DE19731994A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegrif
fen der unabhängigen Ansprüche.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer
Brennkraftmaschine sind aus der DE 195 48 278 bekannt. Dort
werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des
Drucks in einem Speicher eines Common-Rail-Systems beschrie
ben. Zur Regelung des Drucks wird eine Regelmenge vom Spei
cher in einen Niederdruckbereich abgelassen. Desweiteren ist
vorgesehen, daß ein zweiter Regler auf den Niederdruckbe
reich einwirkt.
Das Druckregelventil, das den Druck im Speicher regelt, ar
beitet bei kleinen Regelmengen instabil. Andererseits sind
große Regelmengen unerwünscht, da in diesem Fall die Hoch
druckpumpe unnötig Kraftstoff fördert. Diese unnötige Förde
rung von Kraftstoff führt zu einer Erwärmung des Kraftstoffs
und einer Verringerung der Leistung des Motors, was wiederum
eine Erhöhung des Verbrauchs an Kraftstoff zur Folge hat.
In bestimmten Betriebszuständen, wenn der Druck schnell auf
einen niedereren Sollwert abgesenkt werden soll, wird aber
eine große Regelmenge gewünscht, damit ein schneller Druck
abbau erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfah
ren und einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftma
schine der eingangs genannten Art, eine stabile und genaue
Regelung des Drucks zu erzielen, wobei eine Erwärmung des
Kraftstoffs vermieden bzw. der Energieverbrauch der Drucker
zeugung verringert wird. Diese Aufgabe wird durch die in den
unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise können die beiden
wichtigen Größen Kraftstoffdruck und Regelmenge unabhängig
voneinander eingestellt werden. Der Kraftstoffdruck kann ab
hängig von den Betriebszuständen auf beliebige Werte schnell
eingestellt werden. Die Regelmenge kann sehr gering gehalten
werden. Für einen schnellen Druckabbau kann die Regelmenge
aber auch schnell auf einen hohen Wert gesetzt werden.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbil
dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn
zeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1
ein Blockdiagramm des Kraftstoffzumeßsystems, Fig. 2 ein
Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Regelstruktur, Fig. 3
ein Blockdiagramm einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, Fig. 4 die Regelmenge über dem Ansteuerstrom
aufgetragen und Fig. 5 ein Flußdiagramm.
In Fig. 1 sind die für das Verständnis der Erfindung erfor
derlichen Bauteile eines Kraftstoffversorgungssystems einer
Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung dargestellt.
Das dargestellte System wird üblicherweise als Com
mon-Rail-System bezeichnet.
Mit 100 ist ein Kraftstoffvorratsbehälter bezeichnet. Dieser
steht über ein ersten Filter 105, einer vorzugsweise steuer
baren Vorförderpumpe 110 mit einem zweiten Filtermittel 115
in Verbindung. Vom zweiten Filtermittel 115 gelangt der
Kraftstoff über eine Leitung zu einem Ventil 120. Die Ver
bindungsleitung zwischen dem Filtermittel 115 und dem Ventil
120 steht über ein Niederdruckbegrenzungsventil 140 mit dem
Vorratsbehälter 100 in Verbindung. Das Ventil 120 steht über
eine Zumeßeinheit ZME 122 mit einer Hochdruckpumpe 125 in
Verbindung. Die Zumeßeinheit ZME ist saugseitig an der Hoch
druckpumpe angeordnet. Als Zumeßeinheit kann beispielsweise
ein magnetgesteuertes Proportionalventil eingesetzt werden.
Die Hochdruckpumpe ist mit einem Rail 130 verbunden. Das
Rail wird auch als Speicher bezeichnet und steht über Kraft
stoffleitungen mit verschiedenen Injektoren 131 in Kontakt.
Über ein Druckregelventil 135 ist das Rail 130 mit dem
Kraftstoffvorratsbehälter 100 verbindbar. Das Druckregelven
til 135 ist mittels einer Spule 136 steuerbar.
Die Leitungen zwischen dem Ausgang der Hochdruckpumpe 125
und dem Eingang des Druckregelventils 135 werden als Hoch
druckbereich bezeichnet. In diesem Bereich steht der Kraft
stoff unter hohem Druck. Der Druck im Hochdruckbereich, ins
besondere im Speicher, wird mittels eines Sensors 145 er
faßt. Die Leitungen zwischen dem Tank 100 und der Hochdruck
pumpe 125 werden als Niederdruckbereich bezeichnet.
Eine Steuerung 160 beinhaltet einen Druckregler und beauf
schlagt die entsprechenden Stellelemente, wie beispielsweise
die Spule 136 des Druckregelventils 135 und/oder die Zu
meßeinheit 122, mit einem Ansteuersignalen. Die Steuerung
160 verarbeitet verschiedene Signale verschiedener Sensoren
165 und 166, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine
und/oder des Kraftfahrzeugs, daß die Brennkraftmaschine an
treibt, charakterisieren. Ein solcher Betriebszustand ist
beispielsweise die Drehzahl N der Brennkraftmaschine oder
ein Temperaturwert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerung weitere
oder andere Stellelemente ansteuert. Zur Regelung des
Druckes P im Hochdruckbereich können alternativ und/oder zusätz
lich weitere Stellelemente eingesetzt werden. Dies sind bei
spielsweise eine in der Fördermenge verstellbare elektrische
Vorförderpumpe 110, eine steuerbare Hochdruckpumpe 125
und/oder ein Druckregelventil 140 im Niederdruckbereich.
Diese Einrichtung arbeitet wie folgt: Der Kraftstoff, der
sich im Vorratsbehälter befindet, wird von der Vorförderpum
pe 110 durch die Filtermittel 105 und 115 gefördert. Aus
gangsseitig der Vorförderpumpe 110 ist der Kraftstoff mit
einem Druck von einigen bar beaufschlagt. Wenn der Druck im
Niederdruckbereich des Kraftstoffsystems einen vorgebbaren
Druck erreicht hat, öffnet das Ventil 120 und der Eingang
der Hochdruckpumpe 125 wird mit einem bestimmten Druck be
aufschlagt. Dieser Druck hängt von der Ausführung des Ven
tils 120 ab. Üblicherweise ist das Ventil 120 so ausgestal
tet, daß es bei einem Druck von einigen bar die Verbindung
zur Hochdruckpumpe 125 freigibt.
Steigt der Druck im Niederdruckbereich auf unzulässig hohe
Werte an, so öffnet das Niederdruckbegrenzungsventil 140 und
gibt die Verbindung zwischen dem Ausgang der Vorförderpumpe
110 und dem Vorratsbehälter 100 frei. Mittels des Ventils
120 und dem Niederdruckbegrenzungsventil 140 wird der Druck
im Niederdruckbereich auf Werte zwischen ca. 1 und 3 bar ge
halten.
Die Ausgestaltung des Niederdruckbereichs, insbesondere die
Anordnung der Ventile und Filter ist nur beispielhaft darge
stellt. Die Art, die Anordnung und/oder die Anzahl der Ele
mente kann auch unterschiedlich sein.
Die Hochdruckpumpe 125 fördert den Kraftstoff vom Nieder
druckbereich in den Hochdruckbereich. Die Hochdruckpumpe 125
baut im Rail 130 einen sehr hohen Druck auf. Üblicherweise
werden bei Systemen für fremdgezündete Brennkraftmaschinen
Druckwerte von etwa 30 bis 100 bar und bei selbstzündenden
Brennkraftmaschinen Druckwerte von etwa 1000 bis 2000 bar
erzielt. Über die Injektoren 131 kann der Kraftstoff unter
hohem Druck den einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine
zugemessen werden.
Mittels des Sensors 145 wird der Druck im Rail bzw. im ge
samten Hochdruckbereich erfaßt. Mittels des Druckregelven
tils 135, das mit einer Spule 136 ansteuerbar ist, kann der
Druck im Hochdruckbereich geregelt werden. Abhängig von der
an der Spule 136 anliegenden Spannung bzw. des durch die
Spule 136 fließenden Stromes öffnet das Druckregelventil 135
bei unterschiedlichen Druckwerten.
Als Vorförderpumpe 110 werden üblicherweise mechanische Vor
förderpumpen eingesetzt. Es können aber auch Elektrokraft
stoffpumpen mit einem Gleichstrom-Motor (DC-Motoren) oder
einem elektrisch komutierten Gleichstrom-Motoren
(EC-Motoren) eingesetzt werden. Für höhere Fördermengen, die
insbesondere bei Nutzkraftfahrzeugen erforderlich sind, kön
nen auch mehrere parallel geschaltete Vorförderpumpen einge
setzt werden. In diesem Fall werden wegen der höheren Le
bensdauer und höheren Verfügbarkeit vorzugsweise EC-Motoren
verwendet.
Zur Regelung des Druckes P im Hochdruckbereich können alter
nativ und/oder zusätzlich weitere Stellelemente eingesetzt
werden. Dies sind beispielsweise eine in der Fördermenge
verstellbare elektrische Vorförderpumpe 110 oder eine steu
erbare Hochdruckpumpe 125. Zusätzlich zum Druckregelventil
135 kann auch ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen sein,
das bei einem vorgegebenen Druck die Verbindung zwischen
Hochdruckbereich und Niederdruckbereich freigibt.
Von der Hochdruckpumpe 125 wird die Fördermenge QP in das
Rail 130 gefördert. Über das Druckregelventil 135 wird die
Regelmenge QDRV in den Niederdruckbereich abgelassen. Die
Druckaufbaumenge QR steht für den Druckaufbau zur Verfügung.
Über die Injektoren 131 gelangt die Zumeßmenge QI zu den
Injektoren 131. Die Menge QI setzt sich zusammen aus der
eingespritzten Kraftstoffmenge QK, der Leckagemenge und ei
ner Steuermenge der Injektoren. Die Leckagemenge und die
Steuermenge gelangen wieder zurück in den Niederdruckbe
reich. Die eingespritzte Kraftstoffmenge gelangt in die
Brennräume der Brennkraftmaschine. Mit Δ sind die jeweiligen
Mengenänderungen in einem bestimmten Zeitraum bezeichnet.
In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Regelung anhand eines
Blockdiagrammes dargestellt. Eine Steuerung 200 gibt einen
Sollwert PS für den Druck im Speicher sowie einen Sollwert
QDRVS für die Regelmenge vor. Der Sollwert PS für den Druck
gelangt mit positiven Vorzeichen zu einem Verknüpfungspunkt
205 an dessen zweiten Eingang mit negativem Vorzeichen der
Istwert P für den Druck anliegt.
Mit dem Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 205 wird ein
Druckregler 210, der auch als erster Regler bezeichnet wird,
beaufschlagt. Das Ausgangssignal ID des Druckreglers 210 ge
langt zu einem ersten Stellelement 135. Bei dem ersten Stel
lelement 135 handelt es sich vorzugsweise um das Druckregel
ventil 135. Dieses Druckregelventil bestimmt die Regelmenge
QDRV, die vom Speicher 130 in den Niederdruckbereich abge
leitet wird.
Der Sollwert QDRVS für die Regelmenge wird in einem Verknüp
fungspunkt 230 mit der tatsächlichen Regelmenge QDRV, die
mit negativen Vorzeichen den Verknüpfungspunkt 230 zugelei
tet wird, verknüpft. Das Ergebnis dieser Verknüpfung gelangt
zu einem zweiten Regler 220, der auch als Mengenregler be
zeichnet wird. Der Mengenregler 220 beaufschlagt ein zweites
Stellelement 122 mit einem Ansteuersignal IN. Das zweite
Stellelement beeinflußt den Pumpenförderstrom QP.
Mit 240 ist die Regelstrecke bezeichnet. Der Verknüpfungs
punkt 246 verdeutlicht, daß der Pumpenförderstrom QP um die
Menge QI, die den Injektoren 131 zugeführt wird, vermindert
wird. Der Verknüpfungspunkt 244 verdeutlicht, daß diese Men
ge ferner um die Regelmenge QDRV vermindert wird. Die ver
bleibende Menge QR, die auch als Druckaufbaumenge bezeichnet
wird, dient zum Druckaufbau im Rail 130. Betrachtet man die
Druckaufbaumenge QR, so wirkt das Rail 130 als Integrierer
an dessen Ausgang der Druck P im Rail anliegt.
Der erste Regler regelt den Druck im Speicher auf einen
Sollwert. Ausgehend von der Regelabweichung zwischen dem
Sollwert und dem Istwert für den Druck bestimmt der erste
Regler ein Ansteuersignal zur Beaufschlagung des Druckregel
mittels. Dieses läßt abhängig vom Ansteuersignal ein Regel
menge vom Speicher in den Niederdruckbereich ab. Diese Re
gelmenge wird von einem zweiten Regler auf einen Sollwert
geregelt.
Diese Einrichtung arbeitet wie folgt: Die Steuerung gibt ei
nen Sollwert für den gewünschten Druck PS vor. Dieser wird
im Verknüpfungspunkt 205 mit dem tatsächlichen Druck P, der
beispielsweise mittels des Sensors 145 gemessen wird, ver
glichen. Ausgehend von diesem Vergleich bestimmt der Druck
regler 210 das Ansteuersignal ID zur Ansteuerung des ersten
Stellelements 135. Bei dem ersten Stellelement handelt es
sich vorzugsweise um ein Druckregelventil, mit dem die vom
Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich abgesteuerte Men
ge gesteuert werden kann.
Aufgrund der Rückkopplung des Druckes stellt das Druckregel
ventil für sich selbst eine Regelschleife dar. Im stationä
ren Zustand stellt sich ein dem Strom ID, der durch die Spu
le des Druckregelventils fließt, proportionaler Druck ein.
Dabei gilt die Beziehung:
ΔQDRV = ΔQP - ΔQI
Dabei entspricht ΔQP der Pumpenfördermenge pro Zeiteinheit
und die Größe ΔQI der Einspritzmenge pro Zeiteinheit. In die
Zumeßmenge ΔQI gehen dabei die einzuspritzende Kraftstoff
menge QK sowie die Leckagemenge und die Steuermenge für die
Injektoren ein. Bei der Regelmenge ΔQDRV handelt es sich um
die Regelmenge, die von dem Druckregelventil in einer
Zeiteinheit in den Niederdruckbereich abgelassen wird.
Entsprechend gibt die Steuerung abhängig von Betriebsparame
tern den Sollwert QDRVS für die Regelmenge vor. Dieser wird
bei der tatsächlichen Regelmenge QDRV im Verknüpfungspunkt
230 bestimmt und dem Mengenregler 220 zugeführt. Dieser be
stimmt ausgehend von dieser Regelabweichung ein Ansteuersi
gnal IN für das zweite Stellelement. Das zweite Stellelement
ist vorzugsweise als Mengenregelventil 122 ausgebildet. Die
ses Mengenregelventil ist derart ausgebildet, daß es eine
dem Strom IN proportionaler Pumpenfördermenge QP einstellt.
Anstelle des Zumeßeinheit 122 kann auch die Vorförderpumpe
110 bzw. die Hochdruckpumpe 125 in geeigneter Weise ange
steuert werden.
Es erfolgt eine Zweigrößenregelung. Der Druck P im Speicher
130 wird über das Druckregelventil 135 und die Fördermenge
QP mit einem Stellelement im Niederdruckbereich geregelt.
Die Vorgabe des Sollwerts PS für den Druck erfolgt abhängig
von verschiedenen Betriebskenngrößen. Dies sind insbesondere
die Einspritzmenge QK und die Drehzahl N der Brennkraftma
schine. Der Sollwert QDRVS für Regelmenge wird unter Berück
sichtigung der Antriebsleistung und der Kraftstofferwärmung
möglichst gering gehalten. Wird ein schneller Druckabbau ge
wünscht, wird der Sollwert auf einen hohen Wert gesetzt.
Der Istwertes QDRV kann mittels eines Mengenflußsensors, der
zwischen dem Druckregelventil 135 und dem Tank 100 angeord
net sein kann, gemessen werden. Ein solcher Mengenflußsensor
kann beispielsweise als Differenzdrucksensor ausgeführt
sein. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Beob
achterstruktur zur Ermittlung des Istwertes QDRV für die Re
gelmenge.
Die Regelmenge QDRV wird auf einen Sollwert geregelt, der
gerade so groß ist, daß das Druckregelventil stabil arbei
tet. Die Regelung erfolgt über ein Stellelement im Nieder
druckbereich, beispielsweise die Zumeßeinheit 122 oder eine
gesteuerte Hochdruckpumpe 125.
Das Druckregelventil 135 arbeitet bei kleinen Regelmengen
instabil. Bei kleinen Regelmengen ist die Druckkraft sehr
klein. Dies führt dazu, daß die Ventilnadel auf den Ventil
sitz aufschlägt und sofort abhebt. Diese Schwingungen sollen
möglichst vermieden werden. Erfindungsgemäß werden diese
Schwingungen durch eine erhöhte Regelmenge vermieden.
In Fig. 3 ist eine solche Beobachterstruktur detaillierter
dargestellt. Bereits in Fig. 2 beschriebene Elemente sind
mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Der eigentliche
Beobachter ist mit 300 bezeichnet. Dem Beobachter 300 wird
der Istwert P für den Druck sowie ein Signal ID, das den
Strom, der durch das Druckregelventil 135 fließt, gekenn
zeichnet, zugeführt.
Das Ausgangssignal des Beobachters 300 und die Regelabwei
chung, die dem Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 205
entspricht, werden einem Mengenregler 310 zugeleitet. Das
Ausgangssignal K des Mengenreglers gelangt über ein Verknüp
fungspunkt 315 und einen Verknüpfungspunkt 330 zu dem zwei
ten Stellelement 122.
Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 315 liegt das
Ausgangssignal V1 einer ersten Vorsteuerung 320, die ver
schiedene Betriebskenngrößen wie Temperatur T und Drehzahl N
verarbeitet.
Am Verknüpfungspunkt 333 liegt das Ausgangssignal V2 einer
zweiten Vorsteuerung 335, die verschiedene Betriebskenngrö
ßen wie eingespritzte Kraftstoffmenge QK und Drehzahl N ver
arbeitet.
Erfindungsgemäß werden zwei Regelziele verfolgt. Der
Raildruck wird mit hoher Dynamik und hoher Regelgüte auf ei
nen betriebszustandsabhängigen Sollwert PS geregelt. Das
heißt, der Sollwert wird mit einer kleinen Ausregelzeit und
extrem kleiner Regelabweichung und Einschwingdauer erreicht.
Die Regelmenge QDRV wird auf eine minimale Mindestdurchfluß
menge geregelt. Dies erfolgt insbesondere bei großer Ein
spritz- und Steuermengen in stationären Motorbetriebszustän
den. Dieses Regelziel wird mit einem auf der Niederdrucksei
te angeordneten Stellelement erzielt. Hierzu wir vorzugswei
se die Zumeßeinheit 122 verwendet.
Dieses zweite Stellelement 122 wird dabei so angesteuert,
daß der Hochdruckpumpe 125 nur soviel Kraftstoff zugemessen
wird, daß das Druckregelventil 135 im Hochdruckkreis nur die
mindestens erforderliche Regelmenge zur Verfügung steht.
Diese Menge ist so gewählt, daß zum einen die Funktion des
Druckregelventils als Stellelement im Druckregelkreis ge
währleistet und zum anderen die Lebensdauer des Dichtsitzes
am Druckregelventil sicherstellt ist.
Erfindungsgemäß ist der Regelkreis zur Mengenregelung so
ausgestaltet, daß das Druckregelventil mit seiner Mindest
durchflußmenge betrieben wird, wobei die tatsächliche Regel
menge QDRV nicht gemessen werden muß.
Erfindungsgemäß wird die Abhängigkeit der Regelmenge QDRV
vom elektrischen Strom ID, der durch das Druckregelventil
bei einem vorgegebenen Druck P fließt, verwendet.
In der Fig. 4 ist die Abhängigkeit der Regelmenge QDRV von
dem Strom ID dargestellt. In der Fig. 4 ist die Regelmenge
QDRV über dem Strom ID aufgetragen. Dabei sind zwei Kennli
nien für unterschiedliche Drücke dargestellt. Mit einer
durchgezogenen Linie ist eine Kennlinie für einen kleinen
und mit einer strichpunktierten Linie eine Kennlinie für ei
nen hohen Druck dargestellt. Die Mindestdurchflußmenge, die
als Sollwert verwendet wird, ist mit QDRVS und einer gestri
chelten Linie gekennzeichnet.
Im Regelbereich gehört zu einer kleinen Änderung des elek
trischen Stroms ID eine große Änderung der Regelmenge QDRV,
was wiederum eine große Änderungen des Drucks P zur Folge
hat. Erreicht die Regelmenge QDRV die Mindestdurchflußmenge,
knickt die Kennlinie stark ab. Bei diesem Knick ist die so
genannte Mindestdurchflußmenge QDRVS erreicht, die das
Druckregelventil zum fehlerfreien Betrieb benötigt. Bei
kleineren Regelmengen gehört zu einer großen Änderung des
elektrischen Stroms ID eine kleine Änderung der Regelmenge
QDRV, was wiederum eine kleine Änderungen des Drucks P zur
Folge hat.
Die zweite Vorsteuerung 335 gibt ein Ansteuersignal V2 zur
Beaufschlagung des zweiten Stellelements abhängig von der
Menge QI, die den Injektoren zugeführt werden soll, vor.
Diese Menge ist abhängig von der einzuspritzenden Kraft
stoffmenge QK, der Drehzahl, der Steuermenge der Injektoren.
Ferner wird dieses Signal V2 abhängig von der gewünschten
Änderung des Drucks und/oder der Änderung der einzuspritzen
den Kraftstoffmenge vorgegeben. Die Größe V2 wirkt als Vor
steuerung für das Stellglied 122 im Niederdruckbereich.
Die erste Vorsteuerung berücksichtigt die Änderungen des
Pumpenwirkungsgrades abhängig von der Kraftstofftemperatur T
sowie der Abfall des Pumpenwirkungsgrades mit der Zeit.
Ebenso berücksichtigt diese Vorsteuerung die Leckagemenge am
Injektor über der Lebensdauer und der Temperatur. Diese Grö
ßen führen in einem weiten Bereich des Fahrzeugbetriebs zu
einer größeren Regelmenge am Druckregelventil. Die erste
Vorsteuerung gibt dabei einen Multiplikationsfaktor vor, mit
dem das Ausgangssignal der Mengenregelung 310 im Verknüp
fungspunkt 315 multipliziert wird.
Die beiden Vorsteuerungen 320 und 335 geben ein solches An
steuersignal vor, daß sich in allen Betriebszuständen eine
Regelmenge QDRV einstellt, die größer als die Mindestdurch
flußmenge ist. Der Mengenregler 310 gibt eine solchen Kor
rekturfaktor K vor für das Ansteuersignal IN der Zumeßein
heit 122 vor, daß die Regelmenge im Bereich der Mindest
durchflußmenge oder geringfügig darüber liegt. Hierzu wertet
der Mengenregler das Ausgangssignal des Beobachters 300 aus.
Erkennt der Mengenregler, daß eine große Regelabweichung
vorliegt, gibt er ein Signal aus, das der Regelabweichung
entgegenwirkt. Dadurch kann erreicht werden, daß der Soll
wert schnell erreicht wird. Dies gilt insbesondere dann,
wenn ein schneller Druckabbau erwünscht wird. In diesem Fall
gibt der Mengenregler ein solches Signal ab, daß die Regel
menge maximal wird.
Das erfindungsgemäße Zusammenwirken der ersten Vorsteuerung
320 und des Mengenreglers 310 und des Beobachters 300 ist in
Fig. 5 als Flußdiagramm dargestellt. Erkennt die Einrich
tung in Schritt 500, daß ein stationärer Betriebszustand
vorliegt, so wird die Adaption aktiviert. Im instationären
Betrieb ist der Faktor V1 der ersten Vorsteuerung gleich 1.
Ein stationärer Betriebszustand wird erkannt, wenn die Last
und die Drehzahl der Brennkraftmaschine konstant sind
und/oder sich nicht mehr als ein bestimmter Grenzwert än
dern. Als Lastsignal wird ein die einzuspritzende Kraft
stoffmenge kennzeichnende Größe verwendet.
Anschließend wird in Schritt 510 der momentane Wert P1 für
den Druck P und den Strom I1 abgespeichert. Anschließend in
Schritt 520 verändert der Mengenregler 310 den Faktor K so,
das die Regelmenge QDRV um den Wert Δ kleiner wird. An
schließend werden die neuen Werte für den Druck P2 und den
Strom I2 gemessen. Im Schritt 540 werden die Differenzen dP
und dI zwischen den alten Werten P1 und I1 sowie den jewei
ligen neuen Werten P2 und I2 bestimmt. Ausgehend von diesen
Werten berechnet der Schritt 550 das Verhältnis dP/dI. Die
Abfrage 560 überprüft, ob dieses Verhältnis dP/dI größer als
ein Schwellwert SW ist. Ist dies der Fall, das heißt die Re
gelmenge wurde soweit abgesenkt, daß Werte unterhalb der
Mindestdurchflußmenge QDRVS erreicht sind, so wird in
Schritt 580 der Faktor K so geändert, daß sich die Regelmen
ge QDRV um den Wert Δ erhöht. Beim erreichen des nächsten
stationären Betriebszustandes erfolgt ein erneuter Pro
grammdurchlauf.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Faktor K beim Verlas
sen des stationären Betriebszustand die QDRV konstant gehal
ten wird.
Erkennt die Abfrage 560, daß der Schwellwert SW noch nicht
erreicht ist, so werden in Schritt 570 die alten Werte P1
und I1 mit den neuen Werten P2 und I2 überschrieben. An
schließend erfolgt ein erneuter Programmdurchlauf ab Schritt
520.
Erfindungsgemäß wird in stationären Betriebszuständen das
Ansteuersignal für den Stellelement 122 so verändert, daß
die Regelmenge sich verringert. Dabei wird die Änderung des
Drucks P abhängig vom Strom I beobachtet. Das Ansteuersignal
wird solange verändert, bis eine große Änderung des Stroms
nötig ist, um den Raildruck zu verändern.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß im stationären Betrieb
der Mengenregler 310 ein solches Ansteuersignal für das
zweite Stellelement 122 vorgibt, daß gerade die Mindest
durchflußmenge vom Druckregelventil in den Niederdruckbe
reich abgelassen wird.
Ausgehend von der zu regelnden Größe, das heißt dem Druck P,
und der Stellgröße, das heißt dem Strom, der durch das erste
Stellelement 135 fließt, des ersten Regelkreis wird der Ist
wert des zweiten Regelkreises gebildet. Der Istwert des
zweiten Regelkreises hat seinen Sollwert erreicht, wenn eine
große Änderung der Stellgröße nur noch eine kleine Änderung
der zu regelnden Größe zur Folge hat. Der Istwert des zwei
ten Regelkreises hat seinen Sollwert erreicht, wenn sich das
Verhalten des ersten Regelkreises wesentlich ändert. Das
heißt wenn sich das Verhältnis zwischen der Änderung des
Stroms dI und der Änderung des Drucks dP wesentlich ändert.
In instationären Betriebszuständen bestimmt der Mengenregler
310 das Ansteuersignal für das zweite Stellelement 122 ab
hängig von der Differenz zwischen dem Sollwert PS und dem
Istwert P für den Druck.
Claims (9)
1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbe
sondere einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-
System, wobei wenigstens eine Pumpe Kraftstoff von einem
Niederdruckbereich in einen Speicher fördert und der Druck
im Speicher erfaßbar ist, daß zur Einstellung des Drucks im
Speicher ein Druckregelmittel eine Regelmenge vom Speicher
in den Niederdruckbereich abläßt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelmenge auf einen Sollwert regelbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein erster Regler den Druck im Speicher und ein zweiter Reg
ler die Regelmenge regelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Regler ausgehend von einem Sollwert und einem
Istwert für den Druck auf das Druckregelmittel einwirkt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der zweite Regler auf ein Stelle
lement einwirkt, das im Niederdruckbereich angeordnet ist
und/oder das auf die Hochdruckpumpe einwirkt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der zweite Regler das Stellelement
wenigstens ausgehend von einer Änderung des Stroms, der
durch das Druckregelmittel fließt, und einer Änderung des
Drucks im Speicher ansteuert.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der zweite Regler das Stellelement
wenigstens ausgehend von der Differenz zwischen dem Istwert
und dem Sollwert für den Druck ansteuert.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Stellelement von wenigstens
einer Vorsteuerung ansteuerbar ist und der zweite Regler die
Vorsteuerwerte korrigiert.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerung das Stellelement
abhängig von verschiedenen Betriebskenngrößen, wie insbeson
dere der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und/oder der Dreh
zahl, ansteuert.
9. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, ins
besondere einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-
System, wobei wenigstens eine Pumpe Kraftstoff von einem
Niederdruckbereich in einen Speicher fördert und der Druck
im Speicher erfaßbar ist, daß zur Einstellung des Drucks im
Speicher ein Druckregelmittel eine Regelmenge vom Speicher
in den Niederdruckbereich abläßt, dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel vorgesehen sind, die die Regelmenge auf einen
Sollwert regeln.
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