DE102022208743A1

DE102022208743A1 - Verfahren zum Einstellen eines Drucks in einem Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102022208743A1
Application number: DE102022208743.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Brandt; Benjamin Hipp; Christoph Schweizer; Felix Hofmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-08-24
Filing date: 2022-08-24
Publication date: 2024-02-29
Also published as: CN117627795A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Drucks im Einlasstrakt (20) eines Verbrennungsmotors mittels eines Aktors (3), eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung sowie einen Verbrennungsmotor. Das Verfahren umfasst ein Erhalten mindestens eines Sollwerts für den Druck im Einlasstrakt (20) des Verbrennungsmotors und/oder mindestens eines Sollwerts für die Stellgröße des Aktors (3), ein Bestimmen mindestens einer Stellgröße des Aktors (3) basierend auf dem mindestens einen erhaltenen Sollwert für den Druck im Einlasstrakt (20), ein Ermitteln einer maximalen Stellgröße aus dem mindestens einen erhaltenen Sollwert für die Stellgröße des Aktors (3) und der mindestens einen bestimmten Stellgröße des Aktors (3), und ein Einstellen der ermittelten maximalen Stellgröße des Aktors (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Drucks im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors mittels eines Aktors, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung sowie einen Verbrennungsmotor.
Hintergrund der Erfindung
Verbrennungsmotoren mit Niederdruckabgasrückführung (ND-AGR) können einen zusätzlichen Aktor im Einlasstrakt aufweisen, der dazu dient, ein definiertes Druckgefälle zwischen einer Abgasentnahmestelle im Abgastrakt und einer Abgaseinleitstelle im Einlasstrakt des Verbrennungsmotors einzustellen. Dies erleichtert die Steuerung/Regelung eines über ein Abgasrückführventil (AGR-Ventil) in den Verbrennungsmotor zurückgeführten Abgasmassenstroms. Dabei kann das Druckgefälle mittels des Aktors bevorzugt derart eingestellt werden, dass ein Optimum im Hinblick auf eine Regelgüte des Abgasmassenstroms und Drosselverlusten im Einlasstrakt erzielt wird.
Bisher war die Einstellung des oben beschriebenen Druckgefälles über das AGR-Ventil die einzige Anforderung an den Aktor. Zukünftig werden jedoch weitere Anforderungen im Hinblick auf den Druck im Einlasstrakt oder die Stellung des Aktors hinzukommen. Beispielsweise kann der Aktor auch zur Reduktion von hörbaren Schwingungen im Einlasstrakt (Noise-Vibration-Harshness (NVH)) genutzt werden, wobei eine konkrete Stellung/Position des Aktors angefordert wird. Dies erfordert eine Koordination dieser Positionsanforderung mit der Druckanforderung im Einlasstrakt zur ND-AGR oder auch weiterer Druckanforderungen, die beispielsweise zur Tankentlüftung o.ä. benötigt werden.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Einstellen eines Drucks im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors mittels eines Aktors, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung sowie ein Verbrennungsmotor mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung ermöglicht es, die Steuerung/Regelung des oben beschriebenen Aktors zu erweitern, um mehrere Anforderungen an den Druck im Einlasstrakt bzw. an die Stellung des Aktors zu koordinieren und dadurch den jeweils benötigten Druckabfall über den Aktor zu steuern/regeln.
Im Einzelnen wird mindestens ein Sollwert für den Druck im Einlasstrakt des Verbrennungsmotors und/oder mindestens ein Sollwert für die Stellgröße des Aktors erhalten, z.B. in einer Recheneinheit empfangen oder dort berechnet. Die Recheneinheit kann beispielsweise in einem Steuergerät des Verbrennungsmotors (Motorsteuerung) enthalten oder selbst das Steuergerät des Verbrennungsmotors sein. Bei dem mindestens einen Sollwert für den Druck kann es sich beispielsweise um einen zur ND-AGR oder zur Tankentlüftung benötigten Solldruck im Einlasstrakt des Verbrennungsmotors handeln. Der mindestens eine Sollwert für die Stellgröße des Aktors kann beispielsweise von einer NVH-Überwachungsfunktion an die Recheneinheit gesendet werden, um die Stellgröße des Aktors derart einzustellen, dass Druckschwingungen im Einlasstrakt vor dem Aktor vermieden oder zumindest reduziert werden. Der Solldruck kann in Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Verbrennungsmotors in einer Kennlinie/einem Kennfeld der Recheneinheit gespeichert sein. Gleiches gilt für den mindestens einen Sollwert für die Stellgröße des Aktors, der ebenfalls in der Recheneinheit gespeichert sein kann.
Der Aktor kann beispielsweise ein Tellerventil, ein Schieber oder eine Klappe sein, die im Einlasstrakt des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Bevorzugt ist der Aktor eine Klappe und die Stellgröße des Aktors eine Klappenstellung/ein Klappenwinkel. Vorteilhaft handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen Ottomotor mit Abgasturboaufladung und ND-AGR. Besonders bevorzugt ist der Aktor vor einer AGR-Einleitstelle und/oder vor einem Verdichter der Abgasturboaufladung im Einlasstrakt des Verbrennungsmotors angeordnet.
Basierend auf dem mindestens einen empfangenen Sollwert für den Druck im Einlasstrakt wird eine Stellgröße für den Aktor bestimmt, um die unterschiedlichen Sollwerttypen (Druck, Stellgröße) miteinander vergleichen zu können. Dies bedeutet bei Einsatz einer Klappe, dass ein geforderter Solldruck im Einlasstrakt des Verbrennungsmotors in eine Klappenstellung/einen Klappenwinkel umgerechnet wird, der den Strömungsquerschnitt der Klappe bestimmt/verändert. Das kann beispielsweise mittels nachstehender Drosselgleichung erfolgen, die zusätzlich einen betriebspunktabhängigen Sollmassenstrom m_s durch den Verbrennungsmotor berücksichtigt: $m_{s} = A_{k} \cdot μ \cdot ψ \cdot \sqrt{2 \cdot p_{v} \cdot ρ_{v}}$
mit der Durchflussfunktion $ψ = \sqrt{\frac{κ}{κ - 1} [{(\frac{p_{F A V, s}}{p_{v}})}^{\frac{2}{κ}} - {(\frac{p_{F A V, s}}{p_{v}})}^{\frac{κ + 1}{κ}}]}$
Dabei bezeichnen A_K den Strömungsquerschnitt des Aktors, µ den Durchflussbeiwert, p_v den Druck vor dem Aktor, ρ_v die Dichte der Luft vor dem Aktor, p_FAV.s den Solldruck im Einlasstrakt nach dem Aktor und κ den Isentropenexponent.
Nachfolgend wird eine maximale Stellgröße des Aktors aus dem mindestens einen Sollwert für die Stellgröße des Aktors und der aus dem Solldruck bestimmten Stellgröße des Aktors ermittelt. Mit anderen Worten wird anhand der Sollwerte ein Wert für die Stellgröße ermittelt, der ein maximales Schließen des Aktors zur Folge hat.
Diese ermittelte maximale Stellgröße des Aktors wird dann eingestellt, d.h. insbesondere sendet die Recheneinheit ein Signal an den Aktor, das diesen veranlasst, eine Stellung gemäß der ermittelten maximalen Stellgröße einzunehmen. Dadurch kann im Einlasstrakt des Verbrennungsmotors eine maximal benötigte Druckabsenkung oder eine Dämpfung von Druckschwingungen vor dem Aktor erzielt werden.
Bevorzugt erfolgt die Bestimmung der mindestens einen Stellgröße des Aktors basierend auf dem mindestens einen Sollwert für den Druck im Einlasstrakt mittels eines ersten Reglers. Der erste Regler kann dabei eine Vorsteuerung enthalten, die beispielsweise die oben beschriebene Umrechnung eines Solldrucks in eine Stellgröße nach Gleichung (1) aufweist. Vorzugsweise umfasst der erste Regler zudem einen I-Regler (Integral-Regler), der Druckabweichungen im Einlasstrakt aufgrund von Ungenauigkeiten der Vorsteuerung mittels eines integrativen Übertragungsverhaltens kontinuierlich ausgleicht. Dazu kann der Druck im Einlasstrakt gemessen und die Stellgröße mittels des I-Reglers derart verstellt werden, dass der Solldruck erreicht wird. Mit anderen Worten stellt die Solldruckabweichung im Einlasstrakt die Regelgröße des I-Reglers dar.
Bevorzugt wird ein maximal zulässiger Wert für die Stellgröße des Aktors basierend auf einem minimal zulässigen Druck im Einlasstrakt des Verbrennungsmotors mittels eines zweiten Reglers ermittelt. Der minimal zulässige Druck dient vorzugsweise zum Schutz des Abgasturboladers und verhindert, dass aufgrund einer negativen Druckdifferenz zum Umgebungsdruck im Einlasstrakt Öl aus den Lagern des Abgasturboladers gesaugt wird. Werte für den minimal zulässigen Druck können beispielsweise in einer Kennlinie oder in einem Kennfeld in Abhängigkeit vom Betriebspunkt (Last, Drehzahl) des Verbrennungsmotors in der Recheneinheit abgespeichert werden.
Der zweite Regler kann analog zu dem ersten Regler eine Vorsteuerung enthalten, die die Drosselgleichung gemäß Formel (1) verwenden kann, um den minimal zulässigen Druck in einen maximal zulässigen Wert der Stellgröße des Aktors umzurechnen. Vorzugsweise weist der zweiten Regler zudem ebenfalls einen I-Regler auf, der Abweichungen des Drucks im Einlasstrakt von dem minimal zulässigen Druck kontinuierlich ausgleicht. Dazu kann wiederum der Druck im Einlasstrakt gemessen und die Stellgröße mittels des I-Reglers derart verstellt werden, dass der minimal zulässige Druck erreicht wird.
Der erste und der zweite Regler können in der Recheneinheit enthalten sein. Alternativ kann mindestens einer der beiden Regler auch als eigenständige Regeleinheit ausgeführt sein.
Bevorzugt wird die maximale Stellgröße des Aktors durch den maximal zulässigen Wert für die Stellgröße des Aktors begrenzt. Dadurch kann ein zu weites Schließen des Aktors, welches einen Druckabfall im Einlasstrakt unterhalb des minimal zulässigen Drucks zur Folge hätte, verhindert und ein ausreichender Schutz des Verdichters gewährleistet werden.
Zusammenfassend wird die einzustellende Stellgröße des Aktors gemäß dem Sollwert gewählt, der ein maximales Schließen des Aktors zur Folge hat, um das benötigte Druckgefälle beispielsweise für die NDAGR oder die Tankentlüftung bereitzustellen oder Druckschwingungen im Einlasstrakt vor dem Aktor zu dämpfen. Um jedoch Bauteilschäden am Verdichter zu vermeiden, wird das maximale Schließen des Aktors durch den maximal zulässigen Wert begrenzt, so dass der minimal zulässige Druck im Einlasstrakt nicht unterschritten wird.
Bevorzugt wird der erste Regler aktiviert, wenn die mindestens eine bestimmte Stellgröße des Aktors, die auf dem mindestens einen erhaltenen Sollwert für den Druck im Einlasstrakt basiert, größer als der mindestens eine erhaltene Sollwert für die Stellgröße des Aktors ist. Die bedeutet, dass der erste Regler aktiviert wird, wenn der Aktor basierend auf dem mindestens einen Sollwert für den Druck im Einlasstrakt weiter geschlossen werden muss, als es der direkt erhaltene Sollwert für die Stellgröße verlangt. Zudem muss zur Aktivierung des ersten Reglers gewährleistet sein, dass der mindestens eine Sollwert für den Druck im Einlasstrakt größer als der minimal zulässige Druck im Einlasstrakt ist. Mit anderen Worten wird der erste Regler immer dann aktiviert, wenn zum Einstellen eines geforderten Solldrucks im Einlasstrakt eine größere Stellgröße als die direkt erhaltene Stellgröße benötigt wird und der geforderte Solldruck den minimal zulässigen Druck nicht unterschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Regler aktiviert werden, wenn der Druck nach dem Aktor größer als der mindestens eine erhaltene Sollwert für den Druck im Einlasstrakt ist, und die mindestens eine bestimmte Stellgröße des Aktors, die auf dem mindestens einen erhaltenen Sollwert für den Druck im Einlasstrakt basiert, kleiner als der mindestens eine erhaltenen Sollwert für die Stellgröße des Aktors ist. In diesen Fällen ist der zweite Regler vorzugsweise nicht aktiviert, da dieser den Druck im Saugrohr auf den minimal zulässigen Druck regeln und damit der Regelung des ersten Reglers entgegenwirken würde.
Der zweite Regler wird vorzugsweise aktiviert, wenn der Druck im Einlasstrakt kleiner oder gleich dem minimal zulässigen Druck ist. Dies kann eintreten, wenn die maximale Stellgröße des Aktors den maximal zulässigen Wert erreicht oder diesen sogar kurzzeitig überschreitet. Mittels des zweiten Reglers wird die maximale Stellgröße des Aktors genau auf den maximal zulässigen Wert eingestellt und damit ein Unterschreiten des minimal zulässigen Drucks im Einlasstrakt verhindert. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Regler aktiviert werden, wenn die maximale Stellgröße des Aktors dem maximal zulässigen Wert für die Stellgröße des Aktors entspricht. In diesen Fällen ist der erste Regler bevorzugt nicht aktiviert, da dieser dem zweiten Regler entgegenwirken würde, um eine Regelabweichung zu dem geforderten Solldruck auszugleichen. Liegt der geforderte Solldruck unterhalb des minimal zulässigen Drucks, so hätte dies Schäden an dem Verdichter zu Folge.
Vorzugsweise schließen sich die Bedingungen zum Aktivieren des ersten und zweiten Reglers gegenseitig aus, so dass gewährleistet ist, dass immer nur einer der beiden Regler aktiv ist.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät des Verbrennungsmotors, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Niederdruck-Abgasrückführsystems (NDAGR-Systems) für einen Verbrennungsmotor mit Abgasturboaufladung; und
2 zeigt beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Blockschaltbild.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Niederdruck-Abgasrückführsystems (NDAGR-Systems) 40 für einen Verbrennungsmotor mit einem Aktor 3 zum Einstellen eines Druckgefälles zwischen Abgas- und Einlasstrakt 30, 20 des Verbrennungsmotors
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Niederdruck-Abgasrückführsystems (NDAGR-Systems) 40, das in den Abgas- und Einlasstrakt 30, 20 eines Verbrennungsmotors integriert ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen Ottomotor mit Abgasturboaufladung. Der dargestellte Einlasstrakt 20 des Verbrennungsmotors beinhaltet einen Luftfilter 1, einen Heißfilmluftmassenmesser (HFM) 2, eine Klappe 3 (Aktor), einen Verdichter 4 eines Abgasturboladers 4, 8, einen Ladeluftkühler 5 und eine Drosselklappe 6. Zwischen der Klappe 3 und dem Verdichter 4 ist ein Drucksensor 3a angeordnet. Der dem Verbrennungsmotor zugeführte Frischluftmassenstrom wird im HFM 2 gemessen und gelangt über den Einlasstrakt 20 in die Zylinder 7 des Verbrennungsmotors. Das verbrannte Gemisch wird nachfolgend über den Abgastrakt 30 ausgestoßen. Der dargestellte Abgastrakt 30 umfasst eine Turbine 8 des Abgasturboladers 4, 8, die den Verdichter 4 im Einlasstrakt 20 antreibt (nicht dargestellt), sowie einen Katalysator 9. Der Katalysator 9 kann gleichzeitig als Schalldämpfer dienen oder es kann ein separater Schalldämpfer (nicht dargestellt) in dem Abgastrakt 30 integriert sein. Die Steuerung/Regelung des den Zylindern 7 zugeführten Luftmassenstroms erfolgt durch ein Steuergerät des Verbrennungsmotors (Motorsteuerung) (nicht dargestellt) mittels der Drosselklappe 7 und des Abgasturboladers 4, 8.
Das NDAGR-System 40 beinhaltet einen AGR-Kühler 10 sowie ein AGR-Ventil 11, das den gewünschten Abgasrückführmassenstrom einstellt. Der zurückzuführende Abgasmassenstrom wird dem Abgastrakt 30 nach dem Katalysator 9 entnommen und dem Einlasstrakt 20 vor dem Verdichter 4 zugeführt. Da zwischen der Entnahmestelle des Abgasmassenstroms nach dem Katalysator 9 und der Einleitstelle vor dem Verdichter 4 nur ein geringes Druckgefälle vorliegt, führen bereits kleine Änderungen in der Stellung des AGR-Ventils zu signifikanten Schwankungen in dem zurückgeführten Abgasmassenstrom. Zur Verbesserung der Stabilität der AGR-Steuerung/Regelung ist daher eine Erhöhung des Druckgefälles zwischen Entnahme- und Einleitstelle des Abgasmassenstroms hilfreich. Dies kann durch eine Absenkung des Drucks vor dem Verdichter 4 mittels der Klappe 3 erreicht werden. Dabei bewirkt eine Veränderung einer Klappenstellung/eines Klappenwinkels eine Veränderung des Strömungsquerschnitts durch die Klappe 3. Durch eine Reduktion des Strömungsquerschnitts wird die Frischluftzufuhr zu dem Verdichter 4 gedrosselt und somit der Druck vor dem Verdichter 4 abgesenkt. Dadurch kann das Druckgefälle zwischen Entnahme- und Einleitstelle des zurückzuführenden Abgasmassenstroms erhöht werden. Dieses wird bevorzugt derart eingestellt, dass ein Optimum hinsichtlich der Steuer-/Regelbarkeit des Abgasmassenstroms und der Drosselverluste durch die Klappe 3 erzielt wird.
Neben der Einstellung des Druckgefälles über das AGR-Ventil kann eine Senkung des Drucks vor dem Verdichter 4 auch für andere Funktionen der Motorsteuerung erforderlich sein, bei denen ein Massenstrom in den Einlasstrakt eingeleitet wird (z.B. für die Tankentlüftung). Außerdem kann die Klappe 3 auch zur Reduktion von hörbaren Schwingungen im Einlasstrakt vor der Klappe 3 (Noise-Vibration-Harshness (NVH)) genutzt werden. Dazu kann der Klappenwinkel auf einen vorbestimmten Sollwert eingestellt werden, der beispielsweise auf dem Motorprüfstand ermittelt und in der Motorsteuerung abgespeichert werden kann. Die unterschiedlichen Funktionsanforderungen an die Klappe 3 können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise gemäß dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel koordiniert/priorisiert werden.
2 zeigt beispielhaft ein Blockschaltbild zur Umsetzung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Recheneinheit, die beispielsweise die Motorsteuerung sein kann. Das Blockschaltbild zeigt einen ersten Regler 100 zur Bestimmung/Regelung eines Klappenwinkels der Klappe 3 (Stellgröße des Aktors) basierend auf einem Sollwert p_FAV,s für den Druck im Einlasstrakt vor dem Verdichter 4 (Solldruck). Bei dem Solldruck kann es sich beispielsweise um einen Solldruck nach dem AGR-Ventil 11 bzw. vor dem Verdichter 4 für die NDAGR oder die Tankentlüftung handeln. Um dem ersten Regler 100 einen einheitlichen Solldruck p_FAV,s, vorzugeben, werden alle Solldrücke im Einlasstrakt 20 auf den Druck nach der Klappe 3 vor dem Verdichter 4 umgerechnet.
Der erste Regler 100 empfängt als weitere Eingangsgröße neben dem Solldruck p_FAV,s einen betriebspunktabhängigen Sollwert m_s für den Massenstrom durch den Verbrennungsmotor und gibt als Ausgangsgröße den Klappenwinkel α_s,p aus. Dieser geht nachfolgend zusammen mit einem Sollwert für den Klappenwinkel α_s,w in den Funktionsblock 102 ein, der den maximalen Klappenwinkel α_s aus den beiden Eingangsgrößen α_s,p, α_s,w ausgibt. Der Sollwert für den Klappenwinkel α_s,w kann z.B. ein Sollwinkel α_s,w zur NVH Verringerung sein. Der maximale Klappenwinkel α_s ist der Winkel, der die Klappe 3 am weitesten schließt. Dabei entspricht eine komplett offene Klappenstellung dem Wert 0 % und eine komplett geschlossene Klappenstellung dem Wert 100%.
In dem Funktionsblock 103 erfolgt dann eine Minimalauswahl zwischen dem maximalen Klappenwinkel α_s und dem maximal zulässigen Wert für den Klappenwinkel α_verd. Die Ausgangsgröße der Minimalauswahl α_FAV,s wird dann von der Motorsteuerung an die Klappe 3 gesendet und veranlasst diese, den ermittelten Klappenwinkel einzunehmen.
Der maximal zulässigen Wert für den Klappenwinkel α_verd wird basierend auf einem minimal zulässigen Druck p_FAV,verd im Einlasstrakt des Verbrennungsmotors vor dem Verdichter 4 mittels eines zweiten Reglers 101 ermittelt. Der Regler 101 empfängt als Eingangsgröße neben dem minimal zulässigen Druck p_FAV,verd,s ebenfalls den betriebspunktabhängigen Sollwert m_s für den Massenstrom durch den Verbrennungsmotor, und gibt als Ausgangsgröße den Klappenwinkel α_verd aus. Der minimal zulässige Druck dient vorzugsweise zum Schutz des Abgasturboladers und verhindert, dass Öl aus dessen Lagern gesaugt wird. Werte für den minimal zulässigen Druck können beispielsweise in einer Kennlinie oder in einem Kennfeld in Abhängigkeit des Drucks nach Verdichter 4 und des Massenstroms durch den Verbrennungsmotor in der Motorsteuerung abgespeichert werden.
Die beiden Regler 100 und 101 können eine Vorsteuerung zur Umrechnung der Eingangsgrößen Druck und Massenstrom in eine Klappenstellung enthalten. Dies kann mittels der Drosselgleichung gemäß Formel (1) erfolgen. Zusätzlich können beide Regler 100, 101 einen I-Regler zum Ausgleich von Ungenauigkeiten in der Vorsteuerung aufweisen. Dabei kann der erste Regler 100 bzw. der I-Anteil des ersten Reglers 101 aktiviert werden, wenn die Bedingungen 100a erfüllt sind. Diese können beispielsweise wie folgt formuliert werden: $(p_{F A V} > p_{F A V, s o l l} & & α_{s, p} < α_{v e r d}) ‖ (α_{s, p} > α_{s, w} & & p_{F A V, s} > p_{F A V, v e r d})$
Dabei bezeichnen p_FAV den Druck nach der Klappe 3, p_FAV,s den Solldruck nach der Klappe 3,p_FAV,verd den minimal zulässigen Druck nach der Klappe 3, α_s,p den aus dem Solldruck resultierenden Klappenwinkel, α_s,w den Sollwert für den Klappenwinkel und α_verd den maximal zulässige Klappenwinkel basierend auf dem minimal zulässigen Druck p_FAV,verd nach der Klappe 3 bzw. vor dem Verdichter 4.
Dies bedeutet, dass der erste Regler 100 aktiviert werden kann, wenn der aus dem Solldruck resultierende Klappenwinkel α_s,p (Stellgröße des Aktors, die auf dem mindestens einen empfangenen Sollwert für den Druck im Einlasstrakt basiert), größer als der Sollwert für den Klappenwinkel α_s,w (Sollwert für die Stellgröße des Aktors) ist, und der Solldruck p_FAV,s nach der Klappe 3 (Sollwert für den Druck im Einlasstrakt) größer als der minimal zulässigen Druck p_FAV,verd nach der Klappe 3 (minimal zulässige Druck im Einlasstrakt) ist. Außerdem kann der erste Regler 100 aktiviert werden, wenn der Druck p_FAV nach der Klappe 3 größer als der Solldruck p_FAV,s ist und der aus dem Solldruck p_FAV,s resultierende Klappenwinkel α_s,p kleiner als der maximal zulässige Klappenwinkel α_verd ist.
Der zweite Regler 101 bzw. der I-Anteil des zweiten Reglers kann aktiviert werden, wenn die Bedingungen 101a erfüllt sind. Diese können beispielsweise wie folgt formuliert werden: $(α_{s} = α_{v e r d}) ‖ (p_{F A V} < p_{F A V, v e r d})$
Dies bedeutet, dass der zweite Regler 101 aktiviert wird, wenn der Druck nach der Klappe 3 kleiner als der minimal zulässigen Druck p_FAV,verd nach der Klappe 3 oder wenn der maximalen Klappenwinkel α_s dem maximal zulässigen Wert für den Klappenwinkel α_verd entspricht. Da sich die Aktivierungsbedingungen 100a, 101a für die beiden Regler 100, 101 gegenseitig ausschließen, können störende Interaktionen zwischen den beiden Reglern 100, 101 vermieden werden.
Zusammenfassend stellt die Erfindung insbesondere eine Steuerung/Regelung für einen Aktor im Einlasstrakt eines Verbrennungsmotors bereit, der unterschiedliche Anforderungen an den Druck im Einlasstrakt bzw. an die Stellung des Aktors koordiniert/priorisiert, so dass der jeweils benötigte maximale Druckabfall unter Berücksichtigung der Drosselverluste und des Bauteilschutzes optimal eingestellt werden kann.

Claims

Verfahren zum Einstellen eines Drucks im Einlasstrakt (20) eines Verbrennungsmotors mittels eines Aktors (3) umfassend die Schritte Erhalten mindestens eines Sollwerts für den Druck im Einlasstrakt (20) des Verbrennungsmotors und/oder mindestens eines Sollwerts für die Stellgröße des Aktors (3), Bestimmen mindestens einer Stellgröße des Aktors (3) basierend auf dem mindestens einen erhaltenen Sollwert für den Druck im Einlasstrakt (20), Ermitteln einer maximalen Stellgröße aus dem mindestens einen erhaltenen Sollwert für die Stellgröße des Aktors (3) und der mindestens einen bestimmten Stellgröße des Aktors (3), und Einstellen der ermittelten maximalen Stellgröße des Aktors (3).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Bestimmung der mindestens einen Stellgröße des Aktors (3) basierend auf dem mindestens einen erhaltenen Sollwert für den Druck im Einlasstrakt (20) mittels eines ersten Reglers (100) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei ein maximal zulässiger Wert für die Stellgröße des Aktors (3) basierend auf einem minimal zulässigen Druck im Einlasstrakt (20) des Verbrennungsmotors mittels eines zweiten Reglers (101) ermittelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die maximale Stellgröße des Aktors (3) durch den maximal zulässigen Wert für die Stellgröße des Aktors (3) begrenzt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der erste Regler (100) aktiviert wird, wenn die mindestens eine bestimmte Stellgröße des Aktors (3), größer als der mindestens eine erhaltenen Sollwert für die Stellgröße des Aktors (3) ist, und der mindestens eine empfangene Sollwert für den Druck im Einlasstrakt (20) größer als der minimal zulässige Druck im Einlasstrakt (20) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der erste Regler (100) aktiviert wird, wenn der Druck nach dem Aktor (3) größer als der mindestens eine erhaltene Sollwert für den Druck im Einlasstrakt (20) ist, und die mindestens eine bestimmte Stellgröße des Aktors (3) kleiner als der mindestens eine erhaltenen Sollwert für die Stellgröße des Aktors (3) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der zweite Regler (101) aktiviert wird, wenn der Druck im Einlasstrakt (20) kleiner oder gleich dem minimal zulässigen Druck ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der zweite Regler (101) aktiviert wird, wenn die maximale Stellgröße des Aktors (3) dem maximal zulässigen Wert für die Stellgröße des Aktors (3) entspricht.
Recheneinheit umfassend einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche ausführt.
Verbrennungsmotor umfassend einen Einlasstrakt (20) mit einem Aktor (3) und einem Drucksensor (3a), sowie die Recheneinheit gemäß Anspruch 9.
Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 1 bis 8 auszuführen.
Computerlesbarer Datenträger, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.