DE10009182C2

DE10009182C2 - Verfahren zum Steuern oder Regeln der Leistung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10009182C2
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: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2020-02-27
Also published as: DE10009182A1

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.

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 dem Soll- Luftmassenstrom und dem Druckquotienten 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 Drehmomentsteuerung über die Drosselklappe in diesen Be triebspunkten nicht möglich.

Durch die verfahrensgemäße Bestimmung des Quotienten entstehen in Betriebspunkten im unterkritischen Be reich durch die beschränkte Rechengenauigkeit Quotienten, denen im Kennfeld kein entsprechender Drosselklappen winkel zugeordnet werden kann. Ein korrektes Steuern oder Regeln des Drehmoments der Brennkraftmaschine ist somit 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.

Zum weiteren Stand der Technik wird ferner auf die DE 198 53 410 A1 und auf die DE 197 40 968 A1 verwiesen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Drosselklappe zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik löst, und 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 Anspruch 1 gelöst.

Dadurch, daß der Quotient aus dem modifiziertem Durch flussfaktorwert psi_mod und dem Soll-Luftmassenstrom mlsolte auf Höhe der Drosselklappe in allen Betriebspunkten, insbesondere auch in unterkritischen Bereichen exakt definiert 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 ei ner 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 Drosselklappen modells 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 dargestellter 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 der 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 Umweltkorrekturfaktor fkoru2 verwen det.

In dem in Fig. 3 dargestellten Drosselklappenmodell wird die Drosselklappenöffnungswinkelvorgabe sw_res2 und der Umweltkorrekturfaktor fkoru2 ermittelt. Aus dem Soll-Luftmassenstrom mlsol abzüglich des aus der Tankentlüftung stammenden Massenstroms mpkt_luft er gibt 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 durch den Luftfilter) der Druckverlust dplf durch den Luftfilter bestimmt. Dieser Druckverlust dplf durch den Luftfil ter wird von dem Umgebungsdruck pu abgezogen und er gibt somit den Absolutdruck vor Drosselklappe pvdkml.

Aus der Außenlufttemperatur t_aluft wird mittels eines Kennlinienzusammenhangs KLTAFTK2 (Normierung der Luft temperatur) ein Korrekturfaktor fkort2 der Motortempe ratur bestimmt.

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

Durch Multiplikation des Korrekturfaktors fkorp2 des Saugrohrdrucks und dem Korrekturfaktor fkort2 der Mo tortemperatur ergibt sich der Umweltkorrekturfaktor fkoru2.

Aus einer Division des Drucks pldkte hinter der Dros selklappe durch den Absolutdruck pvdkml vor der Dros selklappe ergibt sich ein Soll-Druckquotient pinorm auf Höhe der Drosselklappe. Aus dem Soll-Druckquotient pinorm auf Höhe der Drosselklappe wird mittels eines Kennlinienzusammenhangs KLPSI (Durchflußkennlinie der Drosselklappe) ein Durchflussfaktorwert psi der Dros selklappe ermittelt.

Das Produkt aus dem Absolutdruck pvdkml vor der Dros selklappe und dem Korrekturfaktor fkort2 der Motortem peratur und dem Durchflussfaktorwert psi der Drossel klappe und einer Konstanten K97 ergibt einen modifi zierten Durchflussfaktorwert psi_mod. Der Quotient aus dem modifizierten Durchflussfaktorwert psi_mod und dem Soll-Luftmassenstrom mlsolte auf Höhe der Drosselklap pe 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 die Quotienten in unterkritischen Bereichen aufgrund von Rechenungenauigkeiten gegen unendlich strebten und somit aus einem Kennlinienzu sammenhang 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. Ein Einsatz von Filtern, um die aufgrund der feh lenden Rechengenauigkeit entstehenden oszillierenden Werte zu filtern, kann daher entfallen.

Aus dem Ersatzdrosselklappenflächenwert adkni wird mittels eines Kennlinienzusammenhangs KLADKN (redu zierte Öffnungsfläche der Drosselklappe) der normierte 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 Drosselklappenwinkel- Begrenzung sw_dkl begrenzt. Das Ergebnis der Funktion F99 ist eine Drosselklappenöffnungswinkelvorgabe 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, wobei

1. 1.1 ein Durchflussfaktorwert (psi) durch einen Zugriff auf einen Kennlinienzusammenhang (KLPSI) mit einem Soll-Druckquotienten (pi norm) auf Höhe der Drosselklappe ermittelt wird, wobei sich der Soll-Druckquotient (pi norm) auf Höhe der Drosselklappe aus einer Division eines Drucks (pldkte) hinter der Drosselklappe durch einen Absolutdruck (pvdkml) vor der Drosselklappe ergibt, wo nach
2. 1.2 aus dem ermittelten Durchflussfaktorwert (psi) und anderen Größen ein modifizierter Durchflussfaktorwert (psi_mod) gebildet wird, wonach
3. 1.3 durch einen Quotienten aus dem modifizierten Durchflussfaktorwert (psi_mod) und einem Soll- Luftmassenstrom (mlsolte) auf Höhe der Dros selklappe ein Ersatzdrosselklappenflächenwert (adkni) gebildet wird und wonach
4. 1.4 mit dem Ersatzdrosselklappenflächenwert (adkni) durch einen Zugriff auf ein motor spezifisches Kennfeld eine zugehörige Dros selklappenöffnungswinkelvorgabe (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) hinter der Drosselklappe, ei ner Außenlufttemperatur (t_aluft), einem Umge bungsdruck (pu) und dem Soll-Luftmassenstrom (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.