DE102011078609A1

DE102011078609A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011078609A1
Application number: DE102011078609A
Authority: DE
Inventors: Joachim Paul; Wolfgang Fischer; Silke Seuling; Sebastian-Paul Wenzel; Roberto Saracino
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-01-10
Also published as: US20140236452A1; WO2013004545A1; CN103649503B; CN103649503A; EP2729688A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine beschrieben. Eine Basis-Steuergröße (20) zur Beeinflussung eines Ist-Werts (24) einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine wird ermittelt. Der Ist-Wert (24) der Betriebsgröße wird mit einem Soll-Wert (26) der Betriebsgröße verglichen. In Abhängigkeit von dem Vergleich wird eine Korrekturgröße (8) ermittelt. In Abhängigkeit von der Basis-Steuergröße (20) und in Abhängigkeit von der Korrekturgröße (8) wird eine Steuergröße (4) ermittelt. Ein Ist-Wert einer Zustandsgröße der Brennkraftmaschine wird ermittelt. In Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Wert der Zustandsgröße wird ein Start-Zeitpunkt eines Zeitintervalls einer kritischen Zustandsänderung der Brennkraftmaschine ermittelt. Die Steuergröße (4) wird nach dem Start-Zeitpunkt im Wesentlichen aus einer Zwischengröße (6) und einer Korrekturgröße (8) ermittelt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, eine Korrekturgröße in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße einer Brennkraftmaschine, die beispielsweise durch Sensorsignale gewonnen wird, und in Abhängigkeit von einem Vergleich eines Ist-Werts und eines Soll-Werts der Betriebsgröße zu ermitteln. Die Korrekturgröße wird mit einer zugehörigen Steuergröße kombiniert, um die Steuergröße an die tatsächlichen Betriebsbedingungen, repräsentiert durch den Ist-Wert der Betriebsgröße, anzupassen.
Auch bekannt ist, dass schnelle Änderungen eines Zustands der Brennkraftmaschine beispielsweise zu einem höheren Geräuschpegel, einer Erhöhung der Schadstoffe, einem instabilen Drehmoment oder im Allgemeinen zu einem instabilen Betrieb der Brennkraftmaschine führen können.
Aus der DE 10 2006 001 374 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Brennkraftmaschine bekannt. Bei dem Verfahren regelt eine Regelung eine die Verbrennungslage charakterisierende Verbrennungslagegröße auf einen Soll-Wert ein. Eine Steuerung und/oder eine Regelung beeinflusst eine das Moment der Brennkraftmaschine charakterisierende Momentengröße und/oder eine das Geräusch der Brennkraftmaschine charakterisierende Geräuschgröße mittels einer Steuergröße.
Aus der DE 10 2004 046 086 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt. Ausgehend von dem Vergleich einer Größe, die den Verbrennungsvorgang in wenigstens einem Zylinder charakterisiert, wird für diese Größe ein Abweichungswert ermittelt. Ausgehend von dem Abweichungswert wird eine erste Stellgröße eines ersten Stellelements zur Beeinflussung des Ansteuerungsbeginns angepasst. Ausgehend von der ersten Stellgröße wird eine zweite Stellgröße eines zweiten Stellelements zur Beeinflussung der Luftmasse angepasst.
Offenbarung der Erfindung
Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Durch die Berücksichtigung einer Zustandsgröße der Brennkraftmaschine wird eine kritische Zustandsänderung der Brennkraftmaschine erkannt. Durch die Ermittlung der Steuergröße in Abhängigkeit von einer Zwischensteuergröße und der Korrekturgröße nach einem Start-Zeitpunkt der kritischen Zustandsänderung kann der Verlauf der Steuergröße vorteilhaft an die kritische Zustandsänderung angepasst werden.
Neben der Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Aufwand bei der Bedatung und Kalibrierung eines Steuergeräts für eine Brennkraftmaschine stark reduziert werden, da speziell die vorgenannten kritischen Zustandsänderungen bei der Auslegung von Funktionen nicht mehr berücksichtigt werden müssen. Insbesondere führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Vereinfachung von Funktionen in dem Steuergerät. Beispielsweise können vorhandene Regler vereinfacht werden und benötigen damit weniger Rechen- und Speicherkapazität.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Steuergröße im Wesentlichen aus einem vorab gespeicherten festen Wert einer Basis-Steuergröße und einer Korrekturgröße ermittelt. Damit bewirkt der Eintritt der kritischen Zustandsänderung keine sofortige Änderung der Steuergröße, sondern die Steuergröße ändert sich lediglich in Abhängigkeit von der Änderung der Korrekturgröße. Dadurch wird vorteilhaft verhindert, dass ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine erreicht wird, der beispielsweise ein instabiles Drehmoment, eine laute Verbrennung oder eine Erhöhung der Schadstoffe zur Folge hat. Auch kann damit einer Beschädigung der Brennkraftmaschine vorteilhaft vorgebeugt werden. Besonders vorteilhaft benötigt diese Ausführungsform des Verfahrens kaum Rechenzeit- oder Speicherressourcen und ist gleichzeitig sehr effektiv, um dynamische Zustände der Brennkraftmaschine zu stabilisieren.
In einer alternativen Ausführungsform wird nach dem Start-Zeitpunkt die Zwischensteuergröße derart auf Basis der Basis-Steuergröße ermittelt, als dass die Steigung der Zwischensteuergröße durch einen maximalen Wert begrenzt ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Steuergröße vor einem Start-Zeitpunkt und nach einem End-Zeitpunkt der kritischen Zustandsänderung im Wesentlichen aus der Basis-Steuergröße, insbesondere einem Ist-Wert der Basis-Steuergröße, und der Korrekturgröße ermittelt. Dadurch können vorteilhaft in einem Normalbetrieb, das heißt vor und nach einer kritischen Zustandsänderung mit normalen Zustandsübergängen bzw. quasi-stationären Zuständen, die bisher dafür geeigneten Steuer- und Regelverfahren verwendet oder fortgesetzt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Steuergröße nach dem End-Zeitpunkt in Abhängigkeit von einer Steigung des Verlaufs der Steuergröße vor und/oder im Bereich des End-Zeitpunkts ermittelt. Vorteilhaft werden dadurch unstetige und undifferenzierbare Übergänge im Bereich des End-Zeitpunkts verhindert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird aus dem Ist-Wert der Zustandsgröße und einem Soll-Wert der Zustandsgröße eine Differenz gebildet und die kritische Zustandsänderung wird dann erkannt, wenn die gebildete Differenz einen Schwellwert überschreitet. Vorteilhaft wird dadurch die kritische Zustandsänderung auf einfache Art und Weise erkannt.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Es werden für funktionsäquivalente Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen
1 ein schematisches Blockschaltbild zur Ermittlung einer Steuergröße;
2 ein schematisches Blockschaltbild zur Ermittlung einer kritischen Zustandsänderung;
3 ein schematisches Zeitdiagramm mit einem zeitlichen Verlauf der Steuergröße und weiteren zeitlichen Verläufen.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild 2 zur Ermittlung einer Steuergröße 4. Bei der Steuergröße 4 handelt es sich insbesondere um eine Einspritzdauer, einen Einspritz-Startzeitpunkt, einen Einspritz-Endzeitpunkt, eine Kraftstoff-Einspritzmenge, eine Stellung der Drosselklappe oder eine Stellung des Abgasrückführventils.
Das Blockschaltbild 2 stellt eine Funktion bzw. Funktionen dar, die auf einem nicht gezeigten Steuergerät einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs ausgeführt werden kann bzw. können. Die Steuergröße 4 wird aus einer Zwischen-Steuergröße 6 und einer Korrekturgröße 8 ermittelt. An einer Stelle 10 ergibt sich die Steuergröße 4 aus der Addition der Zwischen-Steuergröße 6 und der Korrekturgröße 8. Die Zwischen-Steuergröße 6 wird von einem Block 12 erzeugt. Die Korrekturgröße 8 wird von einem Regler 14 erzeugt. Ein Zustandssignal 16 wird von einem Block 18 zur Zustandsermittlung erzeugt und dem Block 12 sowie dem Regler 14 zugeführt. Das Zustandssignal 16 ist vorzugsweise ein logisches Signal. Der Block 18 wird in 2 näher erläutert.
Dem Block 12 wird eine Basis-Steuergröße 20 zugeführt. Die Basis-Steuergröße 20 wird beispielsweise aus einem Kennfeld, einem Zuordungsdiagramm und/oder anderen Einheiten des Steuergeräts, wie beispielsweise einem weiteren Regler, ermittelt. In Abhängigkeit von der Basis-Steuergröße 20 und in Abhängigkeit von der Korrekturgröße 8 wird die Steuergröße 4 ermittelt.
Dem Regler 14 wird eine Regeldifferenz 22 zugeführt. Die Regeldifferenz 22 ergibt sich aus der Subtraktion eines Ist-Wertes 24 einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine von einem Soll-Wert 26 der Betriebsgröße der Brennkraftmaschine. Der Ist-Wert 24 der Betriebsgröße wird somit mit dem Soll-Wert 26 der Betriebsgröße verglichen. In Abhängigkeit von diesem Vergleich, also der Regeldifferenz 22, wird die Korrekturgröße 8 ermittelt. In nicht gezeigter Form können der Ist-Wert 24 und der Soll-Wert 26 der Betriebsgröße dem Regler 14 auch direkt zugeführt werden. Die Basis-Steuergröße 20 beeinflusst durch Rückkopplung den Ist-Wert 24 der Betriebsgröße, wenn die Basis-Steuergröße 20 der Zwischen-Steuergröße 6 entspricht oder diese zumindest beeinflusst. Die Ermittlung der Korrekturgröße 8 dient dazu, die Basis-Steuergröße 20 hinsichtlich eines gewünschten Soll-Werts 26 der Betriebsgröße zu korrigieren. Des Weiteren werden dem Regler 14 minimale und/oder maximale Grenzwerte 28 zugeführt, die den Wertebereich der Korrekturgröße 8 oder eine Steigung der Korrekturgröße beschränken.
Bei der Betriebsgröße handelt es sich beispielsweise um eine Qualität der Kraftstoffverbrennung, eine Geräusch-indizierende Größe für die Kraftstoffverbrennung, oder um eine Drehmoment-indizierende Größe. Der Ist-Wert 24 der Betriebsgröße wird beispielsweise anhand eines Sensorsignals ausgehend von einem Sensor, beispielsweise einem Drehmomentsensor, ermittelt. Alternativ kann der Ist-Wert 24 der Betriebsgröße auch von einem Kennfeld oder einer Funktion des Steuergeräts stammen.
Ist die Betriebsgröße eine Qualität der Kraftstoffverbrennung, so wird hierfür beispielsweise eine Mitte der Verbrennung verwendet. Die Mitte der Verbrennung entspricht einer Motorposition, beispielsweise einem bestimmten Kurbelwellenwinkel, bei der/dem im Wesentlichen bereits die Hälfte der gesamten Verbrennungshitze freigesetzt wurde bzw. bei der/dem im Wesentlichen die Hälfte der Masse des Kraftstoffs bereits verbrannt ist. Alternativ kann die Betriebsgröße in Form der Qualität der Kraftstoffverbrennung auch einen Beginn der Kraftstoff-Einspritzung darstellen, wobei beispielsweise im Wesentlichen 5 % der gesamten Verbrennungshitze freigesetzt wurden bzw. wobei im Wesentlichen 5 % der Masse des Kraftstoffs bereits verbrannt sind. Als Beginn der Kraftstoff-Einspritzung kann auch ein Zeitpunkt angenommen werden, zu dem ein Zylinderinnendruck in einem Zylinder einen vorgegebenen Druckverlauf verlässt.
Ist die Betriebsgröße eine Geräusch-indizierende Größe für die Kraftstoffverbrennung, so zeigt diese beispielsweise bei einem Überschreiten eines maximalen Druckgradienten durch den Gradienten des Zylinderinnendrucks einen hohen Geräuschpegel an. Auch andere Verfahren können angewandt werden, die aus verfügbaren Werten der Brennkraftmaschine einen Schalldruckpegel in Dezibel ermitteln.
Ist die Betriebsgröße eine Drehmoment-indizierende Größe, so kann diese beispielsweise eine ermittelte Arbeit pro Arbeitsspiel oder aber ein indizierter Mitteldruck sein. Der indizierte Mitteldruck ist ein Maß für die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine und ergibt sich beispielsweise aus einem zeitlichen Mittelwert des Zylinderinnendrucks während eines Arbeitshubs verringert um einen zeitlichen Mittelwert des Zylinderinnendrucks während eines Verdichtungshubs.
Die Steuergröße 4 wird in nicht gezeigter Form einem Stellglied zugeführt, wobei das Stellglied (nicht gezeigt) eine Stellgröße ermittelt, die einer Regelstrecke zugeführt wird. Das Stellglied ist als ein Teil des Steuergeräts ausgebildet, der eine Einflussnahme auf Parameter der Brennkraftmaschine erlaubt, die die Betriebsgröße beeinflussen. Insbesondere sind diese Parameter Randbedingungen, die die Betriebsgröße beeinflussen. Ist die Steuergröße 4 beispielsweise eine Zeitvorgabe für die Kraftstoff-Einspritzung, so bestimmt das Stellglied des Steuergeräts, wann die Kraftstoff-Einspritzung beginnt und endet, wobei das Stellglied einen entsprechenden Teil des Steuergeräts sowie die Ansteuerungselektronik umfasst, die über eine Leitung die in Abhängigkeit von der Steuergröße 4 ermittelte Stellgröße an ein Einspritzventil übermittelt. Die Regelstrecke umfasst hierbei im Wesentlichen das Einspritzventil, den Zylinder sowie alle beteiligten Komponenten der Brennkraftmaschine. Die Regelstrecke erzeugt eine Regelgröße, die der Betriebsgröße entspricht und die einem Messglied zugeführt wird. Allgemein umfasst die Regelstrecke alle Komponenten der Brennkraftmaschine, die einen Einfluss auf die erzeugte Regelgröße haben, wobei auch Teile des Steuergeräts Teil der Regelstrecke sein können. Mittels des Messglieds werden beispielsweise Druckverläufe des Zylinderinnendrucks im Zylinder dem Steuergerät zur Verfügung gestellt, was beispielsweise über einen entsprechenden Drucksensor im Zylinder, eine entsprechende Kabelanbindung sowie Signalformer wie Verstärker und Filter und Analog-Digital-Konverter realisiert ist. Das Messglied ermittelt in Abhängigkeit von der Regelgröße den Ist-Wert 24.
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des Blocks 18 aus 1 zur Ermittlung einer kritischen Zustandsänderung. Der Block 18 dient zur Erzeugung des bevorzugt logischen Zustandssignals 16. Hierzu wird ein Ist-Wert 30 einer Zustandsgröße der Brennkraftmaschine mit einem Soll-Wert 32 der Zustandsgröße an einer Stelle 34 zusammengeführt und verglichen. Insbesondere wird durch eine Differenzbildung an der Stelle 34 aus dem Ist-Wert 30 und dem Soll-Wert 32 eine Differenz 36 gebildet. Der Soll-Wert 32 kann beispielsweise von einem Kennfeld erzeugt werden, das mit weiteren Parametern der Brennkraftmaschine beaufschlagt wird.
Der Ist-Wert 30 der Zustandsgröße kann durch Auswerten eines entsprechenden Sensorsignals ausgehend von einem entsprechenden Sensor, beispielsweise einem Drucksensor für den Kraftstoffdruck, oder alternativ bzw. zusätzlich von einer anderen Funktion des Steuergeräts ermittelt werden. Insbesondere handelt es sich bei der Zustandsgröße um eine Abgasrückführrate, eine Frischluftmasse, ein Ladedruck, eine Einspritzzeit, einen Kraftstoffdruck, eine Kraftstoffmenge oder eine Betriebsart.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Zustandsgröße eine Abgasrückführungsrate, die Betriebsgröße ist die Mitte der Verbrennung, und die Steuergröße entspricht einer Zeitvorgabe einer Haupteinspritzung, beispielsweise des Einspritzbeginns, des Einspritzendes und/oder der Einspritzdauer.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Zustandsgröße ein Ladedruck in einem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine, die Betriebsgröße ist der Gradient des Zylinderinnendrucks, und die Steuergröße entspricht einer Zeitvorgabe einer Voreinspritzung, beispielsweise des Einspritzbeginns, des Einspritzendes und/oder der Einspritzdauer. In diesem Sinne sind auch weitere, nicht erläuterte Kombinationen von Zustandsgröße, Betriebsgröße und Steuergröße denkbar. Die Differenz 36 wird einem Block 38 zugeführt. Dem Block 38 wird des Weiteren ein oberer Schwellwert 40 und ein unterer Schwellwert 42 zugeführt. Der Block 38 erzeugt ein logisches Signal 44. Überschreitet nun die Differenz 36 den oberen Schwellwert 40 nach oben oder den unteren Schwellwert 42 nach unten, so zeigt das Signal 44 eine kritische Zustandsänderung, insbesondere den Wert logisch „1“ an. Liegt die Differenz 36 zwischen dem oberen Schwellwert 40 und dem unteren Schwellwert 42, so zeigt das Signal 44 keine kritische Zustandsänderung, d.h. einen Normalbetrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere logisch „0“, an. Das logische Signal 44 wird einen Block 46 zur Entprellung zugeführt. Der Block 46 erzeugt das Zustandssignal 16 in Abhängigkeit von dem logischen Signal 44. Die Entprellung im Block 46 bedeutet beispielsweise, dass ein kurzzeitiges Überschreiten des oberen Schwellwerts 40 nach oben oder des unteren Schwellwerts 42 nach unten durch die Differenz 36, sichtbar durch ein kurzzeitiges logisch „1“ des Signals 44 nicht zu einem logisch „1“ des Zustandssignals 16 führt.
3 zeigt ein schematisches Zeitdiagramm 48 mit einem beispielhaften zeitlichen Verlauf der Steuergröße 4 sowie weiteren beispielhaften zeitlichen Verläufen. Entlang einer Zeitachse t ist ein Start-Zeitpunkt t1 sowie ein End-Zeitpunkt t2 eines Zeitintervalls Ta der kritischen Zustandsänderung der Brennkraftmaschine aufgetragen. Der End-Zeitpunkt t2 ist ein weiterer Start-Zeitpunkt eines weiteren Zeitintervalls Tb mit keiner kritischen Zustandsänderung. Orthogonal zur Zeitachse t erstreckt sich eine weitere Achse y, wobei in Bereichen A, B und C verschiedene Größen mit jeweils unterschiedlichen Maßstäben aufgetragen sind.
Im Bereich A ist ein beispielhafter Verlauf der Differenz 36 aus 2 gezeigt. Des Weiteren ist der obere Schwellwert 40 aufgetragen. Zu dem Start-Zeitpunkt t1 überschreitet der Verlauf der Differenz 36 den oberen Schwellwert 40 nach oben. Zwischen dem Start-Zeitpunkt t1 und dem Endzeitpunkt t2 verweilt der Verlauf der Differenz 36 oberhalb des oberen Schwellwerts 40. Zu dem End-Zeitpunkt t2 überschreitet der Verlauf der Differenz 36 den oberen Schwellwert 40 nach unten. Ab dem End-Zeitpunkt t2 verweilt der Verlauf der Differenz 36 unterhalb des oberen Schwellwerts 40. Entsprechend wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Wert 30 der Zustandsgröße der Start-Zeitpunkt t1 des Zeitintervalls Ta der kritischen Zustandsänderung der Brennkraftmaschine ermittelt. Ebenso wird in Abhängigkeit von dem Ist-Wert 30 der Zustandsgröße der End-Zeitpunkt t2 des Zeitintervalls Ta der kritischen Zustandsänderung ermittelt. Das Zustandssignal 16 aus den 1 und 2 zeigt im Zeitintervall Ta die kritische Zustandsänderung als logisch „1“ an. Vor dem Start-Zeitpunkt t1 und nach dem End-Zeitpunkt t2 befindet sich die Brennkraftmaschine nicht in der kritischen Zustandsänderung sondern in dem Normalbetrieb.
Im Bereich C ist ein beispielhafter Verlauf des Ist-Werts 24 und ein beispielhafter Verlauf des Soll-Werts 26 der Betriebsgröße der Brennkraftmaschine gezeigt. Beide Verläufe weisen einen steigenden Verlauf auf, wobei sich der Soll-Wert 26 um den End-Zeitpunkt t2 herum unterhalb des Ist-Werts 24 befindet. Im Falle der Ausführung der Betriebsgröße als Parameter für den indizierten Mitteldruck bewegt sich der Verlauf des Ist-Werts 24 des Parameters für den tatsächlichen indizierten Mitteldruck zwar oberhalb des Soll-Werts 26 des Parameters für den gewünschten indizierten Mitteldruck im Bereich des End-Zeitpunkts t2, jedoch bleibt dieser Abstand gering. Dieser geringe Abstand zwischen dem Ist-Wert 24 und dem Soll-Wert 26 wird durch das beschriebene Verfahren erreicht.
Im Bereich B ist der beispielhafte Verlauf der Steuergröße 4 gezeigt. Vor dem Start-Zeitpunkt t1 wird die Steuergröße 4 im Wesentlichen aus der Basis-Steuergröße 20 und der Korrekturgröße 8 gebildet. Vor dem Start-Zeitpunkt t1 ist das Zustandssignal 16 gleich logisch „0“ und der Block 12 aus 1 leitet in diesem Normalbetrieb die Basis-Steuergröße 20 als Zwischensteuergröße 6 direkt an die Stelle 10 weiter. Beim Übergang vom Normalbetrieb der Brennkraftmaschine zum Betrieb mit der kritischen Zustandsänderung der Brennkraftmaschine, d.h. mit einem Übergang des Zustandssignals 16 von logisch „0“ zu logisch „1“, ermittelt der Block 12 einen festen Wert 50 der Basis-Steuergröße 4 als ein vor dem Start-Zeitpunkt t1 zuletzt ermittelter Ist-Wert der Basis-Steuergröße 20. Im Bereich des Start-Zeitpunkts t1 wird somit der feste Wert 50 der Basis-Steuergröße 20 ermittelt und gespeichert.
Der gezeigte Verlauf der Basis-Steuergröße 20 befindet sich innerhalb des Zeitintervalls Ta im Wesentlichen stets oberhalb des Verlaufs der Steuergröße 4. Insbesondere weist der Verlauf der Steuergröße 4 eine kleinere Steigung auf, als der Verlauf der Basis-Steuergröße 20. Durch die Zusammensetzung der Steuergröße 4 im Zeitintervall Ta verläuft die Steuergröße 4 weniger sprunghaft als die Basis-Steuergröße 20.
Nach dem Start-Zeitpunkt t1 wird die Steuergröße 4 im Wesentlichen aus dem gespeicherten festen Wert 50 der Basis-Steuergröße 20 und der Korrekturgröße 8 ermittelt. Dadurch, dass im Bereich des Start-Zeitpunkts t1 der feste Wert 50 gespeichert wird und dass ab bzw. nach dem Zeitpunkt t1 die Steuergröße 4 auf Basis des festen Werts 50 sowie der Korrekturgröße 8 ermittelt wird, ergibt sich ein stetiger und differenzierbarer Übergang des Verlaufs der Steuergröße 4 vom Normalbetrieb in den Betrieb mit der kritischen Zustandsänderung hinein. Zum Anderen hängt die Veränderung der Steuergröße 4 nur noch von der Veränderung der Korrekturgröße 8 ab.
Alternativ wird von dem Block 12 nach dem Startzeitpunkt t1 im Zeitintervall Ta die Zwischensteuergröße 6 derart auf Basis der Basis-Steuergröße 20 erzeugt, als dass die Steigung der Zwischensteuergröße 6 durch einen maximalen Wert begrenzt ist.
Nach dem End-Zeitpunkt t2 setzt sich die Steuergröße 4 im Wesentlichen aus der Basis-Steuergröße 20 und der Korrekturgröße 8 zusammen. Zu dem End-Zeitpunkt t2 wird von dem Betrieb mit der kritischen Zustandsänderung in den Normalbetrieb gewechselt, das heißt das Zustandssignal 16 geht von seinem logischen Zustand „1“ in den logischen Zustand „0“ über. Der Block 12 leitet nun wieder den Ist-Wert der Basis-Steuergröße 20 als Zwischen-Steuergröße 6 weiter, womit die Zwischen-Steuergröße 6 der Basis-Steuergröße 20 entspricht. Der Regler 14 bekommt zum End-Zeitpunkt t2 mittels des Übergangs von logisch „1“ zu logisch „0“ die Information, dass die Korrekturgröße 8 nunmehr auf Basis des Ist-Werts der Basis-Steuergröße 20 berechnet wird. Der Regler 14 kann beispielsweise als Proportional-Integral-Regler ausgeführt sein. Die Steuergröße 4 wird hierbei gemäß Formel 1 als Final_Sg_val ermittelt, wobei Pre_corr_Sg_val der Zwischensteuergröße 6 und Gov_Corr_val der Korrekturgröße 8 entspricht. Die Zwischensteuergröße 6, also Pre_corr_Sg_val entspricht im Zeitintervall Ta dem festen Wert 50. Final_Sg_val = Pre_corr_Sg_val + Gov_Corr_val (1)
Die Korrekturgröße 8 wird nach Formel 2 ermittelt, wobei die Korrekturgröße 8 als Gov_Corr_val sich aus der Addition eines Proportional-Anteils P_comp und eines Integral-Anteils I_comp zusammensetzt. Der Parameter t beschreibt die Abhängigkeit von der Zeit. Gov_Corr_val(t) = P_comp(t) + I_comp(t) (2)
Der Proportional-Anteil P_comp ergibt sich aus Formel 3, wobei P_par ein Proportional-Parameter, Des_Bt_val der Soll-Wert 26 der Betriebsgröße und Act_Bt_val der Ist-Wert 24 der Betriebsgröße ist. P_comp(t) = P_par·(Des_Bt_val(t) – Act_Bt_val(t)) (3)
Der Integral-Anteil I_comp ergibt sich aus Formel 4, wobei I_par ein Integral-Parameter ist.
Bei der Durchführung des Verfahrens speichert der Regler 14 innerhalb des Integral-Anteils I_comp(t) den bisherigen Verlauf der Regeldifferenz 22 bis zum Zeitpunkt t. Wird der End-Zeitpunkt t2 erreicht, so wird die Zwischensteuergröße 6 wieder zu der Basis-Steuergröße 20. Um Sprünge im Verlauf der Steuergröße 4 zu vermeiden, wird der Integral-Anteil I_comp(t) zu einem weiteren Zeitpunkt t2 + dt, d.h. unmittelbar nach dem Zeitpunkt t2, mit einem weiteren Integral-Anteil I_comp(t2 + dt) überschrieben. Zum Zeitpunkt t2 ergibt sich die Steuergröße 4 als Final_Sg_val nach Formel 5. Final_Sg_val(t2) = Pre_corr_Sg_val(t2) + Gov_Corr_val(t2) (5)
Die Korrekturgröße 8 als Gov_Corr_val ergibt sich nach Formel 6, wobei I_comp(t2) in der 3 dargestellt ist. Für den End-Zeitpunkt t2 ergibt sich der Integral-Anteil I_comp(t2) nach Formel 4 analog. Gov_Corr_val(t2) = P_comp(t2) + I_comp(t2) (6)
Die Zwischensteuergröße 6, also Pre_corr_Sg_val entspricht im Zeitintervall Ta dem festen Wert 50 und ab dem weiteren Zeitpunkt t2 + dt, also im Zeitintervall Tb der Basis-Steuergröße 20. Für den weiteren Zeitpunkt t2 + dt, d.h. unmittelbar nach dem Zeitpunkt t2, ergibt sich der Integral-Anteil I_comp(t2 + dt) nach Formel 7 aus der Subtraktion der Basis-Steuergröße 20 als Zwischensteuergröße 6, also Pre_corr_Sg_val(t2 + dt), von der Steuergröße 4 zum End-Zeitpunkt t2, also Final_Sg_val(t2). I_comp(t2 + dt) = Final_Sg_val(t2) – Pre_corr_Sg_val(t2 + dt) (7)
Da der Proportional-Anteil P_comp zum End-Zeitpunkt t2 und zum weiteren Zeitpunkt t2 + dt im Wesentlichen gleich ist und I_comp zum weiteren Zeitpunkt t2 + dt gemäß der Formel 7 ermittelt und der alte Wert überschrieben wird, ergibt sich, dass die Steuergröße 4 zum End-Zeitpunkt t2, d.h. Final_Sg_Val(t2), im Wesentlichen der Steuergröße 4 zum weiteren Zeitpunkt t2 + dt, d.h. Final-Sg_val(t2 + dt), entspricht und sich damit kein Sprung im Verlauf der Steuergröße 4 ergibt.
Ist in diesem Text von einer Größe die Rede, insbesondere hinsichtlich einer Ermittlung, einer Verarbeitung oder Ähnlichem, so ist stets von dem Ist-Wert der entsprechenden Größe auszugehen. Ist ein zeitlich bestimmter Wert einer Größe gemeint, insbesondere zeitbezogen, so ist dieser explizit angegeben. Soll eine Größe einen bestimmten Wert erreichen, so ist explizit von einem Ist-Wert und von einem Soll-Wert der Größe die Rede.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren können als Computerprogramm für ein digitales Rechengerät ausgeführt werden. Das digitale Rechengerät ist dazu geeignet, die vorstehend beschriebenen Verfahren als Computerprogramm auszuführen. Die Brennkraftmaschine ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen und umfasst ein Steuergerät, welches das digitale Rechengerät, insbesondere einen Mikroprozessor, umfasst. Das Steuergerät umfasst ein Speichermedium, auf dem das Computerprogramm abgespeichert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006001374 A1 [0004]
DE 102004046086 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei eine Basis-Steuergröße (20) zur Beeinflussung eines Ist-Werts (24) einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ermittelt wird, wobei der Ist-Wert (24) der Betriebsgröße mit einem Soll-Wert (26) der Betriebsgröße verglichen wird, wobei in Abhängigkeit von dem Vergleich eine Korrekturgröße (8) ermittelt wird, und wobei eine Steuergröße (4) in Abhängigkeit von der Basis-Steuergröße (20) und in Abhängigkeit von der Korrekturgröße (8) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ist-Wert (30) einer Zustandsgröße der Brennkraftmaschine ermittelt wird, dass in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Wert (30) der Zustandsgröße ein Start-Zeitpunkt (t1) eines Zeitintervalls (Ta) einer kritischen Zustandsänderung der Brennkraftmaschine ermittelt wird, und dass die Steuergröße (4) nach dem Start-Zeitpunkt (t1) im Wesentlichen aus einer Zwischensteuergröße (6) und der Korrekturgröße (8) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Bereich des Start-Zeitpunkts (t1) ein fester Wert (50) der Basis-Steuergröße (20) ermittelt und gespeichert wird, und wobei die Zwischensteuergröße (6) der gespeicherte feste Wert (50) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Startzeitpunkt (t1) die Zwischensteuergröße (6) derart auf Basis der Basis-Steuergröße (20) ermittelt wird, als dass die Steigung der Zwischensteuergröße (6) durch einen maximalen Wert begrenzt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit von dem Ist-Wert (30) der Zustandsgröße ein End-Zeitpunkt (t2) des Zeitintervalls (Ta) der kritischen Zustandsänderung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Steuergröße (4) vor dem Start-Zeitpunkt (t1) und nach dem End-Zeitpunkt (t2) im Wesentlichen aus der Basis-Steuergröße (20) und der Korrekturgröße (8) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Steuergröße (4) unmittelbar nach dem End-Zeitpunkt (t2) in Abhängigkeit von einem Integral-Anteil (I_comp(t2 + dt)) ermittelt wird, und wobei sich der Integral-Anteil (I_comp(t2 + dt)) aus der Subtraktion der Basis-Steuergröße (20) als Zwischensteuergröße (6) von der Steuergröße (4) zum End-Zeitpunkt (t2) ergibt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei aus dem Ist-Wert (30) der Zustandsgröße und einem Soll-Wert (32) der Zustandsgröße eine Differenz (36) gebildet wird, und wobei der Start-Zeitpunkt (t1) der kritischen Zustandsänderung dann erkannt wird, wenn die gebildete Differenz (36) einen Schwellwert (40; 42) überschreitet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der feste Wert (50) der Basis-Steuergröße (20) als ein vor dem Start-Zeitpunkt (t1) zuletzt ermittelter Ist-Wert der Basis-Steuergröße (20) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zustandsgröße eine Abgasrückführrate, eine Frischluftmasse, ein Ladedruck, eine Einspritzdauer, ein Kraftstoffdruck, eine Kraftstoffmenge oder eine Betriebsart ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Betriebsgröße eine Qualität der Kraftstoffverbrennung, eine Geräuschindizierende Größe oder eine Drehmoment-indizierende Größe ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Basis-Steuergröße (20) und die Steuergröße (4) eine Einspritzdauer, ein Einspritz-Startzeitpunkt, ein Einspritz-Endzeitpunkt, eine Kraftstoff-Einspritzmenge, eine Stellung der Drosselklappe oder eine Stellung des Abgasrückführventils sind.
Computerprogramm für ein digitales Rechengerät, das dazu geeignet ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das mit einem digitalen Rechengerät insbesondere einem Mikroprozessor versehen ist, auf dem ein Computerprogramm nach dem Anspruch 12 lauffähig ist.
Speichermedium für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 13 auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 12 abgespeichert ist.