DE112005000486B4

DE112005000486B4 - Steuervorrichtung für Ladevorrichtung mit Elektromotor

Info

Publication number: DE112005000486B4
Application number: DE112005000486.4T
Authority: DE
Inventors: Koichi Akita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2025-03-03
Also published as: WO2005085610A1; JP4124143B2; CN1926316A; DE112005000486T5; US20080148730A1; US7530229B2; JP2005248860A

Abstract

Steuervorrichtung für eine elektrisch unterstützte Ladevorrichtung mit einer Ladevorrichtung (20), die an einem Einlassdurchgang (5) einer Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist, der an einem Fahrzeug montiert ist, und die durch einen Elektromotor (20a) angetrieben wird; einer Steuereinrichtung (16) zum Steuern des Elektromotors (20a) zum Steuern eines Verstärkungsdrucks; und einer Druckerfassungseinrichtung (30) zum Erfassen eines Zustands des Atmosphärendrucks,
ferner mit einer Einlassluftmassenerfassungseinrichtung (27) zum Erfassen einer Einlassluftmasse, einem Turbolader (11) zum Durchführen einer Aufladung unter Verwendung einer Abgasströmung der Brennkraftmaschine (1) und einem variablen Düsenmechanismus (11a) zum variablen Steuern eines Aufladezustands durch den Turbolader (11), wobei die Steuereinrichtung (16) auch den variablen Düsenmechanismus (11a) steuert,
wobei dann, wenn der durch die Druckerfassungseinrichtung (30) erfasste Atmosphärendruck geringer als ein vorbestimmter Wert wird, die Steuereinrichtung (16) eine Antriebskraft des Elektromotors (20a) größer als dann macht, wenn der Atmosphärendruck größer als der vorbestimmte Wert ist,
wobei dann, wenn der durch die Druckerfassungseinrichtung (30) erfasste Atmosphärendruck den vorbestimmten Wert oder mehr hat, die Steuereinrichtung (16) eine Öffnung einer variablen Düse des variablen Düsenmechanismus (11a) auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Einlassluftmasse, die durch die Einlassluftmassenerfassungseinrichtung (27) erfasst wird, und einer Soll-Einlassluftmasse, die auf der Grundlage eines Betriebszustands bestimmt wird, steuert, und wobei dann, wenn der durch die Druckerfassungseinrichtung (30) erfasste Atmosphärendruck geringer als ein vorbestimmter Wert wird, die Steuereinrichtung (16) die Steuerung der Öffnung der variablen Düse auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Einlassluftmasse und der Soll-Einlassluftmasse unterbindet, eine Sollöffnung der variablen Düse aus der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine (1) berechnet und die Öffnung der variablen Düse unter Verwendung der Soll-Öffnung der variablen Düse steuert.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine elektrisch unterstützte Ladevorrichtung, die die Ladevorrichtung mit einem Elektromotor steuert, die an einem Einlassdurchgang einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, die an einem Fahrzeug montiert ist.
Stand der Technik
Gut bekannt sind Brennkraftmaschinen, die mit einem Turbolader an dem Einlassdurchgang des Verbrennungsmotors versehen sind und konfiguriert sind, um eine hohe Leistung (oder einen niedrigen Kraftstoffverbrauch) durch Aufladen durch den Turbolader zu erzielen. Die JP 11-132049 A offenbart ebenso diese Brennkraftmaschine mit dem Turbolader.
Offenbarung der Erfindung
Eine Brennkraftmaschine nimmt Luft von der Atmosphäre auf und verwendet diese bei der Verbrennung. Die Abgabe verringert sich mit einer Verringerung der Einlassluftmenge. Beispielsweise ergibt eine Verringerung des Atmosphärendrucks eine Verringerung der Luftmasse pro Zeiteinheit und somit eine Verringerung der Abgabe. Es ist somit übliche Praxis, die Drosselöffnung zu vergrößern, um das Einlassluftvolumen zu vergrößern, um die Verringerung der Luftmasse zu verhindern. Wenn jedoch der Turbolader mit einem variablen Steuermechanismus versehen ist, wird dieser Mechanismus verwendet, um den Verstärkungsdruck zu erhöhen und dadurch die Verringerung der Abgabe auszugleichen. Ein Beispiel dieses Mechanismus kann der variable Düsenmechanismus sein, den der in der vorstehend erwähnten japanischen Patentanmeldung beschriebene Turbolader hat.
Der variable Düsenmechanismus ist ein Mechanismus, bei dem eine Vielzahl von Schaufeln in einem Abgaseingangsabschnitt in ein Turbinenrad angeordnet sind, und der variabel die Abgasdurchflussrate durch Ändern des Spalts zwischen den Schaufeln steuert (variable Düsenöffnung). Die Turbinenabgabe wird durch variables Steuern der variablen Düsenöffnung optimiert. Jedoch befindet sich der variable Düsenmechanismus schon auf der minimalen Öffnung, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Niedriglastbereich befindet, und es ist fast immer der Fall, dass kein Raum für eine Erhöhung des Verstärkungsdrucks bei einer Verringerung des Atmosphärendrucks vorhanden ist. Wenn die Düsenöffnung nach unten zu sehr verengt wird, wird das zu einer Verringerung der Ladeeffizienz (Erhöhung des Gegendrucks) als Turbolader und wiederum zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs führen. Aus diesem Grund gibt es den Bedarf nach einem Abgabeausgleich in solchen Fällen.
Die WO 02/095204 A1 offenbart eine Steuervorrichtung für eine elektrisch unterstützte Ladevorrichtung. Dabei wird eine Ansteuerung des Elektromotors der Ladevorrichtung mit nur einem Kennfeld vorgenommen. Eine Umschaltung der Ansteuerung des Elektromotors in Abhängigkeit des erfassten Umgebungsdrucks erfolgt jedoch nicht.
Weitere Steuervorrichtungen für Ladevorrichtungen sind aus der JP 6-288246 A , der DE 100 61 847 A1 , der DE 102 21 014 A1 , der US 6 637 205 B1 sowie der DE 103 06 600 A1 bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für eine elektrisch unterstützte Ladevorrichtung zu schaffen, die die Verringerung der Abgabe auch mit einer Verringerung des Atmosphärendrucks wirksam ausgleichen kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Steuervorrichtung für eine elektrisch unterstützte Ladevorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Konfiguration einer Brennkraftmaschine (eines Verbrennungsmotors) zeigt, der ein Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung hat.
2 ist ein Ablaufdiagramm einer Ladesteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Kennfeld, das beim Bestimmen verwendet wird, ob sich der Verbrennungsmotor in einem EGR-Ausführungsbereich befindet.
4 ist ein Kennfeld, das beim Bestimmen eines Sollwerts VN0 für eine variable Düsenöffnung verwendet wird.
5 ist ein Kennfeld, das beim Bestimmen eines Sollwerts AFt für eine neue Luftmasse verwendet wird.
6 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Konfiguration einer Brennkraftmaschine (eines Verbrennungsmotors) zeigt, der ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung hat.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1, der die Steuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat.
Der Ausdruck „Verstärkungsdruck” wird manchmal als Ausdruck verwendet, der eine Druckdifferenz von dem Atmosphärendruck angibt. Andererseits wird der Ausdruck „Verstärkungsdruck” ebenso manchmal als Ausdruck verwendet, der einen absoluten Druck in dem Einlassrohr angibt. Wenn es nötig ist, den Verstärkungsdruck durch definiertes Unterscheiden von diesem zu beschreiben, wird die Beschreibung angegeben, um ihre Bedeutungen definiert anzugeben. Wenn beispielsweise die Verstärkungsdrucksteuerung auf der Grundlage einer Abgabe eines Drucksensors zum Erfassen des Drucks in dem Einlassrohr durchgeführt wird, ist es einfach, den Verstärkungsdruck auf der Grundlage des „Verstärkungsdrucks als Differenz von dem Atmosphärendruck” zu steuern, wenn der Drucksensor ein Sensor zum Erfassen eines Differenzialdrucks von dem Atmosphärendruck ist; es ist einfach, den Verstärkungsdruck auf der Grundlage des „Einlassluftdrucks als absoluten Druck” zu steuern, wenn der Drucksensor ein Sensor zum Erfassen des absoluten Drucks ist.
Der Verbrennungsmotor 1, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ist ein Mehrzylinderverbrennungsmotor, aber nur ein Zylinder von diesem ist als Schnittansicht in 1 dargestellt. Der Verbrennungsmotor 1 ist zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einlassanschluss durch einen Injektor und zum Mischen des Kraftstoffs mit durch ein Einlassrohr 5 aufgenommener Einlassluft angeordnet, um ein Luftkraftstoffgemisch zu erzeugen. Das so erzeugte Luftkraftstoffgemisch wird in einen Zylinder 3 geführt, um durch eine Zündkerze 7 gezündet und verbrannt zu werden. Eine Ladevorrichtung 20 mit einem Elektromotor 20a und einen Turbolader 11, der später beschrieben wird, werden zum Laden von mehr Einlassluft verwendet, um dadurch nicht nur eine höhere Leistung sondern ebenso einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch zu erzielen. Ein Einlassventil 8 ist zum Öffnen und Schließen zwischen dem Inneren jedes Zylinders 3 und dem Einlassdurchgang 5 angeordnet. Ein Abgas nach der Verbrennung wird in einen Abgasdurchgang 6 ausgestoßen. Das Auslassventil 9 ist zum Öffnen und Schließen zwischen dem Inneren jedes Zylinders 3 und dem Abgasdurchgang 6 angeordnet. Die folgenden Bauteile sind in der Reihenfolge von stromaufwärts ausgehend an dem Einlassdurchgang 5 angeordnet: ein Luftreiniger 10, ein Luftdurchflussmessgerät 27, eine Ladevorrichtung 20, ein Turbolader 11, ein Zwischenkühler 12, ein Drosselventil 13 usw.
Der Luftreiniger 10 ist ein Filter zum Entfernen von Fremdstoffen, Staub usw. aus der Einlassluft. Das Luftdurchflussmessgerät (Einlassluftmassenerfassungseinrichtung) 27 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist eine Heißdrahtbauart und erfasst die Einlassluftmasse als Massendurchflussrate. Die Ladevorrichtung 20 ist elektrisch betrieben durch einen eingebauten Motor (Elektromotor) 20a. Ein Verdichterrad ist direkt mit einer Ausgangswelle des Motors 20a gekoppelt. Der Motor 20a der Ladevorrichtung 20 ist durch eine Steuerung (Steuereinrichtung) 21 mit einer Batterie 22 verbunden. Die Steuerung 21 steuert eine zugeführte Leistung zu dem Motor 20a, um den Antrieb des Motors 20a zu steuern. Die Steuerung 21 kann eine Drehzahl des Motors 20a (insbesondere Upm des Verdichterrads) erfassen.
Eine Bypassleitung 24 ist vorgesehen, um die Ladevorrichtung 20 zu umgehen, während sie zwischen deren stromaufwärtigen und stromabwärtigen Lagen verläuft. Ein Ventil 25 zum Regulieren einer durch die Bypassleitung 24 geförderten Einlassluftmasse ist an der Bypassleitung 24 angeordnet. Das Ventil 25 ist elektrisch betrieben, um optional die Luftdurchflussrate durch die Bypassleitung 24 zu regulieren. Während die Ladevorrichtung 20 nicht in Betrieb ist, wirkt die Ladvorrichtung 20 als Einlasswiderstand, und öffnet somit das Ventil 25 die Bypassleitung 24, um zu verhindern, dass die Ladevorrichtung 20 als Einlasswiderstand wirkt. Während des Betriebs der Ladevorrichtung 20 schließt dagegen das Ventil 25 die Bypassleitung 24, um zu verhindern, dass die durch die Ladevorrichtung 20 aufgeladene Einlassluft zurück durch die Bypassleitung 24 strömt.
Der Turbolader 11 ist zwischen dem Einlassdurchgang 5 und dem Abgasdurchgang 6 angeordnet, um eine Aufladung zu bewirken. Der Turbolader 11 ist gut bekannt und hat einen variablen Düsenmechanismus 11a als Mechanismus mit variabler Geometrie. Der variable Düsenmechanismus 11a wird durch eine ECU (Steuereinrichtung) 16 gesteuert, die später beschrieben wird. Bei dem Verbrennungsmotor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels können die Ladevorrichtung 20 und der Turbolader 11, die in Reihe angeordnet sind, eine Aufladung ausführen. Der Zwischenkühler 12 der Luftkühlerbauart zum Verringern der Temperatur der Einlassluft, deren Temperatur mit dem Anstieg des Drucks aufgrund der Aufladung durch die Ladevorrichtung 20 und/oder den Turbolader 11 angehoben ist, ist stromabwärts von dem Turbolader 11 angeordnet. Der Zwischenkühler 12 verringert die Temperatur der Einlassluft, um die Ladeeffizienz anzuheben.
Das Drosselventil 13 zum Steuern der Einlassluftmasse ist stromabwärts von dem Zwischenkühler 12 angeordnet. Das Drosselventil 13 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist ein sogenannter elektronisch gesteuerter Induktionsdrosselmechanismus und ist wie folgt angeordnet: Ein Beschleunigerpositionssensor 15 erfasst einen Betätigungsbetrag eines Beschleunigerpedals 14 und die ECU 16 bestimmt ein Öffnungsniveau des Drosselventils 13 auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Sensors 15 und von anderen Informationsquellen. Das Drosselventil 13 wird durch den Drosselmotor 17 geöffnet und geschlossen, der damit verknüpft vorgesehen ist. Ein Drosselpositionssensor 18 zum Erfassen des Öffnungsniveaus des Drosselventils 13 ist ebenso verknüpft mit dem Drosselventil 13 vorgesehen.
Ein Drucksensor 19 zum Erfassen des Drucks (des Verstärkungsdrucks und des Einlassdrucks) in dem Einlassdurchgang 5 ist ebenso stromabwärts von dem Drosselventil 13 angeordnet. Ein Sensor zum Erfassen des Verstärkungsdrucks kann an dem Einlasskrümmerabschnitt angebracht werden. Diese Sensoren 15, 18, 19 und 27 sind mit der ECU 16 verbunden und führen ihre Erfassungsergebnisse der ECU 16 zu. Ein Atmosphärendrucksensor (eine Druckerfassungseinrichtung) 30 zum Erfassen des Atmosphärendrucks ist ebenso mit der ECU 16 verbunden. Die ECU 16 ist eine elektronische Steuereinheit, die aus einer CPU, einem ROM, einem RAM usw. besteht. Der vorstehend erwähnte Injektor 2, die Zündkerze 7, das Ventil 25, das Luftdurchflussmessgerät 27, die Steuerung 21, die Batterie 22 usw. sind mit der ECU 16 verbunden, und diese Bauteile werden durch ein Signal von der ECU 16 gesteuert oder ein Zustand jedes Bauteils (ein Ladezustand, wenn es sich um die Batterie 22 handelt) wird dadurch überwacht.
Auf der anderen Seite ist ein Abgasreinigungskatalysator 23 zum Reinigen des Abgases stromabwärts von dem Turbolader 11 an dem Abgasdurchgang 6 angeordnet. Ein Kurbelpositionssensor 26 zum Erfassen einer Drehposition der Kurbelwelle ist an der Nähe der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 angebracht. Der Kurbelpositionssensor 26 kann ebenso die Verbrennungsmotordrehzahl aus der Position der Kurbelwelle erfassen.
Ein EGR-Durchgang (Abgasrezirkulationsdurchgang) 28 zum Rezirkulieren von Abgas von dem Abgasdurchgang 6 (stromaufwärtiger Abschnitt von dem Turbolader 11) zu dem Einlassdurchgang 5 (Ausgleichstankabschnitt) ist vorgesehen. Ein EGR-Ventil 29 zum Regulieren der Rate der Abgasrezirkulation (der EGR-Menge) ist an dem EGR-Durchgang 28 montiert. Ein Öffnungsniveau (Einschaltdauerverhältnis) des EGR-Ventils 29 wird ebenso durch die vorstehend erwähnte ECU 16 gesteuert. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist ein EGR-Kühler zum Kühlen des EGR-Gases unter Verwendung von Kühlwasser des Verbrennungsmotors 1 zwischen dem EGR-Ventil 29 und dem Ausgleichstank des Einlassdurchgangs 5 angeordnet.
Als Nächstes wird die Aufladesteuerung bei dem Verbrennungsmotor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist angeordnet, um die Aufladewirkung durch die Ladevorrichtung 20 zu verbessern, so dass eine Antriebskraft des Motors 20a stärker mit der Verringerung des Atmosphärendrucks (wenn der Atmosphärendruck geringer als ein vorbestimmter Wert wird) als ohne Verringerung des Atmosphärendrucks erhöht wird, um einen Abfall der Abgabe zu verhindern. Da der Turbolader 11 mit dem variablen Düsenmechanismus 11a versehen ist, wird die Steuerung in Zusammenwirkung damit durchgeführt. Da ferner der Verbrennungsmotor 1 mit dem EGR-Mechanismus versehen ist, wird die Steuerung ebenso in Zusammenwirkung mit dem EGR-System durchgeführt.
2 zeigt das Ablaufdiagramm der Aufladesteuerung. Der erste Schritt ist zum Einlesen der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und der Verbrennungslast vorgesehen (Schritt 200). Die Verbrennungsmotordrehzahl wird durch den Kurbelpositionssensor 26 erfasst. Die Verbrennungsmotorlast wird auf der Grundlage der Einlassluftmasse, die durch das Luftdurchflussmessgerät 27 erfasst wird, und des Drosselhubs berechnet, der durch den Drosselpositionssensor 18 erfasst wird. Der nächste Schritt ist zum Bestimmen vorgesehen, ob der Verbrennungsmotor sich in einem Bereich der Durchführung der EGR-Steuerung befindet, auf der Grundlage der erfassten Verbrennungsmotordrehzahl Ne und der Verbrennungsmotorlast (Schritt 205).
3 zeigt ein Beispiel eines in diesem Schritt verwendeten Kennfelds. In dem Kennfeld von 3 stellt die horizontale Achse die Verbrennungsmotordrehzahl Ne und die vertikale Achse die Verbrennungsmotorlast dar. Die EGR-Steuerung wird in einem Bereich A ausgeführt, der durch Schraffieren in dem Kennfeld angedeutet ist, um das Abgas zu der Einlassseite zu rezirkulieren. Wie aus dem Kennfeld von 3 erkennbar ist, wird keine Rezirkulation des Abgases in einem Bereich hoher Drehzahl oder einem Bereich hoher Last durchgeführt. Wenn der Schritt 205 als Ergebnis nein hat, wird eine normale Steuerung durch eine Rückführregelung auf der Grundlage des Einlassdrucks durchgeführt, der durch den Drucksensor 19 erfasst wird (Schritt 210).
Wenn andererseits der Schritt 205 als Ergebnis ja hat, um die EGR-Steuerung durchzuführen, wird eine Soll-Öffnung der variablen Düse VN0 berechnet und wird die berechnete Soll-Öffnung VN0 der variablen Düse an den variablen Düsenmechanismus 11a abgegeben (Schritt 215). Die Öffnung des variablen Düsenmechanismus 11a wird auf der Grundlage dieses Signals geändert. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Kennfeld, wie in 4 gezeigt ist, bei der Berechnung der Soll-Öffnung VN0 der variablen Düse verwendet. Das Kennfeld von 4 hat die horizontale Achse, die die Verbrennungsmotordrehzahl Ne darstellt, und die vertikale Achse, die die Verbrennungsmotorlast darstellt, und numerische Werte der Soll-Öffnung VN0 der variablen Düse sind den jeweiligen Bereichen in dem Kennfeld zugeordnet. Die Soll-Öffnung VN0 der variablen Düse wird mit einer niedrigeren Drehzahl und einer höheren Last kleiner und die Soll-Öffnung VN0 der variablen Düse wird mit einer höheren Drehzahl und einer niedrigeren Last größer.
Der Schritt, der dem Schritt 215 folgt, ist zum Einlesen einer neuen Luftmasse AF vorgesehen, die eine Einlassluftmasse ist, die neu nach dem Start der Steuerung des variablen Düsenmechanismus 11a zu der Soll-Öffnung VN0 der variablen Düse aufgenommen wird (Schritt 220). Die neue Luftmasse AF wird durch das Luftdurchflussmessgerät 27 erfasst. In diesem Stadium wird die neue von der Atmosphäre aufgenommene Luft mit dem rezirkulierten Abgas gemischt und wird darauf Kraftstoff eingespritzt, um ein Luftkraftstoffgemisch zu erzeugen, um in den Zylinder 3 eingeführt zu werden. Der nächste Schritt ist zum Berechnen eines Sollwerts AFt für die neue Luftmasse vorgesehen (Schritt 225). Zu diesem Zeitpunkt wird ein Kennfeld, wie in 5 gezeigt ist, bei der Berechnung des neuen Luftmassensollwerts AFt verwendet. Das Kennfeld von 5 hat die horizontale Achse, die die Verbrennungsmotordrehzahl Ne darstellt, und die vertikale Achse, die die Verbrennungsmotorlast darstellt, und numerische Werte des neuen Luftmassensollwerts AFt sind den jeweiligen Bereichen in dem Kennfeld zugeordnet. Der neue Luftmassensollwert AFt wird mit einer geringeren Drehzahl und einer geringeren Last kleiner und der neue Luftmassensollwert AFt wird mit einer höheren Drehzahl und einer höheren Last größer.
Der Schritt, der dem Schritt 225 folgt, ist zum Berechnen einer Abweichung zwischen dem Sollwert und dem Istwert vorgesehen, AFe = AFt – AF (Schritt 230).
Ferner ist der nachfolgende Schritt zum Erfassen des Atmosphärendrucks P0 durch den Drucksensor 19 vorgesehen (Schritt 235). Der nächste Schritt ist zum Bestimmen vorgesehen, ob der erfasste Atmosphärendruck P0 geringer als ein vorbestimmter Druck ist (hier 90 kPa) (Schritt 240). Wenn der Atmosphärendruck P0 geringer als der vorbestimmte Druck ist, kann bestimmt werden, dass die Einlassluftdichte verringert ist, und in diesem Fall wird ein Anweisungswert (Antriebsstromwert oder Ähnliches) i zu dem Motor 20a auf der Grundlage einer Funktion f (AFe) der vorstehend erwähnten Abweichung AFe berechnet, um die Antriebskraft des Motors 20a zu erhöhen, um das Einlassluftvolumen zu vergrößern, um die Einlassluftmasse sicherzustellen. Der berechnete Anweisungswert i wird an den Motor 20a abgegeben (Schritt 245). Der Motor 20a wird auf der Grundlage dieses Anweisungswerts i betrieben. Dieser Anweisungswert i ist so eingerichtet, dass die Antriebskraft größer wird als dann, wenn der Atmosphärendruck nicht geringer als der vorbestimmte Druck ist. Anders gesagt ist die vorstehend genannte Funktion f (AFe) so definiert. Die Steuerung des Motors 20a ist eine Kombination der Einlassdruckrückführregelung durch den Drucksensor 19 mit der Einlassluftmassenrückführregelung durch das Luftdurchflussmessgerät 27.
Wenn der Schritt 240 als Ergebnis ja hat, wenn insbesondere der Atmosphärendruck P0 geringer als der vorbestimmte Druck ist, ist die Steuerung des variablen Düsenmechanismus 11a eine Kombination der Kennfeldsteuerung durch die vorstehend erwähnte Soll-Öffnung VN0 der variablen Düse mit der Einlassdruckrückführregelung durch den Drucksensor 19. Zu diesem Zeitpunkt wird nämlich die Berücksichtigung der Einlassluftmasse bei der Gelegenheit der Bestimmung der variablen Düsenöffnung unterbunden. Dies hat den Zweck, eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs aufgrund einer Verringerung der Effizienz des Turboladers 11 mit einer Erhöhung des Gegendrucks zu verhindern, der durch Verengen der variablen Düsenöffnung für den Abgabenausgleich verursacht wird, wenn der Atmosphärendruck P0 geringer als der vorbestimmte Druck ist.
In diesem Schritt wird der Anweisungswert i an den Motor 20a, insbesondere eine Erhöhung der Antriebskraft des Motors 20a auf der Grundlage der vorstehend erwähnten Abweichung AFe bestimmt. Das macht es einfach, die neue Luftmasse sicherzustellen, die ausreichend zum Verhindern des Auftretens von Rauch ist, ohne den Bedarf der Verringerung der EGR-Menge. Obwohl dies hier nicht genau beschrieben ist, wird die Rückführregelung für die EGR-Rate zu dem Sollwert in dem EGR-Bereich durchgeführt, um dadurch eine Verringerung der Menge des NOx-Ausstoßes aufgrund einer Verringerung der Verbrennungstemperatur zu erzielen. Wenn die neue Luftmasse auf diese Art und Weise sichergestellt wird, kann die EGR-Rate beibehalten werden und kann die Reinigung des Abgases ebenso sicher ausgeführt werden.
Wenn es unmöglich ist, die neue Luftmasse durch den Motor 20a mit einer Verringerung des Atmosphärendrucks sicherzustellen und wenn eine Verringerung der Einlassluftmasse mit einer Verringerung des Atmosphärendrucks beispielsweise im Hochland auftritt, gäbe es kein Mittel außer der Verringerung der EGR-Menge gemäß der Verringerung des Atmosphärendrucks, um den Ausstoß von Rauch zu verhindern. Jedoch kann das vorliegende Ausführungsbeispiel die neue Luftmasse sicherstellen und ebenso die EGR-Menge sicherstellen, und kann dadurch die Fahrleistungsfähigkeit und die Abgasreinigungsfähigkeit auf einem Niveau aufrechterhalten, das äquivalent zu demjenigen ohne eine Verringerung des Atmosphärendrucks ist.
Wenn andererseits der Schritt 240 als Ergebnis nein hat, wird ein Korrekturbetrag VNc des variablen Düsenmechanismus 11a auf der Grundlage einer Funktion g (AFe) der vorstehend erwähnten Abweichung AFe berechnet (Schritt 250). Ein Anweisungswert, der an den variablen Düsenmechanismus 11a abzugeben ist, ist ein Öffnungsniveau, das gemäß der vorstehend erwähnten Soll-Öffnung VN0 + Korrekturbetrag VNc berechnet wird. Die Funktion g ist eine Funktion zum Bestimmen des Korrekturbetrags VNc zum Öffnen oder Verengen der variablen Düsenöffnung, um die Abweichung zu verringern, mit einer Vergrößerung der vorstehend erwähnten Abweichung AFe. Wenn der Schritt 240 als Ergebnis nein hat, wird die Steuerung des Motors 20a nur die Einlassdruckrückführregelung durch den Drucksensor 19 ohne die Einlassluftmassenrückführregelung durch das Luftdurchflussmessgerät 27.
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt werden. Beispielsweise verwendet das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel den Atmosphärendruck (Drucksensor) 30 als Druckerfassungseinrichtung. Jedoch kann die Druckerfassungseinrichtung ein Fahrzeugnavigationssystem oder Ähnliches sein. Während eine Höhendifferenz von dem Navigationssystem bezogen wird, kann der Atmosphärendruck auf der Grundlage der Höhendifferenz erfasst (oder geschätzt) werden. Das Navigationssystem kann ein solches mit einer Kommunikationsfunktion sein und der Atmosphärendruck kann auf der Grundlage von Wetterinformationen (einschließlich des Atmosphärendrucks) und der Lageinformation erfasst werden, die durch die Kommunikationsinformation bezogen wird.
Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ist mit der Ladevorrichtung 20, die mit dem Motor 20a ausgestattet ist, stromaufwärts von dem Turbolader 11 getrennt von dem Turbolader 11 vorgesehen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auf Ladevorrichtungen mit einem Elektromotor (Motor) anwendbar und ist ebenso auf einen Aufbau anwendbar, bei dem ein Elektromotor (Motor) 11b in einem Turbolader 11 eingebaut ist, wie in 6 gezeigt ist. Das in 6 gezeigte Ausführungsbeispiel hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie diejenige, die in 1 gezeigt ist, außer dass der Motor 11b vorgesehen ist (und außer dass die Ladevorrichtung 20 nicht vorgesehen ist), und somit werden die gleichen Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen ohne die genaue Beschreibung von diesen bezeichnet. In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Motor 11b so eingebaut, dass seine Achse eine Drehwelle eines Turbinen-/Verdichterrads des Turboladers 11 ist.
Diese Konfiguration kann die Anzahl von Einheiten verringern und kann eine Raumnutzungseffizienz in dem Verbrennungsmotorraum erhöhen. Sie vereinfacht ebenso den Zusammenbau des Verbrennungsmotors 1. Die verschiedenartigen Steuerkennfelder sind von denjenigen des in 1 gezeigten Aufbaus augrund einer Änderung der Beziehung zwischen der auf den Motor 20a aufgebrachten Leistung und der Aufladewirkung und dergleichen unterschiedlich, aber die in dem Ablaufdiagramm von 2 gezeigte Steuerung kann grundsätzlich auf die gleiche Art und Weise mit einer ähnlichen Wirkung ausgeführt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Steuervorrichtung für die elektrisch unterstützte Ladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, den Verstärkungsdruck durch die elektrisch unterstützte Ladevorrichtung variabel zu steuern und die optimale Aufladewirkung zu erzielen. Der Zustand des Atmosphärendrucks wird durch die Druckerfassungseinrichtung erfasst und die Antriebskraft des Elektromotors wird größer gemacht, wenn der Atmosphärendruck geringer als der vorbestimmte Wert wird, als wenn der Atmosphärendruck nicht geringer als der vorbestimmte Wert ist; das kann den Abgabeabfall aufgrund einer Verringerung des Atmosphärendrucks wirksam verhindern.

Claims

Steuervorrichtung für eine elektrisch unterstützte Ladevorrichtung mit einer Ladevorrichtung (20), die an einem Einlassdurchgang (5) einer Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist, der an einem Fahrzeug montiert ist, und die durch einen Elektromotor (20a) angetrieben wird; einer Steuereinrichtung (16) zum Steuern des Elektromotors (20a) zum Steuern eines Verstärkungsdrucks; und einer Druckerfassungseinrichtung (30) zum Erfassen eines Zustands des Atmosphärendrucks, ferner mit einer Einlassluftmassenerfassungseinrichtung (27) zum Erfassen einer Einlassluftmasse, einem Turbolader (11) zum Durchführen einer Aufladung unter Verwendung einer Abgasströmung der Brennkraftmaschine (1) und einem variablen Düsenmechanismus (11a) zum variablen Steuern eines Aufladezustands durch den Turbolader (11), wobei die Steuereinrichtung (16) auch den variablen Düsenmechanismus (11a) steuert, wobei dann, wenn der durch die Druckerfassungseinrichtung (30) erfasste Atmosphärendruck geringer als ein vorbestimmter Wert wird, die Steuereinrichtung (16) eine Antriebskraft des Elektromotors (20a) größer als dann macht, wenn der Atmosphärendruck größer als der vorbestimmte Wert ist, wobei dann, wenn der durch die Druckerfassungseinrichtung (30) erfasste Atmosphärendruck den vorbestimmten Wert oder mehr hat, die Steuereinrichtung (16) eine Öffnung einer variablen Düse des variablen Düsenmechanismus (11a) auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Einlassluftmasse, die durch die Einlassluftmassenerfassungseinrichtung (27) erfasst wird, und einer Soll-Einlassluftmasse, die auf der Grundlage eines Betriebszustands bestimmt wird, steuert, und wobei dann, wenn der durch die Druckerfassungseinrichtung (30) erfasste Atmosphärendruck geringer als ein vorbestimmter Wert wird, die Steuereinrichtung (16) die Steuerung der Öffnung der variablen Düse auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Einlassluftmasse und der Soll-Einlassluftmasse unterbindet, eine Sollöffnung der variablen Düse aus der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine (1) berechnet und die Öffnung der variablen Düse unter Verwendung der Soll-Öffnung der variablen Düse steuert.
Steuervorrichtung für die elektrisch unterstützte Ladevorrichtung (20) gemäß Anspruch 1, wobei die Elektromotorsteuereinrichtung (16) eine Erhöhung der Antriebskraft des Elektromotors (20a) auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der durch die Einlassluftmassenerfassungseinrichtung (27) erfassten Einlassluftmasse und einer auf der Grundlage eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine (1) bestimmten Soll-Einlassluftmasse bestimmt.
Steuervorrichtung für die elektrisch unterstützte Ladevorrichtung (20) gemäß Anspruch 1, wobei der Elektromotor (20a) in dem Turbolader (11) eingebaut ist und wobei die Ladevorrichtung (20) und der Turbolader (11) miteinander integriert sind.
Steuervorrichtung für die elektrisch unterstütze Ladevorrichtung (20) gemäß Anspruch 2, mit einem Abgasrezirkulationssystem (28, 29) zum Rezirkulieren von Abgas, das von der Brennkraftmaschine (1) ausgestoßen wird, zu dem Einlassdurchgang (5), wobei die Steuereinrichtung das Abgasrezirkulationssystem (28, 29) so steuert, dass eine Menge des Abgases, das zu dem Einlassdurchgang (5) rezirkuliert wird, in Übereinstimmung mit einer Soll-Abgasrezirkulationsmenge gelangt, die auf der Grundlage des Betriebszustands der Brennkraftmaschine (1) bestimmt wird.
Steuervorrichtung für die elektrisch unterstützte Ladevorrichtung (20) gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (16) den Elektromotor (20a) so steuert, dass die Einlassluftmasse in Übereinstimmung mit der Soll-Einlassluftmasse gelangt.
Steuervorrichtung für die elektrisch unterstützte Ladevorrichtung (20) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (16), wenn der durch die Druckerfassungseinrichtung (30) erfasste Atmosphärendruck den vorbestimmten Wert oder mehr hat, den Elektromotor (20a) auf der Basis eines Einlassdrucks, der durch einen Einlassdrucksensor (19) erfasst wird, unter Nichtberücksichtigung der durch die Einlassluftmassenerfassungseinrichtung (27) erfassten Einlassluftmasse steuert.