具有用于在增压内燃机中进行增压压力调节的电子控制单元的调节装置的制作方法

本发明涉及一种具有用于在具有至少两个执行机构的增压内燃机中进行增压压力调节的电子控制单元的调节装置。

背景技术：

1、已经已知多样的用于在具有至少两个执行机构的增压内燃机中进行增压压力调节的调节器。

技术实现思路

1、本发明的任务是，如下改进用于增压压力调节的调节器，从而降低燃料消耗和排放以及保护所参与的构件。

2、该任务通过权利要求1的特征来解决。本发明的有利的进一步改进方案是从属权利要求的主题。

3、本发明涉及一种具有用于在增压内燃机中进行增压压力调节的电子控制单元的调节装置，所述增压内燃机具有至少两级增压、即低压级(nd)和高压级(hd)。在此，高压级(hd)具有刚性高压涡轮和可控制的调节活门(rk)。低压级(nd)具有可变可调节的涡轮几何结构(vtg)。根据本发明，电子控制单元包含调节模块，该调节模块特别是通过相应编程的计算机程序产品以如下形式设计用于基本的单执行机构调节(einstellerregelung)，即仅借助低压级(nd)的可调节的涡轮几何结构(vtg)来进行增压压力调节，其中，高压级(hd)的调节活门(rk)被控制到完全的关闭状态中。因此，本发明涉及从双执行机构调节(zweistellerregelung)到基本的单执行机构调节的转变以用于通过低压级nd的执行机构进行增压调节，其中，仅增压压力额定值作为调节参量被预先给定。

4、本发明基于以下考虑：

5、在许多技术系统中使用多个执行机构，以便实现目标值。示例在增压内燃机的增压压力调节中、特别是在具有多级增压、即低压级(nd)和高压级(hd)的变型方案中得出。一方面存在如下变型方案，其中在高压级(hd)上使用多个执行机构、诸如具有可变的涡轮几何结构的排气涡轮增压器(也简称为hd-vtg)和旁通活门(排气调节活门，也简称为rk)。另一方面，存在更简单的具有刚性高压涡轮和至少可电子控制的调节活门(rk)的hd拓扑结构。

6、本发明优选用于具有最后提到的hd拓扑结构的两级增压柴油发动机，即在高压级上具有调节活门(rk)的刚性高压涡轮。在此，然而根据本发明附加地使用了具有可变可调节的涡轮几何结构(nd-vtg)的低压级(nd)并且直接包含在增压压力调节中。

7、通过本发明，在两级特性曲线范围内(与发动机转速和增压压力额定值相关的执行机构占空比)明显的增压压力升高是可行的。这种增压压力升高又能够实现降低排放或者说降低消耗。如果增压压力不升高，则通过新的调节策略得出冲扫落差优点这种冲扫落差优点同样反映在较小的消耗中。

8、在两级增压的情况下，在增压压力调节的范围内通常始终预先给定两个额定值，即第一是在两个压缩机级(nd和hd)之后并且在增压空气冷却器(llk)之后在抽吸设备中的(总)增压压力额定值，并且第二是(额定)预压缩压力比。在此，由低压压缩机调节(额定)压力，所述(额定)压力通过(额定)预压缩压力比与低压压缩机之前的(实际)压力的乘积得出，其中，nd压缩机功率借助nd级上的nd-vtg来调节。在(总)增压压力额定值上仍缺少的压力由高压压缩机来提供。hd压缩机功率借助调节活门(rk)来调节。在此，根据现有技术事先这样选择用于调节的增压压力额定值，使得调节活门不完全关闭。这种调节储备在涡轮增压器的效率损失(老化)的情况下或者在环境条件变化(环境压力的降低)的情况下需要。所述方案之后被称为双执行机构调节，因为增压压力调节同时由两个执行机构(调节活门rk和nd-vtg)并且通过两个额定值(增压压力额定值和预压缩压力比)来提供。

9、这种双执行机构调节对于利用刚性高压涡轮进行的增压压力调节来说已被证明并非效率优化的，因为不是高压涡轮的全部排气质量流量或排气的全部能量都可以用于增压压力建立；也就是说，由于调节活门始终稍微打开，通过调节储备始终有一部分排气流动经过高压涡轮并且因此保持未被利用。与此相关地，本发明基于这样的认识，即调节活门能够通过可应用的限制被关闭，然而因此该增压压力调节会是不起作用的，因为具有刚性涡轮几何结构的hd压缩机始终会提供最大压力且nd压缩机调节预先给定的预压缩压力比。然而，这在排放稳定性和构件保护方面是不值得期望的。

10、本发明通过相应编程的调节模块特别是在电子发动机控制单元中规定在调节活门关闭时仅借助nd级上的vtg调节增压压力额定值。在此，仅还预先给定额定值、即(总)增压压力额定值。为了调节增压压力额定值，根据本发明因此始终由于关闭的调节活门而提供通过hd压缩机最大可行的高压，并且nd压缩机调节缺乏的部分以达到增压压力额定值。这种方案之后也被称为“调节器转变(reglerübergabe)”，因为增压压力调节基于增压压力额定值作为唯一的调节参量仅被传输到低压执行机构、即nd-vtg上，其中，调节活门被关闭并且保持关闭。

11、因此，高压调节活门原则上不再用作用于增压压力调节的执行机构。术语“原则上”特别是指的是，调节器转变的这种方案适用于可行的运行点的绝大部分。调节活门可以例外地针对可行的运行点的较小的限定的高负载部分被用作第二执行机构(双执行机构调节)，其中，可行的运行点的所述较小的限定的高负载部分特别是可以通过超过预先给定的满载转速极限值和/或预先给定的增压压力高负载极限值来限定。这种极限值的应用例如根据所达到的质量流的大小来实施，所述质量流会导致(例如在刚性高压涡轮处)构件损坏。因此，根据本发明的调节器转变仅在少量的运行点中消隐，这些运行点会导致构件损坏。然而，调节器转变在其他情况下原则上被激活，以便降低燃料消耗；因为调节器转变在增压压力额定值相同的情况下导致较小的排气背压。

12、换句话说，当由此达到比通过双执行机构调节更小的排气背压时，调节器转变原则上被激活。

13、优点概述：

14、1.消耗优点，因为在排气背压降低的情况下，由于在具有关闭的调节活门的压缩机侧上的压力比移动，相同的增压压力是可行的。

15、2.附加地，排放潜力通过以下内容而存在

16、——在引起炭黑或nox降低的nd级打开的情况下在运行点中实现增压压力升高，以及

17、——在动态过程中由于单执行机构调节引起的小的冲扫落差波动，所述单执行机构调节相比于双执行机构调节使得在空气质量调节时更稳定。

18、3.借助非线性的调节活门进行的增压压力调节(双执行机构调节)仅在高负载的运行点中需要。通过根据本发明的基本的调节器转变(单执行机构调节)来代替双执行机构调节

19、——利用电调节活门在几乎整个两级范围内消除了始终重复出现的问题(末端止挡学习(endanschlaglernen)、rk波动)，并且

20、——在大多数出现的运行点中利用单执行机构调节的wltc是可行的。

技术特征：

1.具有用于在增压内燃机(d)中进行增压压力调节的电子控制单元(4)的调节装置，所述增压内燃机具有至少两级增压、低压级(nd)和高压级(hd)，其中，所述高压级(hd)具有刚性高压涡轮(1)和可控制的旁通调节活门(rk；2)，并且所述低压级(nd)具有带有可变可调节的涡轮几何结构(nd-vtg)的涡轮(3)，并且该调节装置具有在所述电子控制单元(4)中的调节模块(5)，该调节模块以如下形式设计用于基本的单执行机构调节，即仅借助所述低压级(nd)的可调节的涡轮几何结构(3；nd-vtg)来进行增压压力调节，以便达到预先给定的增压压力额定值(p1_soll)，所述高压级(hd)的调节活门(2；rk)被控制到完全的关闭状态(100％)中。

2.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，当由此达到比通过双执行机构调节更小的排气背压(p3；-δp3)时，所述单执行机构调节原则上能被激活。

3.根据前述权利要求中任一项所述的调节装置，其特征在于，所述调节活门(1；rk)例外地针对可行的运行点的较小的限定的高负载部分被用作用于双执行机构调节的第二执行机构，其中，可行的运行点的所述较小的高负载部分特别是能够通过超过预先给定的满载转速极限值(nm_lim)和/或预先给定的增压压力极限值和/或预先给定的与构件保护相关的质量流极限值来限定。

4.机动车，该机动车具有根据前述权利要求中任一项所述的调节装置。

技术总结本发明涉及一种具有用于在增压内燃机中进行增压压力调节的电子控制单元的调节装置，所述增压内燃机具有两级增压、即第一低压级(ND)和第二高压级(HD)。在此，所述高压级(HD)具有刚性高压涡轮和可控制的调节活门(RK)。所述低压级(ND)具有可变可调节的涡轮几何结构(VTG)。根据本发明，所述电子控制单元包含调节模块，该调节模块特别是通过相应编程的计算机程序产品以如下形式设计用于基本的单执行机构调节，即仅借助所述低压级(HD)的可调节的涡轮几何结构(VTG)来进行增压压力调节，所述高压级(HD)的调节活门(RK)被控制到完全的关闭状态中。技术研发人员：G·贝恩德尔,G·格鲁伯受保护的技术使用者：宝马股份公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4