DE19757661C1

DE19757661C1 - Verfahren für die Ladedruckregelung einer Brennkraftmaschine mit Turbolader

Info

Publication number: DE19757661C1
Application number: DE19757661A
Authority: DE
Inventors: Dirk Heinitz; Achim Przymusinski; Christian Dr Birkner
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: US6067799A; FR2772834A1; FR2772834B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Ladedruckrege lung einer Brennkraftmaschine mit Turbolader. Insbesondere dient das Verfahren zur instationären Beeinflussung des Lade drucksollwertes für Brennkraftmaschinen.

Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, die mit einem Turbolader ausgestattet sind, ist es aus verbrennungs technischen Gründen notwendig, über den gesamten Arbeitsbe reich definierte Ladedrücke für die Füllung der Brennkammern zur Verfügung zu stellen. Dabei ist der vom Turbolader er zeugte Ladedruck vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ab hängig. In einer den Ladedruck regelnden bekannten Regelein heit wird der gewünschte Soll-Ladedruck einem drehzahl- und lastabhängigen Kennfeld entnommen. Die in dem Kennfeld abge legten Sollwerte wurden vorher mit Hilfe von statischen Prüf standsuntersuchungen ermittelt. Dabei sind zu niedrigen Dreh zahlen bzw. niedrigen Lasten niedrige Soll-Ladedrücke abge speichert. Da jedoch der Fahrzeugbetrieb vorwiegend dynamisch erfolgt, d. h. mit häufig wechselnden Motordrehzahlen und so mit unterschiedlichen Ladedrücken, arbeitet die Kennfeldvor gabe von Soll-Ladedrücken nicht immer zufriedenstellend. Bei schnellen Lastwechseln, z. B. beim Schalten, sinken Drehzahl und Last in kurzer Zeit stark ab, wodurch entsprechend der Kennfeldvorgabe auch der Soll-Ladedruck in den Schaltzeit punkten abgesenkt wird. Das Absenken der Sollwertvorgabe bei kurzen Lastwechseln führt aber zu starken Schadstoffemissio nen und ist daher nicht erwünscht.

Ein derartiges System zur Regelung der Aufladung einer Brenn kraftmaschine ist aus DE 43 44 960 A1 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sollwertvorgabe für die Ladedruckregelung einer Brennkraftmaschine mit Turbo lader unter dynamischen Gesichtspunkten zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach An spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfin dung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verhalten der Brennkraftmaschine durch dynamische Korrektur der aus dem Kennfeld entnommenen Werte verbessert. Wird erkannt, daß ein Kennfeldwert größer als der Kennfeldwert der vorangegangenen Rechnung ist, wird der Kennfeldwert sofort als Prozeßkenngrö ße weitergeleitet, so daß der entsprechende Soll-Ladedruck als Vorgabe an die eigentliche Ladedruckregelung weitergelei tet wird. Wenn dagegen der aktuelle Kennfeldwert kleiner als der vorherige Kennfeldwert ist, wird der vorherige Kennfeld wert zunächst während einer Totzeit gehalten. Nach Ablauf der Totzeit wird der aktuelle Kennfeldwert gefiltert und als Pro zeßkenngröße in der Ladedruckregelung weiterverarbeitet. Als Filter hat sich als besonders vorteilhaft ein PT₂-Filter erwiesen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein zu schnelles Absinken des Ladedrucksollwertes bei schnellen Lastwechseln verhindert, wodurch die Partikelemission vermindert und höhe re Abgasrückführungsraten beim Beschleunigen ermöglicht wer den.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Flußdiagramm mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.

In einem in der Figur nicht dargestellten Bereich der Rege lung wird regelmäßig aufgrund von an der Brennkraftmaschine ermittelten Drehzahl- oder Lastwerten in einem gespeicherten Kennfeld ein Kennfeldwert ausgelesen, der einem durch einen Turbolader zu erzeugenden Soll-Ladedruck entspricht. Wenig stens zwei aufeinander folgende Kennfeldwerte u(k-1) und u(k) werden von der Regelung gespeichert.

In dem jeweiligen Regelungszyklus wird in einem Schritt S1 der aktuell ermittelte Kennfeldwert u(k) mit dem im vorheri gen Zyklus bestimmten Kennfeldwert u(k-1) verglichen. Auf grund des Vergleichs in Schritt S1 verzweigt das Verfahren zu einem Schritt S2, wenn der aktuelle Kennfeldwert u(k) größer oder gleich dem vorherigen Kennfeldwert u(k-1) ist. Wenn der aktuelle Kennfeldwert u(k) dagegen kleiner als der vorherige Kennfeldwert u(k-1) ist, verzweigt das Verfahren zu einem Schritt S4.

In Schritt S2 wird eine in einem parallel zu dem Verfahren vorgesehenen, nicht dargestellten Totzeitglied laufende Tot zeit T_t neu gestartet. In einem nachfolgenden Schritt S3 wird der aktuelle Kennfeldwert als Prozeßkenngröße x(k) weiterge leitet und in bekannter Weise durch nachfolgende Abschnitte der Ladedruckregelung verarbeitet. Der durch die Schritte S2 und S3 gekennzeichnete Ast des Verfahrens ist daher für den statischen Fahrzeugbetrieb mit unveränderter Drehzahl bzw. Last sowie für den dynamischen Fahrzeugbetrieb bei Vergröße rung der Drehzahl oder der Last zuständig. Bei jeder Vergrö ßerung bzw. Beibehaltung des Kennfeldwertes u(k) wird das entsprechende Totzeitglied der Regelung getriggert, so daß die Totzeit T_t von neuem zu laufen beginnt.

Wenn dagegen Drehzahl und/oder Last der Brennkraftmaschine abfallen - was z. B. durch mit Schaltvorgängen gekoppelten Gaswechseln hervorgerufen wird - und dementsprechend der ak tuelle Kennfeldwert u(k) kleiner als der vorherige Kennfeld wert u(k-1) ist, wird in Schritt S4 geprüft, ob die vorbe stimmte Totzeit T_t abgelaufen ist. Ein in der Praxis geeigne ter Wert für die Totzeit T_t liegt zwischen 1 und 3 Sekunden, kann jedoch auch, je nach Typ der Brennkraftmaschine, größer oder kleiner sein.

Wenn in Schritt S4 festgestellt wird, daß die Totzeit T_t noch nicht abgelaufen ist, wird in einem Schritt S7 der vorherige Kennfeldwert u(k-1) als Prozeßkenngröße x(k) gehalten und an die Regelung weitergeleitet.

Wird dagegen in Schritt S4 festgestellt, daß die Totzeit T_t abgelaufen ist, wird in einem Schritt S5 die Totzeit T_t neu gestartet, indem das entsprechende Totzeitglied getriggert wird.

In einem dem Schritt S5 nachfolgenden Schritt S6 wird der ak tuelle Kennfeldwert u(k) durch ein PT₂-Glied gefiltert und als Prozeßkenngröße x(k) an die Regelung weitergeleitet.

Die Totzeit T_t und die Kenngrößen des PT₂-Filters sind je nach Anwendungsweise frei wählbar. Möglich ist auch eine ent sprechende Steuerung bzw. Regelung, die die Totzeit- und Fil terkennwerte einstellt.

Claims

1. Verfahren für die Ladedruckregelung einer Brennkraftma schine mit Turbolader, mit den Schritten:

- wiederholtes Bestimmen eines einem Soll-Ladedruck ent sprechenden aktuellen Kennfeldwertes u(k) auf der Basis eines drehzahl-/lastabhängigen Kennfeldes;
- Vergleichen des aktuellen Kennfeldwertes u(k) mit einem vorherigen Kennfeldwert u(k-1);
- wenn der aktuelle Kennfeldwert u(k) größer oder gleich dem vorherigen Kennfeldwert u(k-1) ist, Weiterleiten des aktuellen Kennfeldwertes u(k) als Prozeßkenngröße x(k);
- wenn der aktuelle Kennfeldwert u(k) kleiner als der vor herige Kennfeldwert u(k-1) ist,
- + Halten des vorherigen Kennfeldwertes u(k-1) als Pro zeßkenngröße x(k) bis zum Ablauf einer vorbestimmten Tot zeit, und,
- + nach Ablauf der Totzeit, Weiterleiten des aktuellen Kennfeldwertes u(k) als Prozeßkenngröße x(k).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Filtern des aktuellen Kennfeldwertes u(k) nach Ablauf der vorbestimmten Totzeit und
- Weiterleiten des gefilterten aktuellen Kennfeldwertes als Prozeßkenngröße x(k).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtern des aktuellen Kennfeldwertes u(k) mittels eines PT₂-Filters erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß, wenn festgestellt worden ist, daß der ak tuelle Kennfeldwert u(k) größer oder gleich dem vorherigen Kennfeldwert u(k-1) ist, ein neuer Totzeitzyklus gestartet wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nach Ablauf der vorbestimmten Totzeit ein neuer Totzeitzyklus gestartet wird.