DE10046449A1 - Verfahren zur Einstellung eines Saugrohrdruckes bzw. eines Massenliefergrades einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Einstellung eines Saugrohrdruckes bzw. eines Massenliefergrades einer Brennkraftmaschine

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Saugrohrdruckes bzw. eines Massenliefergrades einer Brennkraftmaschine, wobei bei einer notwendigen Änderung des Saugrohrdrucks im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine die Änderung der Stellung der Drosselklappe um eine solchen Betrag und für eine solche Zeitdauer überhöht wird, dass die Überhöhung der Stellung der Drosselklappe zumindest in etwa der Luftmasse entspricht, die benötigt wird, um die Brennkraftmaschine auf den neuen Lastzustand einzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Saugrohrdruckes bzw. eines Massenliefergrades einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Der Anmelderin ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem bei einer Änderung des Lastzustands der Brennkraftmaschine die Drosselklappenstellung des neuen Lastzustandes ermittelt wird, wobei die Drosselklappe dann auf die neue Drosselklappenstellung eingestellt wird. Der Saugrohrdruck nähert sich dann mit einem gewissen, zeitlichen Verlauf dem Wert, der dem neuen Lastzustand entspricht.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Einstellung des Saugrohrdruckes bzw. des Massenliefergrades zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, wonach bei einer notwendigen Änderung des Saugrohrdrucks im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine die Änderung der Stellung der Drosselklappe um einen solchen Betrag und für eine solche Zeitdauer überhöht wird, dass die Überhöhung der Stellung der Drosselklappe zumindest in etwa der Luftmasse entspricht, die benötigt wird, um die Brennkraftmaschine auf den neuen Lastzustand einzustellen.
Dabei zeigt sich vorteilhaft, dass die Einstellung des neuen Lastzustandes deutlich schneller geht, indem durch die überhöhte Ansteuerung der Drosselklappe die Einschwingzeit auf den neuen Lastzustand verkürzt wird. Dies erfolgt, indem bei einem Übergang zu einem Zustand mit einer größeren Last die Drosselklappe in dem Zeitraum des Übergangs weiter geöffnet wird, als dies dem neuen Lastzustand entspricht.
Dies kann beispielsweise erfolgen, indem mittels eines Modells, das anhand der idealen Gasgleichung den Saugrohrdruck, die Temperatur und das Volumen in Beziehung setzt zu den Massen der Gase, abgeschätzt wird, welche zeitliche Änderung der Masse erforderlich für eine bestimmte zeitliche Änderung des Saugrohrdrucks. Entsprechend dieser zeitlichen Änderung der Masse kann dann kalkuliert werden, welche Verstellung der Drosselklappe erforderlich ist.
Vorteilhaft wird also durch den Einsatz der vorliegenden Erfindung die Dynamik bei der Einstellung sich ändernder Lastzustände der Brennkraftmaschine verbessert.
Das Verfahren kann beispielsweise vorteilhaft eingesetzt werden bei einer Brennkraftmaschine mit abschaltbaren Zylindern. Dabei wird ein Gaswechsel verhindert, indem die Einlass- und Auslassventile nicht angesteuert werden. Bei einem Zuschalten der abschaltbaren Zylinder kann mit dem vorliegenden Verfahren der neue Lastzustand entsprechend schnell eingestellt werden.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 2 wird bei einer notwendigen Änderung das Saugrohrdrucks im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine ein zeitlicher Verlauf der Drosselklappenstellung derart bestimmt, dass aufgrund des zeitlichen Verlaufes des sich infolge der Drosselklappenstellung einstellenden Massenstromes der neue Saugrohrdruck zeitoptimiert eingestellt wird.
Vorteilhaft kann der zeitliche Verlauf der Drosselklappenstellung so bestimmt werden, dass ausgehend von den Extremstellungen der Drosselklappe (maximal geöffnet bzw. geschlossen) der daraus resultierende Massenstrom bestimmt wird. Entsprechend den Erläuterungen im Zusammenhang mit Anspruch 1 lässt sich weiterhin aus dem Bedarf der Luftmasse, die beispielsweise bei einer größeren Last benötigt wird, und dem resultierenden Massenstrom ermitteln, für welchen Zeitraum die Drosselklappe maximal geöffnet werden muss, um zeitoptimal die Änderung des Lastzustandes der Brennkraftmaschine zu erreichen. Die Drosselklappe wird dann so angesteuert, dass zu Beginn des Übergangs auf den Zustand mit größerer Last die Drosselklappe für den bestimmten Zeitraum maximal geöffnet wird. Anschließend wird die Drosselklappe auf den Wert eingestellt, der dem benötigten Massenstrom für den neuen Lastzustand im stationären Betrieb entspricht. Die Ansteuerung der Drosselklappe erfolgt dann also durch eine Sprungfunktion. Analog kann bei einer geringer einzustellenden Last der Brennkraftmaschine ermittelt werden, für welchen Zeitraum die Drosselklappe geschlossen werden muss, um zeitoptimal den Zustand mit geringerer Last der Brennkraftmaschine zu erreichen. Es muss dann eine Luftmasse zurückgehalten werden. Die Zeitdauer kann hierbei bestimmt werden, indem der Massenstrom bei der Drosselklappenstellung ermittelt wird, die dem neuen Lastzustand entspricht. Aufgrund der zurückzuhaltenden Luftmasse und dem ermittelten Massenstrom ergibt sich die Zeitdauer, während der die Drosselklappe geschlossen werden muss.
Durch diese Ausgestaltung des Verfahrens wird vorteilhaft eine besonders schnelle Einstellung veränderter Lastzustände erreichbar.
Bei der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 wird aufgrund des zeitlichen Verlaufes der Drosselklappenstellung ein zeitlicher Verlauf des Erwartungswertes des sich einstellenden Massenstroms bzw. des sich einstellenden Saugrohrdruckes ermittelt, wobei weiterhin der Istwert des Massenstroms bzw. des Saugrohrdrucks ermittelt wird und wobei bei einer Abweichung des Istwertes von dem zugehörigen Erwartungswert eine Ansteuerung der Drosselklappe im Sinne einer Beseitigung der Abweichung erfolgt.
Dadurch kann vorteilhaft mittels einer Regelung erfasst werden, ob sich aufgrund der Ansteuerung der Drosselklappe der gewünschte zeitliche Verlauf des Saugrohrdrucks bzw. des Massenliefergrades einstellt. Wenn dies nicht der Fall ist, kann die Stellgröße (Einstellung der Drosselklappe) entsprechend geändert werden. Wenn die Drosselklappe bereits maximal angesteuert ist, d.h. entweder ganz geöffnet oder ganz geschlossen ist, kann beispielsweise die Zeitdauer, während der diese maximale Ansteuerung an der Drosselklappe anliegen soll, entsprechend korrigiert werden. Dadurch wird die Einstellgenauigkeit bei einer dynamisch sich schnell einstellenden Änderung des Lastzustandes weiterhin verbessert. Die entsprechenden Größen können entweder unmittelbar gemessen werden oder aufgrund eines Modells anhand anderer Messgrößen abgeleitet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigt dabei im einzelnen:
Fig. 1 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufes der Einstellung der Drosselklappe und des sich einstellenden Saugrohrdrucks,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung von Funktionsblöcken zur Erläuterung des Verfahrens und
Fig. 3 eine Darstellung eines Modells zur Berechnung der notwendigen Änderung der Drosselklappenstellung zur Erzielung einer bestimmten Änderung des Saugrohrdruckes.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung des zeitlichen Verlaufes der Einstellung der Drosselklappe und des sich einstellenden Saugrohrdruckes. Es sind verschiedene, zeitliche Verläufe von Drosselklappenstellungen DK dargestellt (1, 3 und 5). Diesen Verläufen zugeordnet sind die zeitlichen Verläufe des sich jeweils einstellenden Saugrohrdrucks psaug (2, 4 und 6).
Es ist dabei zu sehen, dass bei einem zeitlichen Verlauf der Drosselklappenstellung entsprechend der Kurve 1 der statische Endzustand des Saugrohrdruckes am schnellsten erreicht wird (Kurve 2). Die Zeitdauer T, während der die Drosselklappe maximal geöffnet ist, wird bestimmt wie in der Beschreibungseinleitung erläutert.
Weiterhin ist zu sehen, dass der Endzustand des Saugrohrdrucks bei einer Verstellung der Drosselklappe entsprechend den Kurven 3 und 5 entsprechend langsamer erreicht wird (Kurven 4 und 6).
Bei den in Fig. 2 gezeigten Funktionsblöcken wird in dem Block 201 aufgrund der Anforderung eines geänderten Lastzustandes der Brennkraftmaschine 203 eine geänderte Stellung der Drosselklappe im eingeschwungenen Zustand abgeleitet, um den Lastzustand der Brennkraftmaschine einstellen zu können.
In dem Block 202 wird eine Ansteuerung der Drosselklappe ermittelt, um die Änderung des Lastzustandes möglichst schnell einstellen zu können. Von dieser Einheit 202 wird ein entsprechendes Signal an die Drosselklappe ausgegeben.
An der Brennkraftmaschine 203 befindet sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Sensor 204 zur Erfassung des Saugrohrdrucks.
Dieses Signal wird wiederum der Einheit 202 zugeführt, in der neben dem zeitlichen Verlauf der Ansteuerung der Drosselklappe auch ein zeitlicher Verlauf von Erwartungswerten des sich einstellenden Saugrohrdrucks ermittelt wird. Der mit dem Sensor 204 gemessene Saugrohrdruck kann mit dem entsprechenden Erwartungswert verglichen werden, wobei bei einer Abweichung eine entsprechende Änderung der Ansteuerung der Drosselklappe erfolgen kann. Beispielsweise kann die Zeitdauer T der maximalen Ansteuerung der Drosselklappe verlängert oder verkürzt werden.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung eines Modells, das im folgenden erläutert werden soll. Es ist ein Saugrohr 301 mit einer Drosselklappe 302 zu sehen. Weiterhin ist ein Zweig einer Abgasrückführung (AGR) zu sehen, in dem wiederum ein Ventil 303 vorgesehen ist. Weiterhin ist ein Zylinder 304 mit einem Einlassventil 305 und einem Auslassventil 306 zu sehen.
Der Saugrohrdruck psaug lässt sich mittels der idealen Gasgleichung als Summe der Einzelbestandteile der Gase darstellen, die aufgrund verschiedener Effekte im Saugrohr 301 mit dem Saugrohrvolumen Vsaug sind:
Daraus ergibt sich unter mDK als dem Massenanteil, der sich aufgrund der Drosselklappenstellung im Saugrohr 301 befindet, mAGR als dem Massenanteil, der sich aufgrund der Abgasrückführungsleitung im Saugrohr befindet, mTE als dem Massenanteil, der auf die Tankentlüftung zurückzuführen ist sowie dem Massenanteil im Zylinder mZyl:
Zusammenfassend lässt sich dem entnehmen, dass eine schnelle Saugrohrdruckänderung eine schnelle Änderung des Luftmassenstromes über die Drosselklappe erfordert. Die Systemstellzeiten des Drosselklappenstellers, das Saugrohrvolumen Vsaug und die Motordrehzahl sowie das Zylindervolumen mit ihrem Einfluss auf die Größe mZyl bestimmen mögliche Saugrohrdruckgradienten.

Claims (3)

1. Verfahren zur Einstellung eines Saugrohrdruckes bzw. eines Massenliefergrades einer Brennkraftmaschine (203), dadurch gekennzeichnet, dass bei einer notwendigen Änderung des Saugrohrdrucks im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine (203) die Änderung der Stellung der Drosselklappe um einen solchen Betrag und für eine solche Zeitdauer überhöht wird (1, 3), dass die Überhöhung der Stellung der Drosselklappe zumindest in etwa der Luftmasse entspricht, die benötigt wird, um die Brennkraftmaschine (203) auf den neuen Lastzustand einzustellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer notwendigen Änderung des Saugrohrdrucks im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine (203) ein zeitlicher Verlauf der Drosselklappenstellung derart bestimmt wird (1), dass aufgrund des zeitlichen Verlaufes (1) des sich infolge der Drosselklappenstellung einstellenden Massenstromes der neue Saugrohrdruck zeitoptimiert eingestellt wird (2).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund des zeitlichen Verlaufes (1, 3) der Drosselklappenstellung ein zeitlicher Verlauf (2, 4) des Erwartungswertes des sich einstellenden Massenstroms bzw. des sich einstellenden Saugrohrdruckes ermittelt wird, dass der Istwert des Massenstroms bzw. des Saugrohrdrucks ermittelt wird (204) und dass bei einer Abweichung des Istwertes von dem zugehörigen Erwartungswert eine Ansteuerung der Drosselklappe im Sinne einer Beseitigung der Abweichung erfolgt (202, 203).
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