DE102004061474A1

DE102004061474A1 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Raildrucks

Info

Publication number: DE102004061474A1
Application number: DE102004061474A
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl.-Ing. Dölker
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: US20060130813A1; DE102004061474B4; US7240667B2

Abstract

Für ein Common-Railsystem wird ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung des Raildrucks (pCR) vorgeschlagen, bei dem einem Raildruck-Regler (11) ein Strom-Regelkreis (14) zur Regelung des Saugdrossel-Stroms (i), welcher durch die Spule der Saugdrossel (4) fließt, nachgeordnet ist. Der Strom-Regelkreis (14) besitzt eine Vorsteuerung zur Berechnung eines Vorsteuerwerts und Filter im Rückkopplungszweig.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung des Raildrucks eines Common-Railsystems nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und dem Oberbegriff von Anspruch 14.
Bei einem Commmon-Railsystem wird der Kraftstoff von einer Niederdruck-Pumpe aus dem Kraftstofftank vor eine Hochdruck-Pumpe gefördert. Diese wiederum fördert den Kraftstoff unter Druckerhöhung in ein Rail (Hochdruckspeicher). Im Strömungspfad zwischen der Niederdruck-Pumpe und der Hochdruck-Pumpe ist eine veränderbare Saugdrossel angeordnet. Über diese wird der Zulauf zur Hochdruck-Pumpe eingestellt.

Aus der DE 103 30 466 B3 ist ein derartiges Common-Railsystem bekannt. Bei diesem wird der Raildruck von einem elektronischen Steuergerät in einem Raildruck-Regelkreis überwacht. Der Raildruck entspricht der Regelgröße. Über ein im Rückkopplungszweig angeordnetes Filter werden die Störsignale unterdrückt, z. B. Signale, welche mit der Einspritz-Frequenz oder der Förder-Frequenz der Hochdruck-Pumpe schwingen. Der gefilterte Raildruck wird als Raildruck-Istwert mit einem Raildruck-Sollwert verglichen. Hieraus resultiert eine Raildruck-Regelabweichung. Aus der Raildruck-Regelabweichung wiederum bestimmt ein Raildruck-Regler eine Stellgröße, z. B. einen Soll-Volumenstrom. Diese Stellgröße wird danach in ein pulsweitenmoduliertes Signal (PWM) umgesetzt. Mit diesem wird die Saugdrossel beaufschlagt und damit letztendlich der Raildruck festgelegt. Der ohmsche Widerstand der Saugdrossel-Spule verändert sich mit der Temperatur. Dies bedeutet, dass der Raildruck-Regler für denselben stationären Betriebspunkt unterschiedliche Werte der Stellgröße berechnet, z. B. unterschiedliche Integral-Anteile. Im stationären Motorbetrieb wird der Integral-Anteil des Raildruck-Reglers zusätzlich in einem Leckage-Kennfeld abgelegt. Bei Ausfall des Rail-Drucksensors wird dann an Stelle der vom Raildruck-Regler berechneten Stellgröße ein Wert aus dem Leckage-Kennfeld verwendet. Problematisch ist insofern, dass bei einem Ausfall des Rail-Drucksensors die Qualität der Raildruck-Regelung sich erheblich verschlechtert.

Eine Maßnahme zur Verringerung der Temperaturabhängigkeit eines Raildruck-Regelkreises ist aus der DE 198 02 583 A1 bekannt. Hierzu ist dem Raildruck-Regler ein Strom-Regelkreis nachgeordnet. Die Führungsgröße des Strom-Regelkreises entspricht einem elektrischen Sollstrom, welcher vom Raildruck-Regler als Stellgröße ausgegeben wird. Über einen Strommesser wird der elektrische Strom, welcher durch die Spule eines Druckregelventils fließt, als Strom-Istwert erfasst. Aus der Regelabweichung von Strom-Sollwert zu Strom-Istwert bestimmt der Strom-Regler eine Stellgröße. Die Strom-Regelung des Druckregelventils ist zwingend erforderlich, da das Druckregelventil auf der Hochdruckseite angeordnet ist und den Kraftstoff aus dem Rail in den Kraftstofftank absteuert. Da im Rail ein Hochdruck von bis zu ca. 1800 bar vorliegt, wird beim Ansteuern gegenüber einem Druck von 0 bar im Kraftstofftank eine große Wärmemenge frei. Hieraus sowie durch Strombeaufschlagung resultiert eine Temperaturerhöhung der Spule. Bei dem dargestellten Regelkreis wird der Strom-Regler mit einem pulsweitenmodulierten Signal als Eingangsgröße beaufschlagt. Da ein Strom-Regler eine hohe Dynamik aufweisen muss, kann die Ansteuerung durch ein ungefiltertes PWM-Signal zu einer Instabilität des Strom-Regelkreises führen. Eine Fehlerabsicherung des Strom-Regelkreises bei Ausfall der Strommessung ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen stabilen sowie temperaturunabhängigen Raildruck-Regelkreis mit Saugdrossel zu entwerfen, welcher zusätzlich eine Fehlerabsicherung besitzt.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Einrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 14 gelöst.

Die Erfindung sieht einen Raildruck-Regelkreis mit nachgeordnetem Strom-Regelkreis vor, bei dem die Stellgröße des Raildruck-Reglers die Führungsgröße des Strom-Regelkreises und zugleich die Eingangsgröße für eine Vorsteuerung ist. Zur Darstellung der Notlauf-Fähigkeit als Fehlerabsicherung ist vorgesehen, dass bei nichtplausiblen Strom-Istwerten der Strom-Regler deaktiviert wird und das PWM-Signal zur Beaufschlagung der Saugdrossel ausschließlich durch die Vorsteuerung bestimmt wird. Um die Stabilität des Strom-Regelkreises zu erhöhen, sind im Rückkopplungszweig Filter vorgesehen.

Die Vorteile der Erfindung sind die Beseitigung der Temperaturabhängigkeit der Hochdruck-Regelung, eine Verbesserung des Notbetriebs bei Ausfall des Rail-Drucksensors auf Grund eines konstanten I-Anteils des Raildruck-Reglers für denselben Betriebspunkt und einen gesicherten Notlauf bei Ausfall der Strom-Messung des Strom-Regelkreises.

In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt.
Es zeigen:
1 ein Systemschaubild;
2 ein Blockschaltbild des Raildruck-Regelkreises;
3 ein Blockschaltbild des Strom-Regelkreises;
4 ein Blockschaltbild des Strom-Reglers;
5 einen Programmablaufplan;
Die 1 zeigt ein Systemschaubild einer Brennkraftmaschine 1 mit Common-Railsystem. Das Common-Railsystem umfasst folgende Komponenten: eine Niederdruck-Pumpe 3 zur Förderung des Kraftstoffs aus einem Kraftstofftank 2, eine veränderbare Saugdrossel 4 zur Beeinflussung des durchströmenden Kraftstoff-Volumenstroms, eine Hochdruck-Pumpe 5 zur Förderung des Kraftstoffs unter Druckerhöhung, ein Rail 6 zum Speichern des Kraftstoffs und Injektoren 8 zum Einspritzen des Kraftstoffs aus dem Rail 6 in die Brennräume der Brennkraftmaschine 1.
Die Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird durch ein elektronisches Steuergerät (ADEC) 9 bestimmt. Das elektronische Steuergerät 9 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 1 relevanten Betriebsdaten in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. Über diese berechnet das elektronische Steuergerät 9 aus den Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen. In 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt: ein Raildruck pCR, der mittels eines Rail-Drucksensors 7 gemessen wird, eine Motor-Drehzahl nMOT, ein Signal FP zur Leistungs-Vorgabe durch den Betreiber und eine Eingangsgröße EIN. Unter der Eingangsgröße EIN sind beispielsweise der Ladeluftdruck der Turbolader, eine Laderdrehzahl und die Temperaturen der Kühl-/Schmiermittel sowie des Kraftstoffs subsumiert.
In 1 sind als Ausgangsgrößen des elektronischen Steuergeräts 9 ein Signal PWM zur Ansteuerung der Saugdrossel 4, ein Signal ve zur Ansteuerung der Injektoren 8 und eine Ausgangsgröße AUS dargestellt. Die Ausgangsgröße AUS steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise ein Stellsignal zur Aktivierung eines zweiten Abgasturboladers bei einer Registeraufladung.
Bei dem in 1 dargestellten Common-Railsystem wird der Raildruck pCR unmittelbar am Rail 6 gemessen. Bei einem Common-Railsystem mit Einzelspeichern wird der Raildruck pCR entweder an der gemeinsamen Zuleitung gemessen oder in einem bzw. auch mehreren Einzelspeichern erfasst. Bei einer Druckerfassung in mehreren Einzelspeichern wird ein repräsentativer Raildruck als Regelgröße bestimmt. Der repräsentative Raildruck kann z. B. über Mittelwertbildung aus allen gemessenen Einzelspeicherdrücken gebildet sein oder indem ein bestimmter Einzelspeicher als repräsentativ für alle ausgewählt wird. Für die Erfindung bedeutet dies, dass bei einem Common-Railsystem mit Einzelspeichern dann an Stelle des Raildrucks der repräsentative Raildruck verwendet wird. Im weiteren Text ist daher unter dem Raildruck pCR auch der repräsentative Raildruck zu verstehen.
In 2 ist ein Blockschaltbild des Raildruck-Regelkreises 10 dargestellt. Die Regelung des Raildrucks erfolgt auf der Niederdruckseite des Common-Railsystems, welches durch die Niederdruck-Pumpe geliefert wird, z. B. auf einem Druckniveau von 10 bar. Die Eingangsgrößen des Raildruck-Regelkreises 10 sind ein Raildruck-Sollwert pCR(SL), die Motor-Drehzahl nMOT und Eingangsgrößen E1, E2 und E3. Unter der Eingangsgröße E1 sind die Regler-Parameter eines Strom-Reglers zusammengefasst, z. B. ein Proportionalbeiwert und eine Nachstellzeit. Unter der Eingangsgröße E2 sind die Größen zur Berechnung des PWM-Signals zusammengefasst, z. B. eine PWM-Grundfrequenz, ein Transistor-Widerstand und eine Batterie-Spannung. Unter der Eingangsgröße E3 sind die Eingangsgrößen für den mechanischen Teil der Regelstrecke zusammengefasst, also Hochdruck-Pumpe und Rail. Die Ausgangsgrößen des Raildruck-Regelkreises 10 sind ein Signal S3, welches einem Ist-Verbrauchs-Volumenstrom entspricht, und der Raildruck pCR. In diesem sind neben dem Nutzsignal auch Störsignale enthalten, welche z. B. mit der Einspritz-Frequenz und der Förder-Frequenz der Hochdruck-Pumpe schwingen. Das im Raildruck pCR enthaltene Nutzsignal wird über ein Filter 16 herausgefiltert und als Raildruck-Istwert pCR(IST) an einem Summationspunkt A mit dem Raildruck-Sollwert pCR(SL) verglichen. Hieraus resultiert eine Raildruck-Regelabweichung dp. Aus der Raildruck-Regelabweichung dp bestimmt ein Raildruck-Regler 11 eine Stellgröße S1, typischerweise ein Soll-Volumenstrom in Liter/Minute. Die Stellgröße S1 wird danach über eine Begrenzung 12 in Abhängigkeit der Motor-Drehzahl nMOT limitiert. Als Option kann vorgesehen sein, dass zur Stellgröße S1 ein Soll-Verbrauchs-Volumenstrom hinzuaddiert wird (Störgrößen-Aufschaltung). Der Ausgangsgröße S2 der Begrenzung 12 wird über eine Pumpen-Kennlinie 13 ein Strom-Sollwert i(SL) zugeordnet. Der Strom-Sollwert i(SL) entspricht der Eingangsgröße, also der Führungsgröße, eines Strom-Regelkreises 14. Der Strom-Regelkreis 14 wird in Verbindung mit der 3 erläutert. Die Ausgangsgröße des Strom-Regelkreises 14 entspricht einem elektrischen Strom, welcher durch die Spule der Saugdrossel 4 fließt, dem Saugdrossel-Strom i. Dieser ist die Eingangsgröße für eine Teil-Regelstrecke 15, welche stellvertretend für den mechanischen Teil der Regelstrecke steht, also für die Hochdruck-Pumpe und das Rail. Die Ausgangsgröße der Teil-Regelstrecke 15 entspricht dem Raildruck pCR. Damit ist der Regelkreis geschlossen.
In 3 ist als Blockschaltbild der Strom-Regelkreis 14 zur Regelung des Saugdrossel-Stroms i, welcher durch die Spule der Saugdrossel 4 fließt, dargestellt. Die Eingangsgrößen des Strom-Regelkreises 14 sind der Strom-Sollwert i(SL), siehe 2, und die Eingangsgrößen E1 sowie E2. Unter der Eingangsgröße E1 sind die Regler-Parameter für einen Strom-Regler 17 zusammengefasst. Die Regler-Parameter sind ein Proportionalbeiwert kp, eine Nachstellzeit TN und eine Vorhaltzeit TV. Unter der Eingangsgröße E2 sind zusammengefasst: eine PWM-Grundfrequenz, z. B. 100 Hz, ein Transistor-Widerstand, die Batterie-Spannung und eine Löschdioden-Spannung. Die Ausgangsgröße des Strom-Regelkreises 14 ist der Saugdrossel-Strom i, welcher die Regelgröße darstellt. Der Saugdrossel-Strom i zeigt einen periodischen Signalverlauf, wobei die Periode durch die PWM-Grundfrequenz charakterisiert ist. Über ein Hardware-Filter 22 und ein Software-Filter 23 im Rückkopplungszweig wird der Saugdrossel-Strom i gefiltert. Die Ausgangsgröße des Hardware-Filters 22 entspricht einem Strom-Filterwert i(HW). Die Ausgangsgröße des Software-Filters 23 ist ein Strom-Istwert i(IST). An einem Summationspunkt A wird eine Strom-Regelabweichung di von Strom-Sollwert i(SL) zu Strom-Istwert i(IST) bestimmt. Aus der Strom-Regelabweichung di bestimmt der Strom-Regler 17 dann eine erste Stellgröße U1, typischerweise ein Spannungswert in Volt. Die innere Struktur des Strom-Reglers 17 wird in Verbindung mit der 4 erläutert.
An einem Punkt B wird zur ersten Stellgröße U1 ein Vorsteuerwert U2 addiert. Der Vorsteuerwert U2 entspricht ebenfalls einer Spannung. Berechnet wird der Vorsteuerwert U2 aus dem Strom-Sollwert i(SL) mal dem vorgegebenen konstanten ohmschen Widerstand R der Spule und der Zuleitungen (Multiplikationspunkt 18). Über einen Schalter S kann die Vorsteuerung aktiviert werden (S = 1) oder deaktiviert werden (S = 0). Die Summe der ersten Stellgröße U1 und des Vorsteuerwerts U2 entspricht einem Summenwert U3. Dieser wird über eine Begrenzung 19 beschränkt. Als Maximal-Wert ist der Wert der Batterie-Spannung bzw. als Minimal-Wert ist 0 Volt vorgesehen. Das Ausgangssignal der Begrenzung 19, der Begrenzungswert U4, wird auf eine PWM-Berechnung 20 geführt. Die PWM-Berechnung 20 setzt den Begrenzungswert U4 in ein pulsweitenmoduliertes Signal PWM mit konstanter oder variabler Grundfrequenz um. Die Umsetzung erfolgt in Abhängigkeit der Eingangsgröße E2. Mit dem PWM-Signal wird dann die Spule 21 der Saugdrossel 4 beaufschlagt. Über die Saugdrossel 4 wird der von der Hochdruck-Pumpe 5 geförderte Volumenstrom definiert. Die Ansteuerung ist in der Art ausgeführt, dass bei einem minimalen PWM-Wert die Saugdrossel 4 vollständig geöffnet ist, d. h. es stellt sich ein maximaler Volumenstrom ein. Die Ausgangsgröße der Spule 21 entspricht dem Saugdrossel-Strom i. Damit ist der Regelkreis geschlossen.
Die Anordnung besitzt folgende Funktionalität:
Bei geöffnetem Schalter S (S = 0), d. h. die Vorsteuerung ist deaktiviert, liegt eine reine Kaskaden-Regelung vor. Das PWM-Signal bestimmt sich letztendlich aus der Strom-Regelabweichung di. Bei geschlossenem Schalter S (S = 1), d. h. die Vorsteuerung ist aktiviert, wird eine Abweichung des tatsächlichen ohmschen Widerstands der Spule 21 vom vorgegebenen konstanten Wert R vom Strom-Regler 17 korrigiert. Mit Erkennen von nicht plausiblen Werten des Strom-Filterwerts i(HW) bzw. des Strom-Istwerts i(IST) wird der Strom-Regler 17 deaktiviert und bei geöffnetem Schalter S (S = 0) dieser dann geschlossen (S = 1). In diesem Fall berechnet sich das PWM-Signal ausschließlich aus dem Vorsteuerwert U2. Hierdurch wird eine Notlauf-Fähigkeit abgebildet. Als weitere Maßnahme ist vorgesehen, dass z. B. bei Leitungsbruch in der Zuleitung zur Saugdrossel 4 ein Motor-Stopp eingeleitet wird.
In 4 ist als Blockschaltbild die innere Struktur des Strom-Reglers 17 dargestellt. Die Eingangsgröße des Strom-Reglers 17 entspricht der Strom-Regelabweichung di. Die Ausgangsgröße entspricht der ersten Stellgröße U1, hier einem Spannungswert in Volt. Der Strom-Regler 17 ist als PIDT1-Regler ausgeführt. Über einen P-Regler 24 wird in Abhängigkeit der Strom-Regelabweichung di ein P-Anteil U1(P) berechnet. Ein Proportionalbeiwert kp zur Berechnung des P-Anteils U1(P) kann entweder konstant vorgegeben werden oder über den ohmschen Widerstand der Spule 21 nachgeführt werden. Der ohmsche Widerstand der Spule 21 wird hierbei aus dem Strom-Istwert i(IST) und dem Begrenzungswert U4 berechnet. Bei offenem Schalter S (S = 0) kann an Stelle des Begrenzungswerts U4 auch der I-Anteil des Strom-Reglers 17 verwendet werden. Über einen I-Regler 25 wird in Abhängigkeit der Strom-Regelabweichung di der I-Anteil U1(I) berechnet. Der I-Anteil U1(I) bestimmt sich hierbei maßgeblich aus dem Proportionalbeiwert kp und der Nachstellzeit TN. Der I-Anteil ist bei geöffnetem Schalter S (S = 0) auf einen Maximal-Wert, welcher der Batterie-Spannung entspricht, und als Minimal-Wert auf 0 Volt begrenzt. Der I-Anteil ist bei geschlossenem Schalter S (S = 1) auf den negativen Vorsteuerwert U2 begrenzt. Über einen DT1-Regler 26 wird in Abhängigkeit der Strom-Regelabweichung di ein DT1-Anteil U1(DT1) berechnet. Die Berechnung erfolgt in Abhängigkeit des Proportionalbeiwerts kp, einer Vorhaltzeit TV und einer Zeitkonstanten T1. An einem Punkt A werden die einzelnen Signal-Anteile addiert. Hieraus resultiert die erste Stellgröße U1.
In 5 ist ein Programmablaufplan des Verfahrens dargestellt. Bei S1 wird der Saugdrossel-Strom i, welcher durch die Spule der Saugdrossel fließt, erfasst und aus dem Saugdrossel-Strom i über das Hardware-Filter ein Strom-Filterwert i(HW) bestimmt. Bei S2 wird danach geprüft, ob der Strom-Filterwert i(HW) zulässig ist, d. h. größer oder gleich einem Grenzwert GW ist. Liegt der Strom-Filterwert i(HW) unterhalb des Grenzwerts GW (Nein-Pfad), so wird bei S3 eine Fehlermeldung generiert, welche eine Stromunterbrechung anzeigt. Danach wird bei S4 ein Motor-Stopp ausgelöst. Wird bei S2 erkannt, dass der Strom-Filterwert i(HW) größer oder gleich dem Grenzwert GW ist (Ja-Pfad), so wird bei S5 der Strom-Istwert i(IST) aus dem Strom-Filterwert i(HW) über das Software-Filter 23 berechnet. Bei S6 wird die Regelabweichung di aus dem Vergleich des Strom-Sollwerts i(SL) zum Strom-Istwert i(IST) bestimmt. Bei S7 wird über den PIDT1-Algorithmus des Strom-Reglers 17 die erste Stellgröße U1 berechnet. Danach wird bei S8 über eine Diagnose-Einrichtung geprüft, ob der Strom-Istwert i(IST) plausibel ist oder ob ein Messfehler vorliegt. Wird bei S8 erkannt, dass die Werte des Strom-Istwerts i(IST) nicht plausibel sind (Nein-Pfad), so wird der Strom-Regler deaktiviert, S9, und der Schalter S bei S10 geschlossen (S = 1). Danach wird der Vorsteuerwert U2 berechnet und die erste Stellgröße U1 auf den Wert 0 gesetzt, S11. Im Anschluss wird dieser Programmteil bei S15 fortgesetzt.
Werden bei S8 über die Diagnose-Einrichtung plausible Werte des Strom-Istwerts i(IST) erkannt (Ja-Pfad), wird bei S12 der Zustand des Schalters S geprüft. Ist der Schalter S geschlossen (S = 1), so wird bei S13 der Vorsteuerwert U2 aus dem Strom-Sollwert i(SL) und dem vorgegebenen konstanten ohmschen Widerstand R der Spule und Zuleitungen bestimmt. Bei geöffnetem Schalter S (S = 0) wird der Vorsteuerwert U2 auf den Wert Null gesetzt, S14. Bei S15 werden danach der Vorsteuerwert U2 und die erste Stellgröße U1 addiert. Das Ergebnis entspricht dem Summenwert U3. Bei S16 wird der Summenwert U3 begrenzt, Begrenzungswert U4. Bei S17 wird dieser in ein entsprechendes PWM-Signal umgesetzt. Damit ist der Programmablauf beendet.
Aus der Beschreibung ergeben sich für die Erfindung folgende Vorteile:

– die Hochdruck-Regelung ist unabhängig von der Temperatur der Saugdrossel;
– im Leckage-Kennfeld wird für denselben Betriebspunkt ein identischer Integral-Anteil des Raildruck-Reglers abgelegt, wodurch ein Notbetrieb verbessert wird;
– über die Vorsteuerung wird eine Fehlerabsicherung verwirklicht, wodurch bei Ausfall der Strom-Messung ein weiterer, gesicherter Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist;
– eine Leitungsunterbrechung oder ein defekter Stecker werden zweifelsfrei erkannt und anschließend ein Motor- Stopp ausgelöst, wodurch die Brennkraftmaschine vor zu hohen Raildrücken geschützt wird.

1: Brennkraftmaschine
2: Kraftstofftank
3: Niederdruck-Pumpe
4: Saugdrossel
5: Hochdruck-Pumpe
6: Rail
7: Rail-Drucksensor
8: Injektor
9: Elektronisches Steuergerät (ADEC)
10: Raildruck-Regelkreis
11: Raildruck-Regler
12: Begrenzung
13: Pumpen-Kennlinie
14: Strom-Regelkreis
15: Teil-Regelstrecke (Hochdruck-Pumpe mit Rail)
16: Filter
17: Strom-Regler (PIDT1)
18: Multiplikationspunkt
19: Begrenzung
20: PWM-Berechnung
21: Spule
22: Hardware-Filter
23: Software-Filter
24: P-Regler
25: I-Regler
26: DT1-Regler

Claims

Verfahren zur Regelung des Raildrucks (pCR) eines Common-Railsystems, bei dem eine Raildruck-Regelabweichung (dp) aus einem Soll-Ist-Vergleich des Raildrucks bestimmt wird und bei dem eine Raildruck-Stellgröße zur Beaufschlagung einer Saugdrossel (4) über einen Raildruck-Regler (11) aus der Raildruck-Regelabweichung (dp) berechnet wird, wobei über die Saugdrossel (4) der Zulauf zu einer Hochdruck-Pumpe (5) und damit der Raildruck (pCR) festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom-Sollwert (i(SL)) als Führungsgröße für einen Strom-Regelkreis (14) sowie zur Berechnung eines Vorsteuerwerts (U2) aus der Raildruck-Stellgröße bestimmt wird, ein Strom-Istwert (i(IST)) über Filter (22, 23) aus einem Saugdrossel-Strom (i), welcher durch die Spule der Saugdrossel (4) fließt, berechnet wird, eine erste Stellgröße (U1) über einen Strom-Regler (17) aus einer Strom-Regelabweichung (di) von Strom-Sollwert (i(SL)) zu Strom-Istwert (i(IST)) bestimmt wird und der Saugdrossel-Strom (i) durch die erste Stellgröße (U1) und den Vorsteuerwert (U2) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugdrossel-Strom (i) über eine PWM-Berechnung (20) aus einem Summenwert (U3) der ersten Stellgröße (U1) und des Vorsteuerwerts (U2) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Summenwert (U3) über ein Begrenzungsglied (19) auf einen Begrenzungswert (U4) eingeschränkt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Summenwert (U3) auf einen Maximalwert, welcher der Batterie-Spannung entspricht, und auf einen Minimalwert von Null begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet; dass die erste Stellgröße (U1) über einen Strom-Regler (17) mit PIDT1-Verhalten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Proportionalbeiwert (kp) des Strom-Reglers (17) entweder als Konstante vorgegeben wird oder in Abhängigkeit des ohmschen Widerstands der Saugdrossel (4) und Zuleitungen bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Widerstand der Saugdrossel (4) aus dem Strom-Istwert i(IST) und dem Begrenzungswert (U4) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei deaktivierter Vorsteuerung, geöffnetem Schalter S (S = 0), der ohmsche Widerstand der Saugdrossel (4) aus dem Strom-Istwert i(IST) und einem I-Anteil (U1(I)) des Strom-Reglers (17) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei deaktivierter Vorsteuerung, geöffnetem Schalter S (S = 0), der I-Anteil (U1(I)) des Strom-Reglers (17) auf einen Maximalwert, welcher der Batterie-Spannung entspricht, begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei deaktivierter Vorsteuerung der I-Anteil (U1(I)) des Strom-Reglers (17) auf einen Minimalwert von Null begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktivierter Vorsteuerung, geschlossenem Schalter S (S = 1), der I-Anteil (U1(I)) des Strom-Reglers (17) auf einen Minimalwert, welcher dem negativen Vorsteuerwert (U2) entspricht, begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom-Istwert (i (IST)) über ein Software-Filter (23) aus einem Strom-Filterwert (i(HW)) bestimmt wird, welcher wiederum über ein Hardware-Filter (22) aus dem Saugdrossel-Strom (i) berechnet wird und bei nicht plausiblen Werten des Strom-Filterwerts (i(HW)) oder des Strom-Istwerts (i(IST)) der Strom-Regler (17) deaktiviert wird und der Saugdrossel-Strom (i) durch den Vorsteuerwert (U2) festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Erkennen einer Stromunterbrechung ein Motor-Stopp ausgelöst wird.
Einrichtung zur Regelung des Raildrucks (pCR) eines Common-Railsystems in einem Raildruck-Regelkreis (10) mit einem Raildruck-Regler (11) zur Berechnung einer Raildruck-Stellgröße aus einer Raildruck-Regelabweichung (dp) von Raildruck-Sollwert (pCR(SL)) zu Raildruck-Istwert (pCR(IST)) und mit einer Saugdrossel (4) zur Festlegung des Zulaufs zu einer Hochdruck-Pumpe (5) in Abhängigkeit der Raildruck-Stellgröße, dadurch gekennzeichnet, dass dem Raildruck-Regler (11) ein Strom-Regelkreis (14) zur Regelung des Saugdrossel-Stroms (i), welcher durch die Spule der Saugdrossel (4) fließt, nachgeordnet ist, mit einer Pumpen-Kennlinie (13) zur Bestimmung eines Strom-Sollwerts (i(SL)) als Führungsgröße für den Strom-Regelkreis (14) sowie zur Bestimmung eines Vorsteuerwerts (U2) in Abhängigkeit der Raildruck-Stellgröße, mit Filtern (22, 23) zur Bestimmung eines Strom-Istwerts (i(IST)) aus dem Saugdrossel-Strom (i), mit einem Strom-Regler (17) zur Berechnung einer ersten Stellgröße (U1) aus einer Strom-Regelabweichung (di) von Strom-Sollwert (i(SL)) zu Strom-Istwert (i(IST)) und mit einer PWM-Berechnung (20) zur Festsetzung des Saugdrossel-Stroms (i) in Abhängigkeit der ersten Stellgröße (U1) und des Vorsteuerwerts (U2).
Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Rückkopplungszweig des Strom-Regelkreises (14) ein Hardware-Filter (22) und ein Software-Filter (23) angeordnet sind.
Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzung (19) zur Beschränkung eines Summenwerts (U3) aus erster Stellgröße (U1) und Vorsteuerwert (U2) vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnose-Einrichtung zur Überwachung des Strom-Filterwerts (i(HW)) sowie des Strom-Istwerts (i(IST)) vorgesehen ist und mittels der Diagnose-Einrichtung bei Erkennen eines Fehlers der Strom-Regler (17) deaktiviert wird und eine Vorsteuerung aktiviert wird, sodass der Saugdrossel-Strom (i) nur in Abhängigkeit des Vorsteuerwerts (U2) bestimmt wird.
Einrichtung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter (S) zur Aktivierung sowie Deaktivierung der Vorsteuerung vorgesehen ist.