DE112006001436B4

DE112006001436B4 - Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit motorgetriebenem Lader

Info

Publication number: DE112006001436B4
Application number: DE112006001436T
Authority: DE
Inventors: Osamu Igarashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2006-06-06
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2026-06-07
Also published as: DE112006001436T5; US7793500B2; US20090222188A1; CN101163870A; JP2007002687A; JP4595701B2; CN101163870B; WO2006137279A1

Abstract

Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit: einem Lader (30), der in einem Einlasskanal (8, 10) angeordnet ist und mit einem Elektromotor (30c) versehen ist, der dazu in der Lage ist, die Drehung des Laders (30) zu unterstützen; einem Umgehungskanal (40), der die stromabwärtige Seite des Laders (30) mit der stromaufwärtigen Seite des Laders (30) in dem Einlasskanal (8, 10) verbindet; einem Umgehungsventil (42), das den Umgehungskanal (40) öffnet und schließt; und einem Einlassluftströmungssensor (52), der stromaufwärtig des Laders (30) in dem Einlasskanal (8) angeordnet ist und ein Signal ausgibt, das die Luftströmung anzeigt, die in den Einlasskanal (8) eingesaugt wird; wobei das Steuergerät Folgendes hat: eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der in die Brennkraftmaschine (2) eingesaugten Luftströmung auf der Basis des Betriebszustands des Elektromotors (30c), des Betriebszustands des Umgehungsventils (42) und des Signals des Einlassluftströmungssensors (52); und eine Einstelleinrichtung zum Einstellen von Steuerparametern, die die...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenem Lader. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenem Lader, bei der der Kompressor durch einen Umgehungskanal zwischen dem stromabwärtigen und dem stromaufwärtigen Bereich des Kompressors des Laders umgangen werden kann.
Das Einrichten eines Motors an der Drehachse eines Turboladers ist im Stand der Technik bekannt. Solch ein motorgetriebener Turbolader wird angetrieben, um die Drehung des Kompressors zu unterstützen. Es ist daher möglich, ein erforderliches Niveau von Ladedruck zu erreichen, wenn dies erforderlich ist, unabhängig davon, ob die Abgasenergie, die von der Brennkraftmaschine zugeführt wird, groß oder klein ist. Somit kann der motorgetriebene Turbolader einen hohen Ladedruck realisieren, indem der Kompressor sogar dann gewaltsam angetrieben wird, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl niedrig ist, das heißt wenn die Abgasströmung zum Antreiben der Turbine gering ist. Allerdings hat der motorgetriebene Turbolader das Problem, dass die Wahrscheinlichkeit für das Überschreiten der Druckwellengrenze des Kompressors hoch ist.
Als ein Verfahren zur Vermeidung einer Druckwellenbildung ist es effektiv, eine gewisse Menge von Luft sicher zu stellen, die den Kompressor durchläuft. Eine Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenen Lader, der in der JP 2004-332715 A offenbart ist, ist mit einem Umgehungskanal zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Bereich des Kompressors, um den Kompressor zu umgehen, und einem Umgehungsventil versehen, das diesen Umgehungskanal öffnet und schließt. Gemäß dieser Technik kann die Menge der Luft, die den Kompressor durchläuft, erhöht werden, um eine Druckwellenbildung zu verhindern. Aus diesem Grund wird die durch den Kompressor aufgeladene Luft teilweise zu dem stromaufwärtigen Bereich des Kompressors zurückgeführt, indem das Umgehungsventil (im folgenden als ”Luftumgehung” bezeichnet) geöffnet wird.
Bei der Brennkraftmaschine werden zahlreiche Arten von Steuerparametern wie beispielsweise die Kraftstoffeinspritzmenge, die die Abgabe der Brennkraftmaschine bestimmen, basierend auf der Einlassluftströmung eingestellt. Im Allgemeinen wird die Einlassluftströmung aus dem Signal eines Einlassluftströmungssensors wie beispielsweise eines Luftströmungsmessgeräts gemessen, der an dem Einlass des Einlasskanals angeordnet ist.
Bei dieser Brennkraftmaschine mit einem motorbetriebenen Turbolader strömt allerdings die Luft, die den Kompressor durchlaufen hat, teilweise in den Umgehungskanal, wenn das Umgehungsventil geöffnet ist, um eine Druckwellenbildung zu verhindern. Bis die Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Bereich des Umgehungsventils ausgeglichen ist, da der Umgehungskanal mit Luft gefüllt ist, ist die Menge von Luft, die in den Einlasskanal eingesaugt wird, größer als die Menge an Luft, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird.
Infolgedessen ist die Luftströmung, die aus dem Signal des Einlassluftströmungssensors gemessen wird, unmittelbar nachdem die Luftumgehung gestartet wird, von der Ist-Luftströmung verschieden, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird. Wenn das Signal des Einlassluftströmungssensors die Ist-Luftströmung, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird, nicht akkurat repräsentiert, können sich die Abgasemissionen und die Kraftstoffeffizienz verschlechtern, da es nicht möglich ist, die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung und andere Brennkraftmaschinensteuerungen akkurat durchzuführen.
Die EP 1 460 247 A1 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader, der von einem Elektromotor unterstützt wird, und einem Umgehungsventil im Bypass, der die stromabwärtige Seite des Laders mit der stromaufwärtigen Seite verbindet. Dabei wird die eingesaugte Luftmenge abgeschätzt.
Die DE 42 10 070 C2 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader und einer Bypassleitung, wobei der Luftstrom über ein Ventil geregelt wird. Eine Korrektur der gemessenen Ansaugluft in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Ventils und des Elektromotors offenbart die DE 42 10 070 C2 nicht.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorstehend genannte Problem zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenen Lader vorzusehen, das dazu in der Lage ist, eine ungenaue Messung der Luftströmung, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird, während der Luftumgehung zu verhindern und daher die Brennkraftmaschine basierend auf der akkurat gemessenen Einlassluftströmung zu steuern.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die in die Brennkraftmaschine eingesaugte Luftströmung basierend auf den Betriebszuständen des Elektromotors und des Umgehungsventils und dem Signal des Einlassluftströmungssensors berechnet und Steuerparameter, die die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine betreffen, werden basierend auf der berechneten Luftströmung in die Brennkraftmaschine eingestellt. Da die in die Brennkraftmaschine eingesaugte Ist-Luftströmung somit bestimmt ist, ist es möglich, eine ungenaue Messung der in die Brennkraftmaschine eingesaugten Luftströmung während der Ausführung der Luftumgehung zu verhindern. Daher kann die Brennkraftmaschine sogar während der Ausführung der Luftumgehung basierend auf der akkuraten Einlassluft gesteuert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenem Lader vorgesehen, wobei die Berechnungseinrichtung die Luftströmung berechnet, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird, unmittelbar nachdem das Umgehungsventil geöffnet wird, wobei der Elektromotor läuft, indem die Umgehungsluftströmung ermittelt wird, die durch den Umgehungskanal von der stromabwärtigen Seite zu der stromaufwärtigen Seite des Laders geht, und die ermittelte Umgehungsluftströmung verwendet wird, um die Einlassluftströmung zu korrigieren, die aus dem Signal des Einlassluftströmungssensors gemessen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Luftströmung, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird, unmittelbar nachdem die Luftumgehung gestartet wird, akkurat berechnet werden, indem die Umgehungsluftströmung verwendet wird, um die in den Einlasskanal eingesaugte Luftströmung zu korrigieren.
Bevorzugt ist das Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenem Lader vorgesehen, wie dies bei dem zweiten Aspekt beschrieben ist, wobei die Berechnungseinrichtung die Umgehungsluftströmung aus dem Abgabedruck eines Kompressors des Laders, wobei der Abgabedruck des Kompressors basierend auf der Einlassluftströmung und der Drehzahl des Laders berechnet wird, und der Öffnung des Umgehungsventils berechnet.
Demgemäß kann die Umgehungsluftströmung gemessen werden, ohne einen Luftströmungssensor in den Umgehungskanal einzubauen. Zusätzlich dazu ist es nicht erforderlich, einen Drucksensor einzubauen, um den Abgabedruck des Kompressors zu messen.
Bevorzugt hat die Brennkraftmaschine des Weiteren Folgendes: ein EGR-Gerät, das einen Teil des Abgases an einem Abgaseinlass stromaufwärtig der Drossel in den Einlasskanal einführt; und einen Gaseigenschaftssensor, der stromabwärtig des Abgaseinlasses angeordnet ist und ein Signal ausgibt, das auf den Druck oder die Strömung des Gases hindeutet, das in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird, wobei die Berechnungseinrichtung die in die Brennkraftmaschine eingesaugte Luftströmung basierend auf dem Signal des Gaseigenschaftssensors berechnet, wenn das EGR-Gerät nicht aktiv ist, und die in die Brennkraftmaschine eingesaugte Luftströmung basierend auf dem Betriebszustand des Elektromotors, dem Betriebszustand des Umgehungsventils und dem Signal des Einlassluftströmungssensors berechnet, wenn das EGR-Gerät aktiv ist.
Die in die Brennkraftmaschine eingesaugte Luftströmung kann gemessen werden, wenn ein Gaseigenschaftssensor, der stromabwärtig der Drossel angeordnet ist, ein Signal ausgibt, das auf den Gasdruck oder die Strömung hindeutet. Wenn das Abgas allerdings durch ein EGR-Gerät in den Abgaskanal eingeführt wird, verursacht die Abgasströmung eine Differenz zwischen der aus dem Signal des Gaseigenschaftssensors gemessenen Gasströmung und der tatsächlich in die Brennkraftmaschine eingesaugten Gasströmung. Wenn das EGR-Gerät nicht aktiv ist, kann die in die Brennkraftmaschine eingesaugte Luftströmung akkurat basierend auf dem Signal des Gaseigenschaftssensors berechnet werden. Wenn das EGR aktiv ist, wird die in die Brennkraftmaschine eingesaugte Luftströmung basierend auf dem Betriebszustand des Elektromotors, dem Betriebszustand des Umgehungsventils und dem Signal des Einlassluftströmungssensors berechnet. Somit kann die in die Brennkraftmaschine eingesaugte Luftströmung sogar dann akkurat berechnet werden, wenn Abgas in den Einlasskanal eingeführt wird.
Bevorzugt hat das Steuergerät des Weiteren eine Einrichtung zur Verhinderung einer Druckwellenbildung, die den Druckwellenzustand des Laders beurteilt, wenn der Elektromotor läuft, und dann, wenn beurteilt wird, dass die Druckwellenbildungsverhinderung durchgeführt werden sollte, das Umgehungsventil öffnet.
Demgemäß wird das Umgehungsventil abhängig von dem Druckwellenzustand des Laders geöffnet, was es möglich macht, eine Druckwellenbildung zu verhindern, wenn der Lader durch den Elektromotor angetrieben wird.
Bevorzugt hat das Steuergerät des Weiteren folgendes: eine Drehmomentaufbauanforderungs-Vorhersageeinrichtung zum Vorhersagen einer Drehmomentaufbauanforderung des Fahrers vorab basierend auf Straßeninformationen oder Fahrzeuginformationen; und eine Vor-Unterstützungseinrichtung zum Erhöhen der Drehzahl des Laders durch Laufen lassen des Elektromotors, wenn die Drehomentaufbauanforderung vorhergesagt wird.
Demgemäß wird die Drehzahl des Laders erhöht, bevor ein Drehmomentaufbau tatsächlich angefordert wird. Dies kann das Abgabeansprechen auf Anforderungen für höhere Drehmomente verbessern.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Elektromotor Laufen gelassen wird, um die Drehzahl des Laders zu erhöhen, bevor der Drehmomentaufbau tatsächlich angefordert wird, das Umgehungsventil vor dem Laufen lassen des Elektromotors geöffnet. Dies kann die Differenz zwischen der aus dem Signal des Einlassluftströmungssensors gemessenen Einlassluftströmung und der tatsächlich in die Brennkraftmaschine eingesaugten Luftströmung verringern, da die Kompression der Einlassluft durch den Lader unterdrückt wird. Es ist daher sogar während der Ausführung der Luftumgehung möglich, die Brennkraftmaschine basierend auf der akkuraten Luftströmung zu steuern, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenem Lader gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm, das eine Unterstützungssteuerroutine zeigt, die durch das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Vor-Unterstützungssteuerroutine zeigt, die durch das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
4 ist eine grafische Darstellung, die ein Einlassluftströmungskorrekturverfahren bei der Vor-Unterstützungssteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine grafische Darstellung, die ein weiteres Einlassluftströmungskorrekturverfahren bei der Vor-Unterstützungssteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Vor-Unterstützungssteuerroutine zeigt, die durch das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
7 zeigt schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenen Lader gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Unterstützungssteuerroutine zeigt, die durch das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
BESTE ART UND WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Erstes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden ist ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben.
[Beschreibung des Brennkraftmaschinensystemaufbaus]
Die 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenen Lader, auf den ein Steuergerät, das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, angewendet wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung auf einen Benzinverbrennungsmotor (im Folgenden nur als der Verbrennungsmotor bezeichnet) angewendet. Dieser Verbrennungsmotor besitzt einen Verbrennungskörper 2, der eine Vielzahl an Zylindern hat (vier Zylinder in der 1). An dem Verbrennungsmotorkörper 2 sind ein Einlasskrümmer 4, um Luft an die entsprechenden Zylinder zu verteilen, und ein Abgaskrümmer 6 vorgesehen, um Abgas von den entsprechenden Zylindern zu sammeln.
Dieser Verbrennungsmotor ist mit einem motorgetriebenen Turbolader (Motorunterstützungsturbolader, im Folgenden als der MAT bezeichnet) 30 versehen. Der MAT 30 besteht aus einem Kompressor 30a, einer Turbine 30b und einem Elektromotor 30c, der zwischen dem Kompressor 30a und der Turbine 30b angeordnet ist. Der Kompressor 30a und die Turbine 30b sind an einer Verbindungswelle miteinander verbunden. Der Kompressor 30a wird angetrieben, um sich durch die Abgasenergie des Abgases, das in die Turbine 30b eingeführt wird, zu drehen. Die Verbindungswelle dient auch als der Rotor des Elektromotors 30c, was es möglich macht, den Kompressor 30a zwangsweise anzutreiben, indem der Elektromotor 30c aktiviert wird. Zusätzlich dazu ist die Verbindungswelle mit einem Turbodrehzahlsensor 32 versehen, der ein Signal ausgibt, das auf die Drehzahl (Anzahl der Drehungen pro bestimmte Zeitdauer) des Kompressor 30a hindeutet.
Der Kompressor 30a ist auf halbem Weg zwischen den Einlasskanälen 8 und 10 angeordnet, die zu dem Einlasskrümmer 4 führen. Der Einlasskanal 10, der den Auslass des Kompressors 30a mit dem Einlasskrümmer 4 verbindet, ist mit einem Ladeluftkühler 36 versehen, um die aufgeladene Luft zu kühlen. In der Nähe des Einlasskrümmers 4 ist der Einlasskanal 10 auch mit einem Drosselventil 20 zum Steuern der Luftströmung versehen, die in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird.
Die dem Verbrennungskörper 2 zuzuführende Luft wird von der Atmosphäre über einen Luftfilter 16 eingelassen. Der Einlasskanal 8, der den Luftfilter 16 mit dem Einlass des Kompressors 30a verbindet, ist mit einem Luftströmungsmessgerät 52 versehen, das ein Signal ausgibt, das auf die Luftströmung hindeutet, die in den Einlasskanal 8 eingesaugt wird.
Dieser Verbrennungsmotor hat einen Umgehungskanal 40, der den Kompressor 30a umgeht, indem er den Auslass und den Einlass des Kompressors 30a verbindet. Ein Ende des Umgehungskanals 40 ist mit dem stromabwärtigen Bereich des Luftströmungsmessgeräts 52 in dem Einlasskanal 8 verbunden, während das andere Ende mit dem stromaufwärtigen Bereich des Außenventils 20 in dem Einlasskanal 10 verbunden ist. Der Umgehungskanal 40 ist mit einem Umgehungsventil 42 zum Steuern der Menge der Luft (der Umgehungsluft) versehen, die in ihm strömt.
Ein Abgaskanal 12 ist mit dem Einlass der Turbine 30b verbunden. Das andere Ende des Abgaskanals 12 ist mit dem Abgaskrümmer 6 verbunden. Das Abgas, das durch den Abgaskrümmer 6 aus den entsprechenden Zylindern gesammelt wird, wird der Turbine 30b durch den Abgaskanal 12 zugeführt. Ein weiterer Abgaskanal 14 ist mit dem Auslass der Turbine 30b verbunden. In diesem Abgaskanal 14 ist ein Katalysator 18 zum Reinigen des Abgases angeordnet.
Als eine Steuereinheit für die allgemeine Steuerung des gesamten Verbrennungsmotors ist eine ECU (elektronische Steuereinheit) 50 vorgesehen. Diese ECU 50 hat eine Motorsteuervorrichtung, die die dem Elektromotor 30c zuzuführende Energie steuert, das heißt sie steuert die Drehung des MAT 30. Zusätzlich zu dem Elektromotor 30c sind zahlreiche Vorrichtungen, wie beispielsweise das Drosselventil 20 und das Umgehungsventil 42 mit der Ausgabeseite der ECU 50 verbunden.
Andererseits ist die Eingangsseite der ECU 50 mit zahlreichen Arten von Sensoren inklusive nicht nur des vorstehend genannten Luftströmungsmessgeräts 52 und dem Turbodrehzahlsensor 32, sondern auch mit einem Verbrennungsmotordrehzahlsensor 54, der ein Signal ausgibt, das auf die Verbrennungsmotordrehzahl hindeutet, und einem Gaspedalöffnungssensor 56 verbunden, der ein Signal ausgibt, das auf die Gaspedalöffnung hindeutet. Zusätzlich zu diesen Sensorsignalen werden auch Straßeninformationen und Fahrzeuginformationen in die ECU 50 eingegeben. Die Straßeninformationen beinhalten die derzeitige Straßenbiegung, die Neigung, etc. Die Fahrzeuginformationen beinhalten den Abstand von dem nächsten vorausfahrenden Fahrzeug, den Lenkwinkel, etc. Die Straßeninformationen können zum Beispiel aus einem Navigationssystem erhalten werden, das GPS verwendet. Die Fahrzeuginformationen sind aus fahrzeugeigenen Sensoren (wie zum Beispiel einem Frontradar) verfügbar. Basierend auf den entsprechenden Sensorsignalen und anderen eingegebenen Informationen treibt die ECU 50 jede Vorrichtung gemäß einem bestimmten Steuerprogramm an.
[Beschreibung der Unterstützungssteuerung]
Eine der Verbrennungsmotorsteuerungen, die die ECU 50 ausführt, ist die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung zur Steuerung der Menge von Kraftstoff, die von den Einspritzvorrichtungen (nicht gezeigt) eingespritzt wird. Von dieser Kraftstoffeinspritzmengensteuerung wird eine Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der Einlassluftströmung berechnet, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, so dass das Luft/Kraftstoffverhältnis gleich dem vorbestimmten Zielverhältnis gemacht wird, wobei das Luft/Kraftstoffverhältnis die Masse der in das Verbrennungsmotorsystem eingesaugten Luft geteilt durch die Masse des in die Zylinder eingespritzten Kraftstoffs ist.
Eine weitere Verbrennungsmotorsteuerung, die die ECU 50 ausführt, ist die Unterstützungssteuerung zum Unterstützen der Drehung des Kompressors 30a durch den Elektromotor 30c. Die Unterstützungssteuerung wird durch eine separate Routine gleichzeitig mit der vorstehend genannten Kraftstoffeinspritzmengensteuerung durchgeführt. Während der Ausführung der Unterstützungssteuerung wird die Öffnungs- und Schließsteuerung des Umgehungsventils 42 auch durchgeführt, um zu verhindern, dass der Kompressor 30a eine Druckwellenbildung verursacht.
Wenn allerdings das Umgehungsventil 42 geöffnet wird, um eine Luftumgehung durchzuführen, während der Elektromotor 30c arbeitet, tritt eine vorübergehende Differenz zwischen der Menge der von dem Luftströmungsmessgerät 52 gemessenen Einlassluft und der Menge von Luft auf, die tatsächlich in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird. Wie dies vorstehend angemerkt ist, verwendet die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung das Signal des Luftströmungsmessgeräts 52. Um die Abgasemission und die Kraftstoffeffizienz zufrieden stellend beizubehalten, muss die Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der Ist-Menge der in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugten Luft auf die Zielmenge gesteuert werden.
Dementsprechend stehen die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung und die Unterstützungssteuerung in gegenseitiger Wechselbeziehung, wie dies im Folgenden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Die Ansaugluftströmung wird gemäß der Situation der Unterstützungssteuerung korrigiert. Die Kraftstoffeinspritzmenge kann basierend auf der korrigierten Einlassluftströmung gesteuert werden. Die 2 sieht ein Flussdiagramm vor, das eine Unterstützungssteuerroutine zeigt, die die ECU 50 ausführt. Die Ausführung dieser Unterstützungssteuerroutine beinhaltet die Korrektur der Einlassluftströmung.
Bei dem ersten Schritt 100 der Routine, die in der 2 gezeigt ist, werden die Signale verarbeitet, die von einzelnen Sensoren in die ECU 50 eingegeben werden. Bei der Unterstützungssteuerung werden Signale von dem Gaspedalöffnungssensor 56, dem Verbrennungsmotordrehzahlsensor 54, dem Turbodrehzahlsensor 32 und dem Luftströmungsmessgerät 52 verwendet.
Bei dem folgenden Schritt 102 wird basierend auf den bei dem Schritt 100 verarbeiteten Eingabesignalen beurteilt, ob eine vordefinierte „Bedingung für das Starten/Fortführen der Unterstützung” erfüllt ist. Insbesondere verweist die ECU 50 auf eine Betriebszustands-Beurteilungszuordnung, die vorab vorbereitet wurde, und aus der Verbrennungsmotordrehzahl und der Gaspedalöffnung beurteilt sie, ob der derzeitige Betriebszustand des Verbrennungsmotors eine Motorunterstützung erfordert. Die Motorunterstützung wird als erforderlich beurteilt, wenn zum Beispiel ein höheres Drehmoment benötigt wird, obwohl die Abgasenergie zu niedrig ist, um den MAT 30 anzutreiben (niedrige Geschwindigkeit und hoher Lastzustand). Wenn der derzeitige Betriebszustand des Verbrennungsmotors eine Motorunterstützung erfordert, ist die „Bedingung für das Starten/Fortführen der Unterstützung” erfüllt. Andererseits endet, wenn der Betriebszustand die Motorunterstützung nicht erfordert, diese Routine, da die „Bedingung für das Starten/Fortführen der Unterstützung” nicht erfüllt ist.
Wenn die „Bedingung für das Starten/Fortführen der Unterstützung” bei dem Schritt 102 erfüllt ist, werden der Schritt 104 und die folgenden Schritte durchgeführt. Zuerst wird bei dem Schritt 104 eine Ziel-Turbodrehzahl für den MAT 30 basierend auf den bei dem Schritt 100 verarbeiteten Eingabesignalen bestimmt. Insbesondere bestimmt die ECU 50 die Ziel-Turbodrehzahl aus einer mehrdimensionalen Zuordnung (einer Motorsteuerungszuordnung), in der die Verbrennungsmotordrehzahl, die Gaspedalöffnung und die Drosselöffnung entlang ihrer entsprechenden Achsen dargestellt sind. Nachdem die Ziel-Turbodrehzahl bestimmt ist, führt die ECU 50 dem Elektromotor 30c gemäß der Ziel-Turbodrehzahl Energie zu, um die Unterstützung durch den Elektromotor 30c zu starten (Schritt 106).
Während der Ausführung der Motorunterstützung wird beurteilt, ob eine „Bedingung für das öffnen des Umgehungsventils 42” erfüllt ist (Schritt 108). Die „Bedingung für das öffnen des Umgehungsventils 42” bedeutet, dass der Kompressor 30a die Druckwellenbildungsgrenze erreicht hat. Ob die Druckwellenbildungsgrenze erreicht ist, kann aus dem Druckverhältnis des Abgabedrucks zu dem Eingabedrucks (dem atmosphärischen Druck) des Kompressors 30a und der Einlassluftströmung berechnet werden, die durch das Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 angezeigt wird. Wenn das Verhältnis zwischen dem Druckverhältnis und der Einlassluftströmung eine vorbestimmte Druckwellenbildungslinie überschreitet, wird beurteilt, dass der Kompressor 30a die Druckwellenbildungsgrenze erreicht hat.
Wenn ein Drucksensor zwischen dem Kompressor 30a und dem Drosselventil 20 angeordnet ist, kann der Abgabedruck des Kompressors 30a aus dem Signal dieses Drucksensors gemessen werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Abgabedruck des Kompressors 30a allerdings aus der durch das Turbodrehzahlmessgerät 32 gemessenen Turbodrehzahl und der Einlassluftströmung berechnet. Insbesondere wird der Abgabedruck des Kompressors 30a aus einer Zuordnung bestimmt, in der die Turbodrehzahl und die Einlassluftströmung entlang ihrer entsprechenden Achsen dargestellt sind.
Wenn die „Bedingung für das Öffnen des Umgehungsventils 42” bei dem Schritt 108 erfüllt ist, nämlich dass der Kompressor 30a die Druckwellenbildungsgrenze erreicht hat, wird das Umgehungsventil 42 geöffnet (Schritt 110). Das Umgehungsventil 42 ist normalerweise geschlossen. Wenn das Umgehungsventil 42 geöffnet ist, wird die die durch den Kompressor 30a komprimierte Luft teilweise durch den Umgehungskanal 40 zu dem stromaufwärtigen Bereich des Kompressors 30a zurückgeführt. Somit wird verhindert, dass der Kompressor 30a die Druckwellenbildung verursacht, da die Luftumgehung durchgeführt wird, um die Menge von Luft zu erhöhen, die durch den Kompressor 30a geht.
Wenn das Umgehungsventil 42 bei dem Schritt 110 geöffnet ist, um die Luftumgehung durchzuführen, beruhigt sich die Menge der Luft, die durch das Umgehungsventil 40 strömt, auf ein bestimmtes stabiles Niveau. Nachdem das stabile Niveau erreicht ist, stimmt die Einlassluftströmung, die durch das Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 angezeigt wird, mit der Menge von Luft überein, die tatsächlich in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird. Bis der Umgehungskanal 40 mit Luft gefüllt ist, um die Menge der Luft zu beruhigen, die durch ihn strömt, wird allerdings mehr Luft in den Einlasskanal 8 eingesaugt, als tatsächlich in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird. Daher tritt eine vorübergehende Differenz zwischen der Einlassluftströmung, die durch das Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 angezeigt wird, und der Luftströmung auf, die in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird.
Dementsprechend wird bei dem Schritt 112 eine Korrektur der Einlassluftströmung durchgeführt, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, bis sich die Umgehungsluftströmung auf ein stabiles Niveau beruhigt. Insbesondere gemäß der im Folgenden aufgeführten Gleichung (1) wird die Menge von Luft, die tatsächlich in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird (die Ist-Einlassluftströmung) durch das Subtrahieren der Mengen von Umgehungsluft (der Umgehungsluftströmung) von der Menge von aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessener Einlassluft (der gemessenen Einlassluftströmung) berechnet. Die Umgehungsluftströmung kann aus der Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Bereich des Umgehungsventils 42 oder der Differenz zwischen dem Abgabedruck und dem Eingabedruck (den atmosphärischen Druck) des Kompressors 30a und der Öffnungsfläche des Umgehungsventils 42 berechnet werden. Ist-Einlassluftströmung = gemessene Einlassluftströmung – Umgehungsluftströmung (1)
In einer vorübergehenden Zeitdauer unmittelbar nach dem Start der Luftumgehung wird die Ist-Einlassluftströmung, die durch die vorstehende Gleichung (1) berechnet wird, bei der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung verwendet.
Wenn sich die Umgehungsluftströmung beruhigt hat, nachdem die Luftumgehung gestartet ist, wird die Korrektur der Einlassluftströmung gemäß der vorstehend genannten Gleichung (1) beendet. Von da an wird die Einlassluftströmung, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, direkt bei der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung verwendet. Ob die Umgehungsluftströmung sich beruhigt hat, kann aus der Veränderung der Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen oder dem stromabwärtigen Bereich des Umgehungsventils 42, nämlich der Veränderung der Differenz zwischen dem Abgabedruck und dem Eingabedruck des Kompressors 30a, berechnet werden.
Wenn die „Bedingung für das Öffnen des Umgehungsventils 42” bei dem Schritt 108 nicht erfüllt ist, das heißt wenn der Kompressor 30a die Druckwellenbildungsgrenze nicht erreicht hat, wird die Luftumgehung nicht durchgeführt, da die Verarbeitung des Schritts 110 übersprungen wird. In diesem Fall wird die Einlassluftströmung nicht korrigiert, da die Verarbeitung des Schritts 112 auch übersprungen wird. Das heißt, während das Umgehungsventil 42 geschlossen ist, wird die Einlassluftströmung, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, direkt bei der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung verwendet.
Bei dem Schritt 114 wird beurteilt, ob eine „Bedingung für das Schließen des Umgehungsventils 42” erfüllt ist. Die „Bedingung für das Schließen des Umgehungsventils 42” bedeutet, dass die Druckwellenbildung des Kompressors 30a verhindert wird. Es wird beurteilt, dass die Druckwellenbildung des Kompressors 30a verhindert ist, wenn das Verhältnis zwischen dem Verhältnis des Abgabedrucks zu dem Eingabedruck des Kompressors 30a und der Einlassluftströmung unter die Druckwellenbildungslinie fällt. Wenn die „Bedingung für das Schließen des Umgehungsventils 42” erfüllt ist, das heißt die Druckwellenbildung des Kompressors 30a verhindert ist, wird das Umgehungsventil 42 geschlossen (Schritt 116). Wenn die „Bedingung für das Schließen des Umgehungsventils 42” nicht erfüllt ist, wird das Umgehungsventil 42 offen gehalten und die Verarbeitung des Schritts 116 und der anschließenden Schritte wird übersprungen.
Wenn das Umgehungsventil 42 geschlossen ist, wird bei dem nächst folgenden Schritt 118 beurteilt, ob eine „Bedingung für das Stoppen der Motorunterstützung” erfüllt ist. Insbesondere vergleich die ECU 50 die Ist-Turbodrehzahl, die durch den Turbodrehzahlsensor gemessen wird, mit der Ziel-Turbodrehzahl, die bei dem Schritt 104 bestimmt wurde. Wenn die Ist-Turbodrehzahl die Ziel-Turbodrehzahl erreicht hat, ist die „Bedingung für das Stoppen der Motorunterstützung” erfüllt. Bis die „Bedingung für das Stoppen der Motorunterstützung” erfüllt ist, wird die Verarbeitung des nächst folgenden Schritts 120 übersprungen, um die Motorunterstützung fortzuführen. Wenn die „Bedingung für das Stoppen der Motorunterstützung” erfüllt ist, wird die Energiezufuhr von der ECU 50 zu dem Elektromotor 30c gestoppt, um die Unterstützung durch den Elektromotor 30c zu beenden (Schritt 120).
Gemäß der vorstehend genannten Routine, die soweit beschrieben ist, ist es möglich, die in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugte Einlassluftströmung sogar in einem Übergangszustand, der unmittelbar nach dem Start der Luftumgehung während der Ausführung der Motorunterstützung auftritt, wenn die Luftumgehung durchgeführt wird, um eine Druckwellenbildung zu verhindern, durch das Subtrahieren der Umgehungsluftströmung von der Menge von in den Einlasskanal 8 angesaugter Luft zu berechnen. Daher kann die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung basierend auf der akkuraten Einlassluftströmung durchgeführt werden. Das heißt, es ist möglich, das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu realisieren, um die Abgasemission und die Kraftstoffeffizienz sogar dann zufrieden stellend beizubehalten, wenn die Luftumgehung durchgeführt wird, um eine Druckwellenbildung zu verhindern.
Es wird angemerkt, dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine ”Berechnungseinrichtung” gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die ECU 50 durch die Ausführung des Schritts 112 der vorstehend genannten Routine realisiert wird. Zusätzlich dazu wird die ”Steuerparametereinstelleinrichtung” (auch „Einstelleinrichtung” genannt) gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die ECU 50 durch die Ausführungen der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung basierend auf der bei dem Schritt 112 korrigierten Einlassluftströmung realisiert. Zusätzlich dazu wird die ”Druckwellenbildungsverhinderungseinrichtung” gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die ECU 50 durch die Ausführung des Schritts 108 realisiert.
[Beschreibung der Vor-Unterstützungssteuerung]
Zusätzlich zu der Unterstützungssteuerung, die den Elektromotor 30c antreibt, wenn ein höheres Drehmoment tatsächlich benötigt wird, kann die ECU 50 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Vor-Unterstützungssteuerung durchführen. Die Vor-Unterstützungssteuerung sagt eine Drehmomentaufbauanforderung des Fahrers voraus und erhöht die Turbodrehzahl, indem der Elektromotor 30c angetrieben wird, bevor ein höheres Drehmoment tatsächlich benötigt wird. Entsprechend dieser Vor-Unterstützungssteuerung kann die Zeitverzögerung, die dafür benötigt wird, den Ladedruck durch die Drehung des Kompressors 30a anzuheben, eliminiert werden. Es ist daher möglich, das Abgabeansprechen auf Anforderungen für höhere Drehmomente für eine Beschleunigung, eine Bergauffahrt, usw. zu verbessern.
Ähnlich der Unterstützungssteuerung wird diese Vor-Unterstützungssteuerung durch eine separate Routine gleichzeitig mit der vorstehend genannten Kraftstoffeinspritzmengensteuerung durchgeführt. Während der Ausführung der Vor-Unterstützungssteuerung ist das Umgehungsventil 42 geöffnet, um eine Luftumgehung durchzuführen, so dass verhindert wird, dass der Kompressor 30a eine Druckwellenbildung verursacht, während die Turbodrehzahl schnell erhöht wird. Daher tritt wie bei der Unterstützungssteuerung in einem Übergangszustand unmittelbar nach dem Start der Luftumgehung eine vorübergehende Differenz zwischen der Menge von aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessener Einlassluft und der Menge von tatsächlich in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugter Luft auf.
Dementsprechend stehen die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung und die Vor-Unterstützungssteuerung wechselseitig miteinander in Beziehung, wie dies im Folgenden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Die Einlassluftströmung wird gemäß der Situation der Vor-Unterstützungssteuerung korrigiert. Die Kraftstoffeinspritzmenge kann basierend auf der korrigierten Einlassluftströmung berechnet werden. Die 3 sieht ein Flussdiagramm vor, das eine Vor-Unterstützungssteuerroutine zeigt, die die ECU 50 ausführt. Die Ausführung dieser Vor-Unterstützungssteuerroutine beinhaltet die Korrektur der Einlassluftströmung.
Bei dem ersten Schritt 200 der in 3 gezeigten Routine werden die in die ECU 50 von den einzelnen Sensoren eingegebenen Signale verarbeitet. Bei der Vor-Unterstützungssteuerung werden Signale von dem Gaspedalöffnungssensor 56, dem Verbrennungsmotordrehzahlsensor 54, dem Turbodrehzahlsensor 32 und dem Luftströmungsmessgerät 52 verwendet. Straßeninformationen und Fahrzeuginformationen werden auch bei der Vor-Unterstützungssteuerung verwendet.
Bei dem nächsten Schritt wird basierend auf den bei dem Schritt 200 verarbeiteten Eingangssignalen beurteilt, ob eine vordefinierte „Bedingung für das Starten/Fortführen der Vor-Unterstützung” erfüllt ist. Insbesondere beurteilt die ECU 50 gemäß den Straßeninformationen und den Fahrzeuginformationen, ob die derzeitige Fortbewegungssituation des Fahrzeugs die Vor-Unterstützung erfordert. Die Vor-Unterstützung wird als erforderlich beurteilt, wenn erwartet wird, dass ein höheres Drehmoment benötigt wird, zum Beispiel dann, wenn das Fahrzeug an einer Steigung gestartet wird, wenn das Fahrzeug sich einem ansteigenden Gefälle annähert und wenn das Fahrzeug von einer gebogenen Straße in eine gerade Straße eintritt. Wenn die derzeitige Fortbewegungssituation des Fahrzeugs die Vor-Unterstützung erfordert, ist die „Bedingung für das Starten/Fortführen der Vor-Unterstützung” erfüllt. Andererseits wird, wenn die Situation die Vor-Unterstützung nicht erfordert, diese Routine beendet, da die „Bedingung für das Starten/Fortführen der Vor-Unterstützung” nicht erfüllt ist.
Wenn die „Bedingung für das Starten/Fortführen der Vor-Unterstützung” bei dem Schritt 202 erfüllt ist, werden der Schritt 204 und die darauf folgenden Schritte durchgeführt. Zuerst wird bei dem Schritt 204 eine Ziel-Turbodrehzahl für den MAT 30 basierend auf den Eingangssignalen bestimmt, die bei dem Schritt 200 verarbeitet wurden. Insbesondere bestimmt die ECU 50 die Ziel-Turbodrehzahl aus einer mehrdimensionalen Vor-Unterstützungszuordnung (einer Motorsteuerungszuordnung), in der die Verbrennungsmotordrehzahl, die Gaspedalöffnung und die Drosselventilöffnung entlang ihrer entsprechenden Achsen dargestellt sind. Nachdem die Ziel-Turbodrehzahl bestimmt ist, führt die ECU 50 dem Elektromotor 30c Energie gemäß der Ziel-Turbodrehzahl zu, um die Unterstützung durch den Elektromotor 30c zu starten (Schritt 206).
Nachdem die Unterstützung durch den Elektromotor 30c gestartet ist, wird das Umgehungsventil 42 geöffnet (Schritt 208). Da das Öffnen des Umgehungsventils 42 die Ausgabeseite mit der Eingabeseite des Kompressors 30a verbindet, wird der Anstieg des Abgabedrucks des Kompressors 30a unterdrückt, obwohl die Turbodrehzahl ansteigt. Dies macht es möglich, die Turbodrehzahl schnell auf die Ziel-Drehzahl zu erhöhen, während die Druckwellenbildung des Kompressors 30a verhindert wird.
Während die Luftumgehung im Anschluss an das Öffnen des Umgehungsventils 42 bei dem Schritt 208 durchgeführt wird, wird die Einlassluftströmung, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, bei dem nächsten Schritt 210 korrigiert. Nach diesem Schritt erfolgt die Korrektur durch das Glätten des Signals des Luftströmungsmessgeräts 52. Die Einlassluftströmung wird nämlich aus dem geglätteten Signal gemessen. Es wird angemerkt, dass, obwohl das Signal normalerweise geglättet wird, um ein Rauschen zu entfernen, das Signal in diesem Fall mehrere zehn Male häufiger als üblich geglättet wird. Das Bestimmen der Einlassluftströmung aus dem geglätteten Signal kann die tatsächlich in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugte Luftströmung annähern (die Ist-Einlassluftströmung), wie dies in der 4 gezeigt ist, was zu einer verringerten Differenz zwischen der Einlassluftströmung, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, und der Ist-Einlassluftströmung führt.
Bei dem Schritt 212 wird beurteilt, ob eine „Bedingung für das Schließen des Umgehungsventils 42” erfüllt ist. Die „Bedingung für das Schließen des Umgehungsventils 42” bedeutet, dass eine Drehmomentaufbauanforderung von dem Fahrer ausgegeben wird. Ob eine Drehmomentaufbauanforderung vorliegt, kann aus der Verbrennungsmotordrehzahl und der Gaspedalöffnung beurteilt werden. Wenn eine Drehmomentaufbauanforderung ausgegeben wird, wird das Umgehungsventil 42 geschlossen (Schritt 214), um den Abgabedruck des Kompressors 30a zu erhöhen. Andererseits wird, wenn die „Bedingung für das Schließen des Umgehungsventils 42” nicht erfüllt ist, das Umgehungsventil 42 offen gehalten und die Verarbeitung des Schritts 214 und der darauf folgenden Schritte wird übersprungen.
Wenn das Umgehungsventil 42 geschlossen ist, wird bei dem nächsten Schritt 216 beurteilt, ob eine „Bedingung für das Stoppen der Motorunterstützung” erfüllt ist. Insbesondere vergleicht die ECU 50 die Ist-Turbodrehzahl, die durch den Turbodrehzahlsensor 32 gemessen wird, mit der Ziel-Turbodrehzahl, die bei dem Schritt 204 bestimmt wird. Wenn die Ist-Turbodrehzahl die Ziel-Turbodrehzahl erreicht hat, ist die „Bedingung für das Stoppen der Motorunterstützung” erfüllt. Bis die „Bedingung für das Stoppen der Motorunterstützung” erfüllt ist, wird die Verarbeitung des nächsten Schritts 218 übersprungen, um die Motorunterstützung fortzuführen. Bis „Bedingung für das Stoppen der Motorunterstützung” erfüllt ist, wird die Energiezufuhr von der ECU 50 zu dem Elektromotor 30c gestoppt, um die Unterstützung durch den Elektromotor 30c zu beenden (Schritt 218).
Gemäß der vorstehend genannten Routine, die soweit beschrieben ist, ist es möglich, die Menge der in den Verbrennungsmotorkörper eingesaugten Luft akkurat zu bestimmen, indem das Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 geglättet wird, um die Differenz zwischen der aus dem Signal gemessenen Einlassluftströmung und der Ist-Einlassluftströmung in den Verbrennungsmotorkörper 2 zu verringern, wenn die Luftumgehung während der Ausführung der Vor-Unterstützung stattfindet. Daher kann die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung basierend auf der akkuraten Einlassluftströmung durchgeführt werden. Das heißt, es ist möglich, sogar währen der Vor-Unterstützung das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu realisieren und die Abgasemission und die Kraftstoffeffizienz zufrieden stellend beizubehalten.
Es wird angemerkt, dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die „Berechnungseinrichtung” gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die ECU 50 durch die Ausführung des Schritts 210 der vorstehend genannten Routine realisiert wird. Zusätzlich dazu wird die „Steuerparametereinstelleinrichtung” gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die ECU 50 durch die Ausführung der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung basierend auf der bei dem Schritt 210 korrigierten Einlassluftströmung realisiert. Zusätzlich dazu werden die „Drehmomentaufbauanforderungs-Vorhersageeinrichtung” und die „Vor-Unterstützungseinrichtung” gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung jeweils durch die ECU 50 durch die Ausführung der Schritte 202 und 206 realisiert.
Obwohl die Einlassluftströmung während der Vor-Unterstützung bei dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel korrigiert wird, indem das Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 geglättet wird, ist es auch möglich, einfachere Korrekturverfahren zu verwenden. Ein Beispiel ist, die maximale Einlassluftströmung in dem Verbrennungsmotorkörper 2 aus dem Verbrennungsmotordrehzahl und der Drosselöffnung vorherzusagen und den Maximalwert als die obere Grenze er Einlassluftströmung einzustellen. Durch das Begrenzen der Einlassluftströmung, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, unterhalb der oberen Grenze ist es möglich, die Ist-Luftströmung in dem Verbrennungsmotorkörper 2 (die Ist-Einlassluftströmung) anzunähern oder die Differenz zwischen der Einlassluftströmung, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, und der Ist-Einlassluftströmung zu verringern.
Zusätzlich dazu kann, obwohl bei dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel das Umgehungsventil 42 unmittelbar nach dem Start der Motorunterstützung für die Vor-Unterstützung geöffnet wird, das Umgehungsventil 42 in der selben Weise wie bei der Unterstützungssteuerroutine geschlossen gehalten werden, bis der Kompressor 30a die Druckwellenbildungsgrenze erreicht. Die Korrektur der Einlassluftströmung durch das Glätten des Signals des Luftströmungsmessgeräts 52 oder das Einstellen einer oberen Grenze für die Einlassluftströmung kann unabhängig davon, ob das Umgehungsventil 42 geöffnet ist oder nicht, unmittelbar nach dem Start der Motorunterstützung ausgeführt werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Im Folgenden ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben.
Ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit einem motorgetriebenen Lader gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird auch in derselben Ausbildung wie in der 1 ausgeführt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Steuergerät allerdings ausgeführt, indem die ECU 50 dazu gebracht wird, eine in der 6 gezeigte Routine anstelle der in der 3 gezeigten Routine auszuführen.
[Beschreibung der Vor-Unterstützungssteuerung]
Das vorliegende Ausführungsbeispiel des Steuergeräts ist im Rahmen der Vor-Unterstützungssteuerungsverarbeitung von dem ersten Steuergerätausführungsbeispiel verschieden. Die 6 sieht ein Flussdiagramm vor, das eine Vor-Unterstützungssteuerungsroutine zeigt, die durch die ECU 50 ausgeführt wird. Jedem Schritt der Verarbeitung in der Routine der 6 ist, wenn es keinen Unterschied hinsichtlich der Verarbeitung gibt, dieselbe Nummer gegeben worden wie dem entsprechenden Schritt in der Routine der 3, falls es diesen gibt. Zusätzlich dazu wird die Beschreibung der Verarbeitung weggelassen, es sei denn, sie ist noch nicht beschrieben worden.
Bei der Vor-Unterstützungssteuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie dies in der 6 gezeigt ist, wird das Umgehungsventil 42 geöffnet (Schritt 220) bevor die Motorunterstützung gestartet wird. Das heißt, die Auslassseite des Kompressors 30a wird durch das geöffnete Umgehungsventil 42 mit der Einlassseite verbunden, bevor die ECU 50 die Unterstützung des Elektromotors 30c startet, indem Energie, die gemäß der Ziel-Turbodrehzahl bestimmt wird, von der ECU 50 zu dem Elektromotor 30c zugeführt wird (Schritt 222).
Da das Umgehungsventil 42 geöffnet wird, bevor der Elektromotor 30c gestartet wird, wird eine Kompression der Einlassluft durch den Kompressor 30a unterdrückt, was zu einer geringeren Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass des Kompressors 30a führt. Da die Luft, die in den Umgehungskanal 40 strömt, unterdrückt wird, wird daher annähernd die gesamte Luft, die durch den Kompressor 30a läuft, direkt in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt.
Da die Differenz zwischen der Einlassluftströmung, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, und der Ist-Luftströmung, die in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird, sehr klein ist, ist es daher nicht erforderlich, die gemessene Einlassluftströmung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu korrigieren. Das heißt, die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung kann basierend auf der akkuraten Einlassluftströmung vorgenommen werden, indem die Einlassluftströmung, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, direkt verwendet wird.
Es wird angemerkt, dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die „Steuerparametereinstelleinrichtung” gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die ECU 50 durch die Ausführung der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung realisiert wird. In ähnlicher Weise werden die „Drehmomentaufbauanforderungs-Vorhersageeinrichtung”, die „Vor-Unterstützungseinrichtung” und die „Ventilsteuereinrichtung” gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung jeweils durch die ECU 50 durch die Ausführung der Schritte 202, 222 und 220 realisiert.
Drittes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben.
[Beschreibung des Verbrennungsmotorsystemaufbaus]
Die 7 zeigt schematisch den Aufbau eines Verbrennungsmotors mit einem motorgetriebenen Lader, bei dem ein drittes Ausführungsbeispiel des Steuergeräts der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Jedes Bauteil der 7 hat dasselbe Bezugszeichen wie das entsprechende Bauteil, das in der 1 gezeigt ist, falls es dort vorhanden ist. Zusätzlich dazu wird die Beschreibung des Aufbaus weggelassen, es sei denn er wurde noch nicht beschrieben.
Der Verbrennungsmotor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist von dem Verbrennungsmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend verschieden, das ein EGR enthalten ist. Wie dies in der 7 gezeigt ist, ist ein EGR-Kanal 22 mit dem Einlasskanal 10 zwischen dem Drosselventil 20 und dem Einlasskrümmer 4 verbunden. Das entgegen gesetzte Ende des EGR-Kanals 22 ist mit dem Abgaskrümmer 6 verbunden. Der EGR-Kanal 22 ist mit einem EGR-Kühler 26 versehen, um das EGR-Gas zu kühlen, das in ihm strömt. Stromabwärtig des EGR-Kühlers 26 ist der EGR-Kanal 22 mit einem EGR-Ventil 24 versehen, um die Durchgangsfläche des EGR-Kanals 22 zu steuern. Dieser EGR-Kanal 22, das EGR-Ventil 24 und der EGR-Kühler 26 bilden ein EGR-Gerät.
Da der Einlasskanal 10 und der Abgaskrümmer 6 durch den EGR-Kanal 22 verbunden sind, wird ein Teil des Abgases (des EGR-Gases) durch den EGR-Kanal 22 in den Einlasskanal 10 eingeführt. Die Menge des EGR-Gases, das in den Einlasskanal 10 eingeführt wird (die EGR-Strömung) kann durch das Öffnen des EGR-Ventils 24 gesteuert werden. Das Öffnen des EGR-Ventils 24 wird durch die ECU 50 basierend auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotors gesteuert.
Stromabwärtig der Verbindung mit dem EGR-Kanal 22 ist der Einlasskanal 10 mit einem Ladedrucksensor 58 versehen. Der Ladedrucksensor 58 gibt ein Signal aus, das auf den Innenluftdruck des Einlasskanals 10 hindeutet. Da der Luftdruck in dem Einlasskanal 10 mit der Luftströmung in ihm übereinstimmt, kann gesagt werden, dass der Ladedrucksensor 58 ein Signal ausgibt, das auf die Luftströmung in dem Einlasskanal 10 hindeutet. Daher ist es aus dem Signal des Ladedrucksensors 58 möglich, die Luftströmung zu messen, die durch den Einlasskanal 10 in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird. Der Ladedrucksensor 58 ist mit der Eingangsseite der ECU 50 verbunden. Das Signal des Ladedrucksensors 58 wird durch die ECU 50 verwendet, um den Verbrennungsmotor zu steuern.
[Beschreibung der Unterstützungssteuerung]
Das vorliegende Ausführungsbeispiel des Steuergeräts ist auch im Hinblick auf eine Verarbeitung der Unterstützungssteuerung von dem ersten Ausführungsbeispiel des Steuergeräts verschieden. Die 8 sieht ein Flussdiagramm vor, das eine Unterstützungssteuerungsroutine zeigt, die die ECU 50 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausführt. Jedem Schritt der Verarbeitung bei der Routine der 8 ist dieselbe Schrittnummer wie bei dem entsprechenden Schritt, falls vorhanden, in der Routine der 2 gegeben, wenn es keinen Unterschied hinsichtlich der Verarbeitung gibt. Zusätzlich dazu wird die Beschreibung der Verarbeitung weggelassen, es sei denn, sie wurde noch nicht beschrieben.
Bei der Unterstützungssteuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Berechnung der Menge der Einlassluft abhängig davon umgeschaltet, ob das EGR-Ventil 24 offen ist. Wie dies in der 8 gezeigt ist, wird insbesondere nach dem öffnen des Umgehungsventils 42 bei dem Schritt 110 beurteilt, ob das EGR-Ventil 24 offen ist (Schritt 122). Wenn das EGR-Ventil 24 geschlossen ist, wird die Luftströmung, die in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird, aus dem Signal des Ladedrucksensors 58 berechnet (Schritt 124). Die Verwendung des Signals des Ladedrucksensors 58 macht es möglich, die Luftströmung, die in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird, ohne Einfluss der Luftumgehung akkurat zu berechnen.
Wenn das EGR-Ventil 24 allerdings geöffnet ist, um Abgas in den Einlasskanal 10 einzuführen, ist die Abgasströmung, die aus dem Signal des Ladedrucksensors 58 gemessen wird, von der tatsächlich in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugten Luftströmung infolge der Abgasströmung verschieden. Wenn das EGR-Ventil 24 offen ist, wird die Korrektur der Einlassluft, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, daher in derselben Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt (Schritt 112).
Gemäß der vorstehend genannten Routine ist es sogar dann, wenn das EGR-Gerät aktiv ist, oder wenn das EGR-Ventil 24 offen ist, möglich, die Einlassluftströmung, die in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird, in einem Übergangszustand unmittelbar nach dem Starten der Luftumgehung akkurat zu berechnen, indem die Umgehungsluftströmung von der Menge der in den Einlasskanal 8 eingesaugten Luft subtrahiert wird. Somit kann sogar dann, wenn das Abgas in den Einlasskanal 10 eingeführt wird, die Lufteinspritzmenge basierend auf der akkuraten Einlassluftströmung berechnet werden.
Es wird angemerkt, dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die „Berechnungseinrichtung” gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die ECU 50 durch Ausführung von Schritt 122, 124 oder 112 realisiert wird. Zusätzlich dazu entspricht der Ladedrucksensor 58 dem „Gas-Eigenschaftssensor” gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Weitere Ausführungsbeispiele
Während die Ausführungsbeispiele soweit beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese besonderen Ausführungsbeispiele beschränkt. Zahlreiche Abwandlungen können vorgenommen werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Im Folgenden ist ein Beispiel solcher Abwandlungen beschrieben.
Die Vor-Unterstützungssteuerung bei dem ersten Ausführungsbeispiel glättet das Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 während der Ausführung der Luftumgehung. Die Einlassluftströmung, die aus dem geglätteten Signal gemessen wird, wird als die in den Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugte Luftströmung herangezogen. Dies kann so abgewandelt werden, dass das Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 nur während einer Übergangszeitdauer genau nach dem Start der Luftumgehung geglättet wird. Wie bei der Unterstützungssteuerung kann die Luftströmung, die in den Verbrennungsmotorkörper 2 genau nach dem Start der Luftumgehung eingesaugt wird, auch durch das Korrigieren der Einlassluftströmung, die aus dem Signal des Luftströmungsmessgeräts 52 gemessen wird, berechnet werden, nämlich durch Subtrahieren der Umgehungsluftströmung von der gemessenen Einlassluftströmung.
Zusätzlich dazu kann das dritte Ausführungsbeispiel so abgewandelt werden, dass die Vor-Unterstützungssteuerung durch Verwendung entweder des Vor-Unterstützungssteuerverfahrens bei dem ersten Ausführungsbeispiel oder desjenigen bei dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Während das EGR-Gerät nicht aktiv ist, kann die Luftströmung, die in dem Verbrennungsmotorkörper 2 eingesaugt wird, auch aus dem Signal des Ladedrucksensors 58 in der selben Weise wie bei der Unterstützungssteuerung bei dem dritten Ausführungsbeispiel berechnet werden.
Zusätzlich dazu kann, während das dritte Ausführungsbeispiel den Ladedrucksensor 58 stromabwärtig des Drosselventils 20 in dem Einlasskanal 10 angeordnet hat, ein Luftströmungsmessgerät, das ein Signal ausgibt, das auf die Luftströmung hindeutet, anstelle des Ladedrucksensors 58 angeordnet sein.

Claims

Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit: einem Lader (30), der in einem Einlasskanal (8, 10) angeordnet ist und mit einem Elektromotor (30c) versehen ist, der dazu in der Lage ist, die Drehung des Laders (30) zu unterstützen; einem Umgehungskanal (40), der die stromabwärtige Seite des Laders (30) mit der stromaufwärtigen Seite des Laders (30) in dem Einlasskanal (8, 10) verbindet; einem Umgehungsventil (42), das den Umgehungskanal (40) öffnet und schließt; und einem Einlassluftströmungssensor (52), der stromaufwärtig des Laders (30) in dem Einlasskanal (8) angeordnet ist und ein Signal ausgibt, das die Luftströmung anzeigt, die in den Einlasskanal (8) eingesaugt wird; wobei das Steuergerät Folgendes hat: eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der in die Brennkraftmaschine (2) eingesaugten Luftströmung auf der Basis des Betriebszustands des Elektromotors (30c), des Betriebszustands des Umgehungsventils (42) und des Signals des Einlassluftströmungssensors (52); und eine Einstelleinrichtung zum Einstellen von Steuerparametern, die die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine (2) betreffen, basierend auf der in die Brennkraftmaschine (2) eingesaugten Luftströmung; wobei die Berechnungseinrichtung die in die Brennkraftmaschine (2) eingesaugte Luftströmung unmittelbar nach dem Öffnen des Umgehungsventils (42), wobei der Elektromotor (30c) in Betrieb ist, berechnet durch Ermitteln der Umgehungsluftströmung, die durch den Umgehungskanal (40) von der stromabwärtigen Seite zu der stromaufwärtigen Seite des Laders (30) geht, und Verwenden der ermittelten Umgehungsluftströmung, um die aus dem Signal des Einlassluftströmungssensors (52) gemessene Einlassluftströmung zu korrigieren.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenen Lader gemäß Anspruch 1, wobei die Berechnungseinrichtung die Umgehungsluftströmung aus dem Abgabedruck eines Kompressors (30a) des Laders (30) und der Öffnung des Umgehungsventils (42) berechnet, wobei der Abgabedruck des Kompressors (30a) basierend auf der Einlassluftströmung und einer Drehzahl des Laders (30) berechnet wird.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenen Lader gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Brennkraftmaschine des Weiteren Folgendes hat; ein EGR-Gerät (22, 24), das einen Teil des Abgases an einem Abgaseinlass stromabwärtig der Drossel (20) in den Einlasskanal (10) einleitet; und einen Gaseigenschaftssensor (58), der stromabwärtig des Abgaseinlasses angeordnet ist und ein Signal ausgibt, das den Druck oder die Strömung des in die Brennkraftmaschine (2) eingesaugten Gases anzeigt, wobei die Berechnungseinrichtung die in die Brennkraftmaschine (2) eingesaugte Luftströmung basierend auf dem Signal des Gaseigenschaftssensors (58) berechnet, wenn das EGR-Gerät (22, 24) nicht aktiv ist, und die in die Brennkraftmaschine (2) eingesaugte Luftströmung auf der Basis des Betriebszustands des Elektromotors (30c), des Betriebszustands des Umgehungsventils (42) und des Signals des Einlassluftströmungssensors (52) berechnet, wenn das EGR-Gerät (22, 24) aktiv ist.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einem motorgetriebenen Lader gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das des Weiteren eine Einrichtung zur Vermeidung einer Druckwellenbildung hat, die den Druckwellenbildungszustand des Laders (30) beurteilt, wenn der Elektromotor (30c) in Betrieb ist, und das Umgehungsventil (42) öffnet, wenn beurteilt wird, dass eine Druckwellenbildungsvermeidung durchgeführt werden sollte.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einem motorgetrieben Lader gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das des Weiteren Folgendes hat: eine Drehmomentaufbauanforderungs-Vorhersageeinrichtung zum Vorhersagen einer Drehmomentaufbauanforderung von dem Fahrer vorab basierend auf Straßeninformationen oder Fahrzeuginformationen; und eine Vor-Unterstützungseinrichtung zum Erhöhen der Drehzahl des Laders (30) durch Betreiben des Elektromotors (30c), wenn die Drehmomentaufbauanforderung vorhergesagt wird.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einem motorgetrieben Lader gemäß Anspruch 5, des Weiteren mit einer Ventilsteuereinrichtung zum Öffnen des Umgehungsventils (42) vor Betreiben des Elektromotors (30c), wenn die Drehmomentaufbauanforderung vorhergesagt wird.