DE102004008261B3 - Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit - Google Patents

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Abstract

Für eine Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit (1) wird ein Steuer- und Regelverfahren für eine Lastaufschaltung vorgeschlagen. Das Verfahren besteht darin, dass bei einer stationären Drehzahl über ein Spritzbeginn-Kennfeld ein erster Spritzbeginn berechnet wird und dieser als maßgeblicher Spritzbeginn gesetzt wird. Mit Erkennen einer Lastaufschaltung wird der erste Spritzbeginn über eine Spritzbeginn-Korrektur in Abhängigkeit einer Drehzahl-Regelabweichung verändert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Aus der DE 199 37 139 C1 ist ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine bekannt bei dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine in einem Drehzahl-Regelkreis überwacht wird. Mit Erkennen einer signifikanten Laständerung am Abtrieb der Brennkraftmaschine wird zusätzlich der Spritzbeginn nach spät im Sinne von kleineren Kurbelwellenwinkeln vor dem oberen Totpunkt verstellt. Unter signifikanter Laständerung am Abtrieb ist bei einer Schiffsanwendung das Austauchen des Schiffsantriebs und bei einer Generator-Anwendung eine Lastabschaltung zu verstehen. Die Spritzbeginn-Verstellung wird hierbei über eine besondere Ausgestaltung des Spritzbeginn-Kennfelds erzielt. Das Verfahren ist für eine Lastaufschaltung nicht anwendbar.
  • Aus der DE 44 46 246 C2 ist ein Verfahren zur Regelung des Lastannahmeverhaltens einer Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit bekannt. Bei diesem Verfahren wird mit Erkennen einer Lastaufschaltung zusätzlich zur Drehzahl-Regelung der Spritzbeginn nach früh verstellt. Die Verstellung erfolgt hierbei in Abhängigkeit des Zylinder-Innendrucks oder eines Ladeluft-Drucks des Abgasturboladers. Das Verfahren ist jedoch aufwendig in der Abstimmung.
  • In der Praxis wird das Spritzbeginn-Kennfeld bei einer Brennkraftmaschinen-Generator-Anwendung im Bereich der stationären Drehzahl bei Prüfstands-Versuchen abgestimmt. Die stationäre Drehzahl entspricht bei einer 50 Hz-Anwendung dem Drehzahlwert 1500 Umdrehungen pro Minute bei einer 60 Hz-Anwendung einem Wert von 1800 Umdrehungen pro Minute. Die Drehzahlwerte unterhalb dieser stationären Drehzahl werden im Spritzbeginn-Kennfeld mit frühen Spritzbeginn-Werten belegt. Diese frühen Spritzbeginn-Werte sollen dem Drehzahl-Einbruch bei einer Lastaufschaltung entgegenwirken. Hieraus resultiert das Problem, dass beim Hochlauf der Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit diese Drehzahl-Werte bzw. diese Spritzbeginn-Werte ebenfalls durchlaufen werden. Da diese Werte nicht optimal sind, werden ungünstige Betriebswerte der Brennkraftmaschine verursacht. Auch die Hochlaufzeit vom Start der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen der Nenndrehzahl kann verlängert werden. Ebenfalls problematisch ist bei einer Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit, die mit einem P-Grad im Sinne einer Solldrehzahl-Verstellung betrieben wird, dass der Spritzbeginn erst dann nach früh verstellt wird, wenn die Drehzahl bereits deutlich abgesunken ist, sodass die Wirkung der Spritzbeginn-Verstellung nur sehr gering ist.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Steuer- und Regelverfahren für eine Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit zu entwerfen, welches einfach abstimmbar ist, einen sicheren Hochlauf und eine schnelle Reaktion bei einer Lastaufschaltung garantiert.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Die vorteilhaften Ausgestaltungen hierzu sind in den Unteransprüchen dargestellt.
  • Die Erfindung sieht vor, dass der Spritzbeginn bei einer Lastaufschaltung angepasst wird indem ein erster Spritzbeginn über ein Spritzbeginn-Kennfeld berechnet wird und dieser durch eine Spritzbeginn-Korrektur in Abhängigkeit der Drehzahl-Regelabweichung verändert wird. Vorgesehen ist also eine funktionelle Trennung der Spritzbeginn-Berechnung für den stationären und transienten Betrieb. Im stationären Betrieb, d. h. bei einer konstanten Drehzahl z. B. von 1500 Umdrehungen pro Minute, wird der Spritzbeginn ausschließlich über das Spritzbeginn-Kennfeld definiert. Dieses muss daher nur noch für die stationären Drehzahl-Werte abgestimmt werden. Im transienten Betrieb im Sinne einer Lastaufschaltung wird über die Spritzbeginn-Korrektur der Spritzbeginn verändert. Hierzu wird die Spritzbeginn-Korrektur in Abhängigkeit der Drehzahl-Regelabweichung verändert. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei einer Lastaufschaltung die Reaktionszeit der Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit verbessert wird, d. h. die Spontanität wird erhöht.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Spritzbeginn auf einen maximalen Spritzbeginn begrenzt wird, welcher in Abhängigkeit der Soll-Einspritzmenge und der Ist-Drehzahl berechnet wird. Hierdurch wird die Brennkraftmaschine vor unzulässigen Belastungen geschützt.
  • Die Spritzbeginn-Korrektur wird erstmalig aktiviert, wenn ein Hochlauf-Ende der Brennkraftmaschine erkannt wird. Dadurch sind während des Hochlaufs die Spritzbeginn-Werte des Spritzbeginn-Kennfelds gültig.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zur Filterung der Drehzahl, also der Regelgröße des Drehzahl-Regelkreises, ein Filter mit einem kleinen Filterwinkel, z. B. 90 Grad Kurbelwellenwinkel, verwendet wird. Ein besonders ruhiger Motorlauf wird dann erreicht, wenn der Spritzbeginn im stationären Betrieb wenig Schwankungen aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Ausgang des Spritzbeginn-Kennfelds gefiltert wird oder alternativ die Eingangsgrößen dieses Kennfelds gefiltert werden.
    •
  • In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen:
  • 1 ein Systemschaubild;
  • 2 ein Blockschaltbild Spritzbeginn;
  • 3 ein Blockschaltbild Spritzbeginn-Korrektur;
  • 4 ein Blockschaltbild Spritzbeginn mit schnellem Drehzahl-Filter;
  • 5 ein Blockschaltbild Spritzbeginn mit Filterung, erste Ausführung;
  • 6 ein Blockschaltbild Spritzbeginn mit Filterung, zweite Ausführung;
  • 7 ein Zeitdiagramm;
  • 8 einen Programmablaufplan.
  • Die 1 zeigt ein Systemschaubild des Gesamtsystems einer Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit 1, bestehend aus einer Brennkraftmaschine 2 mit einem Generator 4. Die Brennkraftmaschine 2 treibt über eine Welle und Kupplung 3 den Generator 4 an. Die dargestellte Brennkraftmaschine 2 verfügt über ein Common-Rail-Einspritzsystem. Dieses umfasst folgende Komponenten: Pumpen 7 mit Saugdrossel zur Förderung des Kraftstoffs aus einem Kraftstofftank 6, ein Rail 8 zum Speichern des Kraftstoffs und Injektoren 10 zum Einspritzen des Kraftstoffs aus dem Rail 8 in die Brennräume der Brennkraftmaschine 2.
  • Die Brennkraftmaschine 2 wird durch ein elektronisches Steuergerät (ADEC) 5 gesteuert und geregelt. Das elektronische Steuergerät 5 beinhaltet die üblichen Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen Mikroprozessor, I/O-Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM). In den Speicherbausteinen sind die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 2 relevanten Betriebsdaten in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. Über diese berechnet das elektronische Steuergerät 5 aus den Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen. In 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt: ein Raildruck pCR, der mittels eines Rail-Drucksensors 9 gemessen wird, ein Drehzahl-Signal nM der Brennkraftmaschine 2, ein Signal START zur Aktivierung der Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit 1, ein Drehzahl-Sollwert nM(SL) zur Sollwert-Vorgabe durch den Betreiber und eine Eingangsgröße E. Unter der Eingangsgröße E sind beispielsweise der Ladeluftdruck eines Turboladers und die Temperaturen der Kühl-/Schmiermittel und des Kraftstoffs subsumiert.
  • In 1 sind als Ausgangsgrößen des elektronischen Steuergeräts 5 ein Signal ADV zur Steuerung der Pumpen 7 mit Saugdrossel und eine Ausgangsgröße A dargestellt. Die Ausgangsgröße A steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 2, beispielsweise den Spritzbeginn SB und die Spritzdauer SD.
  • Die 2 zeigt ein Blockschaltbild zur Bestimmung des Spritzbeginns SB mit einem Drehzahl-Regelkreis. Der Drehzahl-Regelkreis umfasst hierbei einen Drehzahl-Regler 11, die Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit 1 als Regelstrecke und ein erstes Filter 12. Als Regelgröße werden die Rohwerte der Drehzahl nM erfasst und über das erste Filter 12 in die Ist-Drehzahl nM(IST) gewandelt. In der Praxis ist das erste Filter 12, z. B. als 1-Umdrehungsfilter ausgeführt, d. h. es besitzt einen Filterwinkel von 360 Grad Kurbelwellenwinkel. An einer Summationsstelle A wird eine Drehzahl-Regelabweichung dR aus der Differenz der Soll-Drehzahl nM(SL) und der Ist-Drehzahl nM(IST) bestimmt. Diese Drehzahl-Regelabweichung dR wird über den Drehzahl-Regler 11 in eine Stellgröße, hier eine Soll-Einspritzmenge gV(SL), umgesetzt. Die Stellgröße entspricht einem leistungsbestimmenden Signal. Es kann sich dabei auch um ein Sollmoment oder einen Soll-Regelstangenweg handeln. Die Regelstrecke wird danach mit der Stellgröße beaufschlagt. Damit ist der Regelkreis geschlossen.
  • Über ein Spritzbeginn-Kennfeld 13 wird ein erster Spritzbeginn SB1 aus der Soll-Einspritzmenge gV(SL) und der Ist-Drehzahl nM(IST) berechnet. Das Spritzbeginn-Kennfeld 13 wird für den stationären Betrieb abgestimmt. Über einen Funktionsblock 14 wird eine Spritzbeginn-Korrektur dSB aus der Ist-Drehzahl nM(IST) und der Drehzahl-Regelabweichung dR bestimmt. Der Funktionsblock 14 ist in der 3 näher dargestellt und wird in Verbindung mit dieser erläutert. An einer Summationsstelle B werden der erste Spritzbeginn SB1 und die Spritzbeginn-Korrektur dSB addiert. Das Ergebnis entspricht einem zweiten Spritzbeginn SB2. Über ein Kennfeld 15 wird ein maximaler Spritzbeginn SB(MAX) in Abhängigkeit der Soll-Einspritzmenge gV(SL) und der Ist-Drehzahl nM(IST) berechnet. Eine Minimalwert-Auswahl 16 setzt entweder den zweiten Spritzbeginn SB2 oder den maximalen Spritzbeginn SB(MAX) als aktuellen Spritzbeginn SB. Über den maximalen Spritzbeginn SB(MAX) wird folglich der Spritzbeginn SB begrenzt.
  • Aus dem Blockschaltbild der 2 wird ersichtlich, dass die Spritzbeginn-Berechnung für den stationären Betrieb von der Spritzbeginn-Berechnung für den transienten Betrieb funktionell getrennt ist. Im stationären Betrieb, d. h. bei einer konstanten Drehzahl, entspricht der Spritzbeginn SB dem ersten Spritzbeginn SB1, der über das Kennfeld 13 berechnet wird. Mit Erkennen einer Lastaufschaltung entspricht der Spritzbeginn SB der Summe aus erstem Spritzbeginn SB1 und Spritzbeginn-Korrektur dSB. Die Spritzbeginn-Korrektur dSB bewirkt eine Veränderung des Spritzbeginns SB nach früh.
  • In 3 ist ein Blockschaltbild zur Bestimmung der Spritzbeginn-Korrektur dSB über den Funktionsblock 14 dargestellt. Der Funktionsblock 14 umfasst eine Kennlinie 17 zur Bestimmung eines Korrekturwerts dSB1, einen Funktionsblock 18 zur Ermittlung einer Schalterstellung und einen Schalter 19. Der Schalter 19 ist in der Stellung 1 dargestellt. Die Stellung 1 entspricht dem Ausgangszustand, d. h. beim Motorstart. In dieser Stellung besitzt die Spritzbeginn-Korrektur dSB den Wert Null. Die Stellung des Schalters 19 wird über das Signal S festgelegt. Das Signal S wird über den Funktionsblock 18 in Abhängigkeit der Drehzahl-Regelabweichung dR und der Ist-Drehzahl nM(IST) festgelegt. Das Signal S ändert seine Wertigkeit dann, wenn erstmalig ein Hochlauf-Ende der Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit erkannt wird. Mit anderen Worten: der Schalter 19 ändert seine Stellung von 1 nach 2, wenn die Ist-Drehzahl nM(IST) größer oder gleich der Nenn-Drehzahl ND wird und die Regelabweichung dR kleiner oder gleich Null ist. In der Stellung 2 des Schalters 19 entspricht die Spritzbeginn-Korrektur dSB dem Korrekturwert dSB1, welcher über die Kennlinie 17 in Abhängigkeit der Regelabweichung dR bestimmt wird. Die Kennlinie 17 ist hierbei in der Art ausgeführt, dass der Korrekturwert dSB1 dann einen Wert ungleich Null hat, wenn die Drehzahl- Regelabweichung dR größer einem Grenzwert wird, hier dR(MIN). Die Kennlinie 17 ist beispielhaft so ausgeführt, dass der Korrekturwert dSB1 den Wert MAX annimmt, wenn die Drehzahl-Regelabweichung dR den Wert dR(MAX) überschreitet. Der Schalter 19 bleibt für den weiteren Motorbetrieb in der Stellung 2. Erst bei Motorstillstand wechselt dieser zurück in die Stellung 1.
  • In 4 ist ein Blockschaltbild zur Berechnung des Spritzbeginns mit einem zweiten Filter, Bezugszeichen 20, dargestellt. Das zweite Filter 20 erfasst hierbei die Rohwerte der Drehzahl nM über einen kleineren Filterwinkel als das erste Filter 12. In der Praxis besitzt das zweite Filter 20 einen Filterwinkel von z. B. 90 Grad Kurbelwelle. Ein derartiges Filter ist aus der DE 101 22 517 C1 bekannt.
  • Das Blockschaltbild der 4 unterscheidet sich zum Blockschaltbild der 2 in folgenden Punkten:
    Über das zweite Filter 20 wird eine zweite Ist-Drehzahl nM2(IST) berechnet. An einem Summationspunkt C wird aus der zweiten Ist-Drehzahl nM2(IST) und der Soll-Drehzahl nM(SL) eine zweite Drehzahl-Regelabweichung dR2 bestimmt. Die zweite Drehzahl-Regelabweichung dR2 und die zweite Ist-Drehzahl nM2(IST) sind die Eingangsgrößen des Funktionsblocks 14. Die zweite Ist-Drehzahl nM2(IST) ist zusätzlich die Eingangsgröße für das Kennfeld 15 zur Berechnung des maximalen Spritzbeginns SB(MAX). Die Spritzbeginn-Korrektur dSB und der maximale Spritzbeginn SB(MAX) werden somit maßgeblich über das zweite Filter 20 bestimmt. Für die Funktionalität des Drehzahl-Regelkreises und die Berechnung des Spritzbeginns SB gilt die Beschreibung der 2.
  • Die 5 zeigt ein Blockschaltbild zur Berechnung des Spritzbeginns mit Filterung in einer ersten Ausführungsform. Das Blockschaltbild entspricht im Wesentlichen dem Blockschaltbild der 2. Im Unterschied zu diesem wird dem Spritzbeginn-Kennfeld 13 eine gefilterte Eingangsgröße zugeführt. Die gefilterte Eingangsgröße entspricht entweder einer gefilterten Soll-Einspritzmenge qV(F) oder einem Integralanteil der Soll-Einspritzmenge qV(I). Die gefilterte Soll-Einspritzmenge qV(F) wird aus der Soll-Einspritzmenge gV(SL) über ein Filter 21 berechnet. Der Integralanteil der Soll-Einspritzmenge qV(I) wird über den Drehzahl-Regler 11 berechnet, welcher in der Praxis z. B. als PIDT1-Regler ausgeführt wird. Die Auswahl der Eingangsgröße des Spritzbeginn-Kennfelds 13 erfolgt über einen Schalter 22. Über die Filterung der Eingangsgröße des Spritzbeginn-Kennfelds 13 wird ein besonders ruhiger Motorlauf im stationären Betrieb erreicht. Für die Funktionalität des Drehzahl-Regelkreises und die Berechnung des Spritzbeginns SB gilt die Beschreibung der 2.
  • In 6 ist ein Blockschaltbild zur Bestimmung des Spritzbeginns mit Filterung in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Dieses Blockschaltbild entspricht im Wesentlichen dem Blockschaltbild der 2. Der Unterschied zu diesem besteht darin, dass der erste Spritzbeginn SB1 zusätzlich über ein Filter 23 in einen ersten gefilterten Spritzbeginn SB1(F) gewandelt wird. Dieser wird an der Summationsstelle B mit der Spritzbeginn-Korrektur dSB verknüpft. Für die Funktionalität gilt die Beschreibung der 2.
  • Die 7 besteht aus den Teilfiguren 7A bis 7D. Diese zeigen jeweils über der Zeit: ein Signal Verbraucherleistung P (7A), den Verlauf der Soll-/Ist-Drehzahl nM(SL)/nM(IST) und der Soll-Einspritzmenge gV(SL)(7B), den Verlauf des ersten Spritzbeginns SB1 und der Spritzbeginn-Korrektur dSB (7C) und den Verlauf des resultierenden Spritzbeginns SB (7D). In 7B sind als durchgezogene Linie die Ist-Drehzahl nM(IST), als gestrichelte Linie die Soll-Drehzahl nM(SL) und als strichpunktierte Linie die Soll-Einspritzmenge gV(SL) dargestellt. In 7C sind als durchgezogene Linie der erste Spritzbeginn SB1 und als strichpunktierte Linie die Spritzbeginn-Korrektur dSB dargestellt.
  • Zum Zeitpunkt t1 wird der Motor-Start initiiert und die Soll-Drehzahl nM(SL) auf einen Leerlauf-Wert LL gesetzt. Ab dem Zeitpunkt t2 wird die Soll-Drehzahl nM(SL) rampenförmig bis zum Zeitpunkt t3 auf die Nenn-Drehzahl ND erhöht, z. B. 1500 Umdrehungen pro Minute. Ab dem Zeitpunkt t3 bleibt die Soll-Drehzahl nM(SL) unverändert. Die Ist-Drehzahl nM(IST) folgt bis zum Zeitpunkt t3 der Soll-Drehzahl nM(SL). Zum Zeitpunkt t3 schwingt die Ist-Drehzahl nM(IST) jedoch über die Soll-Drehzahl nM(SL) hinaus. Aus dem Überschwingen der Ist-Drehzahl nM(IST) über die Soll-Drehzahl nM(SL) nach Erreichen der Nenn-Drehzahl ND wird das Ende des Hochlaufs erkannt. Hierdurch wird die Spritzbeginn-Korrektur aktiviert, d. h. wenn die Ist-Drehzahl nM(IST) größer oder gleich der Nenn-Drehzahl ND wird und die Regelabweichung dR kleiner oder gleich Null ist. Ab dem Zeitpunkt t4 stabilisiert sich die Ist-Drehzahl nM(IST) auf dem Niveau der Nenn-Drehzahl ND. Die Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit befindet sich nunmehr im stationären Zustand. Bei diesem wird der Spritzbeginn SB ausschließlich über das Spritzbeginn-Kennfeld 13 festgelegt. Der Verlauf des Spritzbeginns SB ist folglich identisch mit dem Verlauf des ersten Spritzbeginns SB1.
  • Zum Zeitpunkt t5 wird davon ausgegangen, dass eine Lastaufschaltung erfolgt. Zu diesem Zeitpunkt wechselt das Signal P in 7A seine Wertigkeit von Null auf einen Wert P1. Als Folge dieser Lastaufschaltung verringert sich die Ist-Drehzahl nM(IST) in Richtung des Punkts A. Dem Drehzahleinbruch versucht der Drehzahl-Regler dadurch entgegenzuwirken, dass er die Stellgröße, hier die Soll-Einspritzmenge gV(SL), vergrößert (7B). Es wird folglich mehr Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt. Der Drehzahleinbruch bewirkt zusätzlich, dass sich der erste Spritzbeginn SB1 und der daraus resultierende Spritzbeginn SB ab dem Zeitpunkt t5 sich verringern. Zum Zeitpunkt t6, im Punkt A, ist die Ist-Drehzahl nM(IST) so weit abgefallen, dass die Drehzahl-Regelabweichung dR den Grenzwert dR(MIN) überschreitet. Ein typischer Wert für den Grenzwert dR(MIN) sind 5 Umdrehungen pro Minute. Als Folge hiervon wird über die Kennlinie 17 (3) ein Korrekturwert dSB1 berechnet und eine Spritzbeginn-Korrektur dSB ausgegeben. Der Spritzbeginn SB wird jetzt aus der Summe des ersten Einspritzbeginns SB1 und der Spritzbeginn-Korrektur dSB berechnet. Das heißt, er wird nach früh verändert.
  • Zum Zeitpunkt t7, im Punkt B, entspricht die Drehzahl-Regelabweichung dR einem Maximalwert dR(MAX). Ein typischer Wert für den Maximalwert dR(MAX) sind 20 Umdrehungen pro Minute. Die Kennlinie 17 (3) ist beispielhaft so ausgeführt, dass der Korrekturwert dSB1 den Wert MAX annimmt, wenn die Drehzahl-Regelabweichung dR den Wert dR(MAX) überschreitet. Aufgrund der Spritzbeginn-Korrektur beginnt sich im Zeitraum t7/t8 die Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit zu erholen, d. h. die Ist-Drehzahl nM(IST) vergrößert sich in Richtung der Soll-Drehzahl nM(SL). Im Zeitraum t8/t9 verringert sich daher die Drehzahl-Regelabweichung dR vom Wert dR(MAX) auf den Wert dR(MIN). Als Folge wird die Spritzbe ginn-Korrektur dSB vom Wert MAX wieder auf den Wert Null reduziert. Da der erste Spritzbeginn SB1 während dieses Zeitraums konstant bleibt, korrigiert sich der Spritzbeginn SB entsprechend. Zum Zeitpunkt t10 entspricht die Ist-Drehzahl nM(IST) wieder der Soll-Drehzahl nM(SL). Aufgrund der nun negativen Regelabweichung dR verringert der Drehzahl-Regler ab dem Zeitpunkt t10 die Soll-Einspritzmenge gV(SL). Zu diesem Verlauf korrespondiert der Verlauf des ersten Spritzbeginns SB1 und des Spritzbeginns SB.
  • Die Erfindung besitzt also folgende Funktionalität: das Ende der Hochlauframpe wird aufgrund der Regelabweichung erkannt, Zeitpunkt t3. Ab diesem Zeitpunkt wird die Spritzbeginn-Korrektur aktiviert. Im stationären Betriebszustand (Zeitraum t4/t5) entspricht der Spritzbeginn SB dem ersten Spritzbeginn SB1. Mit Erkennen einer Lastaufschaltung wird der erste Spritzbeginn SB1 über die Spritzbeginn-Korrektur dSB verändert. Der Spritzbeginn wird zu frühen Kurbelwellen-Winkeln verändert, d. h. die Einspritzung erfolgt zu einem früheren Zeitpunkt. Zum Schutz der Brennkraftmaschine wird die Spritzbeginn-Korrektur dSB auf den Wert MAX begrenzt. Mit zunehmender Erholung der Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit wird die Spritzbeginn-Korrektur dSB wieder verringert.
  • In 8 ist ein Programmablaufplan des Steuer- und Regelverfahrens dargestellt. Bei S1 wird die Drehzahl-Regelabweichung dR aus dem Soll-Ist-Vergleich der Drehzahlen ermittelt. Bei S2 wird danach in Abhängigkeit der Drehzahl-Regelabweichung dR über den Drehzahl-Regler eine Soll-Einspritzmenge gV(SL) berechnet. In Abhängigkeit der Soll-Einspritzmenge gV(SL) und der Ist-Drehzahl nM(IST) wird über das Spritzbeginn-Kennfeld der erste Spritzbeginn SB1 berechnet, S3. Bei S4 wird geprüft, ob ein Merker den Wert 1 be sitzt. Ist dieser gleich Eins, so wird der Programmablauf am Punkt A fortgesetzt. Besitzt der Merker den Wert 0, so wird bei S5 geprüft, ob der Hochlauf beendet ist. Ein Hochlaufende wird erkannt, wenn die Ist-Drehzahl größer oder gleich der Nenn-Drehzahl ND wird und die Drehzahl-Regelabweichung dR kleiner oder gleich Null ist.
  • Wird bei S5 erkannt, dass der Hochlauf noch nicht beendet ist, so wird bei S6 der Spritzbeginn SB auf den Wert des ersten Spritzbeginns SB1 gesetzt. Ist der Hochlauf beendet, so wird bei S7 der Merker auf den Wert 1 gesetzt und danach bei S8 die Spritzbeginn-Korrektur dSB in Abhängigkeit der Drehzahl-Regelabweichung dR und der Ist-Drehzahl nM(IST) bestimmt. Bei S9 wird der zweite Spritzbeginn SB2 aus der Addition des ersten Spritzbeginns SB1 und der Spritzbeginn-Korrektur dSB berechnet. Bei S10 wird der Maximalwert SB(MAX) berechnet und bei S11 geprüft, ob der zweite Spritzbeginn SB2 größer als der maximale Spritzbeginn SB(MAX) ist. Ist dies der Fall, so wird bei S12 der Spritzbeginn SB auf den Wert SB(MAX) begrenzt. Liegt der Wert SB2 unterhalb des Maximalwerts SB(MAX), so wird bei S13 der Spritzbeginn SB auf den Wert des zweiten Spritzbeginns SB2 gesetzt. Danach ist der Programmablaufplan beendet.
    • 1
    Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit
    2
    Brennkraftmaschine
    3
    Welle und Kupplung
    4
    Generator
    5
    Elektronisches Steuergerät (ADEC)
    6
    Kraftstofftank
    7
    Pumpen
    8
    Rail
    9
    Rail-Drucksensor
    10
    Injektoren
    11
    Drehzahl-Regler
    12
    erstes Filter
    13
    Spritzbeginn-Kennfeld
    14
    Funktionsblock, Ermittlung Spritzbeginn-Korrektur
    15
    Kennfeld, maximaler Spritzbeginn
    16
    Minimalwert-Auswahl
    17
    Kennlinie, Spritzbeginn-Korrektur
    18
    Funktionsblock, Ermittlung Schalterstellung
    19
    Schalter
    20
    zweites Filter
    21
    Filter
    22
    Schalter
    23
    Filter

Claims (9)

  1. Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit (1), bei dem eine Drehzahl-Regelabweichung (dR) aus einer Soll- und Ist-Drehzahl (nM(SL), nM(IST)) der Brennkraftmaschine (2) bestimmt wird, eine Soll-Einspritzmenge (gV(SL)) als Stellgröße zur Drehzahl-Regelung der Brennkraftmaschine (2) aus der Regelabweichung (dR) mittels eines Drehzahl-Reglers (11) berechnet wird und mit Erkennen einer Lastaufschaltung der Spritzbeginn (SB) nach früh in Richtung größerer Kurbelwellen-Winkel vor dem oberen Totpunkt angepasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzbeginn (SB) angepasst wird indem ein erster Spritzbeginn (SB1) über ein Spritzbeginn-Kennfeld (13) berechnet wird und dieser durch eine Spritzbeginn-Korrektur (dSB) in Abhängigkeit der Drehzahl-Regelabweichung (dR) verändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzbeginn (SB) auf einen maximalen Spritzbeginn (SB(MAX)) begrenzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der maximaler Spritzbeginn (SB(MAX)) in Abhängigkeit der Soll-Einspritzmenge (gV(SL)) und der Ist-Drehzahl (nM(IST)) berechnet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzbeginn-Korrektur (dSB) über eine Kennlinie (17) berechnet wird, wobei die Kennlinie (17) in der Art ausgeführt ist, dass ein Korrekturwert (dSB1) größer als Null berechnet wird, wenn die Regelabweichung (dR) größer einem Grenzwert(dR(MIN)) wird (dR>dR(MIN)).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzbeginn-Korrektur (dSB) erstmalig aktiviert wird, wenn ein Hochlauf-Ende der Brennkraftmaschine (2) erkannt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochlauf-Ende erkannt wird, wenn die Ist-Drehzahl (nM(IST)) größer oder gleich einer Nenn-Drehzahl (ND) wird und die Regelabweichung (dR) kleiner oder gleich Null wird (dR≤0).
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Ist-Drehzahl (nM2(IST)) über ein zweites Filter (20) aus der Drehzahl (nM) der Brennkraftmaschine (2) berechnet wird, eine zweite Drehzahl-Regelabweichung (dR2) aus der Soll-Drehzahl (nM(SL)) sowie der zweiten Ist-Drehzahl (nM2(IST)) bestimmt wird und die Spritzbeginn-Korrektur (dSB) und der maximale Spritzbeginn (SB(MAX)) in Abhängigkeit der zweiten Regelabweichung (dR2) berechnet werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spritzbeginn (SB1) in Abhängigkeit einer gefilterten Soll-Einspritzmenge (qV(F)) oder in Abhängigkeit eines Integralanteils der Soll-Einspritzmenge (qV(I)) berechnet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spritzbeginn (SB1) über ein Filter (23) gewandelt wird.
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