DE10009182A1

DE10009182A1 - Verfahren zum Steuern oder Regeln der Leistung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10009182A1
Application number: DE10009182A
Authority: DE
Inventors: Ralf Woerner; Dieter Kalweit; Gerhard Sassmannshausen; Henry Gmelin
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-02-26
Filing date: 2000-02-26
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2020-02-27
Also published as: DE10009182C2

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern oder Regeln des Drehmoments einer Brennkraftmaschine durch Steuerung oder Regelung der Stellung einer im Saugrohr vorhandenen Drosselklappe erfolgt mit einem aus einem ermittelten Durchflußfaktorwert psi und anderen Größen modifizierten Durchflußfaktor psi¶mod¶ und einem Soll-Luftmassenstromwert mlsolte auf Höhe der Drosselklappe. Durch einen Quotienten aus dem modifizierten Durchflußfaktorwert psi¶mod¶ und dem Soll-Luftmassenstrom mlsolte auf Höhe der Drosselklappe wird ein Ersatzdrosselklappenflächenwert adkni gebildet. Mit dem Ersatzdrosselklappenflächenwert adkni wird durch einen Zugriff auf ein motorspezifisches Kennfeld eine zugehörige Drosselklappenöffnungswinkelvorgabe sw_res2 für ein Verstellglied ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern oder Regeln des Drehmoments einer Brennkraftmaschine durch Steuerung oder Regelung der Stellung einer im Saugrohr vorhandenen Drosselklappe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 197 09 955 A1 bekannt.

Das aus der DE 197 09 955 A1 und dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine sieht eine Steuerung und Regelung einer Drosselklappe vor, bei der zur Ermittlung des Drosselklappenwinkels ein Quotient aus Soll- Luftmassenstrom und Druckquotient auf Höhe der Dros selklappe gebildet wird und sich aus diesem Quotienten durch einen Kennlinienzusammenhang ein entsprechender Drosselklappenwinkel ergibt.

Nachteilig bei diesem Verfahren zum Steuern und Regeln der Drosselklappe ist, daß in Betriebspunkten im un terkritischen Bereich numerische Ungenauigkeiten auf treten. Dadurch ist eine entsprechend genaue Drehmo mentsteuerung über die Drosselklappe in diesen Be triebspunkten nicht möglich.

Durch die verfahrensgemäße Bestimmung des Quotienten entstehen in Betriebspunkten im unterkritschen Bereich durch beschränkte Rechengenauigkeit Quotienten denen im Kennfeld kein entsprechender Drosselklappenwinkel zugeordnet werden kann. Ein korrektes Steuern oder Regeln des Drehmoments der Brennkraftmaschine ist so mit in diesen Betriebspunkten nicht möglich.

Um einen korrekten Betrieb der Brennkraftmaschine auch in Betriebspunkten im unterkritischen Bereich gewähr leisten zu können, ist der Einsatz eines Filterelemen tes bekannt. Durch den Filter werden die aus der feh lenden Rechengenauigkeit entstehenden oszillierenden Werte bzw. die sich aus diesen Werten ergebenden Dros selklappenwinkel entsprechend gefiltert. Ein Einsatz eines derartigen Filters erfordert allerdings einen erheblichen Applikationsaufwand.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Drosselklappe zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik löst, insbesondere eine einfache und kostengünstige Steuerung oder Regelung, insbeson dere auch in Betriebspunkten im unterkritischen Be reich ohne einen Einsatz von Filterelementen, ermög licht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst.

Dadurch, daß der Quotient aus modifiziertem Durchfluß faktorwert psi_mod und Soll-Luftmassenstrom mlsolte auf Höhe der Drosselklappe in allen Betriebspunkten, ins besondere auch in unterkritischen Bereichen exakt de finiert ist, läßt sich diesem Quotienten in vorteil hafter Weise in allen Betriebspunkten ein entsprechen der Drosselklappenwinkel aus einem motorspezifischen Kennfeld zuordnen. Somit ergibt sich auch im unterkri tischen Bereich in einfacher Weise eine zugehörige Drosselklappenöffnungswinkelvorgabe sw_res2 für ein Verstellglied. Der Einsatz eines teuren und einen ho hen Applikationsaufwand verursachenden Filters kann somit entfallen.

Die verfahrensgemäße Steuerung oder Regelung der Dros selklappe ist somit auch in Betriebspunkten im unter kritischen Bereich zuverlässig und robust gegenüber numerischen Ungenauigkeiten. Eine beschränkte Rechen genauigkeit wirkt sich somit nicht negativ auf die Drehmomentensteuerung über die Drosselklappe aus. Die Absolutgenauigkeit wird somit wesentlich verbessert.

Die verfahrensgemäße Steuerung läßt sich in vorteil hafter Weise in die gesamte Motorsteuerung integrie ren. Alle anderen Funktionsblöcke können in vorteil hafter Weise unverändert übernommen werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig be schriebenen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils einer Brennkraftmaschine in einer Ausführung mit einem Lader;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Steuerung oder Rege lung der Stellung einer Drosselklappe; und

Fig. 3 ein Blockschaltbild (aus Platzgründen aufge teilt in Fig. 3a und 3b) eines Drosselklap penmodells gemäß dem Blockschaltbild aus Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine verfahrensgemäße Anordnung einer Drosselklappe 1 vor einer schematisch dargestellten Ladereinrichtung 2. Die Ladereinrichtung 2 kann dabei in bekannter Weise aus einem Lader, beispielsweise einem Abgasturbolader oder einem mechanischen Lader, einem Ladeluftkühler und einer Ladedruckregelblende, beispielsweise einem Waste-Gate-Ventil bzw. einer Um luftklappe, bestehen. An die Ladereinrichtung 2 schließt sich ein Zylinder 3 mit wenigstens einem Ein laßventil 4 an. Die Drosselklappe 1, die Ladereinrich tung 2 und der Zylinder 3 sind dabei in herkömmlicher Weise mittels eines Saugrohrs 5 verbunden.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrich tung auch für eine Brennkraftmaschine eingesetzt wer den, die über keine Ladereinrichtung 2 verfügt. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, daß die Ladereinrichtung 2 vor der Drosselklappe 1 angeordnet ist.

Die Drosselklappe 1 kann in bekannter, nicht darge stellter Weise mit einem Verstellglied versehen sein, das mittels einer Drosselklappenöffnungswinkelvorgabe sw_res2 einen entsprechenden Öffnungswinkel der Dros selklappe 1 einstellt.

Das in Fig. 2 dargestellte Blockschaltbild zur Steue rung oder Regelung des Drehmoments einer aufladbaren Brennkraftmaschine durch Steuerung oder Regelung der Stellung einer im Saugrohr 5 vorhandenen Drosselklappe 1 gliedert sich in die Teilblöcke Notlauf, Tankentlüf tung, Saugrohrmodell, Signale, Ladermodell, das aus Umluftklappenmodell und Kompressormodell gebildet wird, und ein Drosselklappenmodell. Die Teilblöcke Notlauf, Tankentlüftung, Saugrohrmodell, Signale und Ladermodell sind von bekannter Funktionsweise, weshalb nachfolgend auf eine nähere Beschreibung verzichtet wird.

Die aus der Tankentlüftung, dem Saugrohrmodell und dem Ladermodell in herkömmlicher Weise ermittelten Daten werden teilweise als Ausgangswerte für das Drossel klappenmodell verwendet.

Ein aus dem Kompressormodell des Ladermodells stammen der Druck pldkte nach Drosselklappe wird gemeinsam mit fünf weiteren Ausgangswerten, einem in bekannter Weise aus der Tankentlüftung stammenden Massenstrom mpkt_luft, einer Außenlufttemperatur t_aluft, dem Um gebungsdruck pu, einem Soll-Luftmassenstrom mlsol und einer Drehzahl nist im Drosselklappenmodell zur Er mittlung der Drosselklappenöffnungswinkelvorgabe sw_res2 und einem Korrekturfaktor aus Umwelt fkoru2 verwendet.

In dem in Fig. 3 dargestellten Drosselklappenmodell wird die Drosselklappenöffnungswinkelvorgabe sw_res2 und der Korrekturfaktor fkoru2 aus Umwelt ermittelt. Aus dem Soll-Luftmassenstrom mlsol abzüglich des aus der Tankentlüftung stammenden Massenstroms mpkt luft ergibt sich der Soll-Luftmassenstrom mlsolte auf Höhe der Drosselklappe. Aus dem Soll-Luftmassenstrom mlsol te auf Höhe der Drosselklappe wird mittels eines Kenn linienzusammenhangs KLDPLF (Druckverlust über Luftfil ter) der Druckverlust dplf über Luftfilter bestimmt. Dieser Druckverlust dplf über Luftfilter wird von dem Umgebungsdruck pu abgezogen und ergibt somit den Abso lutdruck vor Drosselklappe pvdkml.

Aus der Außenlufttemperatur t_aluft wird mittels eines Kennlinienzusammenhangs KLTAFTK2 (Normierung Lufttem peratur) ein Korrekturfaktor fkort2 aus Motortempera tur bestimmt.

Aus einem Umgebungsdruck pu wird mittels eines Kennli nenzusammenhangs KLPAFPK (Korrekturfaktor aus Ansaug- /Saugrohrdruck) ein Korrekturfaktor fkorp2 aus Saug rohrdruck gebildet.

Durch Multiplikation des Korrekturfaktors fkorp2 aus Saugrohrdruck und dem Korrekturfaktor fkort2 aus Mo tortemperatur ergibt sich der Korrekturfaktor fkoru2 aus Umwelt.

Aus einer Division des Drucks pldkte nach Drosselklap pe durch den Absolutdruck pvdkml vor Drosselklappe ergibt sich ein Soll-Druckquotient pinorm auf Höhe der Drosselklappe. Aus dem Soll-Druckquotient pinorm auf Höhe der Drosselklappe wird mittels eines Kennlinien zusammenhangs KLPSI (Durchflußkennlinie für Drossel klappe) ein Durchflußfaktorwert psi für Drosselklappe ermittelt.

Das Produkt aus dem Absolutdruck pvdkml vor Drossel klappe und dem Korrekturfaktor fkort2 aus Motortempe ratur und dem Durchflußfaktorwert psi für Drosselklap pe und einer Konstanten K97 ergibt einen modifizierten Durchflußfaktorwert psi_mod. Der Quotient aus dem modi fizierten Durchflußfaktorwert psi_mod und dem Soll- Luftmassenstrom mlsolte auf Höhe der Drosselklappe ist die Ersatzdrosselklappenfläche adkni.

Dadurch, daß der modifizierte Durchflußfaktorwert psi_mod im Zähler steht und durch den im Nenner stehen den Soll-Luftmassenstrom mlsolte auf Höhe der Drossel klappe geteilt wird, entsteht in vorteilhafter Weise ein Quotient der die Ersatzdrosselklappenfläche adkni darstellt, der auch in unterkritischen Bereichen immer definiert ist. Die Nachteile der bisher bekannten Ver fahren, bei denen dieser Quotient in unterkritischen Bereichen aufgrund von Rechenungenauigkeiten gegen unendlich strebte und somit aus einem Kennlinienzusam menhang kein entsprechender Gegenwert mehr ablesbar war, werden somit beseitigt.

Durch den verfahrensmäßig bestimmten Ersatzdrossel klappenflächenwert adkni läßt sich eine besonders vor teilhafte und einfache Steuerung des Drehmoments einer Brennkraftmaschine durch Steuerung oder Regelung der Stellung einer im Saugrohr vorhandenen Drosselklappe erzielen. Beim Einsatz von Filtern, um die aus der fehlenden Rechengenauigkeit entstehenden oszillieren den Werte zu filtern, kann daher entfallen.

Aus dem Ersatzdrosselklappenflächenwert adkni wird mittels eines Kennlinienzusammenhangs KLADKN (reduzierte Öffnungsfläche der Drosselklappe) der nor mierte Drosselklappenwinkel sw_dkn ermittelt.

Aus einer Drehzahl nist wird mittels eines Kennlinien zusammenhangs KLNDKL (Drosselklappen-Begrenzungslinie) eine Drosselklappenwinkel-Begrenzung sw_dkl ermittelt. In einer Funktion F99 wird der normierte Drosselklap penwinkel sw_dkn auf die Drosselklappen-winkel- Begrenzung sw_dkl begrenzt. Das Ergebnis der Funktion F99 ist eine Drosselklappenöffnungs-winkelvorgabe sw_res2,

Claims

1. Verfahren zum Steuern oder Regeln des Drehmoments einer Brennkraftmaschine durch Steuerung oder Re gelung der Stellung einer im Saugrohr vorhandenen Drosselklappe, mit einem aus einem ermittelten Durchflußfaktorwert (psi) und anderen Größen modi fizierten Druchflußfaktorwert (psi_mod) und einem Soll-Luftmassenstrom (mlsolte) auf Höhe der Dros selklappe, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Quotienten aus dem modifizierten Durchflußfaktorwert (psi_mod) und dem Soll- Luftmassenstrom (mlsolte) auf Höhe der Drossel klappe ein Ersatzdrosselklappenflächenwert (adkni) gebildet wird und mit dem Ersatzdrosselklappenflä chenwert (adkni) durch einen Zugriff auf ein mo torspezifisches Kennfeld eine zugehörige Drossel klappenöffnungswinkelvorgabe (sw_res2) für ein Verstellglied ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine mit einer Ladereinrichtung (2) versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladereinrichtung (2) zwischen der Drosselklap pe (1) und einem Einlaßventil (4) eines Zylinders (3) angeordnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der modifizierte Durchflußfaktorwert (psi_mod) aus einem Druck (pldkte) nach Drosselklappe, einer Au ßenlufttemperatur (t_aluft), eines Umgebungsdruc kes (pu) und des Soll-Luftmassenstroms (mlsolte) auf Höhe der Drosselklappe berechnet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Luftmassenstrom (mlsolte) auf Höhe der Drosselklappe aus einem Soll-Luftmassenstrom (mlsol) und einem aus einer Tankentlüftung stam menden Massenstrom (mpkt luft) berechnet wird.