DE69816734T2

DE69816734T2 - Steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE69816734T2
Application number: DE69816734T
Authority: DE
Inventors: Abdolreza Harrow Fallahi; Gary Brian New Southgate Forward
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2018-09-12
Also published as: EP0905358A2; GB9720430D0; EP0905358B1; US6314733B1; EP0905358A3; DE69816734D1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines mit Abgas turbogeladenen Verbrennungsmotors.
Es ist bekannt, siehe beispielsweise US 4,720,977 , den Druck der einem turbogeladenen Dieselmotor zugeführten Luft zu detektieren und den detektierten Luftdruck dazu zu verwenden, den Zeitpunkt der Kraftstoffabgabe an den Motor zu steuern. Wenn beispielsweise der Luftdruck von einem vorgegebenen stationären oder Gleichgewichts-Luftdruck abweicht, wie es beim Beschleunigen geschieht, kann der Zeitraum der Kraftstoffabgabe verschoben werden, um die Verbrennungs-Charakteristika derart zu verändern, dass die in den Abgasen enthaltene Energie vergrößert wird, was bewirkt, dass die Drehgeschwindigkeit der Turbine des Turboladers steigt. Infolgedessen steigt der Druck der dem Motor zugeführten Luft, wodurch es möglich wird, dass mehr Kraftstoff im Motor verbrannt wird, was wiederum das Drehmoment des Motors steigern kann.
Indem man den dem Motor zugeführten Luftdruck überwacht und den gemessenen Luftdruck dazu verwendet, die Menge an dem Motor zugeführtem Kraftstoff zu steuern, erfolgt die Steigerung des Abgabedrehmoments früher, als es ansonsten der Fall wäre, was die Turboverzögerung ("Turboloch") verringert.
Der Betrag an dem Motor zugeführter Druckluft limitiert die maximale Menge an zugeführtem Kraftstoff, und dies ist wichtig, um den vom Motor emittierten Rauch zu kontrollieren.
Es ist klar, dass ein solches System nicht korrekt arbeiten kann, wenn der Luftdrucksensor ausfallen sollte. Es ist bekannt, den Motor in solchen Fällen unter Benutzen eines festgelegten Standard-Luftdruckwertes zu steuern, doch dies hat den Nachteil, dass ein solcher Wert nicht ideal ist und daher die Leistungsabgabe des Motors verringert werden kann, um Rauchemissionen zu senken.
US 5,585,553 beschreibt ein Verfahren wie im Oberbegriff des nachstehenden Anspruch 1 definiert.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Steuerungsverfahren bereitzustellen, bei dem die voranstehend dargelegten nachteiligen Effekte verringert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines turbogeladenen Motors bereitgestellt, umfassend die Schritte:

(a) Verwenden mindestens eines Motorkennwerts zur Ermittlung eines vorhergesagten Übergangs-Ladeluftdruck-Wertes;
(b) Messen eines tatsächlichen Ladeluftdruck-Wertes unter Verwendung eines Drucksensors;
(c) Vergleichen des vorhergesagten Übergangs-Ladeluftdruck-Wertes mit dem tatsächlichen Ladeluftdruck-Wert zur Bestimmung einer vorhergesagten Ladedruck-Sollwert-Abweichung,
(d) Bestimmen, unter Ausnutzung der Ladedruck-Sollwert-Abweichung, ob sich der Motor in einem Übergangszustand befindet; und gekennzeichnet durch
(e) Festlegung einer zeitlichen Vorverlegung zur Verwendung beim Steuern des Zeitverlaufs der Kraftstoffabgabe an den Motor für den Fall, dass festgestellt wird, dass sich der Motor in einem Übergangszustand befindet.

Das Verfahren kann den zusätzlichen Schritt umfassen, zu bestimmen, ob die Ladedruck-Sollwert-Abweichung in einen annehmbaren Bereich fällt. Das Ergebnis dieses zusätzlichen Schritts kann dazu verwendet werden, eine Anzeige oder Meldung darüber zu erzeugen, ob der Luftdrucksensor korrekt funktioniert – wenn der vorhergesagte Übergangs-Ladeluftdruck-Wert signifikant vom tatsächlichen Ladeluftdruck-Wert abweicht, wie es der Fall sein kann, wenn der Drucksensor ausgefallen ist, dann wird die Ladedruck-Sollwert-Abweichung hoch sein.
Wenn festgestellt wird, dass der Luftdrucksensor ausgefallen ist, dann wird bequemerweise der vorhergesagte Übergangs-Ladeluftdruck verwendet, um die an den Motor abgegebene Kraftstoffmenge zu steuern, und nicht ein festgelegter Standardwert, wie in den älteren Anordnungen. Das führt dazu, dass die vom Motor abgegebene Leistung erhalten werden kann, statt dass sie wie in den älteren Vorrichtungen verringert wird.
Das Verfahren umfasst gängigerweise den Schritt, dass unter Verwendung der Ladedruck-Sollwert-Abweichung jeder Fall festgestellt wird, bei dem sich der Motor in einem Übergangszustand befindet. Wenn festgestellt wird, dass sich der Motor in einem Übergangszustand befindet, dann kann eine Zeitverschiebung nach vorne abgeleitet werden unter Verwendung (i) entweder des tatsächlichen Ladeluftdruck-Wertes oder des vorhergesagten Übergangs-Ladeluftdruck-Wertes und (ii) eines vorhergesagten stationären oder Gleichgewichts-Ladeluftdruck-Wertes, der unter Verwendung mindestens eines Motorkennwerts hergeleitet wird, wobei die Zeitverschiebung nach vorne dazu genutzt wird, den Zeitpunkt der Kraftstoffabgabe an den Motor zu bestimmen.
Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
1 eine schematische Darstellung eines turbogeladenen Motors ist und
2 ein Fließdiagramm ist, das das Verfahren gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erläutert.
1 zeigt in schematischer Form einen turbogeladenen Diesel-Verbrennungsmotor 10, der durch eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 12 mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt wird. Die Pumpe 12 wird von einer Steuerungseinheit 14 gesteuert, die angeordnet ist, um die an den Motor 10 abgegebene Kraftstoffmenge und den Zeitpunkt der Kraftstoffabgabe an den Motor 10 zu steuern. Abgase aus dem Motor 10 werden durch einen Kanal 16 der Turbine 18 eines Turboladers 20 zugeführt, wobei die Abgase anschließend durch einen Kanal 22 die Turbine verlassen.
Der Durchtritt der Abgase durch die Turbine 18 bewirkt, dass sich die Turbine 18 dreht und dabei einen Kompressor 24 des Turboladers 20 antreibt. Der Kompressor 24 zieht Luft aus einem Kanal 26, um die Luft in einem Kanal 28 unter Druck zu setzen, aus dem Luft an die Zylinder des Motors 10 weitergegeben wird.
Ein Drucksensor 30 ist in Kanal 28 angeordnet, um den dem Motor 10 zugeführten Luftdruck zu überwachen, wobei das Ausgangssignal des Drucksensors 30 an die Steuerungseinheit 14 weitergegeben wird. Die Steuerungseinheit 14 empfängt auch Signale, die die Motorgeschwindigkeit anzeigen und die Stellung einer mit dem Motor 10 verbundenen Drosselklappensteuerung 32 anzeigen.
2 ist ein Fließdiagramm, das das Steuerungsverfahren gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung illustriert, wenn es dafür verwendet wird, um den Betrieb des Motors 10 gemäß 1 zu steuern.
Im Betrieb sendet die Drosselklappensteuerung 32 ein Bedarfssignal aus, das ein Indikator für die Kraftstoffmenge ist, die von der Pumpe 12 an den Motor 10 abgegeben werden sollte. Die Steuerung 14 verwendet das Bedarfssignal zur Steuerung der Pumpe 12, so dass eine geeignete Kraftstoffmenge an den Motor 10 abgegeben wird. Die Steuerung 14 empfängt auch ein Signal vom Luftdrucksensor 30 (Schritt 34 in 2) und verwendet dieses Signal dafür, den tatsächlichen Druck der dem Motor 10 zugeführten Luft zu berechnen (Schritt 36). Die Berechnung des tatsächlichen Luftdrucks kann beispielsweise die Schritte des Skalierens des vom Drucksensor 30 erzeugten Signals und des Verwendens einer geeigneten Auffindungstabelle zum Ableiten des tatsächlichen Luftdrucks aus dem skalierten Signal umfassen.
Bei den Schritten 38 und 40 verwendet die Steuerung 14 mindestens einen Motorkennwert, in der Anordnung gemäß 1 das Motorgeschwindigkeits-Signal und das Kraftstoffbedarfs-Signal, um einen vorhergesagten stationären oder Gleichgewichts-Ladeluftdruck-Wert abzuleiten, wobei die Ableitung des vorhergesagten stationären oder Gleichgewichts-Ladeluftdruck-Wertes in bequemer Weise die Verwendung einer geeigneten Auffindungstabelle einbezieht. Eine Wendeberechnung wird in Schritt 42 am vorhergesagten stationären oder Gleichgewichts-Ladeluftdruck-Wert vorgenommen, um einen vorhergesagten Übergangs-Ladeluftdruck-Wert abzuleiten. Die Differenz zwischen dem tatsächlichen Ladeluftdruck und dem vorhergesagten Übergangs-Ladelluftdruck-Wert wird im Schritt 44 berechnet (wobei die Differenz hier nachstehend als Ladedruck-Sollwert-Abweichung bezeichnet wird), und in Schritt 46 wird die Ladedruck-Sollwert-Abweichung durch einen Filter geschickt.
Die gefilterte Ladedruck-Sollwert-Abweichung wird in Schritt 48 mit vorgegebenen Werten verglichen, um festzulegen, ob die Ladedruck-Sollwert-Abweichung in einen annehmbaren Bereich fällt. Wenn die Abweichung klein ist und damit in den annehmbaren Bereich fällt, sollte der Sensor 30 im wesentlichen wie erwartet arbeiten (Schritt 50). Wenn jedoch die Ladedruck-Sollwert-Abweichung hoch ist und damit aus dem annehmbaren Bereich herausfällt, könnte es sein, dass der Sensor 30 nicht wie erwartet arbeitet, und unter diesen Umständen wird angenommen, dass der Sensor 30 ausgefallen ist (Schritt 52). Unter diesen Umständen wird eine geeignete Anzeigelampe angeschaltet, um den Fahrer darüber zu informieren, dass der Sensor 30 ausgefallen ist. Darüber hinaus wird der aus Schritt 40 abgeleitete vorhergesagte Gleichgewichts-Ladeluftdruck-Wert und nicht der aus dem Ausgangssignal des Sensors 30 in Schritt 36 abgeleitete tatsächliche Luftdruck dazu verwendet, die Pumpe 12 zu steuern, bis eine geeignete Reparatur zur Wiederherstellung des korrekten Betriebs des Sensors 30 stattgefunden hat, damit auch während dieser Zeit der Motor 10 weiterhin ohne einen signifikanten Leistungsabfall arbeiten kann. Durch die Verwendung des vorhergesagten stationären oder Gleichgewichts-Ladeluftdruck-Wertes anstelle entweder des gemessenen Luftdruckwertes oder eines vorgegebenen festgelegten Wertes kann die Effizienz des Motorbetriebs in solchen Umständen gesteigert werden.
Eine andere Methode, bei der die Ladedruck-Sollwert-Abweichung eingesetzt werden kann, betrifft die Reduzierung des Turbolochs. In Schritt 54 der 2 wird der Wert der Ladedruck-Sollwert-Abweichung verwendet, um festzulegen, ob ein Übergangszustand existiert, beispielsweise durch den Einsatz der Ladedruck-Sollwert-Abweichung, anderen Motorbetriebs-Kennwerten und einer geeigneten Nachschlagetabelle, und wenn feststeht, dass sich der Motor in einem Übergangszustand befindet, wird eine Zeitverschiebung nach vorne berechnet oder auf andere Weise abgeleitet, und zwar unter Verwendung des vorhergesagten stationären oder Gleichgewichts-Luftdrucks und des tatsächlichen Luftdrucks. Die Zeitverschiebung nach vorne wird in bequemer Weise unter Verwendung einer geeigneten Nachschlagetabelle abgeleitet.
Die Zeitverschiebung nach vorne wird in Schritt 56 zur Steuerung des Zeitpunkts der Abgabe von Kraftstoff von der Pumpe 12 an den Motor 10 verwendet, um die Verbrennungs-Charakteristika des Motors 10 zu verändern und damit den Energiegehalt der Abgase zu ändern, die zum Antrieb der Turbine 18 zur Verfügung stehen und die bewirken, dass die Turbine 18 die gewünschte Geschwindigkeit zu einem früheren Zeitpunkt erreicht, als es sonst der Fall sein würde, was die Turboverzögerung verringert.
Es sollte klar sein, dass der Zeitpunkt der Kraftstoffabgabe durch die Pumpe 12 von einer Anzahl anderer Faktoren abhängt, beispielsweise der Motortemperatur, -geschwindigkeit und -last, und dass diese Faktoren zusätzlich zu der hier voranstehend erwähnten Zeitverschiebung nach vorne in Betracht gezogen werden.
Andere Methoden, bei denen die Ladedruck-Sollwert-Abweichung genutzt werden kann, umfassen die Steuerung von Ladedruckregelventilen oder Abgasturboladern mit variabler Turbinengeometrie.

Claims

Verfahren zum Steuern eines turbogeladenen Motors, umfassend die Schritte: (a) Verwenden mindestens eines Motorkennwerts zur Ermittlung eines vorhergesagten Übergangs-Ladeluftdruck-Wertes, (b) Messen eines tatsächlichen Ladeluftdruck-Wertes unter Verwendung eines Drucksensors (30); und (f) Vergleichen des vorhergesagten Übergangs-Ladeluftdruck-Wertes mit dem tatsächlichen Ladeluftdruck-Wert zur Bestimmung einer vorhergesagten Ladedruck-Sollwert-Abweichung, (g) Bestimmen, unter Ausnutzung der Ladedruck-Sollwert-Abweichung, ob sich der Motor in einem Übergangszustand befindet; und gekennzeichnet durch (h) Bestimmen einer zeitlichen Vorverlegung zur Verwendung beim Steuern des Zeitverlaufs von Kraftstoffabgabe an den Motor für den Fall, dass festgestellt wird, dass sich der Motor in einem Übergangszustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt des Bestimmens, ob die Ladedruck-Sollwert-Abweichung in einen vorgegebenen, annehmbaren Bereich fällt.
Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend den Schritt des Aktivierens einer Anzeigevorrichtung, die eine Störung oder Überlastung eines Drucksensors für den Fall anzeigen kann, dass die Ladedruck-Sollwert-Abweichung aus dem vorgegebenen annehmbaren Bereich heraus fällt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, weiterhin umfassend den Schritt des Steuerns des weiteren Betriebs des Motors unter Verwendung des vorhergesagten Übergangs-Ladeluftdruck-Wertes anstelle des tatsächlichen Ladeluftdruck-Wertes für den Fall, dass die Ladedruck-Sollwert-Abweichung aus dem vorgegebenen annehmbaren Bereich heraus fällt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die zeitliche Vorverlegung abgeleitet wird unter Verwendung (i) entweder des tatsächlichen Ladeluftdruck-Wertes oder des vorhergesagten Übergangs-Ladeluftdruck-Wertes und (ii) eines vorhergesagten stationären oder Gleichgewichts-Ladeluftdruck-Wertes, der unter Verwendung mindestens eines Motorkennwerts hergeleitet wird.