DE19812843A1 - Verfahren zur Ladedruckregelung einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zur Ladedruckregelung einer BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Bei der Ladedruckregelung wird aus der Regelabweichung zwischen einem Soll-Ladedruck (plsol) und einem Ist-Ladedruck (pvdk) eine Stellgröße (ldtv) für ein Stellglied erzeugt, das auf den über die Turbine eines Abgasturboladers geführten Abgasstrom einwirkt. Damit ein Betrieb der Ladedruckregelung über einen weiten Arbeitsbereich möglich ist, ohne daß der Regelvorgang zu langsam wird oder es zu Überschwingungen bei der Regelung kommt, wird die Stellgröße (ldtv) oder eine oder mehrere die Stellgröße (ldtv) bildende andere Größe(n) (ldptv, ldrdtv, lditv, ldimx) in einem Kennfeld (KFLD, KFPT, KFDT, KFIT, KFMX) auf solche Werte transformiert, daß nach der Transformation zwischen der Stellgröße (Ldtv) und der Regelgröße (pvdk) ein linearer Zusammenhang besteht.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Ladedruckregelung einer Brennkraftmaschine, wobei aus der
Regelabweichung zwischen einem Soll-Ladedruck und einem
Ist-Ladedruck eine Stellgröße für ein Stellglied erzeugt wird,
das auf den über die Turbine eines Abgasturboladers
geführten Abgasstrom einwirkt.
Eine solche Ladedruckregelung ist z. B. aus der DE 195 02 150 C1
bekannt. Als Stellglied für den Ladedruck dient hier
ein Ventil in einem Bypass der Turbine des Abgasturboladers.
Die Stellgröße für das Bypass-Ventil wird von einem
PID-Regler erzeugt, der einen Proportional-, einen
Differential-, und einen Integral-Anteil für die Stellgröße
erzeugt. Dabei gibt er für den Integral-Anteil einen
Grenzwert vor, der aus Betriebskenngrößen der
Brennkraftmaschine abgeleitet wird.
In der Regel wird als Stellglied ein Bypass-Ventil zur
Turbine des Abgasturboladers eingesetzt. Als Stellglied kann
aber auch eine Einrichtung verwendet werden, welche die
Turbinengeometrie verändert. Bei all diesen Stellgliedern,
insbesondere bei einem Bypass-Ventil, das über eine feder
belastete Druckdose in Verbindung mit einem
elektropneumatischen Taktventil gesteuert bzw. geregelt
wird, besteht ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen dem
von dem Turbolader erzeugten Ladedruck und der Stellgröße
für das besagte Stellglied. Dieser nichtlineare Zusammenhang
ist zu vernachlässigen, solange der Arbeitspunkt des
Ladedruckreglers sich nur in sehr engen Grenzen verschiebt.
In diesem Fall kann der Ladedruck als Funktion der
Stellgröße nahezu als linear angesehen werden. Sollte sich
aber der Arbeitsbereich des Ladedruckreglers nicht nur auf
einen sehr schmalen Arbeitsbereich beschränken, sondern ein
weiter Arbeitsbereich, d. h. ein großer Variationsbereich der
Stellgröße, gefordert werden, so wird bei einer größeren
Arbeitspunktverlagerung der Regelvorgang einerseits zu
langsam und andererseits kommt es zu Überschwingungen bei
der Regelung. Sollen die gleichen Komponenten eines
Turboladers bei leistungsverschiedenen Motoren verwendet
werden, so muß zwangsläufig die Ladedruckregelung für einen
weiten Arbeitsbereich ausgelegt sein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die
Ladedruckregelung über einen möglichst weiten Arbeitsbereich
betrieben werden kann, ohne daß es zu einer Verlangsamung
des Regelvorgangs oder zu Überschwingvorgängen bei der
Regelung kommt.
Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1
dadurch gelöst, daß die Stellgröße für ein Stellglied, das
auf den über die Turbine eines Abgasturboladers geführten
Abgasstrom einwirkt, oder eine oder mehrere die Stellgröße
bildende andere Größe(n) in einem Kennfeld auf solche Werte
transformiert wird (werden), daß nach der Transformation
zwischen der Stellgröße und der Regelgröße - dem Ladedruck -
ein zumindest annähernd linearer Zusammenhang besteht. Durch
diese Maßnahme entsteht eine lineare Regelkennlinie, durch
die unabhängig von der Lage des Arbeitspunktes eine schnelle
und stabile Ladedruckregelung möglich ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen hervor. Danach kann die Stellgröße aus einem
Proportional-Anteil und/oder einem Differential-Anteil
und/oder einem Integral-Anteil gebildet werden. Es ist
zweckmäßig, für den Integral-Anteil einen Grenzwert
vorzugeben, der aus einem von mehreren Betriebskenngrößen
der Brennkraftmaschine abhängigen Grundwert und einem diesem
überlagerten Korrekturwert ermittelt wird, der adaptiv in
Abhängigkeit von der Motordrehzahl bestimmt wird, wobei
mehrere Drehzahlbereiche vorgegeben sind.
An Stelle der Stellgröße selbst können auch der
Proportional-Anteil und/oder der Differential-Anteil
und/oder der Integral-Anteil und/oder der Grenzwert für den
Integral-Anteil in einem Kennfeld transformiert werden.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles wird nachfolgen die Erfindung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Motors mit einer
Ladedruckregelung,
Fig. 2 ein Funktionsdiagramm eines Ladedruck-Reglers,
Fig. 3 ein Funktionsdiagramm zur Ermittlung von
Regelparametern,
Fig. 4 ein Funktionsdiagramm zur Ermittlung eines
Grenzwertes für einen Integral-Anteil einer Ladedruck
stellgröße und
Fig. 5 eine Regelkennlinie.
Die Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10 mit einem
Saugrohr 12 und einem Abgaskanal 13. Im Saugrohr 12 befinden
sich eine Drosselklappe 14 und ein Sensor 15 zur Erfassung
des Öffnungswinkels α der Drosselklappe 14. Außerdem ist im
Saugrohr 12 abstromseitig der Drosselklappe 14 ein
Drucksensor 16 zur Erfassung des Ist-Ladedrucks pvdk
angeordnet. An der Brennkraftmaschine 10 ist ein
Drehzahlsensor 17 zur Erfassung der Motordrehzahl nmot
angebracht. Die Brennkraftmaschine 10 ist mit einem
Turbolader ausgestattet, wobei eine Abgasturbine 18 im
Abgaskanal 13 und ein Verdichter 19 im Saugrohr 12
angeordnet sind. Der Verdichter 19 wird über eine Welle 11
(durch eine strichlierte Linie angedeutet) von der
Abgasturbine 18 angetrieben. Die Abgasturbine 18 ist in
bekannter Weise von einer Bypass-Leitung 20 überbrückt, in
der ein Bypass-Ventil 21 angeordnet ist. Das Bypass-Ventil
21 wird in bekannter Weise über eine federbelastete
Druckdose in Verbindung mit einem elektropneumatischen
Taktventil angesteuert. Die federbelastete Druckdose mit dem
elektropneumatischen Taktventil ist in der Fig. 1 durch den
Block 22 symbolisiert.
Ein weiter unten noch näher beschriebener Regler 23, der als
Eingangssignale den Drosselklappenöffnungswinkel α, den
gemessenen Ist-Ladedruck pvdk und die Motordrehzahl nmot
erhält, erzeugt eine Stellgröße ldtv für das Bypass-Ventil
21. Genauer gesagt steuert die Stellgröße ldtv als
pulsbreitenmoduliertes Signal das elektropneumatische
Taktventil, das seinerseits den Druck für die federbelastete
Druckdose erzeugt, welche wiederum auf das Bypass-Ventil
einwirkt. Der Abgasstrom über die Turbine 18 kann auch durch
Verändern der Turbinengeometrie gesteuert werden.
Nachfolgend wird anhand der Fig. 2, 3 und 4 ein Beispiel
für einen Regler 23 beschrieben. Es handelt sich dabei um
einen PID-Regler. Es kann aber auch jeder andere Reglertyp
verwendet werden.
Wie dem Funktionsdiagramm in Fig. 2 zu entnehmen ist, wird
aus einem Kennfeld KFLDPS in Abhängigkeit von der
Motordrehzahl nmot und der Drosselklappenstellung α ein
Soll-Ladedruck psoll herausgelesen. Außerdem wird mit einem
Drucksensor vor der Drosselklappe der Ist-Ladedruck pvdk
gemessen. In einem Verknüpfungspunkt V1 wird die Differenz
zwischen dem Soll-Ladedruck plsoll und dem Ist-Ladedruck
pvdk bestimmt. Diese Differenz wird als Regelabweichung lde
bezeichnet. Liegt die Bedingung B_ldr für eine Aktivierung
der Ladedruckregelung vor, so wird ein Schalter S1 an den
Ausgang des Verknüpfungspunktes V1 gelegt, so daß am Ausgang
des Schalters S1 als Regelabweichung lde die genannte
Differenz zwischen dem Soll-Ladedruck plsoll und dem
Ist-Ladedruck pvdk anliegt. Ist die Ladedruckregelung nicht
aktiv, die Bedingung B_ldr also nicht gegeben, liegt der
Schalter S1 auf 0.0. Die Regelabweichung lde ist in diesem
Fall also Null.
Ein Schwellenwertentscheider SE1 legt an den S-Eingang eines
SR-Flip-Flops FF eine logische 1, wenn die Regelabweichung
lde eine Schwelle UMDYLDR übersteigt. Der R-Eingang des
RS-Flip-Flops FF ist mit dem Ausgang eines Komparators K1
verbunden. Dieser Komparator K1 gibt eine logische 1 ab,
wenn die Regelabweichung lde kleiner oder gleich 0.0 ist.
Unter den genannten Bedingungen liegt am Ausgang Q des
RS-Flip-Flops FF eine logische 1 an, wenn die
Regelabweichung lde die Schwelle UMDYLDR übersteigt, das
heißt ein Übergang vom stationären in den dynamischen
Betrieb erfolgt. Falls am R-Eingang des RS-Flip-Flops FF
eine logische 1 anliegt, das heißt die Regelabweichung lde
kleiner 0 ist (der Ist-Ladedruck ist größer als der
Soll-Ladedruck), so wird das Flip-Flopp FF zurückgesetzt und
an seinem Ausgang Q liegt eine logische 0 an. Das
Ausgangssignal B_lddy am Q-Ausgang des Flip-Flops FF gibt
an, ob dynamischer Betrieb (logische 1) oder stationärer
Betrieb (logisch 0) gegeben ist.
Im Funktionsblock R1 werden in Abhängigkeit von der
Betriebsbedingung B_lddy und der Motordrehzahl nmot ein
Proportional- ldrkp, ein Differential- ldrkd und ein
Integral-Regelparameter ldrki ermittelt. Die Bestimmung der
Reglerparameter ldrkp, ldrkd, ldrki im Funktionsblock R1
wird weiter unten anhand von Fig. 3 noch beschrieben.
Durch Produktbildung des Proportional-Reglerparameters ldrkp
mit der Regelabweichung lde im Multiplizierer V2 entsteht
ein Proportional-Anteil ldptv für die Stellgröße ldtv des
Turboladers.
Ein Differential-Anteil ldrdtv zur Stellgröße ldtv
resultiert aus der Produktbildung im Multiplizierer V3
zwischen dem Differential-Regelparameter ldrkd und der
Ablage zwischen der aktuellen Regelabweichung lde und der
einen Zeittakt (ca. 50 ms) zuvor ermittelten Regelabweichung
lde(i-1). Die Differenz zwischen der aktuellen
Regelabweichung lde und der zuvor bestimmten Regelabweichung
lde(i-1) wird im Verknüpfungspunkt V4 gebildet. Ein
Verzögerungsglied VZ1 liefert die um einen Zeittakt
verzögerte Regelabweichung lde(i-1).
Der Integral-Anteil lditv zur Stellgröße ldtv wird von einem
Integrator INT gebildet, welcher das Produkt aus dem
Integral-Regelparameter ldrki und der verzögerten
Regelabweichung lde(i-1) berechnet und dieses Produkt dem im
vorhergehenden Zeittakt bestimmten Integral-Anteil
lditv(i-1) überlagert.
Im Verknüpfungspunkt V5 werden schließlich der
Proportional-Anteil ldptv, der Differential-Anteil ldrdtv
und der Integral-Anteil lditv addiert, woraus die Stellgröße
ldtv für ein Bypass-Ventil des Turboladers resultiert.
Der Integral-Anteil lditv wird nach oben hin begrenzt, um
Überschwinger bei der Regelung des Ladedrucks zu vermeiden.
Der Grenzwert ldimx für den Integral-Anteil lditv wird in
einem Schaltblock R2, der weiter unten anhand von Fig. 4
beschrieben wird, ermittelt und zwar in Abhängigkeit von der
Regelabweichung lde, dem Integral-Anteil lditv, dem
Soll-Ladedruck plsol, der Motordrehzahl nmot und dem
Verhältnis zwischen der Sollfüllung und der Maximalfüllung
der Zylinder vrlsol.
Der in Fig. 3 dargestellte Funktionsblock R1 enthält drei
von der Motordrehzahl nmot abhängige Kennlinienfelder
LDRQ1DY, LDRQ1ST und LDRQ2DY. Liegt die Bedingung für
dynamischen Betrieb B_lddy an, so wird vom Schalter S2 der
Integral-Reglerparameter ldrki aus der Kennlinie LDRQ1DY für
dynamischen Betrieb an den Ausgang durchgeschaltet. Vom
Schalter S3 wird aus der Kennlinie LDRQ2DY der
Differential-Reglerparameter ldrkd an den Ausgang
durchgeschaltet. Der Proportional-Reglerparameter ldrkp
entsteht durch Differenzbildung im Verknüpfungspunkt V6
zwischen einem Festwert LDRQOD, der von einem Schalter S4 an
den Verknüpfungspunkt V6 geschaltet wird, und dem
Differential-Reglerparameter ldrkd. Ist die Bedingung B_lddy
für dynamischen Betrieb nicht gegeben, sondern befindet sich
die Maschine im Stationärbetrieb, dann wird der
Integral-Reglerparameter ldrki aus der Kennlinie LDRQ1ST
entnommen; dementsprechend liegt jetzt der Schalter S2 an
der Kennlinie LDRQ1ST. Der Differential-Reglerparameter
ldrkd wird über den Schalter SR3 auf 0.0 gelegt, und der
Proportional-Reglerparameter ldrkp wird vom Schalter S4 auf
einen Festwert LDRQOS gesetzt. Die Festwerte LDRQOD, LDRQOS
und die Kennlinien LDRQ1DY, LDRQ1ST und LDRQ2DY werden durch
Versuche am Motorprüfstand so appliziert, daß die
Laderegelung im dynamischen und stationären Betriebszustand
optimiert ist.
In Fig. 4 ist der Funktionsblock R2 dargestellt, welcher
aus der Motordrehzahl nmot, dem Soll-Ladedruck plsol, der
Regelabweichung lde, dem Verhältnis von Sollfüllung zu
Maximalfüllung der Zylinder vrlsol und dem Integral-Anteil
lditv der Stellgröße den Grenzwert ldimx für den
Integral-Anteil lditv ableitet.
Der Grenzwert ldimx setzt sich zusammen aus einem Grundwert
ldimxr und einem diesem im Verknüpfungspunkt V8 überlagerten
Korrekturwert ldimxak. Zusätzlich kann dem Grenzwert ldimx
im Verknüpfungspunkt 9 noch ein fest vorgegebener Wert
LDDIMX hinzuaddiert werden. Dieser Wert LDDIMX entspricht
einem kleinen Bruchteil (ca. 0 . . . 5%) des Grenzwertes ldimx,
der sicherstellt, daß dieser kleine Wert auf keinen Fall
unterschritten wird. Ist der aktuelle Integral-Anteil größer
als der Grenzwert ohne den einen Sicherheitsabstand
darstellenden Wert LDDIMX, so kann auch ohne Anheben des
Grenzwertes der Ladedruck spontan geregelt werden, sofern
die auszuregelnde Ladedruckabweichung keine größeren Werte
als LDDIMX bedingt.
Eine Begrenzungsstufe BG1 begrenzt den Grenzwert ldimx auf
einen vorgebbaren Wert TVLDMX, der beispielsweise 95% des
Tastverhältnisses der Stellgröße für die Ladedruckregelung
entspricht.
Der aktuelle Korrekturwert ldimxak für den Grenzwert ldimx
erscheint am Ausgang eines Summierers SU. In diesem
Summierer SU wird der an seinem Eingang 1 anliegende
Korrekturwert unter gewissen Bedingungen entweder
schrittweise verkleinert oder schrittweise vergrößert.
Damit eine schrittweise Verringerung des Korrekturwertes im
Summierer SU vorgenommen wird, sind folgende Bedingungen zu
erfüllen:
Die Laderegelung muß aktiv sein, das heißt die Bedingung B_ldr muß gesetzt sein, und es darf der aktuelle Grenzwert ldimx nicht am oberen oder unteren Ende der Begrenzungsstufe BG1 liegen. Beide Informationen liegen an den Eingängen eines UND-Gatters AN1 an, das eine logische 1 an ein weiteres UND-Gatter AN2 abgibt, wenn die genannten zwei Bedingungen erfüllt sind. Eine weitere Bedingung besteht darin, daß der Betrag der Regelabweichung lde kleiner einer Schwelle LDEIA sein muß. Dazu wird die Regelabweichung lde einem Betragsbilder BB und anschließend einem Schwellenwertentscheider SE2 zugeführt, der an seinem Ausgang eine logische 1 an das UND-Gatter AN2 abgibt, wenn der Betrag der Regelabweichung lde unterhalb der Schwelle LDEIA liegt. Diese Schwelle LDEIA ist nahezu 0.
Die Laderegelung muß aktiv sein, das heißt die Bedingung B_ldr muß gesetzt sein, und es darf der aktuelle Grenzwert ldimx nicht am oberen oder unteren Ende der Begrenzungsstufe BG1 liegen. Beide Informationen liegen an den Eingängen eines UND-Gatters AN1 an, das eine logische 1 an ein weiteres UND-Gatter AN2 abgibt, wenn die genannten zwei Bedingungen erfüllt sind. Eine weitere Bedingung besteht darin, daß der Betrag der Regelabweichung lde kleiner einer Schwelle LDEIA sein muß. Dazu wird die Regelabweichung lde einem Betragsbilder BB und anschließend einem Schwellenwertentscheider SE2 zugeführt, der an seinem Ausgang eine logische 1 an das UND-Gatter AN2 abgibt, wenn der Betrag der Regelabweichung lde unterhalb der Schwelle LDEIA liegt. Diese Schwelle LDEIA ist nahezu 0.
Weiterhin wird in einem Schwellwertentscheider SE3
überprüft, ob das Verhältnis der Sollfüllung zur
Maximalfüllung der Zylinder vrlsol oberhalb einer Schwelle
LDRVL liegt. Ist das der Fall, ist Vollastbetrieb der
Maschine gegeben und der Schwellenwertentscheider SE3 gibt
eine logische 1 an einen Eingang des UND-Gatters AN2 ab.
Als letzte Bedingung wäre noch zu erfüllen, daß der
Integral-Anteil lditv kleiner als der Grenzwert ldimx ist.
Ein Komparator K2 vergleicht dementsprechend den
Integral-Anteil lditv an der Stellgröße und den Grenzwert
ldimx vor dem Verknüpfungspunkt V9. Am Ausgang des
Komparators K2 erscheint eine logische 1, wenn der
Integral-Anteil lditv größer als der Grenzwert ldimxr ist.
Über einen Inverter NOT gelangt das Ausgangssignal des
Komparators K2 an einen Eingang des UND-Gatters AN2. An
diesem Eingang des UND-Gatters AN2 liegt also eine logische
1 an, wenn der Integral-Anteil lditv kleiner als der
Grenzwert ldimx ist.
Wenn alle genannten Bedingungen erfüllt sind, liegt am
Ausgang des UND-Gatters AN2 eine logische 1. Diese Bedingung
B_ldimxn für eine negative schrittweise Nachführung des
Korrekturwertes im Summierer SU wird in einem
Verzögerungsglied VZ2 um eine feste Entprellzeit TLDIAN
verzögert an einen Schalter S5 und an ein ODER-Gatter OR1
geführt. Ist die Bedingung B_ldimxn für eine negative
schrittweise Nachführung des Grenzwertes gegeben, so
verbindet der Schalter S5 den Eingang 4 des Summierers SU
mit einem Festwertspeicher SP1, in dem die Schrittweite
LDDIAN für die negative Nachführung des Grenzwertes abgelegt
ist. Ist die Bedingung B_ldimxn nicht erfüllt (entspricht
einer logischen 0 am Ausgang des UND-Gatters AN2), so
schaltet der Schalter S5 auf einen Speicher SP2 um, in dem
die Schrittweite LDDIAP für eine positive Nachführung des
Grenzwertes abgelegt ist.
Für eine schrittweise positive Nachführung des Grenzwertes
sind folgende drei Bedingungen zu erfüllen:
- - Wie schon bei der negativen schrittweisen Nachführung muß, wie vorangehend beschrieben, am Ausgang des UND-Gatters AN1 eine logische 1 anliegen.
- - Außerdem muß die Regelabweichung lde größer 0 sein, wobei schon eine sehr kleine Abweichung von 0 ausreicht. Ein Schwellenwertentscheider SE4 erzeugt an seinem Ausgang eine logische 1, wenn diese Bedingung erfüllt ist.
- - Schließlich muß der aktuelle Integral-Anteil lditv der Stellgröße größer sein als der aktuelle Grenzwert ldimx. Wie schon zuvor beschrieben, wird diese Bedingung mit dem Komparator K2 überprüft.
Sowohl der Ausgang dieses Komparators K2 als auch der
Ausgang des Schwellenwertentscheiders SE4 als auch der
Ausgang des UND-Gatters AN1 sind an ein UND-Gatter AN3
gelegt. An seinem Ausgang liegt eine logische 1 an, wenn die
drei zuvor genannten Bedingungen erfüllt sind.
Das Ausgangssignal des UND-Gatters AN3, die Bedingung
B_ldimxp für die schrittweise positive Nachführung des
Korrekturwertes, wird über ein Verzögerungsglied VZ3
geführt, dessen Verzögerungszeit gleich einer Entprellzeit
ist, die aus einer von der Motordrehzahl nmot abhängigen
Kennlinie TLDIAPN entnommen wird. Die Bedingung B_ldimxn für
die negative schrittweise Nachführung des Grenzwertes und
die Bedingung B_ldimxp für die positive schrittweise
Nachführung liegen beide an den Eingängen des OR-Gatters OR1
an. Sein Ausgangssignal, das an dem Eingang 2 des Summierers
SU anliegt, signalisiert dem Summierer SU, ob eine positive
oder negative schrittweise Nachführung des an seinem Eingang
1 anliegenden Grenzwertes vorgenommen werden soll.
Der am Ausgang des Summierers SU anliegende Korrekturwert
ldimxak wird auch einem Eingang 5 eines Funktionsblocks AS
zugeführt, in dem eine Adaption des Korrekturwertes erfolgt.
Diese Adaption wird nur dann vorgenommen, wenn zum einen
Vollastbetrieb der Maschine gegeben ist und zum anderen die
Bedingung für eine positive oder eine negative schrittweise
Nachführung des Korrekturwertes erfüllt ist. Eine
Information über den Vollastbetrieb kann am Ausgang des oben
beschriebenen Schwellenwertentscheiders SE3 abgegriffen
werden. Die Information darüber, ob eine positive oder
schrittweise Nachführung des Korrekturwertes erfolgt, kann
dem Ausgangssignal des ODER-Gatters OR1 entnommen werden.
Sowohl das Ausgangssignal des Schwellenwertentscheiders SE3
als auch das Ausgangssignal des ODER-Gatters OR1 werden den
Eingängen eines UND-Gatters AN4 zugeführt. Bei Erfüllung der
beiden genannten Bedingungen ist das Ausgangssignal B_ldimxa
des UND-Gatters AN4 eine logische 1. Die Bedingung B_ldimxa
für eine Adaption des Korrekturwertes liegt am Eingang 6 des
Funktionsblockes AS an. Immer wenn die Bedingung B_ldimxa = 1
ist, wird der aktuelle Wert des Summierers SU in eine
entsprechende Speicherzelle des Funktionsblocks AS
übernommen, in dem eine Vielzahl von eine Adaptionskennlinie
nachbildenden Werten abgespeichert ist.
Die Stützstellen stldea für die Adaption des Korrekturwertes
im Funktionsblock AS werden von einem Funktionsblock R3
geliefert. Der Funktionsblock R3 gibt außerdem eine
Information B_stldw über Stützstellenwechsel ab.
Einem Eingang 1 des Summierers SU für die Bildung des
Korrekturwertes ldimxak wird entweder der adaptierte
Korrekturwert ldimxa vom Ausgang des Funktionsblocks AS oder
ein adaptierter Korrekturwert ldimxaa zugeführt, bei dem in
negative Richtung auftretende Sprünge auf einen Minimalwert
begrenzt worden sind. Über einen Schalter S6 wird die
Auswahl zwischen dem adaptierten Korrekturwert ldmixa und
dem begrenzten adaptierten Korrekturwert ldimxaa getroffen.
Der Schalter S6 schaltet auf den nicht begrenzten
adaptierten Korrekturwert ldimxa zu Beginn der Aktivierung
der Ladedruckregelung, das heißt unmittelbar nach Erscheinen
einer Anstiegsflanke der Bedingung B_ldr für die
Ladedruckregelung. Die Anstiegsflanke des Signals B_ldr
erkennt ein Flip-Flop AF. Ansonsten liegt der Schalter S6 in
der anderen Position und führt dem Eingang 1 des Summierers
SU den begrenzten adaptierten Korrekturwert ldimxaa zu.
Ein Eingang 3 des Summierers SU erhält vom Ausgang eines
ODER-Gatters OR2 die Information, ob eine Anstiegsflanke des
Ladedruck-Aktivierungssignals B_ldr vorliegt oder ob das
Signal B_stldw Stützstellenwechsel in dem Funktionsblock R3
anzeigt.
Der begrenzte adaptierte Korrekturwert ldimxaa wird
folgendermaßen gebildet. Von dem am Ausgang des
Funktionsblocks AS anliegenden adaptierten Korrekturwert
ldimxa wird in einem Verknüpfungspunkt V10 der vom Summierer
SU ausgegebene aktuelle Korrekturwert ldimxak subtrahiert.
Das Differenzsignal ldimxad wird einer Begrenzungsstufe BG2
zugeführt. Die Begrenzungsstufe BG2 begrenzt negative
Sprünge des Differenzsignals ldimxad auf einen vorgegebenen
Grenzwert LDMXNN. Das begrenzte Differenzsignal ldimxab am
Ausgang der Begrenzerstufe BG2 wird im Verknüpfungspunkt V11
zum aktuellen Korrekturwert ldimxak wieder hinzuaddiert, so
daß daraus schließlich der begrenzte adaptierte
Korrekturwert ldimxaa entsteht.
In der Fig. 5 ist der Verlauf a einer Regelkennlinie
dargestellt. Dabei zeigt die Kennlinie die Abhängigkeit der
Regelgröße - des Ladedrucks pvdk - von der Stellgröße ldtv.
Die Kennlinie a hat normalerweise einen nichtlinearen
Verlauf, der hauptsächlich durch das Stellglied, bestehend
aus einem elektropneumatischen Taktventil einer davon
angesteuerten federbelasteten Druckdose und des von dieser
betätigten Bypass-Ventils, verursacht wird. Wegen ihrer
Nichtlinearität besitzt die Kennlinie a bei weiter
auseinander liegenden Arbeitspunkten A1 und A2
unterschiedliche Steilheiten, wie in der Fig. 5 angedeutet
ist. Wäre z. B. der Regler auf den Arbeitspunkt A1
eingestellt, dann würde eine Änderung der Stellgröße um den
Wert Δldtv eine Ladedruckänderung Δpvdk1 von 40 Millibar
hervorrufen. Käme es nun zu einer Arbeitspunktverlagerung
nach A2, so würde dieselbe Änderung Δldtv der Stellgröße
eine erheblich größere Veränderung des Ladedrucks um den
Wert Δpvdk2 von ca. 220 Millibar hervorrufen. Es würde sich
also bei einer Arbeitspunktverlagerung von A1 nach A2 bei
der Ladedruckregelung ein Überschwinger von ca. 180 Millibar
einstellen. Ein solcher unerwünschter Effekt läßt sich
dadurch vermeiden, daß die nichtlineare Kennlinie a in eine
lineare Kennlinie b transformiert wird. Bei einer linearen
Kennlinie b würde eine Änderung der Stellgröße ldtv um einen
Wert Δldtv dieselbe Ladedruckänderung hervorrufen.
Eine Linearisierung der Regelkennlinie kann durch folgende
Maßnahme erreicht werden:
Wie in der Fig. 2 dargestellt, wird die Stellgröße ldtv am
Ausgang des Verknüpfungspunktes V5 einem Kennfeld KFLD
zugeführt. In diesem Kennfeld KFLD wird für jeden möglichen
Arbeitspunkt die vom Regler ermittelte Stellgröße auf einen
solchen Wert transformiert, daß schließlich zwischen den
transformierten Werten der Stellgröße ldtv und dem Ladedruck
pvdk ein linearer Zusammenhang besteht. Die während der
Applikation des Reglers aus der bekannten nichtlinearen
Kennlinie a heraus abgeleiteten Transformationswerte werden
in dem Kennlinienfeld KFLD abgespeichert, so daß während des
normalen Betriebs des Reglers jedem berechneten Wert der
Stellgröße ein entsprechender transformierter Wert
zugeordnet werden kann.
An Stelle des Kennfeldes KFLD für die Transformation der
Stellgröße ldtv kann auch der zu der Stellgröße ldtv
führende Proportional-Anteil ldptv in einem Kennfeld KFPT
und/oder der Differenzial-Anteil ldrdtv in einem Kennfeld
KFDT und/oder der Integral-Anteil lditv in einem Kennfeld
KFIT transformiert werden. Es können auch alle Kennfelder
KFPT, KFDT, KFIT in einem einzigen Kennfeld zusammengefaßt
werden. Auch kann zusätzlich zu den genannten Kennfeldern
das Kennfeld KFLD für die resultierende Stellgröße ldtv
vorhanden sein. Eine weitere Alternative ist die, daß der
Maximalwert ldimx für den Integral-Anteil lditv in einem
Kennfeld KFMX transformiert wird. Die aufgeführten
Kennfelder KFLD, KFPT, KFDT, KFIT, KFMX können allein oder
in Kombination mit anderen vorgesehen werden; in jedem Fall
sind sie so zu applizieren, daß letztendlich zwischen der
Stellgröße ldtv und dem Ladedruck pvdk ein zumindest
annähernd linearer Zusammenhang besteht.
Claims (5)
1. Verfahren zur Ladedruckregelung einer Brennkraftmaschine,
wobei aus der Regelabweichung zwischen einem Soll-Ladedruck
und Ist-Ladedruck eine Stellgröße für ein Stellglied erzeugt
wird, das auf den über die Turbine eines Abgasturboladers
geführten Abgasstrom einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stellgröße (ldtv) oder eine oder mehrere die Stellgröße
(ldtv) bildende andere Größe(n) (ldptv, ldrdtv, lditv,
ldimx) in einem Kennfeld (KFLD, KFPT, KFDT, KFIT, KFMX) auf
solche Werte transformiert wird (werden), daß nach der
Transformation zwischen der Stellgröße (ldtv) und der
Regelgröße (pvdk) - dem Ladedruck - ein zumindest annähernd
linearer Zusammenhang besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stellgröße (ldtv) aus einem Proportional-Anteil (ldptv)
und/oder einem Differential-Anteil (ldrdtv) und/oder einem
Integral-Anteil (lditv) gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
für den Integral-Anteil (lditv) ein Grenzwert (ldimx)
vorgegeben wird, der aus einem von mehreren
Betriebskenngrößen (nmot, plsol, pu) der Brennkraftmaschine
(10) abhängigen Grundwert (ldimxr) und einem diesem
überlagerten Korrekturwert (ldimxak) ermittelt wird, der
addaptiv in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (nmot)
bestimmt wird, wobei mehrere Drehzahlbereiche vorgegeben
sind.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Proportional-Anteil (ldptv) und/oder der Differential-An
teil (ldrdtv) und/oder der Integral-Anteil (lditv) in
einem Kennfeld (KFPT, KFDT, KFIT) transformiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Grenzwert (LDIMX) für den Integral-Anteil (lditv) in
einem Kennfeld (KFMX) transformiert wird.
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