DE69816734T2 - Steuerungsverfahren - Google Patents
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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-Verbrennungsmotor10 , der durch eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe12 mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt wird. Die Pumpe12 wird von einer Steuerungseinheit14 gesteuert, die angeordnet ist, um die an den Motor10 abgegebene Kraftstoffmenge und den Zeitpunkt der Kraftstoffabgabe an den Motor10 zu steuern. Abgase aus dem Motor10 werden durch einen Kanal16 der Turbine18 eines Turboladers20 zugeführt, wobei die Abgase anschließend durch einen Kanal22 die Turbine verlassen. - Der Durchtritt der Abgase durch die Turbine
18 bewirkt, dass sich die Turbine18 dreht und dabei einen Kompressor24 des Turboladers20 antreibt. Der Kompressor24 zieht Luft aus einem Kanal26 , um die Luft in einem Kanal28 unter Druck zu setzen, aus dem Luft an die Zylinder des Motors10 weitergegeben wird. - Ein Drucksensor
30 ist in Kanal28 angeordnet, um den dem Motor10 zugeführten Luftdruck zu überwachen, wobei das Ausgangssignal des Drucksensors30 an die Steuerungseinheit14 weitergegeben wird. Die Steuerungseinheit14 empfängt auch Signale, die die Motorgeschwindigkeit anzeigen und die Stellung einer mit dem Motor10 verbundenen Drosselklappensteuerung32 anzeigen. -
2 ist ein Fließdiagramm, das das Steuerungsverfahren gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung illustriert, wenn es dafür verwendet wird, um den Betrieb des Motors10 gemäß1 zu steuern. - Im Betrieb sendet die Drosselklappensteuerung
32 ein Bedarfssignal aus, das ein Indikator für die Kraftstoffmenge ist, die von der Pumpe12 an den Motor10 abgegeben werden sollte. Die Steuerung14 verwendet das Bedarfssignal zur Steuerung der Pumpe12 , so dass eine geeignete Kraftstoffmenge an den Motor10 abgegeben wird. Die Steuerung14 empfängt auch ein Signal vom Luftdrucksensor30 (Schritt34 in2 ) und verwendet dieses Signal dafür, den tatsächlichen Druck der dem Motor10 zugeführten Luft zu berechnen (Schritt36 ). Die Berechnung des tatsächlichen Luftdrucks kann beispielsweise die Schritte des Skalierens des vom Drucksensor30 erzeugten Signals und des Verwendens einer geeigneten Auffindungstabelle zum Ableiten des tatsächlichen Luftdrucks aus dem skalierten Signal umfassen. - Bei den Schritten
38 und40 verwendet die Steuerung14 mindestens einen Motorkennwert, in der Anordnung gemäß1 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 Schritt42 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 Schritt44 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 Sensor30 im wesentlichen wie erwartet arbeiten (Schritt50 ). Wenn jedoch die Ladedruck-Sollwert-Abweichung hoch ist und damit aus dem annehmbaren Bereich herausfällt, könnte es sein, dass der Sensor30 nicht wie erwartet arbeitet, und unter diesen Umständen wird angenommen, dass der Sensor30 ausgefallen ist (Schritt52 ). Unter diesen Umständen wird eine geeignete Anzeigelampe angeschaltet, um den Fahrer darüber zu informieren, dass der Sensor30 ausgefallen ist. Darüber hinaus wird der aus Schritt40 abgeleitete vorhergesagte Gleichgewichts-Ladeluftdruck-Wert und nicht der aus dem Ausgangssignal des Sensors30 in Schritt36 abgeleitete tatsächliche Luftdruck dazu verwendet, die Pumpe12 zu steuern, bis eine geeignete Reparatur zur Wiederherstellung des korrekten Betriebs des Sensors30 stattgefunden hat, damit auch während dieser Zeit der Motor10 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 der2 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 Motor10 verwendet, um die Verbrennungs-Charakteristika des Motors10 zu verändern und damit den Energiegehalt der Abgase zu ändern, die zum Antrieb der Turbine18 zur Verfügung stehen und die bewirken, dass die Turbine18 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 (5)
- 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.
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