, die durch die Kombination der Passage 14, der Kammer 13a, der Passage 18 und dem Luftreiniger 17 gebildet ist, während dann, wenn es abgeschaltet wird, das Steuerventil 13 unter dem Einfluß der elastischen Kraft der Rückstellfeder geschlossen wird, so daß die Verbindung mit der Atmosphäre unterbrochen wird.

Außerdem ist in der Ansaugleitung 6 stromab des Zwischenkühlers 8 ein Ansauglufttemperatursensor 20 angeordnet, ein Drosselventilöffnungssensor 21 ist operativ mit dem Drosselventil 9 verbunden, ein Sensor 22 zum Erfassen des absoluten Druckes in der Ansaugleitung - im folgenden mit P_B-Sensor bezeichnet - ist in der Ansaugleitung 6 stromab des Drosselventils 9 angeordnet, ein Maschinenkühlmitteltemperatursensor 23 ist an dem Zylinderblock 1b befestigt, in dem ein Wassermantel für die Maschine 1 vorgesehen ist, und ein Sensor 24 zum Erfassen der Drehzahl der Maschine ist an der Kurbelwelle 1d befestigt, die mit dem Kolben 1c verbunden ist. Alle oben beschriebenen Sensoren 20 bis 24 sind elektrisch mit zugeordneten Eingangsanschlüssen der ECU 19 verbunden.

Insbesondere wirkt die ECU 19 so, daß sie ein Basisquantum der Kraftstoffeinspritzung als eine Funktion des Pg-Druckes und der Maschinendrehzahl N- beispielsweise gemessen in U/min - bestimmt, die durch die Sensoren 22 und 24 erfaßt werden, und daß sie ein ausgleichendes oder berichtigendes Quantum der Kraftstoffeinspritzung als eine Funktion der Ansauglufttemperatur T_A, der Drosselventilöffnung 0^_n und der Kühlmittel-

s 3Λ37Λ97

- yf-

temperatur T^ bestimmt, die durch die Sensoren 20, 21 bzw. 23 erfaßt werden. Folglich wird ein Signal, das dem Wert entspricht, der durch die Korrektur des Basisquantums des Kraftstoffs mit der Addition des berichtigenden Quantums erhalten wird, zum Kraftstoffeinspritzventil übertragen, wodurch ein dem laufenden Betriebszustand der Maschine entsprechendes richtiges Kraftstoffquantum der Brennkammer 1a zugeführt wird.

Die ECU 19 führt eine Ein/Aus-Steuerung des Steuerventils 13 aus, indem Betriebszustände der Maschine in Abhängigkeit von durch die Sensoren 20 bis 24 erfaßten Signale bestimmt werden, indem ein Tastverhältnis der Ventilöffnung für das Steuerventil 13 berechnet wird, und indem dann dem Solenoid 13c zu dessen Erregung ein dem Tastverhältnis Dm« entsprechendes Impulssignal zugeführt wird. In die Druckkammer 11c über die Passage 16 zur Öffnung des Abgas-AbSperrventils 5 eingebrachter Druck wird mit atmosphärischem Druck in Abhängigkeit von dem Tastverhältnis D_mc verringert, das entsprechend bestimmten Betriebszuständen der Maschine so bestimmt wird, daß die Öffnungen und Schließungstätigkeit des Abgas-Absperrventils 5 zur Steuerung des Aufladungsdruckes reguliert wird. Wenn insbesondere angenommen wird, daß der mechanische Ventilöffnungsdruck des Abgas-Absperrventils 5, der durch eine Kombination der elastischen Kraft der Schraubenfeder 11d und des Arbeitsdruckes oder atmosphärischen Druckes in der Kammer 11b der Betätigungseinrichtung 11 gegeben ist, beispielsweise auf atmosphärischen Druck von + 500*1,33 hföbzw. + 500 mmHg gesetzt wird, kann der Ventilöffnungsdruck, der an dem Abgas-Absperrventil 5 wirkt, auf einen Druck eingestellt werden, der wesentlich höher ist als der mechanische Ventilöffnungsdruck, beispielsweise auf den atmosphärischen Druck von + 580 · 1,33 hl&bzw. + 580 mmHg durch geeignete Abschwächung des Druckes in

3A37497

der Druckkammer 11c. Folglich kann der Aufladungsdruck auf einen Druck gesteuert werden, der größer ist als der durch den auf das Abgas-Absperrventil 5 wirkenden mecha-. nischen Ventilöffnungsdruck erhältliche, der von den Betriebszuständen der Maschine abhängt, wodurch die Abgabecharakteristiken und die Beschleunigbarkeit der Maschine verbessert werden. Es sei darauf hingewiesen, daß, weil der Pg-Sensor 22 so ausgebildet ist, daß er den Druck in der Ansaugleitung 6 als absoluten Druck erfaßt, der Pg-Druck genau auf einen gewünschten Wert gesteuert werden kann, unabhängig davon, wie der atmosphärische Druck in Abhängigkeit von der Höhe variiert, in der die Maschine betrieben wird, was zur Folge hat, daß keine Reduzierung der Maschinenausgangsleistung in höheren Lagen auftritt.

In der Figur 2 ist ein Programm zur Bestimmung des Tastverhältnisses D_TC der Öffnung des Steuerventils 13 dargestellt, wobei das Programm durch Betrieb eines in der Zeichnung nicht dargestellten Prozessors in der ECU 19 Jedesmal dann ausgeführt wird, wenn ein Impuls eines TDC-Signals erzeugt wird, das einen von vorbestimmten Winkeln der Kurbelwelle 1d, beispielsweise den oberen Totpunkten TDC der Kolben darstellt, wobei das TDC-Signal von dem Drehzahlsensor 24 zugeführt wird.

Dieses Programm wird zuerst beim Schritt 81 ausgeführt, um zu bestimmten, ob die Kühlmitteltemperatur T^ höher ist als eine vorbestimmte Temperatur T_WTC, beispielsweise

70⁰C. Wenn das Ergebnis dieser Bestimmung negativ oder "nein" ist, d.h. wenn die Kühlmitteltemperatur T^ eine Temperatur hat, die niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur T^mp und deshalb die Aufwärmung noch nicht vollendet worden ist, schreitet das Programm zum Schritt 82 fort, wo das Tastverhältnis D_TC auf null gesetzt wird.

Wenn andererseits das Ergebnis dieser Bestimmung bejahend oder "ja" ist, d.h. wenn T_w > T_¥TC ist,und deshalb das Aufwärmen vollendet worden ist, schreitet das Programm zum Schritt 83 fort um zu bestimmen, ob die Maschinendrehzahl N_ einen vorbestimmten niedrigeren Wert N_TC1, beispielsweise 1200 U/min, überschreitet.

Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes 83 bejahend oder "ja" ist, d.h. wenn N_e > N_TC1 ist, dann schreitet das Programm zum Schritt 84 fort um zu bestimmen, ob Drosselventilöffnung Q^ einen vorbestimmten Wert

beispielsweise 70⁰C überschreitet, der nahe der vollen Öffnung ist. Wenn das Ergebnis negativ oder "nein" ist, schreitet das Programm zum Schritt 82 fort, um das Tastverhältnis D_TC auf null zu setzen.

Wenn das Ergebnis der Bestimmung im Schritt 84 negativ oder "nein" ist, d.h. wenn die Drosselventilöffnung Q^_n des Drosselventils 9 kleiner ist als der vorbestimmte Wert θηιρ, schreitet das Programm zum Schritt 82 fort, wo das Tastverhältnis D_TC auf null gesetzt wird.

Wie aus dem obigen hervorgeht, wird dann, wenn die Maschine 1 unter einem der folgenden Betriebszustände betrieben wird, nämlich dort, wo das Aufwärmen noch nicht vollendet ist oder die Maschine 1 in einem niedrigeren Drehzahlbereich gedreht wird, oder das Drosselventil 9 eine reduzierte Ventilöffnung hat, bestimmt, daß keiner von Zuständen zur Steuerung des Abgas-AbSperrventils 5 mittels des Steuerventils 13 erfüllt ist, und deshalb wird keine Tastverhältnissteuerung für das Ventil 13 ausgeführt. Unter irgendeinem dieser Umstände findet die Öffnungs- und Schließungstätigkeit des Abgas-Absperrventils 5 nur in Abhängigkeit von dem mechanischen Ventilöffnungsdruck statt, der durch die Kraft der Feder 11d

und dem atmosphärischen Druck in der Kammer 11b der Betätigungseinrichtung 11 und dem diesem Druck entgegenwirkenden Druck in der Kammer 11c bestimmt wird.

Wenn das Ergebnis der Bestimmung des Schrittes 84 bejahend oder "ja" ist, d.h. wenn die Drosselventilöffnung Q_tn die vorbestimmte Ventilöffnung 9_TC überschreitet, schreitet das Programm zum Schritt 85 fort.

in dem Schritt 85 wird ein Abweichungswert ÄPmp berechnet, durch Subtraktion eines Wertes Prpru» der einen zu erzielenden P_ß-Druck, auf den im folgenden Bezug genommen wird, repräsentiert, von einem Wert Pgrnp» der einen tatsächlichen P_ß-Druck darstellt, welcher durch den P_ß-Sensor 22 erfaßt wird, wenn der Drehzahlsensor 24 einen Impuls des TDC-Signals erzeugt, welcher der gegenwärtigen Schleife entspricht. Es sei darauf hingewiesen, daß es vom Standpunkt der Betriebskosten aus vorzuziehen ist, den Wert von Pgmr für den Schritt 85 als aktuellen Pg-Druck zur Bestimmung des oben erwähnten Basisquantums der Kraftstoffeinspritzung anzuwenden, weil der P_ß-Sensor 22 als ein gemeinsamer Sensor verwendbar ist.

Der P_TC„-Wert wird auf einen Wert gesetzt, bei dem ein Ventilöffnungsdruckwert für das Abgas-Absperrventil 5 erhalten wird, der größer ist als der mechanische Ventilöffnungsdruckwert, und kann in Übereinstimmung mit der in Figur 3 dargestellten Subroutine zum Berechnen des Wertes Pm_Cu auf folgende Weise bestimmt werden.

Zuerst wird ein P_TCC-Wert aus einer P_TCC-Tabelle mit Bezugnahme auf die Maschinendrehzahl N_ und der Ansauglufttemperatur T_A beim Schritt 31 in Figur 3 ausgelesen

Die P_TCC-Tabelle ist in der in der folgenden Tabelle dargestellten Weise präpariert:

Tabelle

^s. TA Ne ^v.	T Al	• · · ·	T Aj	....	j	....	²A8
Ne₁	^PTCC11	• · · ·	^PTCClj	....	^PTCC18
•	• •		• • •		•
Ne.	^PTCCil	• · · ·	^PTCCij	• · · ·	^PTCCi8
• • •	•		•	_m
Ne₈	^PTCC81	• · · ·	^PTCC8j	^PTCC88

Die Werte P_TCCij mit i = 1 bis 8, j = 1 bis 8 in der Tabelle sind unter Beachtung der Betriebscharakteristiken der Maschine 1 so gesetzt, daß keine anomale Verbrennung, beispielsweise Klopfen, auftritt, wenn die Maschine 1 unter Betriebszuständen betrieben wird, wie sie durch die entsprechende Maschinendrehzahl N und die Ansauglufttemperatur T^ definiert sind. Generell tendiert Klopfen dazu, sowohl bei erhöhtem P_ß-Druck als auch bei erhöhter Ansauglufttemperatur T. aufzutreten, obwohl die Klopfzone in Abhängigkeit von Betriebscharakteristiken der Maschine 1 per se variiert. Die Figur stellt schematisch Grenzen zwischen Klopfzonen und normalen Verbrennungszonen dar. Wie aus der Zeichnung her-

vorgeht, sind Grenzen I bei N₀ = 3000 U/min, II bei

e
Maschinendrehzahl N₀ definiert.

N = 4000 U/min und III bei N = 5000 U/min durch die e e

Des weiteren tendiert Klopfen dazu, bei erhöhter Kühlmitteltemperatur Ty aufzutreten. Um das Auftreten von Klopfen bei erhöhter Kühlmitteltemperatur T^ zu verhindern, ist es notwendig, den beim Schritt 31 (siehe Figur 3) erhaltenen P_Tq_C zu reduzieren. Zu diesem Zweck wird von einem P_TCC-Wert, welcher der Kühlmitteltemperatur Ty entspricht, eine Breite von Reduzierungen von AP_TCTW von der ΛP_TCTW-Tabelle beim Schritt 32 ausgelesen, wie sie in Figur 5 exemplifiziert ist, und der P_TCH-Wert - P_TCH = P_TCC - Ap_tctw - wird dann durch Subtraktion des &P_TCTW-Wertes von dem P_TCC-Wert berechnet, der beim Schritt 31 ausgelesen worden ist (siehe Schritt 33 in Figur 3).

Nach Figur 2 wiederum schreitet das Programm zum Schritt 86 fort, nachdem die Abweichung AP_tc beim Schritt 85 berechnet worden ist, wobei ein Integrationssteuerterm D₁ für das Tastverhältnis D_TC berechnet wird. D.h. der Integrationssteuerterm D^ in der gegenwärtigen Schleife wird dadurch erhalten, daß von dem Integrationssteuerterm Dj ^, der in der letzten Schleife erhalten wurde, ein Wert K₁ · P_TC subtrahiert wird, der einen Integrationskoeffizienten K₁ multipliziert durch den Abweichungswert APmp aufweist. Der Integrationskoeffizient K₁ kann eine Konstante oder auch eine Funktion eines Parametersignalwertes sein, welcher Betriebszustände der Maschine 1 repräsentiert, beispielsweise die Maschinendrehzahl Ng, beispielsweise gemessen in U/min. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist angenommen, daß dann, wenn die Maschinendrehzahl N kleiner ist als 2400 U/min, K₁ einen Wert von 0,1 annimmt und wenn N 2400 U/min überschreitet, K₁ einen

Wert von 0,2 annimmt. Dies ist ein Beitrag zur Tatsache, daß der Turbolader mehr anspricht, wenn die Maschinendrehzahl Ng zunimmt.

Nachdem der Integrationssteuerterm D-j. beim Schritt 86 berechnet worden ist, wird bestimmt, ob die Maschinendrehzahl N größer ist als ein vorbestimmter höherer Wert N_TC,, beispielsweise 5000 U/min oder nicht, und zwar beim Schritt 87 in Figur 2. Wenn das Ergebnis dieser Bestimmung negativ oder "nein" ist, d.h. wenn die Maschinendrehzahl N kleiner als der vorbestimmte höhere Wert N„,q-z ist, wird ein Proportionssteuerterm D in Form eines Minuswertes berechnet, der durch Multiplikation des Abweichungswertes (\. Pm_C mit einem Proportionskoeffizienten K erhalten wird. Letzterer nimmt einen Minuswert an und er kann eine Konstante oder eine Funktion eines Parametersignalwertes sein, welcher Betriebszustände der Maschine 1 repräsentiert, beispielsweise die Maschinendrehzahl N . Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist angenommen, daß dann, wenn die Maschinendrehzahl N_e kleiner als 2400 U/min ist, K einen Wert 2 annimmt, und wenn N

P ^e

2400 U/min überschreitet, K einen Wert 3 annimmt, im Hinblick auf die Tatsache, daß der Turbolader mehr anspricht, wenn die Maschinendrehzahl N zunimmt.

Als nächstes schreitet das Programm zum Schritt 89 fort, um das Ventilöffnungstastverhältnis D_TC für das Steuerventil 13 durch Summation des Integrationssteuerterms Dj mit dem Proportionssteuerterm D zu berechnen.

Wenn die Antwort beim Schritt 87 bejahend oder "ja" ist, d.h. wenn die Maschinendrehzahl N höher ist als der vorbestimmte höhere Wert Nm_C,, wird der Proportions-

steuerterm D auf null gesetzt, ohne daß der Schritt 88 ausgeführt wird (Schritt 90, Figur 2). Danach schreitet das Programm zum Schritt 89 fort.

Der Grund, warum keine Proportionssteuerung ausgeführt wird, wenn die Maschine 1 mit einer höheren Drehzahl gedreht wird, ist folgender. In der Rückkopplungssteuerung haben sowohl der Integrationsterm Dj als auch der Proportionsterm D das gleiche Vorzeichen und deshalb wird das Steuersystem empfindlicher, wenn die Steuerung bei Summation beider Terme zu D₁ + D ausgeführt wird, weil die Steuergröße, d.h. die Änderungsrate beim P_ß-Druck groß ist. Eine Folge davon ist, daß, wenn das Steuersystem im höheren Drehzahlbereich übermäßig empfindlich ist, der Aufladedruck, d.h. der Pg-Druck, heftig fluktuiert, wodurch bewirkt wird, daß die Maschinendrehzahl unstabil wird. Aus diesem Grunde wird im höheren Drehzahlbereich die Steuerung nur mit dem Integrationsterm Dj ausgeführt, um die Empfindlichkeit des Steuersystems einzuschränken.

Nachdem das Tastverhältnis D™« zum Öffnen des Steuerventils 13, welches Strömungsratencharakteristiken aufweist, wie sie in der Figur 6 dargestellt sind, beim Schritt 89 berechnet worden ist, wird beim Schritt 91 eine Grenzüberprüfung für das Tastverhältnis D_TC in Bezug auf eine obere Tabellengrenze für das Tastverhältnis D_TC ausgeführt, wie sie in der Figur 7 dargestellt ist.

Wenn insbesondere gefunden wird, daß das beim Schritt berechnete Tastverhältnis D„,_c 80 % überschreitet, wenn die Maschinendrehzahl N. höher ist als ein vorbestimmter Wert, der in der vorliegenden Ausführungsform 2400 U/min beträgt, wird das Tastverhältnis D_TC auf

80 % zurückgesetzt. Dies aufgrund der Tatsache, daß das Tastverhältnis D-p zunimmt, wenn die Strömungsrate des Steuerventils 13 in der in der Figur 6 gezeigten gesteuerten Weise zunimmt, bis das Tastverhältnis D_TC von 80 % erreicht wird, die Strömungsrate jedoch abrupt zunimmt, wenn das Tastverhältnis D_TC 80 % überschreitet, wodurch beträchtliche Schwierigkeiten beim Ausführen einer präzisen Steuerung entstehen.

Wenn das beim Schritt 89 berechnete Tastverhältnis D_TC bei einer Maschinendrehzahl N₀ unter 2400 U/rain 100 % überschreitet, wird das Tastverhältnis D_TC auf 100 % zurückgesetzt, um zu verhindern, daß das Steuerventil 13 inkorrekt funktioniert, und auch aufgrund der Tatsache, daß dann, wenn die Maschine 1 bei einer Drehzahl unter 2400 U/min betrieben wird, der Aufladungsdruck auch dann ein wenig zunimmt, wenn das Tastverhältnis D_T auf 100 % gesetzt wird.

Nachdem beim Schritt 89 das Ventilöffnungstastverhältnis D_TC berechnet worden ist, und beim Schritt 91 der obere Grenzwert des Tastverhältnisses D_TC geprüft worden ist oder das Tastverhältnis D_TC beim Schritt 82 auf null gesetzt worden ist, wird der Schritt 92 ausgeführt, um das Steuerventil 13 entsprechend dem Tastverhältnis D_TC zu offenen, das in Abhängigkeit von Betriebszuständen der Maschine 1, wie oben beschrieben, bestimmt worden ist, wodurch der auf das Abgas-Absperrventil 5 wirkende Ventilöffnungsdruck in Abhängigkeit von Betriebszuständen der Maschine 1 gesteuert wird.

In der Figur 8 ist ein Flußdiagramm gezeigt, welches ein Steuerprogramm zur Erhöhung des Wertes von P_TCH für eine vorbestimmte Zeitperiode darstellt, die in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung 10 Sekunden

beträgt, wenn die Maschine 1 unter einem vorbestimmten Betriebszustand gedreht wird. Sowohl das in Figur 8 dargestellte Steuerprogramm als auch jene nach den Figuren und 3 werden jedesmal ausgeführt, wenn ein Impuls des TDC-Signals erzeugt wird.

In dem in der Figur 8 dargelegten Programm wird wie bei dem in Figur 2 dargestellten Schritt 84 zuerst bestimmt, ob die öffnung Q+^ des Drosselventils 9 größer ist als

der erwähnte vorbestimmte Wert öm_C» beispielsweise 70° (Schritt 41). Wenn das Ergebnis dieser Bestimmung negativ oder "nein" ist, d.h. wenn die Drosselventilöffnung ®th kleiner ist als der vorbestimmte Wert 9m_C, wird der Schritt 88 des in Figur 2 gezeigten Programms nicht ausgeführt und deshalb besteht keine Notwendigkeit für eine Erhöhung des Wertes von Ρφηυ· ^²¹¹¹¹¹ wird der Schritt 42 ausgeführt, wo der Wert des Kennzeichens *Wnjp ^au^ null gesetzt wird, um dadurch die Ausführung des Programms nach Figur 8 zu beenden.

Wenn das Ergebnis der Bestimmung des Schrittes 41 bejahend oder "ja" ist, d.h., wenn die Drosselventilöffnung Q^j₁ größer ist als der vorbestimmte Wert θφρ wird dann bestimmt, ob der Wert des Kennzeichens n_TCUp 1 ist (Schritt 43).

Wenn die Maschine 1 im erwähnten vorbestimmten Zustand gedreht wird, d.h. wenn die Kühlmitteltemperatur T^ größer ist als ein vorbestimmter Wert Τωπγητρ» beispielsweise 96°C, und die Maschinendrehzahl N_ innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, beispielsweise 2500 U/min^N *L 4000 U/min, beibehalten wird, so wird der Wert des Kennzeichens n_TCUp im Schritt 47 auf einen Wert 1 gesetzt.

Wenn das Ergebnis der Bestimmung des Schrittes 43 negativ oder "nein" ist, d.h. wenn n_TCUp = 0 ist, nämlich

wenn die Drosselventilöffnung 0^_h das erstemal bei Erzeugung eines Impulses des der gegenwärtigen Schleife entsprechenden TDC-Signals größer als der vorbestimmte Wert 9_TC wird, schreitet das Programm zum Schritt 44 fort. Im Schritt 44 wird bestimmt, ob die Kühlmitteltemperatur T^ größer ist als der vorbestimmte Wert Wenn das Ergebnis dieser Bestimmung negativ oder "nein" ist, d.h. wenn Ty^. ^TwrCUP ^ist' ^{schreitet das} Programm zum Schritt 45 fort.

Im Schritt 45 wird bestimmt, ob die Maschinendrehzahl N größer ist als der erste vorbestimmte Wert Nm^p^, beispielsweise 2500 U/min. Wenn das Ergebnis dieser Bestimmung bejahend oder "ja" ist, d.h. wenn N_e> Nmp^p^ ist, schreitet das Programm zum Schritt 46 fort.

Im Schritt 46 wird bestimmt, ob die Maschinendrehzahl N_e größer ist als der zweite vorbestimmte Wert Nmcup2» beispielsweise 4000 U/min, der größer ist als der erste vorbestimmte Wert NmQTJp₁ . Wenn das Ergebnis dieser Bestimmung negativ oder "nein" ist, d.h. wenn U_Q {-. NmQ₁Jp₂ ist, schreitet das Programm zum Schritt 47 fort, wo der Wert von η^ςυρ auf einen Wert 1 gesetzt wird. Das Programm schreitet dann zum Schritt 48 fort. Im Schritt wird der gezählte Wert des t_mcup-Zeitgebers auf einen Anfangswert 0 gesetzt, so daß der Zeitgeber seine Tätigkeit beginnt. Das Programm schreitet dann zum Schritt fort.

Wenn das Ergebnis der Bestimmung des Schrittes 43 bejahend oder "ja" ist, d.h. wenn n_TCUp = 1 ist, schreitet das Programm direkt zum Schritt 49, wobei es die Schritte 44 bis 48 überspringt.

Im Schritt 49 wird bestimmt, ob die vorbestimmte Zeitperiode "t_TCUp, beispielsweise 10 Sekunden, abgelaufen ist, nachdem der Zeitgeber seine Tätigkeit begonnen hat. Wenn das Ergebnis dieser Bestimmung bejahend oder "ja" ist, d.h. wenn die vorbestimmte Zeitperiode tmptjp seit dem Start des Zeitgebers abgelaufen ist, wird das in Figur 8 dargestellte Programm als vollständig ausgeführt betrachtet und der Schritt 51 wird nicht ausgeführt.

Wenn das beim Schritt 44 erhaltene Ergebnis bejahend oder "ja¹¹ ist, oder wenn das beim Schritt 45 erhaltene Resultat negativ oder "nein" ist oder das beim Schritt 46 erhaltene Ergebnis bejahend oder ^flja" ist, d.h. wenn bestimmt wird, daß die Maschine nicht unter dem besagten vorbestimmten Betriebszustand arbeitet, wird der t_TCUp-Zeitgeber beim Schritt 50 rückgesetzt. Bei diesem Punkt ist das in Figur 8 dargestellte Programm vollständig ausgeführt worden.

Wenn das beim Schritt 49 erhaltene Ergebnis negativ oder "nein" ist, d.h. wenn die vorbestimmte Zeitperiode tmpyp seit dem Start des Zeitgebers nicht abgelaufen ist, schreitet das Programm zum Schritt 51 fort, um einen vorbestimmten Wert ^^ptcUP* beispielsweise 50· 1,33 hia (50 mmHg),zu dem beim Schritt 33 erhaltenen Wert von ^TCH ⁿi^nzuzuaddieren, _was einen neuen Wert von Pm_CH zur Folge hat. Bei diesem Punkt ist das in Figur 8 gezeigte Programm vollständig ausgeführt worden.

Wie oben dargelegt, wird der Schritt 51 kontinuierlich ausgeführt, bis die vorbestimmte Zeitperiode t_TCUp abläuft, so lange die Maschine in dem vorbestimmten Betriebszustand arbeitet, während die Drosselventilöffnung Q^_n größer ist als der vorbestimmte Wert ©_TC.

Folglich wird der Wert von P_TCH» der den zu erzielenden Pg-Druck repräsentiert, durch den vorbestimmten Wert ÄPmQjT erhöht, und danach werden die Schritte 85 und 88 in Figur 2 durch die Verwendung des erhöhten Wertes von Pm_CH ausgeführt, was ein verbessertes Beschleunigungsverhalten der Maschine 1 zur Folge hat.

In den Figuren 9 und 10 sind Flußdiagramme dargelegt, welche die Steuerprogramme zum Schutz des Steuerventils 13 darstellen, und zwar durch gewaltsames Betätigen dieses Ventils, wenn seine Betätigung entsprechend dem in Figur 2 dargestellten Steuerprogramm unterbleibt, wodurch verhindert wird, daß das Steuerventil 13 unbeweglich wird.

Wie oben beschrieben, wird die Ein/Aus-Tätigkeit des normalerweise geschlossenen Steuerventils 13 nur eingeleitet, wenn die Drosselventilöffnung Q^ den vorbestimmten Wert 9_TC, beispielsweise 70°, überschreitet.

Wenn folglich die Maschine 1 lange Zeit unter solchen Betriebszuständen, bei denen die Ungleichung θ^η^ ®TC nicht erfüllt ist, gedreht wird, beispielsweise wenn ein Wagen mit der darauf befestigten Maschine 1 durch einen großen Stadtbereich gefahren wird, besteht die Gefahr, daß die Ventilscheibe in dem Steuerventil 13 unbeweglich wird, wenn das Ventil zu betätigen ist, weil es lange Zeit geschlossen gewesen ist und dadurch die Ventilscheibe unter dem Einfluß des Druckes des durchgeblasenen Gases oder eines ähnlichen Mediums auf dem Ventilsitz stark festsitzt. Es besteht daher eine Notwendigkeit für zwangsweises oder gewaltsames Betätigen des Steuerventils 13 in der folgenden Weise.

Insbesondere die Figur 9 illustriert schematisch ein Beispiel für ein Steuerprogramm zum zwangsweisen Be-

tätigen des Steuerventils 13 dann, wenn die Maschine unter vorbestimmten Betriebszustanden, beispielsweise bei Ty > 7O⁰C und 360 · 1,33 hPa< P_ß < 660M ,33 hPa (360 mmHg < Pg < 660 mmHg) gedreht wird, während das Abgas-Absperrventil 5 geschlossen ist, d.h. wenn die Maschine 1 bei partieller Last betrieben wird.

In diesem Programm wird zuerst bestimmt, ob die Kühlmitteltemperatur Ty größer ist als ein vorbestimmter

Wert Ty₁Q, beispielsweise 7O⁰C (Schritt 61). Wenn das Ergebnis dieser Bestimmung negativ oder "nein" ist, d.h. wenn Ty<.TymQ ist, schreitet das Programm zum Schritt 62 fort, so daß das Steuerventil 13 in dem inoperativen Zustand bleibt, welcher beispielsweise der normalerweise geschlossene Zustand ist. Wenn andererseits das beim Schritt 61 erhaltene Ergebnis bejahend oder "ja" ist, d.h. wenn Ty > ^ψνη ist, schreitet das Programm zum Schritt 63 fort.

In dem Schritt 63 wird bestimmt, ob der Pg-Druck größer ist als der erste vorbestimmte Wert Ρ_Ώφοί, beispielsweise 360· 1,33 hPa(360 mmHg). Wenn das Ergebnis dieser Bestimmung negativ oder "nein" ist, d.h. wenn Pg^: PjjT>si ist, schreitet das Programm zum Schritt Wenn andererseits das Ergebnis dieser Bestimmung bejahend oder "ja" ist, d.h. wenn P_p> Ρ_ηΦσ-ι ist, schrei-

JD XsJLO *

tet das Programm zum Schritt 64.

Beim Schritt 64 wird bestimmt, ob der Pg-Druck höher ist als der zweite vorbestimmte Wert Ρ^φο?» k^ei^sPi^el^s~ weise 660 · 1,33 hPa(660 mm Hg). Wenn das Ergebnis dieser Bestimmung bejahend oder "ja" ist, d.h., wenn ist, schreitet das Programm zum Schritt 62. Wenn anderer seits das Ergebnis dieser Bestimmung negativ oder "nein" ist, d.h. wenn Pg £= ^BTS2 *^si:» ^w^^rd gleich ob

3437A97

schine 1 partiell belastet ist, der Schritt 65 ausgeführt, um das Steuerventil 13 bei vorbestimmtem Tastverhältnis in den operativen Zustand zu bringen.

Bei der dargestellten Ausführungsform nach Figur 9 wird die Erfassung, ob der laufende Betriebszustand der Maschine unter die vorbestimmten Zustände oder Bedingungen fällt, durch Verwendung des P_ß-Druckes bewirkt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung nur dieses Parameters beschränkt. Alternativ dazu kann eine Erfassung durch Anwendung der Drosselventilöffnung ®th ^Dew^^r^"^t' werden.

Die Figur 10 illustriert schematisch ein Beispiel für ein Steuerprogramm zum zwangsweisen Betätigen des Steuerventils 13 dann, wenn die Maschine 1 ihren Betrieb beginnt.

In diesem Programm wird zuerst bestimmt, ob sich die Maschine im Anlaßzustand befindet (Schritt 71). Wenn das Ergebnis dieser Bestimmung bejahend oder "ja" ist, d.h. wenn die Maschine 1 sich im Anlaßzustand bzw. Ankurbelungszustand befindet, wird der gezählte Wert eines t^Q^g^-Zeitgebers auf einen Anfangswert null und dann der Zeitgeber in Gang gesetzt (Schritt 72). Bei diesem Punkt ist das in Figur 10 dargestellte Programm vollständig ausgeführt worden.

Wenn das beim Schritt 71 erhaltene Ergebnis negativ oder "nein¹¹ ist, d.h. wenn die Maschine 1 sich nicht in dem Anlaßzustand befindet, wird der Schritt 73 ausgeführt, um zu bestimmen, ob eine vorbestimmte Zeitperiode "tipcAST' ^DeisP^ielsweise 2 Sekunden, nachdem der gezählte Wert des t_TCAST-Zeitgebers auf den Anfangswert null gesetzt worden ist, gerade bevor die Maschine

aus dem Anlaßzustand gebracht worden ist.

Wenn beim Schritt 73 bestimmt wird, daß die vorbestimmte Zeitperiode "t^^sT ^at|g^{elau;fen is-t}» nachdem die Maschine 1 aus dem Anlaßzustand gebracht worden ist, wird das in Figur 10 dargestellte Programm als vollständig ausgeführt betrachtet und der Schritt Ik wird nicht ausgeführt.

Wenn beim Schritt 73 bestimmt wird, daß die vorbestimmte Zeitperiode ^φραοφ nicht abgelaufen ist, nachdem die Maschine 1 aus dem Anlaßzustand gebracht worden ist, schreitet das Programm zum Schritt Ik fort, wo ein einem vorbestimmten Öffnungstastverhältnis ^d«jcasT' ^^eisP^ielsweise 50 %_t entsprechendes elektrisches Signal zum Steuerventil 13 zu dessen Betätigung ausgegeben wird. Bei diesem Punkt ist das in Figur 10 dargestellte Programm vollständig ausgeführt.

Folglich wird gemäß der dargestellten Ausführungsform das Steuerventil 13 bei dem vorbestimmten Tastverhältnis ^DTCAST ^{iür 2} Sekunden betätigt, nachdem die Maschine 1 aus dem Anlaßzustand gebracht worden ist. Es müssen nicht beide Steuerprogramme nach den Figuren 9 und 10 zur Verhinderung eines Festhaftens des Steuerventils 13 am Ventilsitz verwendet werden, sondern es kann auch nur eines der beiden Programme angewendet werden.

Ein Aufladungsdruck-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Turbolader (2) zur Steuerung des Aufladungsdruckes in Abhängigkeit von Betriebszuständen der Maschine (1) enthält ein Abgasregulierungsventil (5) zum wahlweisen Schließen und Öffnen einer Nebenschlußabgaspassage (4), eine Betätigungseinrich-

tung (11) zum Betätigen des Abgasregulierungsventils (5), ein Steuerventil (13) zum Verbinden der Betätigungseinrichtung (11) mit der Atmosphäre, um im wesentlichen den Ventilöffnungsdruck des Abgasregulierungsventile (5) zu variieren, einen Drosselventilöffnungssensor (21), einen Drucksensor (22) zum Erfassen des Ansaugpassagendruckes stromab des Drosselventils (9)» und eine elektronische Steuereinheit (19) zur Steuerung des Ansaugpassagendruckes durch Rückkopplung zum Erreichen eines Zielwertes durch Betätigung des Steuerventils (13) in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Zielwert und dem erfaßten Druckwert. Die Rückkopplungssteuerung wird ausgeführt, wenn die Drosselventilöffnung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Wr-ickman^, Di?l.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. R A.Weickmann¹, Dipi^-Ckem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

D/20 8000 MÜNCHEN 86 4O AU

POSTFACH 860 820 I £· U M.

MDHLSTRASSE 22

TELEFON (0 89) 98 03 52

TELEX 5 22621

TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÜNCHEN

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA No. 27-8, Jinguroae 6-chome, Shibuya-ku, Tokyo, Japan

Aufladungsdruck-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader

Patentansprüche j

M J Aufladungsdruck-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (1), mit einer Ansaugpassage (6), einem darin angeordneten Drosselventil (9), einer Abgaspassage (3), und mit einem Turbolader (2) mit einer in der Abgaspassage (3) angeordneten Turbine (2a) und einem in der Ansaugpassage (6) angeordneten Kompressor (2b), gekennzeichnet durch eine Nebenschlußabgaspassage (4), welche die Turbine (2a) des Turboladers (2) umgeht, durch ein Abgasregulierungsventil (5) zum wahlweisen Schließen und Öffnen der Nebenschlußabgaspassage (4), durch eine Betätigungseinrichtung (11) zum Betätigen des Abgasregulierungsventils (5), wobei die Betätigungseinrichtung (11) eine Druckkammer (11c) aufweist und operativ mit dem Abgasregulierungsventil (5) so verbunden ist, daß eine Änderung des Druckes in der Druckkammer (11c) eine Verschiebung des Abgasregulierungsventils (5) entweder in einer Schließrichtung dieses

Ventils oder in einer Öffnungsrichtung dieses Ventils bewirkt, wobei die Druckkammer (11c) mit der Ansaugpassage (6) bei einer stromab des Kompressors (2b) des Turboladers (2) und stromauf des Drosselventils (9) liegenden Stelle verbunden ist, durch ein Steuerventil (13) zum Verbinden der Druckkammer (11c) mit der Atmosphäre, durch einen ersten Sensor (21) zum Erfassen der Öffnung des Drosselventils(9), durch einen zweiten Sensor (22) zum Erfassen des Druckes in der Ansaugpassage (6) auf einer stromab liegenden Seite des Drosselventils (9), und durch eine elektronische Steuereinrichtung (19) zum Betätigen des Steuerventils (13), um den Druck in der Druckkammer (11c) einzustellen und dadurch den Aufladungsdruck in der Ansaugpassage (6) auf einer stromab liegenden Seite des Kompressors (2b) zu steuern, wobei die elektronische Steuereinrichtung (19) so betätigbar ist, daß sie den Druck in der Ansaugpassage (6) auf der stromab liegenden Seite des Drosselventils (9) zur Erzielung eines Zielwertes durch Rückkopplung steuert, durch Betätigung des Steuerventils (13) in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Zielwert und dem vom zweiten Sensor (22) erfaßten Druckwert, wobei die Rückkopplungssteuerung dann ausgeführt wird, wenn der erfaßte Wert der Drosselventilöffnung einen vorbestimmten Ventilöffnungswert überschreitet.
2. Aufladungsdruck-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasregulierungsventil (5) so ausgebildet ist, daß es bei einem vorbestimmten mechanischen Ventilöffnungsdruck öffnet, wenn die Verbindung der Druckkammer (11c) der Betätigungseinrichtung (11) mit der Atmosphäre unterbrochen ist, wobei der Zielwert des Ansaugpassagendruckes auf der stromab liegenden Seite des Drosselventils (9) höher ist, als ein Wert des Ansaugpassagendruckes auf der stromab liegenden Seite des Drosselven-

tils (9), welcher dem vorbestimmten mechanischen Ventilöffnungsdruck entspricht.
3. Aufladungsdruck-Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sensor (22) so ausgebildet ist, daß er den Ansaugpassagendruck auf der stromab liegenden Seite des Drosselventils (9) als absoluten Druck erfaßt.
4. Aufladungsdruck-Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Steuereinrichtung (19) so ausgebildet ist, daß sie den Zielwert des Ansaugpassagendruckes auf der stromab liegenden Seite Drosselventils (9) als eine Funktion der Drehzahl der Maschine (1), wenigstens einer der Temperaturen der Ansaugluft in der Ansaugpassage (6) und der Temperatur eines Kühlmittels für die Maschine (1) setzt.
5. Aufladungsdruck-Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung (19) eine Tabelle enthält, welche mehrere Werte des Zielwertes enthält, die als eine Funktion von jeweils unterschiedlichen Werten der Drehzahl der Maschine und der Temperatur der Ansaugluft in der Ansaugpassage (6) gesetzt sind.
6. Aufladungsdruck-Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung (19) eine Einrichtung zur Erhöhung des Zielwertes durch einen vorbestimmten Wert für eine vorbestimmte Zeitperiode nachdem der erfaßte Wert der Drosselventilöffnung den vorbestimmten Ventilöffnungswert überschreitet enthält.
7. Aufladungsdruck-Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Steuerungseinrichtung (19) eine Einrichtung zum Berechnen eines Ventilöffnungstastverhältnisses entsprechend einer Formel enthält, die einen Integrationsterm und einen Proportionsterm aufweist, die der Differenz zwischen dem Zielwert und dem erfaßten Wert des Ansaugpassagendruckes auf der stromab liegenden Seite des Drosselventils (9) entsprechen, und daß die elektronische Steuereinrichtung (19) eine Einrichtung zum Betätigen des Steuerventils (13) mit dem berechneten Tastverhältnis aufweist.
8. Aufladungsdruck-Steuersystem nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß der Integrationsterm einen Integrationskoeffizienten mit einem konstanten Wert aufweist.
9. Aufladungsdruck-Steuersystem nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß der Integrationsterm einen Integrationskoeffizienten mit einem in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine (1) variablen Wert aufweist.
10. Aufladungsdruck-Steuersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Proportionsterm einen Proportionskoeffizienten mit einem konstanten Wert aufweist.
11. Aufladungsdruck-Steuersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Proportionsterm einen Proportionskoeffizienten mit einem in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine (1) variablen Wert aufweist.
12. Aufladungsdruck-Steuersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Steuerungseinrichtung (19) eine Einrichtung zum Setzen des Wertes des Proportionsterms auf null aufweist, um dadurch zu verhindern, daß das Ventilöffnungstastverhältnis durch proportionale Steuerung gesteuert wird, wenn die Drehzahl der Maschine (1) höher ist als ein vorbestimmter Wert.
13. Aufladungsdruck-Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Steuerventil (13) ein Frequenz solenoidventi 1 (13b, 13c) vom normalerweise geschlossenen Typ enthält.
14. Aufladungsdruck-Steuersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung (19) eine Einrichtung zum zwangsweisen Betätigen des Frequenzsolenoidventils (13b, 13c) dann, wenn die Maschine (1) mit partieller Last betrieben wird, aufweist.
15. Aufladungsdruck-Steuersystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß

die elektronische Steuereinrichtung (19) eine Einrichtung zum zwangsweisen Betätigen des Frequenzsolenoidventils (13b, 13c) dann, wenn die Maschine (1) ihren Betrieb startet, aufweist.
30
16. Aufladungsdruck-Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Steuereinrichtung (19) eine Einrichtung zum Setzen eines oberen Grenzwertes des Ventilöffnungstastverhältnisses aufweist, bei welchem Grenzwert das Frequenzsolenoidventil

(13b, 13c) in einer variablen Weise als eine Funktion der Drehzahl der Maschine (1) gesteuert wird.
17. Aufladungsdruck-Steuersystem nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, daß der obere Grenzwert, der gesetzt wird, wenn die Drehzahl der Maschine (1) höher ist als ein vorbestimmter Wert, kleiner ist als jener, der gesetzt wird, wenn die Drehzahl der Maschine (1) niedriger ist als der vorbestimmte Wert.
18. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Ansaugpassage (6), einem darin angeordneten Drosselventil (9)» einer Abgaspassage (3), einem Turbolader (2) mit einer in der Abgaspassage (3) angeordneten Turbine und mit einem in der Ansaugpassage (6) angeordneten Kompressor (2b), mit einer Nebenschlußabgaspassage (4), welche die Turbine (2a) des Turboladers (2) umgeht, mit einem Abgasregulierungsventil (5) zum wahlweisen Schließen und Öffnen der Nebenschlußabgaspassage (4), mit einer Betätigungseinrichtung (11) zum Betätigen des Angasregulierungsventils (5), wobei die Betätigungseinrichtung (11) eine Druckkammer (11c) aufweist und operativ mit dem Abgasregulierungsventil (5) so verbunden ist, daß eine Änderung des Druckes in der Druckkammer (11c) eine Verschiebung des Abgasregulierungsventils (5) entweder in einer Schließrichtung dieses Ventils oder in einer Öffnungsrichtung dieses Ventils bewirkt, wobei die Druckkammer (11c) mit der Ansaugpassage (6) der Maschine (1) an einer stromab des Kompressors (2b) des Turboladers (2) und stromauf des Drosselventils (9) in der Ansaugpassage (6) liegenden Stelle verbunden ist, und mit einem Steuerventil (13) zum Verbinden der Druckkammer (11c) der Betätigungseinrichtung (11) mit der Atmosphäre, wobei das Steuerventil (13) betätigt wird, um den Druck in der Druck-

kammer (11c) einzustellen und dadurch den Aufladungsdruck in der Ansaugpassage (6) auf der stromab liegenden Seite des Kompressors (2b) zu steuern, dadurch gekennzeichnet , daß die öffnung des Drosselventils (9) erfaßt wird, daß der Druck in der Ansaugpassage (6) auf der stromab liegenden Seite des Drosselventils (9) erfaßt wird, und daß der Druck in der Ansaugpassage (6) auf der stromab liegenden Seite des Drosselventils (9) zur Erreichung eines Zielwertes durch Betätigung des Steuerventils (13) in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Zielwert und dem erfaßten Druckwert durch Rückkopplung gesteuert wird, wobei die Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, wenn die erfaßte Drosselventilöffnung einen vorbestimmten Wert überschreitet.