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VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM REGELN EINES TURBOLADERS MIT VERÄNDERLICHER GEOMETRIE - Dokument DE69838259T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69838259T2 20.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001029166
Titel VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM REGELN EINES TURBOLADERS MIT VERÄNDERLICHER GEOMETRIE
Anmelder Detroit Diesel Corp., Detroit, Mich., US
Erfinder CHURCH, Peter D., Ypsilanti, MI 48198, US;
RIEFLIN, Christopher M., Farmington Hills, MI 48335, US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69838259
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 04.11.1998
EP-Aktenzeichen 989565957
WO-Anmeldetag 04.11.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/23543
WO-Veröffentlichungsnummer 1999023377
WO-Veröffentlichungsdatum 14.05.1999
EP-Offenlegungsdatum 23.08.2000
EP date of grant 15.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse F02B 37/24(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F02D 33/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F02B 37/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Technisches Sachgebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der einen Turbolader mit veränderlicher Geometrie umfasst.

Stand der Technik

Beim Steuern von Verbrennungsmotoren verwendet die herkömmliche Praxis elektronische Steuereinheiten, die einen flüchtigen und nicht-flüchtigen Speicher, einen Eingangs- und Ausgangs-Treiberschaltkreis und einen Prozessor, der dazu geeignet ist, einen gespeicherten Anweisungssatz auszuführen, um die verschiedenen Funktionen des Motors und seiner zugeordneten Systeme zu steuern, verwenden. Eine bestimmte elektronische Steuereinheit kommuniziert mit zahlreichen Sensoren, Aktuatoren und anderen elektronischen Steuereinheiten, um die verschiedenen Funktionen zu steuern, die verschiedene Aspekte einer Kraftstoffzufuhr, einer Getriebesteuerung, einer Steuerung des Turboladers, oder vieler anderer, umfassen können.

Ein Turbolader besteht aus einer Turbine und einem Kompressor. Der Druck der Motorabgase bewirkt, dass sich die Turbine dreht. Die Turbine treibt den Kompressor an, der typischerweise auf derselben Welle montiert ist. Der sich drehende Kompressor erzeugt einen Turboladedruck, der eine erhöhte Leistung während der Verbrennung entwickelt.

Ein Turbolader mit veränderlicher Geometrie besitzt bewegbare Komponenten zusätzlich zu der Rotor-Gruppe. Diese bewegbaren Komponenten können die Geometrie des Turboladers durch Ändern des Flächenbereichs oder der Flächenbereiche in der Turbinenstufe ändern, durch die Abgase von dem Motor strömen, und/oder können den Winkel ändern, unter dem die Abgase in die Turbine eintreten oder diese verlassen. Der Turbolader führt, in Abhängigkeit von der Geometrie des Turboladers, sich verändernde Größen eines Turboladedrucks zu dem Motor zu. Der Turbolader mit veränderlicher Geometrie kann elektronisch so gesteuert werden, um die Größe des Turboladedrucks basierend auf verschiedenen Betriebszuständen zu variieren.

In einem Turbolader mit veränderlicher Geometrie ist das Turbinengehäuse für einen Motor überdimensioniert und die Luftströmung wird auf das erwünschte Niveau herab gedämpft. Dabei sind verschiedene Gestaltungen für den Turbolader mit veränderlicher Geometrie vorhanden. In einer Ausführung besitzt eine variable Einlassdüse eine Kaskade aus bewegbaren Flügeln, die schwenkbar so vorgesehen sind, um den Bereich und den Winkel zu ändern, unter dem die Luftströmung in das Turbinenrad eintritt. In einer anderen Ausführung besitzt der Turbolader eine bewegbare Seitenwand, die den effektiven Querschnittsflächenbereich des Turbinengehäuses variiert.

Ein herkömmliches Steuersystem für einen Turbolader mit veränderlicher Geometrie verwendet eine elektronische Steuereinheit, die eine Lade-Liste, die darin gespeichert ist, besitzt. Die Ladeliste enthält das optimale Laden für einen Motor als eine Funktion der Motorbetriebszustände. Die Steuereinheit überwacht die Motorbetriebszustände unter Verwendung von Sensoren und bestimmt das erwünschte Laden anhand der Ladeliste. Die Geometrie des Turboladers wird inkremental basierend auf dem erwünschten Ladedruck, der anhand der Ladeliste erhalten ist, eingestellt.

Ein grundsätzlicher Vorteil, der herkömmlichen Steuersystemen für Turbolader mit veränderlicher Geometrie zugeordnet ist, ist die Tatsache, dass der Turboladedruck eine langsame Ansprechzeit auf inkrementale Änderungen in der Geometrie des Turboladers besitzt. Da das optimale Laden über die Ladeliste kontinuierlich mit variierenden Motorbetriebsumständen variiert, ist die langsame Ansprechzeit des Turboladedrucks auf inkrementale Änderungen in der Geometrie des Turboladers schwierig vorzunehmen, um eine präzise Steuerung des Turboladers zu erreichen. Diese langsame Ansprechzeit gestaltet viele der Emissions- und Fahrvorteile eines Turboladers mit veränderlicher Geometrie unerreichbar.

Als der nächstliegende Stand der Technik wird die US 4779423 angesehen, die ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einer Vielzahl von Motorsensoren, die Ausgänge haben, die aktuelle Motorbedingungen anzeigen, und einem Turbolader mit veränderlicher Geometrie, dessen Geometrie durch ein steuerbares Stellglied verändert wird, besitzt, wobei das System umfasst:

  • – einen Turbolader-Sensor, der einen Ausgang hat, der eine aktuelle Turbolader-Geometrie anzeigt;
  • – eine Steuerlogik, die eine Motordrehzahl bestimmt;
  • – eine Steuerlogik, die eine gewünschte Turbolader-Geometrie direkt auf Basis der aktuellen Motorbedingungen einschließlich der Motordrehzahl und des Motordrehmoments bestimmt, die durch die Steuerlogik bestimmt werden;
  • – eine Steuerlogik, die ein Fehlersignal bestimmt, indem sie die aktuelle Turbolader-Geometrie mit der durch die zweite Steuerlogik bestimmten gewünschten Turbolader-Geometrie vergleicht; und
  • – eine Steuerlogik, die das Stellglied auf Basis des durch die dritte Steuerlogik bestimmten Fehlersignals steuert, um die aktuelle Turbolader-Geometrie so zu ändern, dass sie der gewünschten Turbolader-Geometrie folgt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs zu schaffen, das einen Verbrennungsmotor besitzt, der einen Turbolader mit veränderlicher Geometrie umfasst.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs zu schaffen, das einen Verbrennungsmotor besitzt, der einen Turbolader mit veränderlicher Geometrie umfasst, der eine präzise Turboladedrucksteuerung über einen weiten Bereich von Motorbetriebszuständen ermöglicht.

Beim Lösen der vorstehenden Aufgaben und anderer Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einer Vielzahl von Motorsensoren, die Ausgänge haben, die aktuelle Motorbedingungen anzeigen, und einen Turbolader mit veränderlicher Geometrie besitzt, geschaffen. Die Geometrie des Turboladers wird durch ein steuerbares Stellglied variiert.

Das System weist einen Turbolader-Sensor, der einen Ausgang besitzt, der für die Geometrie des Turboladers kennzeichnend ist, eine Steuerlogik zum Bestimmen einer erwünschten Geometrie des Turboladers basierend auf den aktuellen Motorbedingungen und eine Steuerlogik zum Bestimmen eines Fehlersignals durch Vergleichen der aktuellen Turbolader-Geometrie mit einer gewünschten Turbolader-Geometrie auf. Die Steuerlogik steuert das Stellglied basierend auf dem Fehlersignal, um die aktuelle Turbolader-Geometrie so zu verändern, dass sie der gewünschten Turbolader-Geometrie folgt.

Vorzugsweise weist das System weiterhin eine Steuerlogik zum Bestimmen eines Betätigungssignals basierend auf dem Fehlersignal, wenn die Größe des Fehlersignals einen Stellschwellwert übersteigt, auf. Die Steuerlogik bestimmt zumindest eine Steuerkomponente und ein moduliertes Signal basierend auf der mindestens einen Steuerkomponenten und dem Stellsignal. Das modulierte Signal wird an einen Eingang des Stellglieds angelegt.

Weiterhin umfasst, in einer bevorzugten Ausführungsform, das System eine Steuerlogik zum Auswählen eines Motor-Betriebsmodus aus der Gruppe, die aus einem normalen Modus und wenigstens einem speziellen Modus besteht, und zwar basierend auf den aktuellen Motorbedingungen, und die Steuerlogik zum Bestimmen der gewünschten Turbolader-Geometrie in jedem der Motorbetriebsmoden. In dem normalen Modus bestimmt die Steuerlogik eine gefilterte Rate der Änderung eines ersten Motorparameters auf Basis der aktuellen Motorbedingungen. Die gewünschte Turbolader-Geometrie wird für eine Gleichgewichtsbedingung des ersten Motorparameters bestimmt; und die gewünschte Turbolader-Geometrie wird für Übergangsbedingungen des ersten Motorparameters bestimmt.

Die gewünschte Turbolader-Geometrie basiert auf der erwünschten Turbolader-Geometrie für Gleichgewichtsbedingungen des ersten Motorparameters, der gewünschten Turbolader-Geometrie für Übergangsbedingungen des ersten Motorparameters und der gefilterten Änderungsrate des ersten Motorparameters. Vorzugsweise basiert die erwünschte Turbolader-Geometrie weiterhin auf einem Geometrie-Offset. Das Geometrie-Offset basiert auf einer gefilterten Rate einer Änderung eines zweiten Motorparameters.

Darüber hinaus bestimmt, in einer bevorzugten Ausführungsform, die Steuerlogik die gewünschte Turbolader-Geometrie basierend auf einem Motordrehzahlparameter, der für die Motordrehzahl steht, und auf einem Motordrehmomentparameter, der für das Motordrehmomenterfordernis steht. Zusätzlich kann die erwünschte Turbolader-Geometrie weiterhin auf einer gefilterten Rate einer Änderung des Motordrehzahlparameters und einer gefilterten Rate einer Änderung des Motordrehmomentparameters basieren.

Weiterhin wird, gemäß der vorliegenden Erfindung, ein hergestellter Gegenstand geschaffen, der ein mittels Computer lesbares Speichermedium, das darauf gespeicherte Informationen besitzt, die Anweisungen darstellen, die durch Computer so ausführbar sind, um ein Fahrzeug zu steuern, das einen Verbrennungsmotor besitzt, der einen Turbolader mit variabler Geometrie aufweist, geschaffen. Ein mittels Computer lesbares Speichermedium weist weiterhin Anweisungen zum Bestimmen einer aktuellen Turbolader-Geometrie auf Basis eines Turbolader-Sensorausgangs, Anweisungen zum Bestimmen einer erwünschten Turbolader-Geometrie, Anweisungen zum Bestimmen eines Fehlersignals und Anweisungen zum Steuern des Stellglieds auf.

Darüber hinaus wird, gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor besitzt, der einen Turbolader mit variabler Geometrie umfasst, geschaffen. Das Verfahren weist ein Bestimmen einer aktuellen Turbolader-Geometrie auf Basis eines Turbolader-Sensorausgangs, Bestimmen einer erwünschten Turbolader-Geometrie basierend auf aktuellen Motorbedingungen, Bestimmen eines Fehlersignals und Steuern des Stellglieds auf.

Die Vorteile, die die vorliegende Erfindung auszeichnen, sind zahlreich. Zum Beispiel sind Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung dazu geeignet, einen Turbolader mit variabler Geometrie mit einer solchen Präzision zu steuern, dass ein Turboladedruck genau über einen weiten Bereich von Motordrehzahlen, Belastungen und Betriebsmoden steuerbar ist.

Die vorstehenden Aufgaben und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung des besten Modus zum Ausführen der Erfindung ersichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Systems zum Steuern eines Fahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor besitzt, der einen Turbolader mit veränderlicher Geometrie umfasst;

2 zeigt ein Blockdiagramm eines Steuersystems mit geschlossener Schleife der vorliegenden Erfindung, das ein Stellglied basierend auf einem Fehlersignal der Turbolader-Geometrie steuert;

3 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Steuerlogik zum Bestimmen von RPMPOS darstellt, das eine erste Komponente einer erwünschten Turbolader-Geometrie in dem normalen Betriebsmodus ist;

4 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Steuerlogik zum Bestimmen von TRQPOS darstellt, das eine zweite Komponente einer erwünschten Turbolader-Geometrie in dem normalen Betriebsmodus ist;

5 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Steuern eines Turboladers mit veränderlicher Geometrie darstellt;

6 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen einer erwünschten Turbolader-Geometrie darstellt, wenn sich der Motor in dem normalen Betriebsmodus befindet; und

7 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen des Motorbetriebsmodus und der entsprechenden Turbolader-Geometrie auf Basis von aktuellen Motorbedingungen darstellt.

Bester Modus zum Ausführen der Erfindung

In der 1 nun ist ein System zum Steuern eines Fahrzeugs dargestellt. Das System, das allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, umfasst einen Verbrennungsmotor 12, der eine Vielzahl von Zylindern besitzt, von denen jeder mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 14 versorgt wird. Der Motor 12 ist, in einer bevorzugten Ausführungsform, ein Verbrennungsmotor mit Selbstzündung, wie beispielsweise ein Vier-, Sechs-, Acht-, Zwölf-, Sechzehn- oder Vierundzwanzig-Zylinder-Dieselmotor, oder ein Dieselmotor, der irgendeine andere erwünschte Anzahl an Zylindern besitzt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 14 nehmen unter Druck stehenden Kraftstoff von einem Vorrat, der mit einer oder mehreren Hoch- oder Niederdruckpumpen (nicht dargestellt) verbunden ist, wie dies im Stand der Technik bekannt ist, auf. Alternativ können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Einheitspumpen (nicht dargestellt) einsetzen, wobei jede Pumpe eine der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 14 versorgt.

Das System 10 umfasst einen Turbolader 50 mit variabler Geometrie, um Luft in die Zylinder zu ziehen, um eine erhöhte Leistung während einer Verbrennung zu erzeugen. Das Motorabgas wird zu den Turbolader-Turbineneinlässen entlang Leitungen 56 geführt. Luft, die in den Motorlufteinlass gezogen ist, wird durch die Kompressoren und zu dem Motor über Lufteinlassleitungen 58 geführt. Es sollte auch verständlich werden, dass das einzelne Turboladesystem zu Zwecken der Erläuterung dargestellt ist und dass Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung in einem Mehrfach-Turboladesystem eingesetzt werden können.

Das System 10 kann auch verschiedene Sensoren 20 zum Erzeugen von Signalen umfassen, die für die entsprechenden Betriebsbedingungen oder Parameter des Motors 12, des Fahrzeuggetriebes (nicht dargestellt), des Turboladers 50 und anderer Fahrzeugkomponenten kennzeichnend sind. Die Sensoren 20 stehen in einer elektrischen Verbindung mit einer Steuereinheit 22 über Eingangsanschlüsse 24. Die Steuereinheit 22 umfasst vorzugsweise einen Mikroprozessor 26, der in Verbindung mit verschiedenen mittels Computer lesbaren Speichermedien 28 über einen Daten- und Steuerbus 30 steht. Die mittels Computer lesbaren Speichermedien 28 können irgendeine Anzahl von Vorrichtungen umfassen, die als ein Read-Only-Memory (ROM) 32, als ein Random-Access-Memory (RAM) 34, ein Keep-Alive-Memory (KAM) 36, und dergleichen, arbeiten. Das mittels Computer lesbare Speichermedium kann durch irgendeine Anzahl von bekannten physikalischen Vorrichtungen umgesetzt sein, die zum Speichern von Informationen geeignet sind, die Anweisungen darstellen, die über einen Computer, wie beispielsweise die Steuereinheit 22, durchführbar sind. Bekannte Vorrichtungen können einen PROM, einen EPROM, einen EEPROM, einen Flash-Memory, und dergleichen, zusätzlich zu magnetischen, optischen und Kombinations-Medien, die für eine zeitweilige oder permanente Datenspeicherung geeignet sind, umfassen, sind allerdings nicht hierauf beschränkt.

Mittels Computer lesbare Speichermedien 28 führen eine Steuerlogik über eine Software, eine Firmware, eine Hardware, einen Mikrocode und/oder einen diskreten oder integrierten Schaltkreis aus, um eine Steuerung verschiedener Systeme und Untersysteme des Fahrzeugs, wie beispielsweise des Motors 12, eines Fahrzeuggetriebes (nicht dargestellt), eines Turboladers 50, und dergleichen, vorzunehmen. Die Steuereinheit 22 nimmt Signale von Sensoren 20 über Eingangsanschlüsse 24 auf und erzeugt Ausgangssignale, die zu verschiedenen Stellgliedern und/oder Bauteilen über Ausgangsanschlüsse 38 zugeführt werden können. Signale können auch zu einer Anzeigevorrichtung 40 zugeführt werden, die verschiedene Anzeigen, wie beispielsweise Leuchten 42, umfassen, um den Fahrer des Fahrzeugs Informationen in Bezug auf den Betrieb des Systems zu übermitteln.

Eine Daten-, Diagnostik- und Programmierschnittstelle 44 kann auch wahlweise mit der Steuereinheit 22 über einen Stecker 46 verbunden werden, um verschiedene Informationen dazwischen auszutauschen. Die Schnittstelle 44 kann dazu verwendet werden, Werte innerhalb des mittels Computer lesbaren Speichermediums 28 zu ändern, wie beispielsweise Konfigurationseinstellungen, Kalibrierungsvariablen, Fehlerschwellwerte, Betätigungsschwellwerte, eine Steuerlogik, Durchsichtstabellenwerte, und dergleichen.

Die Steuereinheit 22 empfängt im Betrieb Signale von Sensoren 20 und führt eine Steuerlogik so aus, um einen oder mehrere Turbolader mit veränderlicher Geometrie durch Steuern eines Stellglieds, das dazu geeignet ist, die aktuelle Turbolader-Geometrie so zu verändern, um die erwünschte Turbolader-Geometrie zu erzielen, zu steuern. Die erwünschte Turbolader-Geometrie wird auf Basis irgendeiner Anzahl von Motorbedingungen und/oder -Parametern bestimmt, die für Motorbedingungen kennzeichnend sind. Zum Beispiel können ein Motordrehzahlparameter, der für die Motordrehzahl kennzeichnend ist, eine gefilterte Rate einer Änderung des Motordrehzahlparameters, ein Motordrehmomentparameter, der für ein momentanes Motordrehmomenterfordernis kennzeichnend ist, und/oder eine Rate einer Änderung des Motordrehmomentparameters als eine Basis für die erwünschte Turbolader-Geometrie verwendet werden. Weiterhin können andere Motorbedingungen und/oder -parameter, die für solche Zustände kennzeichnend sind, so verwendet werden, wie dies erwünscht ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit 22 eine DDEC Steuereinheit, die von Detroit Diesel Corporation, Detroit, Michigan, erhältlich ist. Verschiedene andere Merkmale dieser Steuereinheit sind im Detail in den US-Patenten Nr.'n 5,477,827 und 5,445,128 beschrieben, wobei die Offenbarungen davon hier unter Bezugnahme auf deren Gesamtheit eingeschlossen werden.

Wie weiterhin 1 zeigt, steuert eine logische Steuereinheit, wie beispielsweise ein Mikroprozessor 26, die Signale, die zu den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 14 geschickt sind. Der Mikroprozessor 26 bestimmt ein provisorisches Motordrehmomenterfordernis auf der Basis einer Anforderung des Fahrers und momentaner Betriebsbedingungen. Das provisorische Motordrehmoment kann Einstellungen für einen Zylinderausgleich und/oder andere Einstellungen, um ein gefordertes Motordrehmomenterfordernis zu bestimmen, so, wie dies erwünscht ist, unterworfen werden. Die Signale, die zu den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 14 geschickt sind, werden dann auf das geforderte Motordrehmomenterfordernis gestützt. Bei einem Turboladesystem 50 mit veränderlicher Geometrie bestimmt der Mikroprozessor 26 den Betriebsmodus des Turboladersystems, wie beispielsweise einen normalen Modus, einen Start-Modus, einen Leerlauf-Modus oder einen Motorbrems-Modus, auf Basis der aktuellen Motorbetriebszustände. Die erwünschte Turbolader-Geometrie wird vorzugsweise anhand von Durchsichtstabellen entsprechend zu dem aktuellen Motorbetriebsmodus bestimmt und durch einen Motordrehzahlparameter und einen Motordrehmomentparameter indexiert, wie dies noch beschrieben werden wird.

Die Steuerlogik kann, wie durch einen Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden wird, in irgendeiner oder einer Kombination einer Vielzahl von Steuerlogik-Methodologien ausgeführt oder umgesetzt werden. Die verschiedenen Funktionen werden vorzugsweise durch einen programmierten Mikroprozessor, wie beispielsweise die DDEC Steuereinheit, vorgenommen, können allerdings eine oder mehrere Funktion(en) umfassen, die durch entsprechende elektrische, elektronische oder integrierte Schaltungen ausgeführt werden. Die Steuerlogik kann, wie ersichtlich werden wird, unter Verwendung irgendeiner Anzahl von bekannten Programmier- und Verarbeitungstechniken oder Strategien ausgeführt werden und ist nicht auf die Reihenfolge oder die Abfolge, die hier zur Vereinfachung dargestellt ist, beschränkt. Zum Beispiel wird typischerweise eine Unterbrechungs- oder eine durch ein Ereignis geführte Verarbeitung in Realzeit-Steueranwendungen eingesetzt, wie beispielsweise Steuerung eines Fahrzeugmotors oder eines Getriebes. In ähnlicher Weise können parallele Verarbeitungen oder Multi-Tasking-Systeme und -Verfahren verwendet werden, um die Aufgaben, die Merkmale und die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Die vorliegende Erfindung ist von der bestimmten Programmiersprache, dem Betriebssystem oder dem Prozessor, die dazu verwendet werden, die Steuerlogik, die dargestellt ist, auszuführen, unabhängig.

Ein Steuersystem 60 mit geschlossener Schleife zum Steuern eines Fahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor besitzt, der einen Turbolader 64 mit veränderlicher Geometrie umfasst, wird, unter Bezugnahme auf 2, dargestellt. Das Steuersystem 60 wird über eine Steuerlogik, eine Vielzahl Motorsensoren, die Ausgänge haben, die für die aktuellen Motorbedingungen kennzeichnend sind, und einen Turbolader-Sensor, der einen Ausgang besitzt, der für die aktuelle Turbolader-Geometrie kennzeichnend ist, ausgeführt. Der Turbolader 64 mit veränderlicher Geometrie umfasst ein steuerbares Stellglied, um die Geometrie des Turboladers zu variieren. Der Turbolader-Geometriesensor kann in einer Vielfalt von Arten und Weisen ausgeführt werden und ist vorzugsweise ein mittels Zylinder integrierter Positionssensor. Der Zylinder ist so betätigbar, um die Geometrie des Turboladers durch Verlängern oder Zurückziehen des Kolbens innerhalb des Zylinders zu ändern, um eine Einstellung der Position einer Kaskade von Turbineneinlassschaufeln einzustellen. Alternativ kann das Verlängern oder Zurückziehen des Kolbens innerhalb des Zylinders effektiv die Position einer bewegbaren Seitenwand einstellen. Bekannte Sensoren für Anwendungen innerhalb des Zylinders umfassen den linear-variablen Induktanzwandler (linear variable inductance transducer – LVIT) und den linear-resistiven Wandler (linear resistive transducer – LRT). Der Zylinder wird vorzugsweise durch eine Fluidquelle betätigt, die durch ein Ventil 66 gesteuert wird. Es sollte ersichtlich werden, dass andere Typen von Stellglieder/Sensoranordnungen vorgesehen werden können.

Das Ventil 66 ist mit einer geeigneten Fluidquelle verbunden und ist elektronisch so betätigbar, um die Geometrie des Turboladers zu verändern, indem der Kolben innerhalb des Zylinders bewegt wird. Die Position des Kolbens in Bezug auf den Zylinder bestimmt die Geometrie des Turboladers. Der sich im Zylinder befindliche Sensor ist dazu geeignet, die Kolben-Position zu erfassen, die für die aktuelle Turbolader-Geometrie kennzeichnend ist.

Das Steuersystem 60 mit geschlossener Schleife umfasst eine Steuerlogik 62, um eine erwünschte Turbolader-Geometrie auf Basis der aktuellen Motorbedingungen zu bestimmen. Das Steuersystem 60 mit geschlossener Schleife umfasst weiterhin eine Steuerlogik, um eine aktuelle Turbolader-Geometrie zu bestimmen, zum Beispiel durch Verarbeiten des Ausgangs des sich im Zylinder befindlichen Positionssensors des Turboladers 64 mit variabler Geometrie. Die Steuerlogik 66 bestimmt ein Fehlersignai, indem die aktuelle Turbolader-Geometrie mit der erwünschten Turbolader-Geometrie verglichen wird. Die Steuerlogik 54 steuert das Stellglied, wie beispielsweise das Ventil 66, auf Basis des Fehlersignals, um die aktuelle Turbolader-Geometrie so zu ändern, um die erwünschte Turbolader-Geometrie zu erfüllen.

Die Steuerlogik 54 umfasst vorzugsweise eine Steuerlogik 68, um ein Betätigungssignal zu bestimmen. Das Betätigungssignal ist gleich zu Null immer dann, wenn die Größe des Fehlersignals nicht einen Betätigungsschwellwert überschritten hat. Wenn die Größe des Fehlersignals den Betätigungsschwellwert übersteigt, begrenzt die Steuerlogik 68 das Betätigungssignal zwischen einer maximalen, positiven Stufe und einer maximalen, negativen Stufe. Vorzugsweise besitzt der Betätigungsschwellwert eine gewisse Hysterese, um zu verhindern, dass das Betätigungssignal schwankt. Weiterhin müssen der positive und der negative Schwellwert nicht dieselben sein; und die Größe der Hysterese an jedem Schwellwert kann variieren. Das Betätigungssignal ist durch die Steuerlogik 68 so begrenzt, um ein überstarkes Ansprechen von der Steuerlogik 70 zu verhindern.

Die Steuerlogik 70 bestimmt zumindest eine Steuergröße und ist vorzugsweise eine proportionale, integrale oder ableitende Steuereinheit. Die Steuerlogik 70 bestimmt ein moduliertes Signal auf Basis deren Steuergrößen und des Betätigungssignals. Vorzugsweise arbeitet die Steuerlogik 70 mit der Steuerlogik 72 so zusammen, um ein impulsbreitenmoduliertes Signal zu bestimmen. Das Stellglied, wie beispielsweise das Ventil 66, ist so aufgebaut, um durch ein solches impulsbreitenmoduliertes Signal angesteuert zu werden; und die Steuerlogik 62 legt das modulierte Signal an den Eingang des Stellglieds an. Es sollte ersichtlich sein, dass die Impulsbreitenmodulation für ein System vom digitalen Steuertyp bevorzugt ist; allerdings können andere Modulationsschemata vorgesehen werden, wie beispielsweise ein amplitudenmoduliertes Analogsignal.

Die aktuelle Turbolader-Geometrie wird durch den Turbolader-Sensor überwacht und mit der erwünschten Turbolader-Geometrie, wie sie durch die Steuerlogik 62 bestimmt ist, verglichen. Wenn der Motor in einem normalen Betriebszustand arbeitet, werden die RPMPOS-Logik 74 und die TRQPOS-Logik 76 verwendet, um die erwünschte Turbolader-Geometrie zu bestimmen. Vorzugsweise addiert ein Summierer 78 jeweils erste und zweite Komponenten der erwünschten Turbolader-Geometrie von der RPMPOS Logik 74 und der TRQPOS Logik 76. Der Motor kann andere Betriebszustände haben, wie beispielsweise einen Start-Modus, in dem die erwünschte Turbolader-Geometrie durch die Start-Modus-Logik 80 bestimmt wird, und einen Leerlauf-Modus, in dem die erwünschte Turbolader-Geometrie durch die Leerlauf-Modus-Logik 82 bestimmt wird, und einen Brems-Modus (während eines Motorabbremsens), in dem die erwünschte Turbolader-Geometrie durch die Brems-Modus-Logik 84 bestimmt wird. Es sollte auch ersichtlich werden, dass, entsprechend der vorliegenden Erfindung, die erwünschte Turbolader-Geometrie, wie sie in irgendeiner einer Anzahl von Arten und Weisen durch die Steuerlogik 62 bestimmt ist, mit der aktuellen Turbolader-Geometrie, wie sie von dem Turbolader-Sensorausgang bestimmt ist, verglichen wird. Das Fehlersignal wird verarbeitet, um ein moduliertes Signal zu bestimmen, um das Stellglied anzusteuern. Das vorstehend beschriebene Steuersystem 62 schafft ein Rückführsteuersystem mit geschlossener Schleife, bei dem die Schleife um die Turbolader-Geometrie herum geschlossen ist.

Die Steuereinheit bestimmt einen Motorbetriebszustand aus der Gruppe, die aus einem normalen Modus und zumindest einem speziellen Modus, wie beispielsweise einem Start-Modus, einem Leerlauf-Modus oder einem Brems-Modus, besteht. Die RPMPOS-Logik 74 bestimmt, wie am besten in 3 dargestellt ist, eine gewünschte Turbolader-Geometrie, wenn der Motorbetriebszustand der normale Modus ist. Die Steuerlogik 74 umfasst eine Gleichgewichtszustand-Logik 92 und eine Übergangslogik 94. Weiterhin nimmt die Steuerlogik 74 eine Vielzahl von Eingängen auf, die vorzugsweise einen Motordrehzahlparameter 96, einen Drehmomenterfordernisparameter 98 und einen RATP-Eingang 100 umfassen. RATP ist für die Größe der Änderungsrate der Motordrehzahl kennzeichnend. Der Ausgang 102 der Steuerlogik 74 ist RPMPOS.

Wenn der Drehmomentparameter 98 nicht eine Motordrehmoment-Erfordernisgrenze mit einer Hysterese überschritten hat und der Motordrehzahlparameter 96 nicht eine Motordrehzahlgrenze mit einer Hysterese überstiegen hat, wird RPMPOS als entweder der Ausgang der Gleichgewichts-Zustand-Logik 62 oder als der Ausgang der Übergangslogik 94 auf Basis des RATP-Eingangs 100 ausgewählt. Wenn RATP nicht einen RATP-Schwellwert mit einer Hysterese überschritten hat, ist RPMPOS der Ausgang der Übergangslogik 94. Wenn RATP den RATP-Schwellwert mit einer Hysterese überschritten hat, ist RPMPOS der Ausgang der Gleichgewichtszustand-Logik 92.

Aufgrund der unmittelbaren Verschiebung zwischen dem Ausgang der Gleichgewichtszustand-Logik und dem Ausgang der Übergangs-Logik auf Basis des Werts von RATP, kann eine hohe Kraftstoffökonomie erreicht werden, während die Reaktion auf Übergänge in der Motordrehzahl beschleunigt wird. Wenn entweder das erwünschte Drehmoment die Motordrehmoment-Erfordernisgrenze überschritten hat oder die Motordrehzahl die Motordrehzahlgrenze überschritten hat, wird RATP direkt verwendet, um einen wenig aggressiven stufenweisen Übergang zwischen der Gleichgewichtszustand-Logik 92 und der Übergangs-Logik 94 dann zu erreichen, wenn RPMPOS bestimmt wird. Wenn das erwünschte Drehmoment die Drehmomentgrenze überschritten hat oder die Motordrehzahl die Drehzahlgrenze überschritten hat, wird RATP vorzugsweise auf einen Wert zwischen Null und Eins skaliert und dazu verwendet, geeignet die Ausgänge der Gleichgewichts-Zustand-Logik 92 und der Übergangs-Logik 94 zu gewichten, um eine gewichtete Summe an dem RPMPOS-Ausgang 102 bereitzustellen. Es sollte auch ersichtlich werden, dass ein anderer, stufenweiser Übergang, der angenähert wird, in Kombination oder als Alternative eingesetzt werden kann.

Die Steuerlogik, um die erwünschte Turbolader-Geometrie zu bestimmen, wenn sich der Motorbetriebsmodus in dem normalen Modus befindet, umfasst weiterhin eine TRQPOS-Logik 76, wie 4 zeigt. Die TRQPOS-Logik 76 umfasst eine Drehmoment-Logik 112 und nimmt einen Delta-Drehmomenteingang 114 auf, der die Änderungsrate des Motordrehmomentparameters ist. Die TRQPOS-Logik 76 nimmt auch den Motordrehzahlparameter 118 auf. Das Delta-Drehmoment 114 wird durch einen Filter 116 verarbeitet, um eine gefilterte Änderungsrate des Motordrehmomentparameters zu bestimmen. Der Filter 116 filtert die Änderungsrate des Motordrehmomentparameters unter Verwendung einer vorbestimmten Zeitkonstanten immer dann, wenn sich die Änderungsrate des Motordrehmomentparameters zu Null von entweder einem positiven oder einem negativen Wert bewegt hat. Eine Bewegung der Änderungsrate des Motordrehmomentparameters weg von Null entweder in der positiven Richtung, oder in der negativen Richtung, immer dann, wenn die Änderungsrate des Motordrehmoments negativ ist, ist vorzugsweise ungefiltert, um ein schnelles Ansprechen auf plötzliche, hohe Drehmomenterfordernisse oder plötzliche Motorbremserfordernisse zu ermöglichen. Plötzliche Bewegungen des Drehmomenterfordernisses zu Null hin, wie dies während eines Gangschaltens auftreten würde, werden mit einer Zeitkonstante in Erwartung eines erneuten Anwendens des vorherigen Drehmomenterfordernisses gefiltert. Die Drehmoment-Logik 112 bestimmt dann TRQPOS auf Basis eines Motordrehzahlparameters 118 und der gefilterten Änderungsrate des Motordrehmomentparameters von dem Filter 116. Der TRQPOS-Ausgang 120 wird dann mit dem RPMPOS-Ausgang 102 (3) an einem Summierer 78 (2) aufsummiert. TRQPOS liefert ein Turbolader-Geometrie-Offset, um RPMPOS für Variationen des Drehmomenterfordernisses zu kompensieren.

Die Gleichgewichtszustand-Logik 92, die Übergangs-Logik 94 und die Drehmoment-Logik 112 sind vorzugsweise über Durchsichtstabellen ausgeführt, wie die 3 und 4 zeigen. Die Gleichgewichtszustand-Logik 92 und die Übergangs-Logik 94 werden vorzugsweise durch den Motordrehzahlparameter und den Motordrehmomentparameter indexiert; allerdings sollte ersichtlich werden, dass andere Steuerschemata vorgesehen werden können, die andere Indizes einsetzen, oder zusätzliche Durchsichtstabellen, wie beispielsweise eine strenge Übergangs-Durchsichtstabelle und eine schwache Übergangs-Durchsichtstabelle, usw.. Weiterhin umfasst die Drehmoment-Logik 112 eine Durchsichtstabelle, die durch eine gefilterte Änderungsrate des Motordrehmomentparameters und des Motordrehzahlparameters indexiert ist; allerdings können alternativ andere Indizes, falls dies erwünscht ist, verwendet werden. Die Werte, die in der Gleichgewichtszustand-Logik, der Übergangs-Logik und den Drehmoment-Logik-Durchsichtstabellen enthalten sind, die damit zusammenarbeiten, enthalten Werte, die Trends dahingehend haben, die erwünschten Motorfunktionserfordernisse zu erzeugen. Die Trends der Werte, die in diesen Durchsichtstabellen enthalten sind, können in Abhängigkeit von der erwünschten Motorfunktionsweise, wie beispielsweise maximale Kraftstoffökonomie, maximale Leistung, usw., variieren. Weiterhin können die Durchsichtstabellen gegen andere Typen von Modulen ersetzt werden oder damit zusammenarbeiten, wie beispielsweise analytische Funktionen oder stückweise lineare Modelle, und andere Modelle, die durch Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt sind.

Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Steuern eines Fahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor besitzt, der einen Turbolader mit veränderlicher Geometrie enthält, dargestellt. An einem Block 130 wird die aktuelle Turbolader-Geometrie bestimmt. Die aktuelle Turbolader-Geometrie wird durch eine Steuerlogik, wie beispielsweise durch Anweisungen, die durch einen Computer ausführbar sind, bestimmt. Die aktuelle Turbolader-Geometrie kann anhand einer Vielzahl von Sensoranordnungen bestimmt werden und wird vorzugsweise anhand des Ausgangs eines sich im Zylinder befindlichen Positionssensors, der innerhalb des Stellglieds vom Kolben/Zylinder-Typ angeordnet ist, bestimmt. Am Block 132 wird die erwünschte Turbolader-Geometrie für die aktuellen Motorbetriebsumstände bestimmt. Die erwünschte Turbolader-Geometrie kann in einer Vielzahl von Arten und Weisen bestimmt werden und wird vorzugsweise über das zuvor bestimmte Durchsichts-Tabellenschema auf Basis eines Motordrehzahlparameters, einer Änderungsrate des Motordrehzahlparameters, einem Motordrehmomentparameter und einer Änderungsrate des Motordrehmomentparameters bestimmt. Allerdings sollte ersichtlich werden, dass irgendwelche Motorbedingungen und/oder Motorparameter, die für die Motorbetriebsumstände kennzeichnend sind, dazu verwendet werden können, die erwünschte Turbolader-Geometrie für die aktuellen Motorbedingungen zu bestimmen.

Am Block 134 wird ein Fehlersignal bestimmt. Das Fehlersignal wird durch Vergleichen der aktuellen Turbolader-Geometrie mit der geforderten Turbolader-Geometrie, auf Basis der aktuellen Motorbedingungen, bestimmt. Die aktuelle Turbolader-Geometrie wird durch den Turbolader-Sensorausgang angezeigt, und die erwünschte Turbolader-Geometrie wird durch einen geforderten Sensorausgang dargestellt. Der aktuelle Turbolader-Sensorausgang wird mit dem geforderten Ausgang verglichen, um das Fehlersignal zu bestimmen.

Vorzugsweise ist das Fehlersignal darauf beschränkt, ein Betätigungssignal zu bestimmen; und weiterhin wird das Betätigungssignal nur dann bestimmt, wenn die Größe des Fehlersignals einen Betätigungsschwellwert mit einer Hysterese übersteigt. Der Betätigungsschwellwert mit einer Hysterese und die Begrenzungseinrichtung ermöglichen aggressivere Motorsteuereinheit-Verstärkungen, während die Stabilität der Rückführ-Steuereinheit beibehalten wird.

Am Block 138 wird mindestens eine Steuerbedingung bestimmt. Die Steuerbedingungen können zum Beispiel einen proportionalen Term, einen integralen Term, einen ableitenden Term umfassen, und werden vorzugsweise als eine Zustands-Raum-Übertragungsfunktion ausgeführt; allerdings kann ein analoges Rückführsteuersystem oder ein kombinatorisches analoges und digitales System eingesetzt werden. Am Block 140 werden die Steuerterme und das Aktionssignal verarbeitet, um ein moduliertes Signal zu bestimmen. Das modulierte Signal ist vorzugsweise ein impulsbreitenmoduliertes Signal, um das Stellglied des Turboladers mit variabler Geometrie anzusteuern. Am Block 142 wird das modulierte Signal an den Stellglied-Eingang angelegt, um die momentane Turbolader-Geometrie so zu ändern, um die erwünschte Turbolader-Geometrie nachzuführen.

Ein bevorzugtes Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen der erwünschten Turbolader-Geometrie wird, unter Bezugnahme auf 5, dargestellt. Am Block 150 wird eine gefilterte Änderungsrate des Motordrehzahlparameters bestimmt. Wenn der Motor in dem normalen Betriebsmodus arbeitet, bestimmt der Block 152 die erwünschte Turbolader-Geometrie unter einer Gleichgewichts-Motordrehzahl. Weiterhin bestimmt der Block 154 eine geforderte Turbolader-Geometrie bei einer Übergangs-Motordrehzahl. Am Block 156 wird eine provisorische, geforderte Turbolader-Geometrie auf Basis der erwünschten Gleichgewichts- und Übergangs-Turbolader-Geometrien bestimmt. Wenn der Motordrehzahlparameter größer als die Motordrehzahlgrenze ist oder der Motordrehmomentparameter größer als die Motordrehmoment-Anforderungsgrenze ist, ist die provisorische, geforderte Turbolader-Geometrie eine gewichtete Summe der erwünschten Gleichgewichtszustand- und Übergangszustand-Geometrien. Die Gewichtungsfaktoren für jede Komponente, das bedeutet die Gleichgewichtszustandskomponente und die Übergangskomponente werden von RATP bestimmt, was eine gefilterte, begrenzte und skalierte Änderungsrate des Motordrehzahlparameters ist. Wenn sich der Motordrehzahlparameter unterhalb der Motordrehzahlgrenze befindet und sich der Motordrehmomentparameter unterhalb der Drehmomenterfordernisgrenze befindet, wird die erwünschte Turbolader-Geometrie als entweder die Gleichgewichtszustand-Geometrie oder die Übergangs-Geometrie, auf Basis des Werts von RATP, ausgewählt.

Es sollte ersichtlich werden, dass dann, wenn der Motor nicht unter der normalen Bedingung arbeitet, das bedeutet der Motor arbeitet in dem Start-Modus, dem Leerlauf-Modus oder dem Motorbrems-Modus, oder in irgendeinem anderen speziellen Motor-Modus, der in dem Steuersystem ausgeführt wird, die erwünschte Turbolader-Geometrie durch andere Verfahren, wie beispielsweise eine einzelne Durchsichtstabelle für jede spezielle Motorbedingung, bestimmt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird, wenn in dem normalen Betriebsmodus gearbeitet wird, eine gefilterte Änderungsrate des Motordrehmomentparameters am Block 158 bestimmt. Am Block 160 wird ein Geometrie-Offset auf Basis der gefilterten Änderungsrate des Motordrehmomentparameters bestimmt. Vorzugsweise wird das Geometrie-Offset weiterhin auf Basis des Motordrehzahlparameters bestimmt. Am Block 160 wird die erwünschte Turbolader-Geometrie für die momentanen Motorbedingungen auf Basis der provisorischen, erwünschten Turbolader-Geometrie und des Geometrie-Offsets bestimmt.

Es sollte verständlich werden, dass der Motordrehzahlparameter und der Motordrehmomentparameter bevorzugte Motorparameter zum Bestimmen der erwünschten Turbolader-Geometrien sind. Andere Motorparameter können gegen die Motordrehzahl- und Motordrehmomentparameter substituiert oder ergänzt werden, falls dies erwünscht ist. Weiterhin können verschiedene andere Verfahren, um die erwünschte Turbolader-Geometrie zu bestimmen, auf Basis der Motorbedingungen und von Parametern in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

In 7 ist ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen der Motorbetriebsumstände dargestellt. Beginnend am Start-Block 170 wird eine Prüfung in Bezug auf den Motorstartmodus am Entscheidungs-Block 172 durchgeführt. Wenn sich der Motor in dem Startmodus befindet, weist der Block 174 die Steuereinheit an, die erwünschte Geometrie für den Start-Modus zu verwenden, was vorzugsweise über eine Durchsichtstabelle ausgeführt wird, wie dies zuvor beschrieben ist. Am Entscheidungs-Block 176 prüft eine Steuereinheit, um zu sehen, ob der Motor in einem Leerlauf-Modus arbeitet. Falls der Modus in einem Leerlauf-Modus arbeitet, verwendet die Steuereinheit eine Durchsichtstabelle für die erwünschte Turbolader-Geometrie in dem Leerlauf-Modus, wie dies am Block 178 angegeben ist. An einem Entscheidungs-Block 180 prüft die Steuereinheit, um zu sehen, ob sich der Motor in einem Motorbrems-Modus befindet. Falls bestimmt ist, dass sich der Motor in einem Motorbrems-Modus befindet, wird die Durchsichtstabelle für die erwünschte Turbolader-Geometrie im Brems-Modus verwendet, wie dies am Block 182 angegeben ist. Falls der Motor nicht in dem Start-Modus, dem Leerlauf-Modus oder dem Motorbrems-Modus arbeitet, dann wird bestimmt, dass der Motor in einem normalen Modus arbeitet. Die Durchsichtstabellen für die erwünschte Geometrie im normalen Modus werden dann verwendet, wie dies am Block 184 angegeben ist.

Es sollte ersichtlich werden, dass andere Betriebsmoden gegen solche, die dargestellt sind, substituiert werden können, oder zusätzliche Betriebsmoden können zu solchen, die dargestellt sind, ergänzt werden. Weiterhin sollte ersichtlich werden, dass der Vorgang zum Bestimmen des Modus in einer Vielzahl von Arten und Weisen ausgeführt werden kann, die eine verschiedene Reihenfolge der Entscheidungsblöcke 172, 176, 180, oder irgendwelche anderen Entscheidungsblöcke, ermöglichen.

Es sollte verständlich werden, dass Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug steuern können, das einen Verbrennungsmotor mit einem Turbolader mit veränderlicher Geometrie besitzt. Das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung sehen eine Steuerung mit geschlossener Schleife auf Basis eines Fehlersignals, das von einer aktuellen Turbolader-Geometrie und einer erwünschten Turbolader-Geometrie für die aktuellen Motorbetriebsumstände bestimmt ist, vor.

Während der beste Modus zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben worden ist, werden Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet, an die sich die Erfindung richtet, verschiedene alternative Anordnungen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, auszuführen.


Anspruch[de]
System zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einer Vielzahl von Motorsensoren, die Ausgänge haben, die aktuelle Motorbedingungen anzeigen, und einem Turbolader mit veränderlicher Geometrie, dessen Geometrie durch ein steuerbares Stellglied verändert wird, wobei das System umfasst:

einen Turbolader-Sensor, der einen Ausgang hat, der eine aktuelle Turbolader-Geometrie anzeigt;

eine erste Steuerlogik, die eine Motordrehzahl und einen Motordrehmoment-Bedarf bestimmt;

eine zweite Steuerlogik, die eine gewünschte Turbolader-Geometrie direkt auf Basis der aktuellen Motorbedingungen einschließlich der Motordrehzahl und des Motordrehmoments bestimmt, die von der ersten Steuerlogik bestimmt werden;

eine dritte Steuerlogik, die ein Fehlersignal bestimmt, indem sie die aktuelle Turbolader-Geometrie mit der durch die zweite Steuerlogik bestimmten gewünschten Turbolader-Geometrie vergleicht; und

eine vierte Steuerlogik, die das Stellglied auf Basis des durch die dritte Steuerlogik bestimmten Fehlersignals steuert, um die aktuelle Turbolader-Geometrie so zu ändern, dass sie der gewünschten Turbolader-Geometrie folgt.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerlogik zum Steuern des Stellgliedes des Weiteren umfasst:

eine Steuerlogik, die wenigstens eine Steuerkomponente bestimmt;

eine Steuerlogik, die ein moduliertes Signal wenigstens auf Basis der einen Steuerkomponente und des Fehlersignals bestimmt; und

eine Steuerlogik, die das modulierte Signal an einen Eingang des Stellgliedes anlegt.
System nach Anspruch 3, wobei die Steuerlogik zum Steuern des Stellgliedes des Weiteren umfasst:

eine Steuerlogik, die ein Stellsignal auf Basis des Fehlersignals bestimmt, wenn der Betrag des Fehlersignals einen Stell-Schwellenwert übersteigt;

eine Steuerlogik, die wenigstens eine Steuerkomponente bestimmt;

eine Steuerlogik, die ein moduliertes Signal auf Basis der wenigstens einen Steuerkomponente und des Stellsignals bestimmt; und

eine Steuerlogik, die das modulierte Signal an einen Eingang des Stellgliedes anlegt.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerlogik zum Bestimmen einer gewünschten Turbolader-Geometrie des Weiteren umfasst:

eine Steuerlogik, die auf Basis der aktuellen Motorbedingungen einen Motor-Betriebsmodus aus der Gruppe auswählt, die aus einem normalen Modus und wenigstens einem speziellen Modus besteht;

eine Steuerlogik, die eine gewünschte Turbolader-Geometrie bestimmt, wenn der Motor-Betriebsmodus der normale Modus ist; und

eine Steuerlogik, die eine gewünschte Turbolader-Geometrie bestimmt, wenn der Motor-Betriebsmodus der wenigstens eine spezielle Modus ist.
System nach Anspruch 4, wobei die Steuerlogik, die eine gewünschte Turbolader-Geometrie bestimmt, wenn der Motor-Betriebsmodus der normale Modus ist, enthält:

eine Steuerlogik, die eine gefilterte Rate der Änderung eines ersten Motorparameters auf Basis der aktuellen Motorbedingungen bestimmt;

eine Steuerlogik, die eine gewünschte Turbolader-Geometrie für Gleichgewichtsbedingungen des ersten Motorparameters bestimmt;

eine Steuerlogik, die eine gewünschte Turbolader-Geometrie für Übergangsbedingungen des ersten Motorparameters bestimmt; und

eine Steuerlogik, die die gewünschte Turbolader-Geometrie auf Basis der gewünschten Turbolader-Geometrie für Gleichgewichtsbedingungen des ersten Motorparameters, der gewünschten Turbolader-Geometrie für Übergangszustände des ersten Motorparameters und der gefilterten Rate der Änderung des ersten Motorparameters bestimmt.
System nach Anspruch 5, wobei die Steuerlogik zum Bestimmen der gewünschten Turbolader-Geometrie des Weiteren umfasst:

eine Steuerlogik, die eine gefilterte Rate der Änderung eines zweiten Motorparameters bestimmt;

eine Steuerlogik, die einen Geometrie-Offset auf Basis der gefilterten Rate der Änderung des zweiten Motorparameters bestimmt; und

eine Steuerlogik, die die gewünschte Turbolader-Geometrie auf Basis der gewünschten Turbolader-Geometrie für Gleichgewichtsbedingungen des ersten Motorparameters, der gewünschten Turbolader-Geometrie für Übergangsbedingungen des ersten Motorparameters und des Geometrie-Offsets bestimmt.
Verfahren zum Steuern eines Turboladers mit veränderlicher Geometrie, der an einem Verbrennungsmotor mit einem Stellglied zum Verändern der Geometrie des Turboladers angebracht ist, wobei das Verfahren umfasst:

Bestimmen einer aktuellen Turbolader-Geometrie auf Basis des Ausgangs eines Turbolader-Sensors;

Bestimmen einer Motordrehzahl und eines Motordrehmoment-Bedarfs unter Verwendung einer ersten Steuerlogik;

Bestimmen einer gewünschten Turbolader-Geometrie direkt auf Basis der aktuellen Motorbedingungen einschließlich der Motordrehzahl und des Motordrehmomentes unter Verwendung einer zweiten Steuerlogik zum Verarbeiten des Ausgangs der ersten Steuerlogik;

Bestimmen eines Geometrie-Fehlersignals unter Verwendung einer dritten Steuerlogik, um die aktuelle Turbolader-Geometrie mit der durch die zweite Steuerlogik bestimmten gewünschten Turbolader-Geometrie zu vergleichen; und

Steuern des Stellgliedes auf Basis des durch die dritte Steuerlogik bestimmten Fehlersignals unter Verwendung einer vierten Steuerlogik, um die aktuelle Turbolader-Geometrie so zu ändern, dass sie der gewünschten Turbolader-Geometrie folgt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Steuern des Stellgliedes des Weiteren umfasst:

Bestimmen wenigstens einer Steuerkomponente;

Bestimmen eines modulierten Signals auf Basis der wenigstens einen Steuerkomponente und des Fehlersignals; und

Anlegen des modulierten Signals an einen Eingang des Stellgliedes.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Steuern des Stellgliedes des Weiteren umfasst:

Bestimmen eines Stellsignals auf Basis des Fehlersignals, wenn der Betrag des Fehlersignals einen Stell-Schwellenwert übersteigt;

Bestimmen wenigstens einer Steuerkomponente;

Bestimmen eines modulierten Signals auf Basis der wenigstens einen Steuerkomponente und des Stellsignals; und

Anlegen des modulierten Signals an einen Eingang des Stellgliedes.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Bestimmen einer gewünschten Turbolader-Geometrie des Weiteren umfasst:

Auswählen eines Motor-Betriebsmodus aus der Gruppe, die aus einem normalen Modus und wenigstens einem speziellen Modus besteht, auf Basis der aktuellen Motorbedingungen;

Bestimmen einer gewünschten Turbolader-Geometrie, wenn der Motor-Betriebsmodus der normale Modus ist; und

Bestimmen einer gewünschten Turbolader-Geometrie, wenn der Motor-Betriebsmodus der wenigstens eine spezielle Modus ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Bestimmen einer gewünschten Turbolader-Geometrie des Weiteren umfasst:

Auswählen eines Motor-Betriebsmodus aus der Gruppe, die aus einem normalen Modus und wenigstens einem anderen Modus besteht, auf Basis aktueller Motor-Betriebsbedingungen, wobei Bestimmen einer gewünschten Turbolader-Geometrie, wenn der Motor-Betriebsmodus der normale Modus ist, einschließt:

Bestimmen einer gefilterten Rate der Änderung eines ersten Motorparameters auf Basis der aktuellen Motorbedingungen;

Bestimmen einer gewünschten Turbolader-Geometrie für Gleichgewichtsbedingungen des ersten Motorparameters;

Bestimmen einer gewünschten Turbolader-Geometrie für Übergangsbedingungen des ersten Motorparameters; und

Bestimmen der gewünschten Turbolader-Geometrie auf Basis der gewünschten Turbolader-Geometrie für Gleichgewichtszustände des ersten Motorparameters, der gewünschten Turbolader-Geometrie für Übergangszustände des ersten Motorparameters und der gefilterten Rate der Änderung des ersten Motorparameters.






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