Patent DE-102016209104-B4 (DE)
Title: Steuerung für mit Superlader ausgerüstetem Verbrennungsmotor und Steuerverfahren dafür
Inventor: HAGARI HIDEKI
IPC: F02B37/18
Filed: 2016-05-25
Granted: 2020-08-13
Abstract: Steuerung (100) für einen mit einem Superlader (36) ausgerüsteten Verbrennungsmotor (1), der eine in einem Abgaspfad (7) vorgesehene Turbine (32), einen Kompressor (31), der auf der stromaufwärtigen Seite einer Drosselklappe (4) in einem Einlasspfad (2) vorgesehen ist und integral mit der Turbine (32) rotiert, ein in einem Umgehungspfad (37) des Abgaspfads (7), der die Turbine (32) umgeht, vorgesehenes Wastegate-Ventil (34), und einen Gateventil-Aktuator (34a), der das Wastegate-Ventil (34) antreibt, aufweist; wobei die Steuerung (100) für einen mit einem Superlader (36) ausgerüsteten Verbrennungsmotor (1) umfasst:
 eine Antriebsbedingungs-Detektoreinheit (110), die eine echte Drehzahl (Ner) und echte Einlassluftflussrate (Qar) des Verbrennungsmotors (1) und einen echten Atmosphärendruck (Pir) detektiert;
 eine Einlassluftsteuereinheit (111), die eine Soll-Einlassluftflussrate (Qat) und eine Soll-Ladeeffizienz (Ect) des Verbrennungsmotors (1) berechnet,
 eine Soll-Superladungsdruckrecheneinheit (131), die einen Soll-Superladungsdruck (P2t) berechnet, der ein Sollwert eines Superladungsdrucks (P2) ist, der ein Druck an einer Position im Einlasspfadteil ist, die auf der stromabwärtigen Seite des Kompressors (31) und der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe (4) liegt, basierend auf der Soll-Ladeeffizienz (Ect) und der echten Drehzahl (Ner),
 eine Soll-Kompressor-Antriebskraftrecheneinheit (132), die eine Soll-Kompressor-Antriebskraft (Pct) berechnet, 
 die ein Sollwert einer Antriebskraft für den Kompressor (31) ist, basierend auf der Soll-Einlassluftflussrate (Qat) oder/und einem Soll-Vor/Nach-Kompressordruckverhältnis (P2t/P1r), welches ein Druckverhältnis des Soll-Superladungsdrucks (P2t) und des echten Atmosphärendrucks (P1r) ist,
 eine Soll-Turbinenflussratenrecheneinheit (133), die eine Soll-Turbinenflussrate (Qtt) berechnet, zum Realisieren der Soll-Kompressorantriebskraft (Pct), die die Flussrate von Abgas ist, welches durch die Turbine (32) fließt,
 eine Abgasflussratenrecheneinheit (134), die eine Abgasflussrate (Qex) berechnet, die aus dem Verbrennungsmotor (1) abgegeben wird, basierend auf der echten Einlassluftflussrate (Qar) und einem Luftkraftstoffverhältnis (AF) des Verbrennungsmotors (1),
 eine Soll-Gate-Flussratenrecheneinheit (135), die eine Soll-Wastegate-Flussrate (Qwgt) berechnet, welche ein Sollwert einer Flussrate von Abgas ist, das in den Umgehungspfad (37) durch das Wastegate-Ventil (34) fließt, basierend auf der Abgasflussrate (Qex) und der Soll-Turbinenflussrate (Qtt),
 eine Soll-Vor/Nach-Turbinendruckverhältnisrecheneinheit (136), die ein Soll-Vor/Nach-Turbinendruckverhältnis (P3t/P4t) berechnet, um die Soll-Kompressorantriebskraft (Pct) oder das Soll-Vor/Nach-Kompressordruckverhältnis (P2t/P1r) zu realisieren, das das Verhältnis eines Drucks vor der Turbine (32) und eines Drucks nach der Turbine (32) ist, 
 eine Soll-Turbinen-stromauf-Druckrecheneinheit (137), die einen Turbinenstromab-Druck (P4) berechnet, basierend auf der Abgasflussrate (Qex), und dann einen Soll-Turbinenstromauf-Druck (P3t) berechnet, der ein Sollwert eines Turbinenstromauf-Drucks (P3) ist, basierend auf dem Turbinenstromab-Druck (P4) und dem Soll-Vor/Nach-Turbinendruckverhältnis (P3t/P4t),
 eine Soll-Gate-Effektivöffnungsflächenrecheneinheit (138), die eine Soll-Gate-Effektivöffnungsfläche (Swgt) berechnet, die ein Sollwert einer effektiven Öffnungsfläche (Swg) des Wastegate-Ventils (34) ist, basierend auf der Soll-Wastegate-Flussrate (Qwgt), dem Soll-Vor/Nach-Turbinendruckverhältnis (P3t/P4t) und dem Soll-Turbinenstromauf-Druck (P3t), und
 eine Gateventil-Sollwertrecheneinheit (139), die einen Gateventil-Steuerwert (WG) berechnet, der ein Steuerwert für den Gateventil-Aktuator (34a) ist, basierend auf der Soll-Gate-Effektivöffnungsfläche (Swgt),
 wobei die Antriebsbedingungs-Detektionseinheit (110) einen echten Krümmerdruck (Pbr), welcher ein Druck in einem Ansaugkrümmer (5) ist, der einen Einlasspfad- (2) Teil bildet, der an der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe (4) gelegen ist, und eine echte Einlasslufttemperatur (T1r) detektiert, und
 wobei die Soll-Superladungsdruck-Recheneinheit (131) eine volumetrische Effizienz (Kv) auf Basis des Ansaugkrümmers (5) berechnet, basierend auf der echten Drehzahl (Ner) und dem echten Krümmerdruck (Pbr), einen Sollkrümmerdruck (Pbt), der ein Sollwert eines Krümmerdrucks (Pb) ist, basierend auf der volumetrischen Effizienz (Kv), der Sollladeeffizienz (Ect) und der echten Einlasslufttemperatur (T1r) berechnet und dann einen Druckadditionswert (KP2) zu dem Sollkrümmerdruck (Pbt) addiert, um so den Sollsuperladedruck (P2t) zu berechnen.