发明内容

本发明的目的因此是对于用于调节在涡轮增压器的运行中的调节参量的方法至少部分地克服前述缺点。尤其地，本发明的目的是提供一种用于调节在涡轮增压器的运行中的调节参量、尤其涡轮增压器的转速的方法，其可简单地、以较少的耗费和以较少的计算能力来实施，以便在所有情况下对于所有运行条件鲁棒地且安全地驱动涡轮增压器并且可靠地保护以防超过其负载极限。此外，本发明的目的是提供一种用于运行压缩机的相应的涡轮增压器。此外，本发明的目的是提供一种相应的计算机程序产品。

根据本发明的目的通过根据本发明的用于调节和尤其限制涡轮增压器的转速的方法来实现。此外，根据本发明的目的通过根据本发明的用于运行压缩机的涡轮增压器来实现。此外，根据本发明的目的通过根据本发明的计算机程序产品来实现。

本发明为了实现该目的提供了一种用于调节和尤其限制与压缩机处于有效连接中的涡轮增压器的转速的方法，其包括以下步骤：

1) 基于用于计算在涡轮增压器之前的理论增压压力的基于模型的预控制、也就是说借助于用于计算在涡轮增压器之前的理论增压压力的基于模型的预控制和将在涡轮增压器之前的理论增压压力换算成对于涡轮增压器的转速的理论值来提供对于涡轮增压器的转速的理论值，

2) 确定对于涡轮增压器的转速的实际值，

3) 操控涡轮增压器的调节元件(Stellglied)(可在汽油机中使用废气门(Wastegate)或可调整的导叶(Leitschaufel)而在柴油机中使用可调整的导叶作为调节元件)，以便平衡对于涡轮增压器的转速的理论值与实际值之间的差，

其中，在步骤2)中在确定对于涡轮增压器的转速的实际值时提供主信号和副信号，其中，将主信号和副信号融合(fusionieren)，以便验证(plausibilisieren)对于涡轮增压器的转速的实际值。

在本发明的意义中信号可被理解成根据时间描绘转速的值的函数。

本发明在此认识到在调节增压压力时没有或至少没有以足够程度考虑涡轮增压器的负载极限、也就是说涡轮增压器的最大允许转速。基于模型的预控制包括用于计算在涡轮增压器之前的理论增压压力(或压缩机的理论增压压力)的数学模型。该数学模型基于已知的欧拉涡轮主方程(Turbinenhauptgleichung)。在此例如可对于涡轮增压器的期望的功率来计算在涡轮增压器之前的理论增压压力。

本发明构思在此在于，在调节在涡轮增压器的运行中的调节参量时使用涡轮增压器的转速而非涡轮增压器的增压压力作为调节参量。在此可直接考虑或换言之一起调整涡轮增压器的最大允许转速，例如作为对于涡轮增压器的转速的最大可调整的理论值。为了获得对于涡轮增压器的转速的理论值，从已知的基于模型的预控制来计算在涡轮增压器之前的理论增压压力并且换算成对于涡轮增压器的转速的理论值。理论增压压力因此可被理解成输入参量。在此可在考虑压缩机模型的情况下来计算对于涡轮增压器转速的理论值。

本发明提出了一种用于确定对于涡轮增压器的转速的实际值的新方式。核心构思在此在于通过两个信号的平衡(Abgleich)来验证对于涡轮增压器的转速的模型化的实际值并且提供对于涡轮增压器的转速的融合的实际值用于进一步应用在调节器中。

对于涡轮增压器的转速的主信号在此可从压缩机模型来推导。对于涡轮增压器的转速的副信号可从涡轮模型或传感器值来取得。在抽吸段中无泄漏的系统中这些转速信号相互关联。在有泄漏的情况中主信号呈现比副信号更小的值，因为副信号不受泄漏影响。

本发明在步骤2)中提供了一种融合的转速，在其中根据副信号来验证主信号。有利地，本发明在主信号与副信号之间有偏差(其可归因于泄漏)时介入转速调节回路中。在有泄漏的情况中可提高主转速。借助于本发明因此可独立于瞬时的运行情况实现鲁棒地防止超转速。同时到调节回路中的介入进行成使得使对闭合的回路的动态特性(尤其关于稳定性和振动趋势(Schwingungsneigung))的反作用最小化。

融合的转速例如可如下来确定：

1. 根据主信号来计算最小和最大阈值。通过在主信号与副信号之间的平衡来描绘泄漏因子(Leckagefaktor)，例如如下：

如果副信号小于最小阈值，泄漏因子被计算成等于0。

如果副信号大于最大阈值，泄漏因子被计算成等于1。

如果副信号处于两个阈值之间，泄漏因子被插值在0与1之间。

2. 根据泄漏因子来描绘融合的转速信号。这例如可借助于卡尔曼滤波器(Kalman-Filter)来实现，其参数根据泄漏因子来确定。因此可提供用于调节涡轮增压器的转速的改善的方法，其可简单地、以较少的耗费和以较少的计算能力来实施。

此外，本发明可在用于调节涡轮增压器的转速的方法中设置，在步骤1)中在提供对于涡轮增压器的转速的理论值时进行对于涡轮增压器的转速的理论值限制。在此能够以有利的方式将涡轮增压器的最大允许转速考虑为极限值。通过考虑涡轮增压器理论转速有利地存在通过机械极限值将基于压力的值封顶的可能性，使得调节器可在达到该极限时精确地调节到该极限值。这确保不仅动态而且静态下该极限值示出力矩极限。

此外，本发明可在用于调节涡轮增压器的转速的方法中设置，在步骤2)中检测(也就是说测量和/或感测)在副信号中对于涡轮增压器的转速的实际值。对此可设置有转速传感器。因此可在转速调节段中实现涡轮增压器的真实转速值的直接考虑。此外，因此可特别地在理论值限制的情况下一起调节涡轮增压器的真实转速。通过一起调节(Miteinregelung)涡轮增压器的真实转速值还可考虑在涡轮增压器中长时间影响，如涡轮增压器的污染或磨损，其不可通过基于模型的预控制来描绘。

此外，本发明可在用于调节涡轮增压器的转速的方法中设置，在步骤2)中由或经由涡轮模型来提供在副信号中对于涡轮增压器的转速的实际值。涡轮模型例如可以是基于特性场的并且根据在涡轮机之前和之后的转速比和/或空气质量流量描绘涡轮机的转速。借助于对于涡轮增压器转速的基于涡轮模型的计算可放弃转速传感器，其中，副信号借助于涡轮模型来模型化。在此还可确保提供不受在压缩机之前在抽吸管路中可能的泄漏影响的副信号。

此外，本发明可在用于调节涡轮增压器的转速的方法中设置，在步骤2)中由或经由压缩机模型、尤其借助于由压缩机的所检测的实际增压压力或在涡轮增压器之前的实际增压压力的换算来提供在主信号中对于涡轮增压器的转速的实际值。有利地，对于涡轮增压器的转速的实际值可类似于对于涡轮增压器的转速的理论值、优选地借助于相同的换算或以相同的加强因子来计算。对此可使用与在现有的调节中相同的软件和/或硬件。

此外，本发明可在用于调节涡轮增压器的转速的方法中设置，对于在步骤1)中涡轮增压器的转速的理论值和在步骤2)中在主信号中涡轮增压器的转速的实际值利用在涡轮增压器的运行中相同的数学模型、尤其压缩机模型和/或相同的参数。以该方式可通过涡轮增压器来设定压力路径(Druckpfad)中的一致性(Konsistenz)。

根据本发明的另外的优点，在步骤1)中和/或在步骤2)中可将至少一个热力学参量作为在涡轮增压器的运行中的参数来利用或考虑，如在压缩机之前的温度、在压缩机之前的压力和/或通过压缩机的抽吸空气的质量流量。因此可考虑在涡轮增压器的运行中可影响涡轮增压器的转速和/或增压压力的真实情况。

此外，根据本发明的目的通过用于运行压缩机的涡轮增压器来实现，其可用于将燃烧空气提供到内燃机处。根据本发明，涡轮增压器具有控制单元，其实施成根据可如上面所说明的那样来实施的方法来调节涡轮增压器的运行。控制单元在此可在内燃机的马达控制器或作为涡轮增压器的单独的控制单元来实现。借助于根据本发明的涡轮增压器可实现上面结合根据本发明的方法来说明的相同的优点。当前全面参照这些优点。

此外，本发明为了实现该目的设置计算机程序产品，其可存储在上面所说明的控制单元的存储器单元中并且其在控制单元的运算单元中至少部分地实施时执行可如上面所说明的那样进行的方法。借助于根据本发明的计算机程序产品也可实现上面结合根据本发明的方法来说明的相同的优点。当前同样全面参照这些优点。