DE60223881T2

DE60223881T2 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Luftstromes in einem Ansaugkrümmer einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE60223881T2
Application number: DE60223881T
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques Besnard; Laurent Fontvieille
Original assignee: Renault SA
Current assignee: Renault SA
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2022-09-07
Also published as: FR2829530A1; DE60223881D1; EP1293658B1; FR2829530B1; EP1293658A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung des Luftstroms im Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors. Sie bezieht sich ebenfalls auf ein System zur Einstellung dieses Luftstroms.
Genauer betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein System zur Einstellung des Luftstroms, der in den Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors angesaugt wird, welcher mit einem Turbolader zum Aufladen des Motors mit Luft ausgestattet ist, der von Abgasen des Motors angetrieben wird.
Eine besonders interessante Anwendung eines solchen Verfahrens und eines solchen Systems ist die Einstellung des Luftstroms im Ansaugkrümmer eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors vom Typ Diesel.
Die Kraftfahrzeuge, und insbesondere die Dieselkraftfahrzeuge, sind sehr oft mit einem Turbolader zum Aufladen des Motors mit Luft ausgestattet, der dazu bestimmt ist, die in die Zylinder angesaugte Luftmenge zu erhöhen. Dieser Turbolader besteht allgemein aus einer Turbine, die am Ausgang des Auspuffkrümmers des Motors angeordnet ist und von den Abgasen angetrieben wird, und aus einem zum Beispiel auf die gleiche Achse wie die Turbine montierten Kompressor, der eine Verdichtung der Luft gewährleistet, die in den Ansaugkrümmer eintritt.
In diesem Fall ist der Turbolader einem Einstellorgan der Leistung der Abgase zugeordnet, das dazu bestimmt ist, den im Krümmer herrschenden Druck um einen Sollwert herum zu regulieren, der zum Beispiel durch einen vorhergehenden Lernvorgang in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors und vom Kraftstoffdurchsatz erarbeitet wird. Dieses Einstellorgan kann aus einer Wastegate-Klappe oder aus Rippen bestehen, im Fall eines Turboladers mit variabler Geometrie.
Außerdem werden heute üblicherweise die Dieselmotoren mit einem Partikelfilter ausgestattet, der auf die Auspuffleitung des Motors montiert wird, um die Menge an in die Atmosphäre ausgestoßenen Partikeln zu minimieren.
Diese Filter bestehen üblicherweise aus einer Einheit von Mikrokanälen, in denen ein großer Teil der Partikel zurückgehalten wird.
Wenn der Filter voll ist, muss eine Regenerierungsphase durchgeführt werden, die hauptsächlich darin besteht, den Filter zu leeren, indem die Partikel verbrannt werden. Diese Regenerierung kann entweder durch eine für diesen Zweck vorgesehene Heizvorrichtung oder durch das Vorsehen von Betriebsphasen des Motors gemäß spezifischen Parametern erhalten werden.
Da der Partikelfilter in der Auspuffleitung hinter dem Turbolader angeordnet wird, erzeugt das Einfügen einer solchen Vorrichtung einen Druckanstieg hinter der Turbine des Turboladers.
Dieser Druckanstieg, der umso größer ist, wenn der Filter mit Partikeln geladen ist, äußert sich in einer Verringerung des Expansionsverhältnis des Turboladers, durch eine Reduzierung der von den Abgasen an die Turbine gelieferten Leistung und durch eine daraus folgende Verringerung der Leistungsfähigkeit des Motors.
Um über den gleichen Pegel der Leistungsfähigkeit zu verfügen, ist es notwendig, das Expansionsverhältnis im Wesentlichen konstant zu halten. Dies geschieht allgemein durch Erhöhen des Drucks vor der Turbine. Diese Druckerhöhung wird allgemein durch Einwirken auf das Einstellorgan erhalten. In dem Fall, in dem der Turbolader einer Wastegate-Klappe zugeordnet ist, wird dieser Vorgang durch Schließen der Klappe durchgeführt.
Die Erhöhung des Drucks hinter dem Turbolader, die sich durch eine Verringerung des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks äußert, wird dann von der Zentraleinheit durch eine Erhöhung des Drucks vor der Turbine kompensiert.
Man versteht, dass eine solche Technik es ermöglicht, den Druck der in den Ansaugkrümmer des Motors angesaugten Luft relativ wirksam zu regulieren.
Sie hat aber einen großen Nachteil insbesondere aufgrund der Tatsache, dass sie keine Überwachung des Drucks vor der Turbine vorsieht.
Ein zu großer Druckanstieg vor der Turbine des Turboladers kann nämlich Fehlfunktionen innerhalb dieses letzteren erzeugen und insbesondere Dichtheitsfehler bewirken. Er kann auch ein erneutes Öffnen der Ansaugventile und Leckventile im Luftladekreislauf hervorrufen.
Aus der Druckschrift WO 97/45633 ist ebenfalls ein Verfahren zur Steuerung eines Turboladers gemäß dem ersten Teil des Anspruchs 1 (und 12) bekannt, bei dem Steuersignale erarbeitet werden, um den Druck in den Ansaug- und Auspuffkrümmern und die Drehgeschwindigkeit des Turboladers zu regulieren.
Es ist also das Ziel der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen und ein Verfahren und ein System zur Einstellung des Luftstroms im Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors anzugeben, das es ermöglicht, den Druck vor der Turbine des Turboladers zu begrenzen, um jede Beschädigung dieses letzteren zu vermeiden.
So wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Einstellung des Luftstroms im Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, das mit einem Turbolader zum Aufladen des Motors mit Luft ausgestattet ist, der von den Abgasen des Motors angetrieben wird, das die Messung des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks und die Steuerung eines Einstellorgans der Leistung der Abgase aufweist, um den im Krümmer herrschenden Druck um einen ersten Drucksollwert herum zu regulieren.
Gemäß einem Aspekt dieses Verfahrens wird der stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers herrschende Druck gemessen, unter Berücksichtigung der Strömungsrichtung der Gase in diesem letzteren, und das Einstellorgan wird so gesteuert, dass der Wert des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers um einen zweiten Drucksollwert herum reguliert wird, der einem stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers erlaubten maximalen Druckwert entspricht.
Gemäß einem Aspekt dieses Verfahrens wird ein Aktivierungs- und Deaktivierungssignal der Druckregulierung stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers in Abhängigkeit vom Wert des Drucks im Ansaugkrümmer und des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers und in Abhängigkeit vom ersten und vom zweiten Schwellwert erarbeitet.
Vorzugsweise wird die Regulierung des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers deaktiviert, wenn der Wert des Drucks im Ansaugkrümmer höher als der oder gleich dem ersten Sollwert ist.
Vorzugsweise wird die Regulierung des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks deaktiviert, wenn der stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers herrschende Druck höher ist als der zweite Sollwert.
Gemäß einer anderen Anwendungsform wird die Regulierung des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks mittels einer Regelschleife durchgeführt, die am Eingang den ersten Sollwert und das Messsignal des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks empfängt und am Ausgang ein Steuersignal des Einstellorgans liefert, und Schaltmittel, die am Eingang der Regelschleife angeordnet sind, werden so gesteuert, dass am Eingang der Regelschleife einerseits das eine oder das andere der Druckmesssignale, das Messsignal des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers, oder das Messsignal des Drucks im Krümmer, und andererseits der eine oder der andere des ersten und des zweiten Sollwerts in Abhängigkeit vom Wert des Aktivierungs- und Deaktivierungssignals der Regulierung des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers vorliegen.
Der zweite Sollwert kann ausgehend von einem Sollwert im Übergangsbetrieb und von einem Sollwert im Dauerbetrieb niedriger als der Sollwert im Übergangsbetrieb erarbeitet werden, und der zweite Sollwert wird auf einen Wert gleich dem Sollwert im Übergangsbetrieb positioniert bei einem Übergang des Aktivierungs- und Deaktivierungssignals der Regulierung des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers, der die Tendenz hat, diese Regulierung zu aktivieren, und wird auf einen Wert gleich dem Sollwert im Dauerzustand positioniert bei Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode.
Gemäß einem anderen Merkmal dieses Verfahrens wird die Aktivierung der Regulierung des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers bei Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode nach dem Auftreten eines Übergangs des Aktivierungs- und Deaktivierungssignals durchgeführt, der die Tendenz hat, diese Regulierung zu aktivieren.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Anwendungsform wird der im Ansaugkrümmer herrschende Druck im Fall einer Betriebsstörung von Messmitteln des Drucks im Ansaugkrümmer ausgehend von der Regulierung des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers reguliert.
Im Fall einer Betriebsstörung der Messmittel wird der zweite Drucksollwert vorteilhafterweise in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors und dessen Kraftstoffverbrauch erarbeitet.
Eine andere Anwendungsform sieht die Überwachung der Aktivierungsdauer der Regulierung des Drucks vor der Turbine des Turboladers vor. Im Fall der Aktivierung dieser Druckregulierung während einer Dauer länger als ein Schwellwert wird eine Regenerierung eines die Auspuffleitung des Motors bestückenden Partikelfilters hervorgerufen.
Gemäß einem anderen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Dauer der Regulierung überwacht, indem das Ausgangssignal einer Ausführungsschaltung einer Integralfunktion, die im Fall der Aktivierung der Regulierung aktiviert wird, mit dem Schwellwert verglichen wird.
In diesem Fall moduliert man vorzugsweise den Wert von Proportionalitätsfaktoren und Integralfaktoren der Ausführungsschaltung der Integralfunktion in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers herrschenden Druck und dem zweiten Sollwert.
Erfindungsgemäß wird ebenfalls ein System zur Einstellung des Luftstroms in dem Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, der mit einem Turbolader zum Aufladen des Motors mit Luft, der von den Abgasen angetrieben wird, und mit einer mit einem Partikelfilter versehenen Auspuffleitung ausgestattet ist, das Messmittel des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks und ein Einstellorgan der Leistung der Abgase aufweist, die mit einer Zentraleinheit verbunden sind, die eine Regelschleife aufweist, die das Einstellorgan so steuert, dass der im Ansaugkrümmer herrschende Druck um einen ersten Sollwert herum reguliert wird.
Gemäß einem Aspekt dieses Systems weist letzteres außerdem Mittel zum Messen des stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers herrschenden Drucks und Regulierungsmittel auf, die das Einstellorgan so steuern, dass der Druck stromaufwärts vor dem Turbolader um einen zweiten Sollwert herum reguliert wird.
Gemäß einem Aspekt dieses Systems werden die Regulierungsmittel ausgehend von der Regelschleife geformt, und es weist Schaltmittel auf, um am Eingang dieser Regelschleife einerseits das eine oder das andere der Druckmesssignale, das Messsignal des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turboladers oder das Messsignal des Drucks im Krümmer, und andererseits den einen oder den anderen des ersten und des zweiten Schwellwerts anzugeben.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die nur als Beispiel dient und unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
1 schematisch den Aufbau eines Verbrennungsmotors vom Typ Diesel eines Kraftfahrzeugs, das mit einem Einstellsystem gemäß der Erfindung ausgestattet ist;
2 ein Funktionsschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Einstellsystems;
3 Kurven, die die Regulierungsstrategie des Luftstroms im Ansaugkrümmer des Motors veranschaulichen;
4 Kurven, die die Erarbeitungsstrategie des zweiten Drucksollwerts veranschaulichen;
5 ein Funktionsschaltbild, das ein Erarbeitungsbeispiel des zweiten Sollwerts im Fall einer Betriebsstörung des Drucksensors im Ansaugkrümmer zeigt;
6 ein Funktionsschaltbild, das die Regenerierungsprozedur des Partikelfilters veranschaulicht; und
die 7a bis 7d Kurven, die die Veränderung in Abhängigkeit von der Zeit von Signalen veranschaulicht, die aus dem Schaltbild der 6 entnommen werden.
In 1 sind schematisch der allgemeine Aufbau eines Verbrennungsmotors 10 eines Kraftfahrzeugs vom Typ Diesel sowie sein Frischluft-Ansaugkrümmer und sein Auspuffkrümmer gezeigt.
Wie man in dieser Figur sieht, weist die Frischlufteinlassleitung in den Motor 10 hauptsächlich einen Luftfilter 12 auf, der über einen Turbolader 14 und geeignete Leitungen 16 den Ansaugkrümmer 18 des Motors 10 speist.
Was den Auspuffkrümmer 20 betrifft, so sammelt dieser die von der Verbrennung stammenden Abgase und führt sie mittels des Turboladers 14 und eines Partikelfilters 22 nach außen ab, der dazu bestimmt ist, die Menge von Partikeln, insbesondere Ruß, zu reduzieren, die in die Umgebung ausgestoßen werden.
Ein optionaler Wärmetauscher 24, der die Frischluftzufuhrleitung 16 des Ansaugkrümmers 18 bestückt, ist in Wärmetauschverbindung mit den Abgasen angeordnet, um eine Teil der von diesen letzteren transportierten Kalorien aufzufangen.
Der Turbolader 14 weist hauptsächlich eine Turbine 26, die von den Abgasen angetrieben wird, und einen Kompressor 28 auf, der auf die gleiche Achse wie die Turbine montiert ist und eine Verdichtung der vom Luftfilter 12 verteilten Luft mit dem Ziel gewährleistet, die in die Zylinder des Motors angesaugte Luftmenge zu erhöhen.
Außerdem ist der Motor 10 einem Rückführungskreislauf 30 der Abgase zugeordnet, der dazu dient, einen Teil dieser Gase wieder in den Ansaugkrümmer 18 einzuspritzen, um insbesondere die Menge an erzeugtem Stickstoffoxid zu begrenzen und gleichzeitig die Bildung von Rauch in den Abgasen zu vermeiden.
Dieser Kreislauf 30 weist hauptsächlich ein Elektroventil 32 auf, das zwischen dem Turbolader 14 und dem Ansaugkrümmer 18 angeordnet ist und einen Teil der Abgase sammelt, die vom Auspuffkrümmer 20 stammen.
Außerdem fängt eine Zentraleinheit mit dem Bezugszeichen 34 Messsignale P_col und P_avt des im Ansaugkrümmer bzw. vor der Turbine 26 des Turboladers herrschenden Drucks auf, die von zu diesem Zweck vorgesehenen geeigneten Messwertsensoren (nicht dargestellt) geliefert werden. Sie wirkt auf das Einstellventil 32 und auf ein Einstellorgan der Leistung der Abgase 35 ein, das zum Beispiel aus einer geeigneten Wastegate-Klappe besteht, um den Wert des im Ansaugkrümmer 18 und vor der Turbine 26 des Turboladers 14 herrschenden Drucks um jeweilige Sollwerte herum zu regulieren.
Genauer enthält die Zentraleinheit 34 eine Druckregulierungsstüfe 36, die am Eingang die Druckmesssignale P_col und P_avt empfängt, eine erste Stufe 38 der Erarbeitung eines ersten Sollwerts entsprechend einem maximal erlaubten Druckwert für den Ansaugkrümmer 18, sowie eine zweite Stufe 40 der Erarbeitung eines zweiten Drucksollwerts, der einem maximal erlaubten Druckwert vor der Turbine 26 des Turboladers 14 entspricht.
Die Regulierungsstufe 36 sowie die erste Stufe 38 der Erarbeitung des ersten Sollwerts dienen zusammen dazu, den Wert des Drucks der in den Ansaugkrümmer 18 angesaugten Luft durch Einwirkung auf die Wastegate-Klappe 35 so zu regulieren, dass die erforderlichen Leistungen erhalten werden und dass die Menge an erzeugtem Stickstoffoxid begrenzt wird, wobei gleichzeitig die Menge an in den Abgasen erzeugtem Rauch begrenzt wird.
Die Regulierungsstufe 36 gewährleistet ebenfalls zusammen mit der zweiten Stufe 40 der Erarbeitung des zweiten Sollwerts eine Regulierung des vor der Turbine 26 des Turboladers herrschenden Drucks durch Einwirkung auf die Wastegate-Klappe 35, um zu verhindern, dass er unter der Wirkung einer erhöhten Ladung an Partikeln im Partikelfilter 22 über einen Wert ansteigt, ab dem Lecks im Turbolader 14 und insbesondere in der Turbine 26 auftreten könnten.
Die Regulierung des Drucks vor der Turbine 26 des Turboladers ist prioritär. Daher, und wie man es versteht, wird die Begrenzung des Drucks vor der Turbine, die dazu bestimmt ist, den Turbolader 14 zu schützen, zu Lasten der Druckregulierung im Krümmer 18 durchgeführt.
Nun wird unter Bezug auf 2 der Aufbau der Stufen 36, 38 und 40 beschrieben, die Bestandteil der Zentraleinheit 34 sind.
Es ist anzumerken, dass die Hauptelemente, die Bestandteile dieser Stufen sind, in Form von Hardware- oder Softwareeinrichtungen in Form von Codezeilen hergestellt werden können, die in Speichereinrichtungen gespeichert sind, die in der Zentraleinheit 34 vorhanden sind.
Was die erste Stufe 38 der Erarbeitung des ersten Drucksollwerts betrifft, so ist zum Beispiel anzumerken, dass diese Stufe aus einer Speicherzone mit zwei Eingängen besteht, in die Daten geladen werden, die durch vorheriges Lernen erhalten werden, bestehend aus einer Einheit von Drucksollwerten CONS₁, die je einer Betriebsdrehzahl des Motors und einem Kraftstoffverbrauchpegel entsprechen.
Was die zweite Stufe 40 der Erarbeitung des zweiten Sollwerts betrifft, besteht diese ebenfalls aus einer Speicherzone, in die ein Sollwert CONS₂ geladen wird, der einem maximalen Druckwert entspricht, ausgehend von dem Betriebsstörungen innerhalb des Turboladers 14 auftreten können.
Dieser Sollwert CONS₂ wird vorzugsweise durch einen Sollwert CONS_2t, der einem Sollwert im Übergangszustand entspricht, und durch einen Sollwert CONS_2p, der einem Sollwert im Dauerzustand entspricht, da insbesondere während Beschleunigungsphasen die Turbine zeitweise einen höheren Druckpegel aushalten kann, sowie durch andere Daten vervollständigt, die zur Erarbeitung des zweiten Sollwerts dienen, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
Wie man in 2 sieht, weist die Stufe 36 der Druckregulierung hauptsächlich eine eigentliche Regulierungsschaltung 42 vom klassischen Typ auf, die zum Beispiel wie im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Regler vom Typ proportional-integralabgeleitet besteht. In diesem Fall weist sie einen ersten Teil 44 der Regulierung vom Typ proportional-integral und einen zweiten Teil 46 der Regulierung vom abgeleiteten Typ auf.
Man könnte aber in einer Variante einen Regler vom proportional-integralen Typ verwenden.
Wie üblich empfängt die Regulierungsschaltung 42 am Eingang ein Fehlersignal E, das von einem Komparator 48 geliefert wird, der entweder den Vergleich zwischen dem ersten Sollwert CONS₁ und dem Messsignal P_col des Drucks im Ansaugkrümmer, oder den Vergleich zwischen dem zweiten Sollwert CONS₂ und dem Messsignal P_avt des Drucks vor der Turbine 26 des Turboladers gewährleistet.
Die erste Stufe 38 der Erarbeitung des ersten Sollwerts CONS₁ weist ebenfalls Speichermittel auf, in die eine Einheit von Werten der Vorpositionierung der Wastegate-Klappe 35 in Form einer Kartographie von Werten geladen wird, die durch vorheriges Lernen in Abhängigkeit von der Drehzahl R des Motors und vom Kraftstoffdurchsatz D erhalten werden, ggf. kombiniert mit einem Korrekturwert, der in Abhängigkeit von dem Druck hinter der Turbine 26 definiert wird.
Ein Addierer 50 addiert das vom integralen Teil 44 der Regulierungsschaltung 42 stammende Signal und einen Wert der Vorpositionierung der Klappe 35, der aus der ersten Stufe 38 extrahiert wird, entsprechend einem Wert R der Drehzahl des Motors und einem Durchsatz D an Kraftstoff.
Ein Schwellwertsetzungsschaltung 52 wird verwendet, um den vom Addierer 50 stammenden Wert zu begrenzen.
Die Zentraleinheit 34 enthält außerdem eine Stufe 54 der Erarbeitung eines Signals CPAVT der Aktivierung und Deaktivierung der Regulierung des Drucks vor der Turbine 26 des Turboladers. Dieses Signal CPAVT wird in Abhängigkeit vom Wert des Drucks im Ansaugkrümmer, des Drucks vor der Turbine 26 des Turboladers und in Abhängigkeit vom ersten und zweiten Sollwert erarbeitet.
Dieses Aktivierungs- und Deaktivierungssignal CPAVT steuert Umschalter 53a und 53b, die der nichtinvertierenden Klemme und der invertierenden Klemme des Komparators 48 zugeordnet sind, um diese letzteren umzuschalten, entweder auf den ersten Sollwert CONS₁ und auf das Druckmesssignal im Ansaugkrümmer P_col oder auf den zweiten Sollwert CONS₂ und auf das Messsignal P_avt des Drucks vor der Turbine 26 des Turboladers 14.
In anderen Worten, wie dies in 3 dargestellt ist, wird das Aktivierungs- und Deaktivierungssignal auf einem hohen Pegel positioniert, wenn das Messsignal des Drucks vor der Turbine P_avt über dem zweiten entsprechenden Sollwert CONS₂ liegt. Der Komparator 48 wird dann so positioniert, dass er einen Vergleich zwischen diesem Messsignal P_avt und dem zweiten Sollwert CONS₂ durchführt.
In diesem Fall wird die Druckregulierung im Ansaugkrümmer deaktiviert, wobei die Öffnung der Wastegate-Klappe 35 in diesem Fall ausgehend von dem Wert des Drucks reguliert wird, der vor der Turbine 26 herrscht.
Dagegen wird die Regulierung des Drucks vor der Turbine deaktiviert (CPAVT = 0), wenn der im Ansaugkrümmer herrschende Druck höher als der oder gleich dem entsprechenden Sollwert CONS₁ ist. Die Eingänge des Komparators 48 werden dann dementsprechend umgeschaltet.
Zu diesem Zweck weist die Stufe 54 der Erarbeitung des Signals CPAVT erste Vergleichsmittel 56, die einen Vergleich zwischen dem Messsignal P_col des Drucks im Ansaugkrümmer und dem entsprechenden Sollwert CONS₁ durchführen, sowie zweite Vergleichsmittel auf, die einen Vergleich zwischen dem Messsignal P_avt des Drucks vor der Turbine und dem entsprechenden Sollwert CONS₂ durchführen, wobei das Ergebnis dieser Vergleiche an eine Logikschaltung 60 geliefert wird, die für die Erarbeitung des Aktivierungs- und Deaktivierungssignals CPAVT geeignet ist, das es ermöglicht, das vorher beschriebene Verhalten zu erhalten.
Verzögerungsmittel 62 sind vorzugsweise in die Logikschaltung 60 und die zweiten Vergleichsmittel 58 eingebaut.
Wie vorher angegeben, wird das Ausgangssignal der Schaltung 54 der Erarbeitung des Aktivierungs- und Deaktivierungssignals CPAVT verwendet, um Umschalter 53a und 53b zu aktivieren, um die invertierenden und nicht-invertierenden Klemmen des Komparators 48 umzuschalten, entweder auf Signale entsprechend dem im Ansaugkrümmer herrschenden Druck oder auf Signale, die dem Druck entsprechen, der vor der Turbine 26 des Turboladers herrscht.
Dieses Aktivierungs- und Deaktivierungssignal CPAVT wird ebenfalls verwendet, um einen Umschalter 68 zu steuern, der dazu bestimmt ist, den abgeleiteten Teil 46 der Regulierungsschaltung 42 zu sperren, und dies fakultativ, wenn die Wastegate-Klappe 35 ausgehend von einer Regulierung des Drucks vor der Turbine 26 des Turboladers 14 gesteuert wird.
Schließlich wird dieses Aktivierungs- und Deaktivierungssignal CPAVT verwendet, um einen Umschalter 70 zu steuern, der hauptsächlich zur Erarbeitung des zweiten Sollwerts CONS₂ dient, entweder ausgehend vom Sollwert CONS_2t oder ausgehend vom Sollwert CONS_2p, die, wie vorher angegeben, Sollwerten im Übergangsbetrieb und im Dauerbetrieb entsprechen.
Zu diesem Zweck positioniert eine Auswahlschaltung 72, die hauptsächlich ausgehend von Logikgliedern und einer Verzögerungsschaltung erarbeitet wird, den zweiten Sollwert CONS₂ auf einem Wert entsprechend dem Sollwert CONS_2t des Drucks vor der Turbine im Übergangsbetrieb, sobald ein Übergang des Aktivierungs- und Deaktivierungssignals CPAVT austritt, der dazu tendiert, die Regulierung des Drucks vor der Turbine zu aktivieren, und dies während einer vorbestimmten Zeit, die ausreicht, um den Fahrer des Fahrzeugs nicht zu benachteiligen.
Am Ende dieser Zeitperiode positioniert die Auswahlschaltung 72 den zweiten Sollwert CONS₂ auf einem Wert entsprechend dem Sollwert CONS_2p im Dauerbetrieb oder stabilisierten Betrieb.
Außerdem ist die Zentraleinheit 34 mit Mitteln versehen, die es ermöglichen, eine Regulierung des Drucks im Ansaugkrümmer selbst im Fall einer Betriebsstörung des entsprechenden Messwertsensors durchzuführen, um zu verhindern, dass der Fahrer des Fahrzeugs aufgrund einer solchen Betriebsstörung durch einen Leistungsmangel des Motors benachteiligt wird.
Wie man in 5 sieht, basieren diese Mittel hauptsächlich auf der Verwendung eines Umschalters 74, der mit dem Ausgang des Umschalters 70 der Erarbeitung des zweiten Sollwerts CONS₂ verbunden ist.
Dieser Umschalter 74 wird von einem Signal DEF gesteuert, das eine Betriebsstörung des Druckmesssensors im Ansaugkrümmer anzeigt. Als Reaktion bewirkt er die Erarbeitung des zweiten Sollwerts CONS₂ ausgehend von einer Tabelle 75, die in der zweiten Stufe 40 der Erarbeitung des zweiten Sollwerts gespeichert ist und in die wie oben erwähnt eine Einheit von Sollwerten des Drucks vor Turbine in Abhängigkeit von der Betriebsdrehzahl R des Motors und vom Durchsatz D an Kraftstoff geladen werden.
Dann erhält man gemäß diesem Notbetrieb einen Betriebsmodus ähnlich einem Betriebsmodus, gemäß dem der Luftzufuhrkreislauf des Motors keine Mittel der Druckregulierung vor der Turbine aufweist.
Man versteht aber, dass es in einer Variante ebenfalls möglich ist, die in der ersten Stufe 38 der Erarbeitung des ersten Sollwerts CONS₁ verfügbaren Sollwerte zu verwenden, um zu verhindern, spezifische Sollwerte für einen solchen Betriebsmodus vorzusehen.
Schließlich, nun unter Bezug auf die 6 und 7, sieht man, dass das System ebenfalls Mittel enthält, die es ermöglichen, die Regenerierung des Partikelfilters 22 zu bewirken, wenn die Regulierung des Drucks vor Turbine zu oft beansprucht wird, was das Vorhandensein von zu viel Partikeln im Filter 22 ausdrückt.
Zunächst unter Bezug auf 6 basieren diese Mittel hauptsächlich auf der Verwendung eines Komparators 76, der einen Vergleich zwischen dem Ausgangswert einer Ausführungsschaltung 83 einer Integralfunktion und einem Schwellwert S durchfuhrt, der aus einer entsprechenden Speicherzone 78 extrahiert wird, um im Fall einer Überschreitung des Grenzwerts ein Regenerierungssignal REG zu erarbeiten.
Zu diesem Zweck wird ein Umschalter 80 verwendet, der von dem Aktivierungs- und Deaktivierungssignal der Druckregulierung CPAVT gesteuert wird und der mit der Ausführungsschaltung 83 der Integralfunktion verbunden ist, entweder ausgehend von einem negativen Proportionalitätsfaktor NEG, wenn die Druckregulierung vor der Turbine nicht beansprucht wird, oder ausgehend von einem positiven Proportionalitätsfaktor POS, wenn die Druckregulierung vor der Turbine beansprucht wird.
Vorzugsweise, wie in 6 zu sehen, hängt der positive Proportionalitätsfaktor POS, der verwendet wird, um die Ausführungsschaltung 83 der Integralfunktion anzusteuern, von dem Fehler zwischen dem Wert des gemessenen Drucks P_avt vor der Turbine und dem entsprechenden Sollwert CONS₂ ab, um das von dieser Schaltung 83 gelieferte Signal gemäß einer steilen Neigung ansteigen zu lassen, wenn die Differenz zwischen dem Druckmesssignal P_avt vor Turbine und dem zweiten Sollwert CONS₂ wächst.
So kann man zum Beispiel das Ausgangssignal des Komparators 58, der diesem Vergleich dediziert ist, verwenden, um einen Proportionalitätsfaktor POS aus Speichermitteln 82 zu extrahieren, in die eine Einheit von Proportionalitätsfaktoren geladen sind, in Abhängigkeit vom Fehler zwischen dem Messsignal P_avt und dem zweiten Sollwert.
Wie in 7 zu sehen, verwendet man für die Erarbeitung des Regenerierungssignals REG des Partikelfilters 22 vorzugsweise einen Schwellwert S mit Hysterese, um das Regenerierungssignal REG auf einem hohen Pegel zu positionieren, wenn das von der Schaltung 83 zur Ausführung der Integralfunktion gelieferte Signal einen ersten hohen Schwellwert S₁ überschreitet, und um dieses Regenerierungssignal REG erneut auf niedrigem Pegel zu positionieren, wenn dieses Ausgangssignal geringer wird als ein unterer Schwellwert S₂.

Claims

Verfahren zur Einstellung des Luftstroms im Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, der mit einem Turbokompressor (14) zum Aufladen des Motors mit Luft ausgestattet ist, der von den Abgasen des Motors angetrieben wird, das die Messung des im Ansaugkrümmer (18) herrschenden Drucks und die Steuerung eines Einstellorgans (35) der Leistung der Abgase aufweist, um den im Krümmer (18) herrschenden Druck um einen ersten Drucksollwert (CONS1) herum zu regulieren, wobei das Verfahren außerdem die Schritte aufweist, die darin bestehen: – den stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors (14) herrschenden Druck zu messen, unter Berücksichtigung der Strömungsrichtung der Gase in diesem letzteren; und – das Einstellorgan (35) so zu steuern, dass der Wert des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors um einen zweiten Drucksollwert herum reguliert wird, der einem stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors erlaubten maximalen Druckwert entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktivierungs- und Deaktivierungssignal (CPAVT) der Druckregulierung stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors (14) in Abhängigkeit vom Wert des Drucks im Ansaugkrümmer und des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors und in Abhängigkeit vom ersten und vom zweiten Schwellwert erarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors deaktiviert wird, wenn der Wert des Drucks im Ansaugkrümmer (18) höher als der oder gleich dem ersten Sollwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks deaktiviert wird, wenn der stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors herrschende Druck höher ist als der zweite Sollwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks mittels einer Regelschleife durchgeführt wird, die am Eingang den ersten Sollwert und das Messsignal (Pcol) des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks empfängt und am Ausgang ein Steuersignal des Einstellorgans liefert, und dass Schaltmittel, die am Eingang der Regelschleife angeordnet sind, so gesteuert werden, dass am Eingang der Regelschleife einerseits das eine oder das andere der Druckmesssignale, das Messsignal (Pavt) des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors, oder das Messsignal (Pcol) des Drucks im Krümmer, und andererseits der eine oder der andere des ersten und des zweiten Sollwerts in Abhängigkeit vom Wert des Aktivierungs- und Deaktivierungssignals (CPAVT) der Regulierung des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors vorliegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sollwert ausgehend von einem Sollwert im Übergangsbetrieb und von einem Sollwert im Dauerbetrieb niedriger als der Sollwert im Übergangsbetrieb erarbeitet wird, und dass der zweite Sollwert auf einen Wert gleich dem Sollwert im Übergangsbetrieb positioniert wird bei einem Übergang des Aktivierungs- und Deaktivierungssignals der Regulierung des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors, der die Tendenz hat, diese Regulierung zu aktivieren, und auf einen Wert gleich dem Sollwert im Dauerzustand positioniert wird bei Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der Regulierung des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors bei Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode nach dem Auftreten eines Übergangs des Aktivierungs- und Deaktivierungssignals durchgeführt wird, der die Tendenz hat, diese Regulierung zu aktivieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der im Ansaugkrümmer herrschende Druck im Fall einer Betriebsstörung von Messmitteln des Drucks im Ansaugkrümmer ausgehend von der Regulierung des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors reguliert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betriebsstörung der Messmittel der zweite Drucksollwert in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors und dessen Kraftstoffverbrauch erarbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsdauer der Regulierung des Drucks stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors überwacht wird, und dass im Fall der Aktivierung dieser Druckregulierung der Turbine des Turbokompressors während einer über einem Schwellwert liegenden Dauer eine Regenerierung eines die Auspuffleitung des Motors bestückenden Partikelfilters bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsdauer der Regulierung überwacht wird, indem das Ausgangssignal einer Ausführungsschaltung (83) einer Integralfunktion, die im Fall der Aktivierung der Regulierung aktiviert wird, mit dem Schwellwert verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert von Proportionalitätsfaktoren und Integralfaktoren der Ausführungsschaltung (83) der Integralfunktion in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem stromaufwärts vor der Turbine des Turbokompressors herrschenden Druck und dem zweiten Sollwert moduliert wird.
System zur Einstellung des Luftstroms in dem Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors, der mit einem Turbokompressor (14) zum Aufladen des Motors mit Luft, der von den Abgasen angetrieben wird, und mit einer mit einem Partikelfilter (22) versehenen Auspuffleitung ausgestattet ist, die Messmittel des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks und ein Einstellorgan der Leistung der Auspuffgase (35) aufweist, die mit einer Zentraleinheit (34) verbunden sind, die eine Regelschleife (36), die das Einstellorgan so steuert, dass der im Ansaugkrümmer herrschende Druck um einen ersten Sollwert herum reguliert wird, Mittel zum Messen des stromaufwärts vor der Turbine (26) des Turbokompressors herrschenden Drucks und Regulierungsmittel aufweist, die das Einstellorgan so steuern, dass der Druck stromaufwärts vor dem Turbokompressor um einen zweiten Sollwert herum reguliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierungsmittel ausgehend von der Regelschleife geformt werden, und dass es Schaltmittel (53a, 53b) aufweist, um am Eingang dieser Regelschleife einerseits das eine oder das andere der Druckmesssignale, das Messsignal des Drucks stromaufwärts vor der Turbine (26) des Turbokompressors oder das Messsignal des Drucks im Krümmer, und andererseits den einen oder den anderen des ersten und des zweiten Schwellwerts anzugeben.
Verwendung eines Systems nach Anspruch 12 zur Einstellung des in den Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors vom Typ Dieselmotor angesaugten Luftstroms.