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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Raildrucks bei
einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Railsystem während des
Startvorgangs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur
Erzielung einer hohen Einspritzgüte
und eines geringen Schadstoffausstoßes wird der Raildruck bei
einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Railsystem geregelt. Ein
entsprechender Regelkreis ist aus der
DE 103 30 466 B3 bekannt,
bei welchem der Ist-Raildruck aus den gemessenen Rohwerten des Raildrucks
berechnet und mit dem Soll-Raildruck, der Führungsgröße, verglichen wird. Aus der
hieraus resultierenden Regelabweichung berechnet ein Druckregler
als Stellgröße einen
Volumenstrom, welcher anschließend
begrenzt und in ein PWM-Signal umgesetzt wird. Mit dem PWM-Signal wird
dann die Magnetspule einer Saugdrossel beaufschlagt. Über die
Saugdrossel wird der Förderstrom von
einer Niederdruck- zu einer Hochdruckpumpe beeinflusst, wobei letztere
unter Druckerhöhung
den Kraftstoff in das Rail fördert.
In diesem Regelkreis entsprechen die beiden Pumpen, die Saugdrossel und
das Rail der Regelstrecke. Die nicht vorveröffentlichte
DE 10 2006 049 266 B3 zeigt
denselben Regelkreis mit der Präzisierung,
dass der Volumenstrom über
eine Pumpenkennlinie in einen elektrischen Soll-Strom umgesetzt
wird, welcher dann die Eingangsgröße für die PWM-Berechnung ist.
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In
der Praxis kann bei diesem Druckregelkreis während des Startvorgangs folgendes
Problem auftreten:
Zur Berechnung des PWM-Signals wird der
elektrische Soll-Strom mit dem ohmschen Widerstand der Saugdrossel-Spule
und der Leitung multipliziert. Die Saugdrossel wird in negativer
Logik angesteuert, das heißt,
diese ist stromlos offen. Bei vollständig geöffneter Saugdrossel gelangt
der von der Niederdruckpumpe geförderte
Volumenstrom ungedrosselt zur Hochdruckpumpe. Wird die Saugdrossel
bestromt, so verschließt
diese die Kraftstoffleitung. Um ein sicheres Absteuern, also ein
vollständiges
Verschließen
der Kraftstoffleitung zu gewährleisten,
muss der ohmsche Widerstand der Saugdrossel-Spule und der Leitung
als maximal vorgegeben werden. Der maximale Wert des Widerstands
ergibt sich bei maximaler Temperatur der Saugdrossel. Bei einem
zulässigen Temperaturbereich
von zum Beispiel –20°C bis 120°C ändert sich
der ohmsche Widerstand der Saugdrossel von circa 2 Ohm auf 4 Ohm,
also um 100%. Um den Hochdruck bei allen möglichen Umgebungsbedingungen
sicher absteuern zu können, muss
im elektronischen Steuergerät
der maximale Festwert von 4 Ohm abgelegt werden. Bei kalten Temperaturen
verursacht dies jedoch eine Fehlberechnung, da bei tatsächlichem
kleinem Widerstand ein zu großes
PWM-Signal berechnet wird und daher die Saugdrossel in Richtung
der Schließstellung
gesteuert wird. Beim Starten der Brennkraftmaschine in kalter Umgebung
bewirkt dies, dass der Ist-Raildruck nach dem ersten Überschwingen
(negative Regelabweichung) unter den Soll-Raildruck abfällt (positive Regelabweichung)
und immer mehr abnimmt, bis der Öffnungsdruck
der Injektordüsen
unterschritten wird und ein Abstellen der Brennkraftmaschine verursacht wird.
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Dieses
Problem kann gelöst
werden, indem dem Raildruck-Regelkreis eine Stromregelung des Spulenstroms
unterlagert wird, wie dies beispielsweise aus der
DE 10 2004 061 474 A1 für den zuvor
beschriebenen Regelkreis bekannt ist. Auf Grund der zusätzlichen
Hardware ist diese Lösung
jedoch aufwendig.
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Aus
der
DE 100 29 033
A1 ist für
ein PLD-System (Pumpe-Leitung-Düse)
ein Kraftstoffdruck-Regelkreis mit unterlagertem Strom-Regelkreis
bekannt. Bei einer großen Änderung
des Soll-Kraftstoffdrucks, also der Führungsgröße des äußeren Regelkreises, wird die
Regelverstärkung des
Kraftstoff-Druckreglers verändert.
Durch diese Anpassung soll das Über-
oder Unterschwingen des Ist-Kraftstoffdrucks verringert werden.
Für einen Startvorgang
sind keine gesonderten Maßnahmen vorgesehen.
Auf Grund der Stromregelung ist auch diese Lösung aufwendig.
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Aus
der
DE 101 56 637
C1 ist zwar ein Verfahren zur Steuerung und Regelung des
Startbetriebs einer Brennkraftmaschine bekannt, Ziel des Verfahrens
ist es jedoch, Druckschwingungen dadurch zu unterdrücken, dass
ein Pendeln zwischen dem Steuerungs- und Regelungsbetrieb verhindert wird.
In Bezug auf die zuvor beschriebene Problematik sind der Fundstelle
keine weiteren Hinweise zu entnehmen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit wenig zusätzlichem
Aufwand den Startvorgang sicher zu gestalten.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Nach
dem Motorstart wird zunächst
einmal geprüft,
ob ein anpassungsauslösendes
Ereignis auftritt. Das auslösende
Ereignis ist eine erkannt negative Regelabweichung mit anschließender positiver Regelabweichung
des Raildrucks, das heißt,
der Ist-Raildruck schwingt zunächst über den
Soll-Raildruck hinaus und unterschwingt danach wieder den Soll-Raildruck.
Mit Erkennen des auslösenden
Ereignisses wird die Anpassung aktiviert, über welche die Stellgröße temporär im Sinne
einer größeren Fördermenge
verändert
wird. Dies geschieht, indem entweder die Stellgröße mittelbar über die
Veränderung
der Regleranteile oder unmittelbar der elektrische Soll-Strom oder
das PWM-Signal verändert
werden. Die Regleranteile werden über einen Proportionalbeiwert
zur Bestimmung eines P-Anteils und/oder einer Nachstellzeit zur
Bestimmung eines I-Anteils des Druckreglers verändert. Zur Berechnung sind
Anpassungs-Kennlinien für
den Proportionalbeiwert, die Nachstellzeit, den Soll-Strom und das
PWM-Signal vorgesehen. Zur Erhöhung
der Betriebssicherheit wird die Anpassung deaktiviert und bis zum
Neustart der Brennkraftmaschine verriegelt, wenn die Regelabweichung
kleiner als ein Grenzwert wird.
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Durch
die Anpassung wird – ohne
zusätzliche
Sensorik – die
Temperaturabhängigkeit
des Saugdrossel-Widerstands kompensiert. Die Hochdruckregelung wird
dadurch robuster gegenüber Temperaturschwankungen.
In der Praxis tritt ein Abstellen der Brennkraftmaschine beim Motorstart
nicht mehr auf.
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In
den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt.
Es zeigen:
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1 ein
Systemschaubild,
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2 ein
Blockschaltbild des Regelkreises mit Anpassung,
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3 eine
Kennlinie,
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4 eine
Kennlinie,
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5A–5H einen
Startvorgang als Zeitdiagramm,
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6 einen
Programm-Ablaufplan und
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7 einen
Unterprogramm-Ablaufplan.
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Die 1 zeigt
ein Systemschaubild einer Brennkraftmaschine 1 mit Common-Railsystem.
Das Common-Railsystem hat folgende Komponenten: eine Niederdruckpumpe 3 zur
Förderung
von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2, eine veränderbare Saugdrossel 4 zur
Beeinflussung des durchströmenden
Kraftstoff-Volumenstroms, eine Hochdruckpumpe 5 zur Förderung
des Kraftstoffs unter Druckerhöhung,
ein Rail 6, (optionale) Einzelspeicher 7 zum Speichern
des Kraftstoffs und Injektoren 8 zum Einspritzen des Kraftstoffs
in die Brennräume
der Brennkraftmaschine 1.
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Die
Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird durch ein elektronisches
Steuergerät
(ADEC) 10 bestimmt. Das elektronische Steuergerät 10 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 10 aus
den Eingangsgrößen die
Ausgangsgrößen. In 1 sind
exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt:
der Raildruck pCR, der mittels eines Rail-Drucksensors 9 gemessen
wird, eine Motor-Drehzahl nMOT, ein Signal START zur Aktivierung
der Brennkraftmaschine 1 durch den Betreiber und eine Eingangsgröße EIN.
Unter der Eingangsgröße EIN sind
beispielsweise der Ladeluftdruck der Abgasturbolader und die Temperaturen
der Kühl-/Schmiermittel
sowie des Kraftstoffs zusammengefasst.
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In 1 sind
als Ausgangsgrößen des
elektronischen Steuergeräts 10 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 für
ein Stellsignal zur Aktivierung eines zweiten Abgasturboladers bei
einer Registeraufladung.
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In 2 ist
ein Druck-Regelkreis dargestellt. Die Eingangsgrößen sind ein Soll-Raildruck
pCR(SL) als Führungsgröße, die
Motordrehzahl nMOT und Eingangsgrößen E1 bis E3. Die Ausgangsgröße entspricht
dem Rohwert des Raildrucks pCR, welcher die Regelgröße darstellt.
Aus dem Rohwert des Raildrucks pCR wird mittels eines Filters 17 ein
Ist-Raildruck pCR(IST) bestimmt. Dieser wird mit dem Sollwert pCR(SL)
an einem Summationspunkt verglichen, woraus eine Regelabweichung
ep resultiert. Aus der Regelabweichung ep wird mittels eines Druckreglers 11 eine
Stellgröße berechnet.
Typischerweise ist der Druckregler 11 als PIDT1-Regler ausgeführt. Die
Stellgröße entspricht
einem Volumenstrom VR. Die physikalische Einheit des Volumenstroms
ist Liter/Minute. Optional ist vorgesehen, dass zum Volumenstrom
VR der berechnete Sollverbrauch addiert wird. Der Volumenstrom VR
entspricht der Eingangsgröße für eine Begrenzung 12.
Die Begrenzung 12 kann drehzahlabhängig ausgeführt sein, Eingangsgröße nMOT.
Die Ausgangsgröße der Begrenzung 12 entspricht
einem Soll-Volumenstrom VSL, welchem über eine Pumpen-Kennlinie 13 ein elektrischer
Soll-Strom iSL zugeordnet wird. An einem Punkt A wird der Soll-Strom
iSL mit der Eingangsgröße E1 multipliziert.
Die Eingangsgröße E1 steht
für den
ohmschen Widerstand der Saugdrossel-Spule und der Leitung. Dieser
berechnete Spannungswert wird über
einen Funktionsblock Berechnung PWM-Signal 14 in ein PWM-Signal
PWM umgesetzt. Bei der Umrechnung werden Schwankungen der Betriebsspannung
als Eingangsgröße E2 mitberücksichtigt.
Mit dem PWM-Signal PWM wird dann die Regelstrecke 15 beaufschlagt.
Diese besteht aus der Saugdrossel mit Hochdruckpumpe, Bezugszeichen 16,
und dem Rail 6 mit den (optionalen) Einzelspeichern. Über das
PWM-Signal wird der Weg des Magnetkerns der Saugdrossel verändert, wodurch
der Förderstrom
der Hochdruckpumpe frei beeinflusst wird. Die Saudrossel wird in
negativer Logik angesteuert, das heißt, diese ist stromlos vollständig geöffnet. Die
Eingangsgröße E3 steht
stellvertretend für
die Motordrehzahl nMOT und dem von der Niederdruckpumpe 3 bereitgestellten
Vordruck. Aus dem Rail 6 und den Einzelspeichern 7 wird über die
Injektoren 8 ein Verbrauchsvolumenstrom V3 abgeführt. Damit
ist der Regelkreis geschlossen.
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Die
Erfindung sieht nun vor, dass der Regelkreis ergänzt wird um einen Funktionsblock 18 zur Berechnung
der mittelbaren Anpassung oder eine Berechnung 21 zur Bestimmung
des Strom-Anpassungswerts di oder eine Berechnung 22 zur
Bestimmung eines PWM-Anpassungswerts
dPWM. Über den
Funktionsblock 18 werden die Regleranteile und damit die
Stellgröße mittelbar
verändert. Über die
Berechnung 21 oder Berechnung 22 wird die Stellgröße unmittelbar
verändert.
Im Funktionsblock 18 ist eine Berechnung 19 zur
Bestimmung eines Proportional-Anpassungswerts dkp und eine Berechnung 20 zur
Bestimmung eines Nachstellzeit-Anpassungswerts dTn zusammengefasst.
Die beiden Berechnungen 19 und 20 können alternativ
oder zusammen im Funktionsblock 18 angeordnet sein.
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Zur
Darstellung der mittelbaren Anpassung mittels des Funktionsblocks 18 wird über die
Berechnung 19 in Abhängigkeit
der Regelabweichung ep und einer Eingangsgröße E4 der Proportional-Anpassungswert
dkp über
eine Kennlinie ADAP1 bestimmt, welche in der 3 dargestellt
ist. Unter der Eingangsgröße E4 sind
die Motordrehzahl nMOT, zwei Grenzwerte der Regelabweichung und
eine Abtastzeit zusammengefasst. An einem Punkt C wird der Proportional-Anpassungswert
dkp mit einem Konstantwert K1 addiert. Das Ergebnis entspricht dem
Proportionalbeiwert kp. Der P-Anteil des Druckreglers 11 berechnet
sich dann aus dem Proportionalbeiwert kp und der Regelabweichung
ep. Über
die Berechnung 20 wird in Abhängigkeit der Regelabweichung
ep und einer Eingangsgröße E5 der
Nachstellzeit-Anpassungswert dTn über eine Kennlinie ADAP2 bestimmt,
welche in der 4 dargestellt ist. Unter der
Eingangsgröße E5 sind
die Motordrehzahl nMOT, zwei Grenzwerte der Regelabweichung und die
Abtastzeit zusammengefasst. An einem Punkt D wird der Nachstellzeit-Anpassungswert
dTn mit einem Konstantwert K2 addiert. Das Ergebnis entspricht der
Nachstellzeit Tn.
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Zur
Darstellung der unmittelbaren Anpassung wird in einer ersten Ausführungsform über die Berechnung 21 der
Strom-Anpassungswert di in Abhängigkeit
der Regelabweichung ep und einer Eingangsgröße E6 über die Kennlinie ADAP2, siehe 4,
berechnet. Unter der Eingangsgröße E6 sind die
Motordrehzahl nMOT, zwei Grenzwerte der Regelabweichung und die
Abtastzeit zusammengefasst. An einer Stelle E werden der über die
Pumpen-Kennlinie 13 berechnete Soll-Strom iSL und der Strom-Anpassungswert
di addiert. Anschließend
wird die Summe an der Stelle A mit der Eingangsgröße E1, also
dem ohmschen Widerstand, multipliziert. In einer zweiten Ausführungsform
wird über
die Berechnung 22 der PWM-Anpassungswert dPWM in Abhängigkeit
der Regelabweichung ep und einer Eingangsgröße E7 über die Kennlinie ADAP2, siehe 4,
berechnet. Unter der Eingangsgröße E7 sind
die Motordrehzahl nMOT, zwei Grenzwerte der Regelabweichung und
die Abtastzeit zusammengefasst. An einer Stelle B werden der über die
PWM-Berechnung 14 ermittelte PWM-Wert und der PWM-Anpassungswert dPWM
addiert.
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Die
Funktionalität
der 2 besteht darin, dass, nachdem ein anpassungsauslösendes Ereignis
erkannt wurde, die Stellgröße zur Beaufschlagung
der Saugdrossel entweder mittelbar oder unmittelbar im Sinne einer
größeren zulässigen Fördermenge
verändert
wird. Die mittelbare Veränderung erfolgt über den
Proportionalbeiwert kp und/oder die Nachstellzeit Tn. Die unmittelbare
Veränderung
erfolgt über
den Strom-Anpassungswert di oder den PWM-Anpassungswert dPWM. Das
anpassungsauslösende
Ereignis liegt dann vor, wenn nach dem Motorstart der Ist-Raildruck
pCR(IST) über
den Soll-Raildruck pCR(SL) hinausschwingt und danach diesen unterschwingt.
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Die 3 zeigt
die Kennlinie ADAP1, über welche
einer Regelabweichung ep ein Proportional-Anpassungswert dkp zugeordnet
wird. Die Kennlinie ADAP1 setzt sich aus einem mit der Abszisse identischen
ersten Geradenabschnitt, einem zweiten Geradenabschnitt mit positiver
Steigung und einem zur Abszisse parallelen dritten Geradenabschnitt
zusammen. In einem Bereich vom Koordinatenursprung bis zum ersten
Grenzwert GW1 wird der Regelabweichung ep über den ersten Geradenabschnitt ein
Proportional-Anpassungswert dkp von Null zugeordnet. Im Bereich
zwischen dem ersten Grenzwert GW1 und dem zweiten Grenzwert GW2
wird einer zunehmenden Regelabweichung ep ein zunehmender Proportional-Anpassungswert
dkp zugeordnet, beispielsweise der Regelabweichung ep1 über den Punkt
A der positive Wert dkp1. An Stelle des ansteigenden Geradenabschnitts
können
auch andere mathematische Funktionen (Parabel, Hyperbel) vorgesehen
sein. Im Bereich oberhalb des zweiten Grenzwerts GW2 wird der Regelabweichung
ep stets der gleiche maximale Wert MAX zugewiesen.
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Die 4 zeigt
die Kennlinie ADAP2, über welche
einer Regelabweichung ep der Nachstellzeit-Anpassungswert dTn oder
der Strom-Anpassungswert di oder der PWM-Anpassungswert dPWM zugeordnet wird.
Die Kennlinie ADAP2 besteht aus einem mit der Abszisse identischen
ersten Geradenabschnitt, einem zweiten Geradenabschnitt mit negativer
Steigung und einem abszissenparallelen dritten Geradenabschnitt.
Beispielsweise wird einer Regelabweichung ep1 über den dritten Geradenabschnitt, Punkt
B, der Wert MIN zugewiesen. In der Praxis kann die Kennlinie ADAP2
für die
unterschiedlichen Anpassungswerte (dTn, di, dPWM) unterschiedlich hinsichtlich
der Grenzwerte als auch der Steigung ausgeführt sein. An Stelle des zweiten
Geradenabschnitts kann auch eine andere mathematische Funktion,
beispielsweise Parabel oder Hyperbel, vorgesehen sein.
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In
der 5 sind ein Start- und ein Stoppvorgang
dargestellt. Die 5 besteht aus den
Teilfiguren 5A bis 5H. Diese
zeigen jeweils über der
Zeit: die Motordrehzahl nMOT (5A), den Raildruck
pCR (5B), ein Zustandssignal Motor AN (5C),
ein Zustandssignal eines ersten Merkers Mneg (5D),
ein Zustandssignal eines zweiten Merkers Mpos (5E),
ein Signal Anpassung (5F), den Verlauf des Proportionalbeiwerts
kp (5G) und den Verlauf der Nachstellzeit Tn (5H).
In den beiden 5A und 5B sind zwei
Fallbeispiele eingezeichnet. Die gestrichelte Linie kennzeichnet
einen Verlauf gemäß dem Stand der
Technik. Die durchgezogene Linie kennzeichnet einen Verlauf nach
der Erfindung. Bei der weiteren Erläuterung wird von einem konstanten
Soll-Raildruck pCR(SL) von 600 bar ausgegangen, welcher als strichpunktierte
Linie in 5B eingezeichnet ist.
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Das
Verfahren gemäß dem Stand
der Technik (gestrichelte Linie) bei niederer Umgebungstemperatur
läuft folgendermaßen ab:
Zum
Zeitpunkt t0 wird der Startvorgang durch Bestromung des Anlassers
aktiviert. Die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine beginnt sich zu
drehen. Es erfolgt jedoch noch keine Einspritzung. Nach dem Zeitpunkt
t0 erhöht
sich die Motordrehzahl nMOT, bis sie eine Anlasserdrehzahl n1 erreicht.
Zum Zeitpunkt t1 erreicht die Motordrehzahl nMOT eine Drehzahlschwelle
bei der das Drehzahlsignal vom Drehzahlsensor sicher erfasst werden
kann. Das Signal Motor AN wird dann auf 1 gesetzt, siehe 5C.
Da die Hochdruckpumpe 5 mechanisch mit der Kurbelwelle
verbunden ist, beginnt diese mit dem Drehen der Kurbelwelle den
Kraftstoff in das Rail zu fördern. Hierdurch
vergrößert sich
der Raildruck pCR. Zum Zeitpunkt t2 ist die Synchronisierung abgelaufen,
so dass die Einspritzung in die Brennräume der Brennkraftmaschine
beginnt. Hierdurch vergrößert sich
die Drehzahl nMOT der Brennkraftmaschine in Richtung des Leerlauf-Drehzahlniveaus von
600 Umdrehungen. Zum Zeitpunkt t3 überschreitet die Motordrehzahl
nMOT das Leerlauf-Drehzahlniveau und schwingt über dieses hinaus. Der Grund
hierfür
ist die Reaktionszeit des Drehzahl-Regelkreises. Zum Verlauf der
Motordrehzahl nMOT korrespondiert der Verlauf des Ist-Raildrucks
pCR(IST), welcher im Zeitraum t2 bis t3 ebenfalls stark zunimmt
und danach über
das Soll-Raildruckniveau von 600 bar hinausschwingt. Da nunmehr
der Ist-Raildruck pCR(IST) größer als
der Soll-Raildruck pCR(SL) ist, liegt eine negative Regelabweichung
ep vor. Auf Grund der negativen Regelabweichung ep reduziert der
Druckregler die Stellgröße, wodurch
die Saugdrossel in Richtung ihrer Schließstellung gesteuert wird. Da
nunmehr von der Hochdruckpumpe weniger Kraftstoff gefördert wird,
verringert sich der Ist-Raildruck pCR(IST) bis dieser nach dem Zeitpunkt
t4 den Soll-Raildruck pCR(SL) unterschwingt. Auf Grund der niedrigen
Umgebungstemperatur ist der ohmsche Widerstand der Saugdrossel-Spule
geringer als der im elektronischen Steuergerät abgelegte Festwert. Dies
führt dazu,
dass für
den Soll-Strom iSL und das PWM-Signal PWM zu kleine Werte berechnet werden.
Als Folge wird der Durchlaufquerschnitt der Saugdrossel zu klein
eingestellt. Dadurch wird durch die Hochdruckpumpe 5 weniger
Kraftstoff in das Rail gefördert,
wodurch der Ist-Raildruck pCR(IST) weiter sinkt. Beispielsweise
sinkt nach dem Zeitpunkt t5 der Ist-Raildruck pCR(IST) unter das
Druckniveau von 580 bar mit fallender Tendenz. Zum Zeitpunkt t6
fällt der
Ist-Raildruck pCR(IST) unter den Öffnungsdruck der Injektoren,
beispielsweise 300 bar. Die Injektoren können nun keinen Kraftstoff
mehr in die Brennräume der
Brennkraftmaschine einspritzen, wodurch ein Abstellen der Brennkraftmaschine
bewirkt wird, siehe hierzu 5A.
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Das
Verfahren nach der Erfindung (durchgezogene Linie) läuft wie
folgt ab:
Nach dem Motorstart wird geprüft, ob eine negative Regelabweichung
(ep < 0) festgestellt
wird. In der Praxis wird hierzu die Regelabweichung ep mit einem Grenzwert
verglichen, zum Beispiel –10
bar. Dies ist nach dem Zeitpunkt t3 der Fall, da der Ist-Raildruck pCR(IST) über den
Soll-Raildruck pCR(SL) hinausschwingt. Mit Erkennen des Überschwingens
des Ist-Raildrucks pCR(IST) über
den Soll-Raildruck pCR(SL) wird der erste Merker Mneg gesetzt. In
der 5D wechselt dessen Status von Null nach Eins. Anschließend wird
geprüft,
ob eine positive Regelabweichung (ep > 0) vorliegt. In der Praxis wird hierzu die
Regelabweichung ep mit einem Grenzwert verglichen, zum Beispiel
+10 bar. Dies ist nach dem Zeitpunkt t4 der Fall. Mit Erkennen des
Unterschwingens des Ist-Raildrucks pCR(IST) unter den Soll-Raildruck pCR(SL)
wird der zweite Merker Mpos gesetzt. In der 5E wechselt
dessen Status von Null nach Eins. Ein Überschwingen des Ist-Raildrucks
pCR(IST) mit anschließendem
Unterschwingen des Ist-Raildrucks pCR(IST) wird als anpassungsauslösendes Ereignis interpretiert
und daher die Anpassung aktiviert. In der 5F wechselt
daher deren Status von Null nach Eins. Mit Aktivierung der Anpassung
wird die Stellgröße temporär im Sinne
einer größeren Fördermenge
verändert.
Beim dargestellten Beispiel wird die Stellgröße über den Proportional-Beiwert
kp (5G) und die Nachstellzeit Tn (5H)
verändert.
Die Veränderung
dieser Reglerparameter erfolgt bei gesetzter Anpassung über die
Kennlinie ADAP1 der 3 und die Kennlinie ADAP2 der 4.
Die aus der Anpassung resultierenden Verläufe der beiden Reglerparameter
sind im Zeitraum t5 bis t7 in den beiden 5G und 5H dargestellt. Beendet
wird die Anpassung, wenn die Regelabweichung ep wieder Null beträgt. Dies
ist zum Zeitpunkt t8 der Fall. In der 5F wird
daher der Status der Anpassung von Eins auf Null zurückgesetzt.
Zum Zeitpunkt t9 wird die Brennkraftmaschine abgestellt, wodurch
die Motordrehzahl nMOT in der 5A abfällt. Zur
Erhöhung
der Betriebssicherheit bleibt die Anpassung solange verriegelt,
bis ein Motorstillstand erkannt wird. Ein Motorstillstand wird erkannt,
wenn die Motordrehzahl nMOT während
eines vorgebbaren Zeitraums, zum Beispiel 2.5 Sekunden, kleiner als
80 1/min wird. Mit Erkennen dieser Bedingung, Zeitpunkt t10, werden
die beiden Merker und das Signal Motor AN auf Null gesetzt.
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Der
Vergleich der beiden Verläufe
des Ist-Raildrucks pCR(IST) nach dem Stand der Technik (gestrichelte
Linie) und nach der Erfindung (durchgezogene Linie) zeigt deutlich,
dass der Ist-Raildruck pCR(IST) bei Verwendung der Anpassung nach
dem Motorstart weniger abfällt,
wodurch ein Abstellen der Brennkraftmaschine verhindert wird.
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In
der 6 ist ein Programm-Ablaufplan dargestellt. Nach
dem Programmstart werden die beiden Merker, die Anpassung und Motor
AN mit dem Wert Null initialisiert. Bei S1 wird geprüft, ob das
Signal Motor AN gleich eins ist, das heißt, ob die Brennkraftmaschine
läuft.
Ist dies nicht der Fall, wird der Programmpfad mit den Schritten
S13 und S14 durchlaufen, anderenfalls wird der Programmteil mit
den Schritten S2 bis S11 durchlaufen.
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Ergibt
die Prüfung
bei S1, dass das Signal Motor AN nicht gesetzt ist, Ergebnis S1:
nein, so wird bei S13 geprüft,
ob die Motordrehzahl nMOT größer/gleich
einem Grenzwert GW ist, zum Beispiel 80 1/min. Ist dies nicht der
Fall, Ergebnis S13: nein, so ist dieser Programmteil beendet. Wird
hingegen festgestellt, dass die Motordrehzahl nMOT größer oder gleich
als der Grenzwert GW ist, Ergebnis S13: ja, wird bei S14 das Signal
Motor AN gesetzt und dieser Programmteil verlassen. Ergibt die Prüfung bei
S1, dass das Signal Motor AN gesetzt ist, Ergebnis S1: ja, so wird
bei S2 geprüft,
ob die Anpassung aktiviert ist. Ist diese noch nicht aktiviert,
Ergebnis S2: nein, so wird bei S12 in ein Unterprogramm Prüfung Anpassung
verzweigt, welches in der 7 dargestellt und
in Verbindung mit dieser erläutert
wird. Ergibt die Prüfung
bei S2, dass die Anpassung bereits aktiviert ist, Ergebnis S2: ja,
so wird bei S3 die Stellgröße mittelbar über den
Proportionalbeiwert kp und/oder die Nachstellzeit Tn oder unmittelbar über den
elektrischen Soll-Strom oder das PWM-Signal verändert. Bei S4 wird geprüft, ob die
Regelabweichung ep kleiner als ein Grenzwert ep3 ist, zum Beispiel –10 bar. Ist
dies nicht der Fall, Ergebnis S4: nein, wird das Programm am Punkt
A fortgesetzt. Ergibt die Prüfung bei
S4, dass die Regelabweichung kleiner als der Grenzwert ep3 ist,
so wird bei S5 die Anpassung deaktiviert und danach bei S6 geprüft, ob die
Drehzahl nMOT der Brennkraftmaschine kleiner als ein Grenzwert GW
ist, zum Beispiel 80 1/min. Ist dies nicht der Fall, Ergebnis S6:
nein, wird bei S15 eine Zeitstufe t auf Null gesetzt und das Programm
beendet. Ergibt die Prüfung
bei S6, dass die Motordrehzahl nMOT kleiner als der Grenzwert GW
ist, Ergebnis S6: ja, so wird bei S7 die Zeitstufe t um eine Zeitspanne
dt inkrementiert. Danach wird bei S8 deren aktueller Stand geprüft. Ist
die Zeitstufe t kleiner als ein Grenzwert GW, so ist das Programm
beendet. Ergibt die Prüfung
bei S8, dass die Zeitstufe t größer/gleich
als der Grenzwert GW ist, Ergebnis S8: ja, so werden bei S9, S10
und S11 die beiden Merker Mpos, Mneg und das Signal Motor AN auf
Null gesetzt. Damit ist der Programm-Durchlauf beendet.
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In
der 7 ist ein Unterprogramm dargestellt, über welches
geprüft
wird, ob die Anpassung aktiviert ist. Bei S1 wird geprüft, ob der
erste Merker Mneg gesetzt ist. Ist dies nicht der Fall, Ergebnis
S1: nein, so wird bei S7 die Regelabweichung ep mit einem Grenzwert
ep1, zum Beispiel –10
bar, verglichen und entweder dieser Programmteil verlassen, Ergebnis
S7: nein, oder bei S8 der erste Merker Mneg auf Eins gesetzt und
dann zum Hauptprogramm der 6, Punkt
A zurückgekehrt.
Ergibt die Prüfung
bei S1, dass der erste Merker Mneg gesetzt ist, Ergebnis S1: ja,
so wird bei S2 der Status des zweiten Merkers Mpos geprüft. Ist
dieser bereits auf Eins gesetzt, Ergebnis S2: ja, so wird dieser
Programmteil beendet und es wird zum Hauptprogramm der 6,
Punkt A zurückgekehrt.
Ergibt hingegen die Prüfung
bei S2, dass der zweite Merker Mpos noch nicht gesetzt ist, Ergebnis
S2: nein, so wird bei S3 die Regelabweichung ep mit einem Grenzwert
ep2, zum Beispiel +10 bar, verglichen. Ist diese nicht größer als
der Grenzwert ep2, wird dieser Programmteil verlassen und zum Hauptprogramm
der 6, Punkt A zurückgekehrt.
Ergibt die Prüfung
bei S3, dass die Regelabweichung ep größer als der Grenzwert ep2 ist,
Ergebnis S3: ja, so wird bei S4 der zweite Merker Mpos auf Eins
gesetzt und bei S5 die Anpassung aktiviert. Bei S6 wird dann die
Stellgröße im Sinne
einer größeren Fördermenge
verändert.
Damit ist das Unterprogramm beendet und es wird zum Hauptprogramm der 6,
Punkt A, zurückgekehrt.
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Aus
der bisherigen Beschreibung ergeben sich für die Anpassung nach der Erfindung
folgende Vorteile:
- – die Temperaturabhängigkeit
des Saugdrossel-Widerstands wird kompensiert, ohne dass eine Erweiterung
der Elektronik-Hardware erforderlich ist;
- – beim
Startvorgang wird ein zu starkes Absinken des Ist-Raildruck verhindert,
wodurch die Hochdruckregelung robuster gegenüber Temperaturschwankungen
ist;
- – ein
unbeabsichtigtes Abstellen der Brennkraftmaschine beim Motorstart
tritt in der Praxis nicht mehr auf.
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Kraftstofftank
- 3
- Niederdruckpumpe
- 4
- Saugdrossel
- 5
- Hochdruckpumpe
- 6
- Rail
- 7
- Einzelspeicher
- 8
- Injektor
- 9
- Rail-Drucksensor
- 10
- elektronisches
Steuergerät
(ADEC)
- 11
- Druckregler
- 12
- Begrenzung
- 13
- Pumpen-Kennlinie
- 14
- Berechnung
PWM-Signal
- 15
- Regelstrecke
- 16
- Saugdrossel
mit Pumpe
- 17
- Filter
- 18
- Funktionsblock
zur Berechnung der mittelbaren Anpassung
- 19
- Berechnung
dkp
- 20
- Berechnung
dTn
- 21
- Berechnung
di
- 22
- Berechnung
dPWM