DE102007056360A1

DE102007056360A1 - Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007056360A1
Application number: DE102007056360A
Authority: DE
Inventors: Armin DÖLKER
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2027-11-23
Also published as: US20090143957A1; CN101440743A; US8100096B2; CN101440743B; DE102007056360B4

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine (1), bei dem in einem ersten Reglermodus ein Ladeluft-Temperaturregler als dominant für ein Kennfeld-Thermostatventil (5) gesetzt wird, in einem zweiten Reglermodus ein Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler als dominant für das Kennfeld-Thermostatventil (5) gesetzt wird, bei dem in Abhängigkeit von der Stellung des Kennfeld-Thermostatventils (5) ein Kühlmittelstrom (4) vor einem Rückkühler (6) in einen Rückkühler-Kühlmittelstrom (7) sowie einen Bypass-Kühlmittelstrom (8) aufgeteilt wird und bei dem nach dem Rückkühler (6) über die zusammengeführten Anteile des Rückkühler-Kühlmittelstroms (7) sowie des Bypass-Kühlmittelstroms (8) die Temperatur des Ladeluftkühler-Kühlmittelstroms (9) zur Regelung der Ladelufttemperatur (TLL) oder zur Regelung der Kühlmitteltemperatur (TKM) festgelegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine, bei dem in einem ersten Reglermodus ein Ladeluft-Temperaturregler als dominant für ein Kennfeld-Thermostatventil gesetzt wird und in einem zweiten Reglermodus ein Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler als dominant für das Kennfeld-Thermostatventil gesetzt wird. Ferner wird in Abhängigkeit der Stellung des Kennfeld-Thermostatventils ein Kühlmittelstrom vor einem Rückkühler in einen Rückkühler-Kühlmittelstrom sowie einen Bypass-Kühlmittelstrom aufgeteilt und wird nach dem Rückkühler über die zusammengeführten Anteile des Rückkühler-Kühlmittelstroms sowie des Bypass-Kühlmittelstroms die Temperatur des Ladeluftkühler-Kühlmittelstroms zur Regelung der Ladelufttemperatur oder zur Regelung der Kühlmitteltemperatur festgelegt.
Aus der Zeitschrift Schiff & Hafen/Kommandobrücke, Heft 1/1990, Seiten 49 und 50, ist ein Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine bekannt. Der Kühlkreislauf besteht aus einem Hochtemperaturkreis mit Kühlmittelpumpe und einem Niedertemperaturkreis, der aus dem Hochtemperaturkreis abzweigt. Im Niedertemperaturkreis sind ein Thermostatventil, ein Rückkühler mit Bypassleitung, ein Ladeluftkühler und ein Schmieröl-Wärmetauscher in Reihe angeordnet. Der aus dem Hochtemperaturkreis abgezweigte Kühlmittelstrom im Niedertemperaturkreis wird über die Stellung des Thermostatventils in einen Rückkühler-Kühlmittelstrom, welcher den Rückkühler durchströmt, und einen Bypass-Kühlmittelstrom aufgeteilt. Nach dem Rückkühler werden die beiden Kühlmittelströme wieder zusammengeführt und als Ladeluftkühler-Kühlmittelstrom dem Ladeluftkühler zugeführt. Das Thermostatventil bestimmt somit über die Aufteilung des Kühlmittelstroms die Temperatur des Ladeluftkühler-Kühlmittelstroms. Die Temperatur des Ladeluftkühler-Kühlmittelstroms wiederum definiert über die Temperaturdifferenz zur Ladelufttemperatur die Wärmemenge, welche der Ladeluft im Ladeluftkühler entzogen wird. So ist zum Beispiel bei Volllast der Brennkraftmaschine das Thermostatventil vollständig geöffnet, wodurch der gesamte Kühlmittelstrom des Niedertemperaturkreises durch den Rückkühler fließt und daher der Ladeluft möglichst viel Wärmeenergie entzogen wird. Bei Leerlauf der Brennkraftmaschine hingegen ist das Thermostatventil vollständig geschlossen, wodurch der gesamte Kühlmittelstrom des Niedertemperaturkreises über die Bypassleitung strömt und der Ladeluft wenig Wärmeenergie entzogen wird. Den Schaltzustand des Thermostatventils bestimmt ein thermostatisches Arbeitselement, beispielsweise ein Dehnstoffelement, welches sich mit zunehmender Temperatur des Kühlmittelstroms ausdehnt, wodurch das Thermostatventil öffnet, oder sich mit abnehmender Temperatur des Kühlmittelstroms verkürzt und federkraftunterstützt schließt. Bedingt durch die Bauart des Thermostatventils, ist die Regelung der Ladelufttemperatur noch nicht in allen Betriebspunkten gegeben.
Aus der DE 201 22 420 U1 ist ein elektrisch beheizbares Thermostatventil bekannt, bei dem über die elektrische Ansteuerung des Heizelements die Kennlinie des thermostatischen Arbeitselements verschoben werden kann. Beispielsweise kann bei einer kalten Brennkraftmaschine und großer angeforderter Last der Kühlmittelstrom durch die Bypassleitung zu einem früheren Zeitpunkt beeinflusst werden, als dies allein durch das thermostatische Arbeitselement gegeben wäre. Im weiteren Text wird ein derartiges Thermostatventil als Kennfeld-Thermostatventil bezeichnet. Ein entsprechendes Verfahren zur Ansteuerung dieses Kennfeld-Thermostatventils ist aus der DE 102 23 686 A1 bekannt. Darin beschrieben wird eine 2-Punktregelung mit Vorsteuerung des Arbeitselements. Zur Regelung der Ladelufttemperatur im oben beschriebenen Kühlkreislauf bietet dieses Verfahren jedoch keine wesentliche Verbesserung.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen DE 10 2007 047 089.6 ist ein Verfahren zur Regelung der Ladelufttemperatur im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine bekannt. Geregelt wird die Ladelufttemperatur in einem eigenen Regelkreis mit einem Ladeluft-Temperaturregler, der auf das Kennfeld-Thermostatventil im oben beschriebenen Niedertemperaturkreis zugreift. In diesem Regelkreis entsprechen die Ladelufttemperatur der Regelgröße und der einzustellende Bypass-Kühlmittelstrom der Stellgröße. Die Regelstrecke umfasst das Kennfeld-Thermostatventil, den Rückkühler mit Bypassleitung und den Ladeluftkühler.
Wird die Ladelufttemperatur geregelt wird, so kann die Kühlmitteltemperatur nicht auch noch auf einen vorgebbaren Wert geregelt werden, sondern die Kühlmitteltemperatur im Niedertemperaturkreis und damit auch im Hochtemperaturkreis ergibt sich. Bei einer schnellen Lastaufschaltung, zum Beispiel einem schnellen Hochlauf, kann es zu einer Temperaturüberhöhung vor allem im Ladeluftkühler in Folge von zu heißem Kühlmittel kommen. Dies verursacht eine erhöhte Bauteilbelastung der Brennkraftmaschine und kann eine reduzierte Lebensdauer bewirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei gleichzeitig weiterhin aktiver Ladeluft-Temperaturregelung, die Brennkraftmaschine vor einer Überhöhung der Kühlmitteltemperatur zu schützen.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Regelverfahren, bei dem in einem ersten Reglermodus der Ladeluft-Temperaturregler als dominant für das Kennfeld-Thermostatventil gesetzt wird und in einem zweiten Reglermodus ein Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler als dominant für das Kennfeld-Thermostatventil gesetzt wird. Ferner besteht das Verfahren darin, dass in Abhängigkeit der Stellung des Kennfeld-Thermostatventils ein Kühlmittelstrom vor einem Rückkühler in einen Rückkühler-Kühlmittelstrom sowie einen Bypass-Kühlmittelstrom aufgeteilt wird und dass nach dem Rückkühler über die zusammengeführten Anteile des Rückkühler-Kühlmittelstroms sowie des Bypass-Kühlmittelstroms die Temperatur des Ladeluftkühler-Kühlmittelstroms zur Regelung der Ladelufttemperatur oder zur Regelung der Kühlmitteltemperatur festgelegt wird. Als dominant für das Kennfeld-Thermostatventil wird derjenige Regler gesetzt, dessen Stellgröße den kleineren Wert anzeigt. Grundsätzlich gilt also, dass derjenige Regler dominant ist, welcher stärker kühlen möchte.
Im ersten Reglermodus, also bei dominantem Ladeluft-Temperaturregler, wird die Ist-Ladelufttemperatur auf eine Soll-Ladelufttemperatur geregelt. Steigt die Ist-Kühlmitteltemperatur unzulässig an, so wird die vom Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler berechnete zweite Stellgröße kleiner als die erste Stellgröße. Damit erfolgt ein Wechsel vom ersten Reglermodus in den zweiten Reglermodus. Im zweiten Reglermodus ist der Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler dominant, d. h. die Kühlmitteltemperatur wird geregelt. Damit der Übergang vom ersten in den zweiten Reglermodus stabil ist und keine Unstetigkeiten aufweist, wird bei dominantem Ladeluft-Temperaturregler der I-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers auf den Wert der vom Ladeluft-Temperaturregler berechneten ersten Stellgröße gesetzt.
Dadurch dass der Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler nur dann in die Ladeluft-Temperaturregelung eingreift, wenn die Kühlmitteltemperatur einen unzulässigen Grenzwert überschreitet, wird die Brennkraftmaschine bei transienten Vorgängen geschützt. Ein transienter Vorgang ist zum Beispiel der bereits erwähnte schnelle Hochlauf. Da immer nur ein Regler dominant ist, wird ein stabiler Regelkreis erreicht.
In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
1 ein Systemschaubild,
2 einen Regelkreis zur Ladeluft- oder Kühlmittel-Temperaturregelung,
3 ein Blockschaltbild zur Ladeluft-Temperaturregelung,
4 ein Blockschaltbild zur Kühlmittel-Temperaturregelung,
5 ein Blockschaltbild der Berechnungseinheit,
6 Zeitdiagramme (6A bis 6F) und
7 einen Programm-Ablaufplan.
Die 1 zeigt ein Systemschaubild. Der Kühlkreislauf zur Kühlung der Brennkraftmaschine 1 umfasst einen Hochtemperaturkreis 2 mit einer Kühlmittelpumpe 14 und einen Niedertemperaturkreis 3. Der Niedertemperaturkreis 3 zweigt an einer Stelle A aus dem Hochtemperaturkreis 2 ab und mündet an einer Stelle B in den Hochtemperaturkreis 2 wieder ein. Über eine nicht dargestellte Drosselstelle im Hochtemperaturkreis 2 wird der Kühlmittelstrom im Hochtemperaturkreis 2 und im Niedertemperaturkreis 3 eingestellt. Der Kühlmittelstrom im Niedertemperaturkreis 3 nach der Abzweigung (Stelle A) aus dem Hochtemperaturkreis 2 ist in der Figur als Kühlmittelstrom 4 gekennzeichnet. Im Niedertemperaturkreis 3 sind ein Kennfeld-Thermostatventil 5, ein Rückkühler 6 mit Bypassleitung, ein Ladeluftkühler 10 und ein Schmieröl-Wärmetauscher 11 mit Bypassleitung in Reihe angeordnet. Der Kühlmittelstrom 4 wird in Abhängigkeit der Stellung des Kennfeld-Thermostatventils 5 in einen Rückkühler-Kühlmittelstrom 7 und/oder einen Bypass-Kühlmittelstrom 8 aufgeteilt. Bei vollständig geschlossenem Kennfeld-Thermostatventil 5 wird der gesamte Kühlmittelstrom 4 über die Bypassleitung am Rückkühler 6 vorbeigeführt. Bei vollständig geöffnetem Kennfeld-Thermostatventil 5 durchströmt der gesamte Kühlmittelstrom 4 den Rückkühler 6. Im Rückkühler 6 erfolgt ein Wärmeübergang aus dem Rückkühler-Kühlmittelstrom 7 in das Seewasser, wodurch der Rückkühler-Kühlmittelstrom 7 gekühlt wird. Die Seewasser-Zufuhr erfolgt über eine eigene Seewasserpumpe 13. Nach Durchströmen des Rückkühlers 6 wird das Seewasser wieder zurückgeleitet. In der Figur ist die Seewasser-Zufuhr mit dem Bezugszeichen SW Zu und die Seewasser-Abfuhr mit dem Bezugszeichen SW Ab gekennzeichnet.
An einer Stelle C werden der Rückkühler-Kühlmittelstrom 7 und der Bypass-Kühlmittelstrom 8 wieder zusammengeführt. Dies entspricht dem Ladeluftkühler-Kühlmittelstrom 9, dessen Temperatur durch die Volumenanteile und Temperaturen des Rückkühler-Kühlmittelstroms und des Bypass-Kühlmittelstroms bestimmt wird. Der Ladeluftkühler-Kühlmittelstrom 9 durchströmt danach den Ladeluftkühler 10. In diesem erfolgt ein Wärmeübergang aus der Ladeluft in den Ladeluftkühler-Kühlmittelstrom 9, wodurch die Ladeluft stark gekühlt wird. Die Ladeluft-Zufuhr erfolgt über den Verdichter eines nicht dargestellten Abgasturboladers. Nach Durchströmen des Ladeluftkühlers 10 wird die Ladeluft den Brennräumen der Brennkraftmaschine 1 zugeführt. In der Figur ist die Ladeluft-Zufuhr mit dem Bezugszeichen LL Zu und die Ladeluft-Abfuhr mit dem Bezugszeichen LL Ab gekennzeichnet. Der erwärmte Ladeluftkühler-Kühlmittelstrom 9 durchströmt danach den Schmieröl-Wärmetauscher 11. Im Schmieröl-Wärmetauscher 11 erfolgt ein Wärmeübergang aus dem Schmiermittel in den Ladeluftkühler-Kühlmittelstrom 9, wodurch das Schmiermittel gekühlt wird. In der Figur ist die Schmiermittel-Zufuhr mit dem Bezugszeichen ÖL Zu und die Schmiermittel-Abfuhr mit dem Bezugszeichen ÖL Ab gekennzeichnet. Ein Teil des Ladeluftkühler-Kühlmittelstroms 9 wird über eine Bypassleitung am Schmieröl-Wärmetauscher 11 vorbeigeführt. An einem Punkt D werden die beiden Volumina wieder zusammengeführt und am Punkt B in den Hochtemperaturkreis 2 eingespeist.
Mit Bezugszeichen 12 ist ein elektronisches Motorsteuergerät (ECU) gekennzeichnet. Über dieses wird das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 bestimmt. Das elektronische Motorsteuergerät 12 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 Motorsteuergerät 12 aus den Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen. In der 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt: die Motordrehzahl nMOT, eine Ladelufttemperatur TLL (Rohwerte), welche von einem Temperatursensor 15 gemessen wird, eine (Hochtemperaturkreis-)Kühlmitteltemperatur TKM, welche von einem Temperatursensor 16 gemessen wird, und eine Eingangsgröße EIN. Unter der Eingangsgröße EIN sind beispielsweise ein Raildruck des Common-Railsystems und eine Leistungsanforderung durch einen Bediener zusammengefasst. Als Ausgangsgrößen des elektronischen Motorsteuergeräts 12 sind ein Signal PWM zur Ansteuerung des Kennfeld-Thermostatventils 5 und eine Größe AUS dargestellt. Die Größe AUS steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1, zum Beispiel für einen Spritzbeginn oder ein Spritzende und ein Signal zur Ansteuerung einer Saugdrossel bei einem Common-Railsystem.
In der 2 ist ein Regelkreis zur Ladeluft- oder Kühlmittel-Temperaturregelung im Kühlkreislauf der 1 dargestellt. Die Eingangsgrößen des Regelkreises sind die Motordrehzahl nMOT, ein leistungsbestimmendes Signal ve, ein Grenzwert GW und die Batteriespannung UB. Das leistungsbestimmende Signal ve entspricht einem Soll-Moment bei einer momentbasierten Motorregelung oder einer Soll-Einspritzmenge bei einer einspritzmengenbasierten Motorregelung. Die Ausgangsgrößen des Regelkreises sind die Ladelufttemperatur TLL und die Kühlmitteltemperatur TKM. Die Elemente des Regelkreises sind: eine Berechnungseinheit 17 zur Bestimmung einer ersten Stellgröße SG1, eine Berechnungseinheit 18 zur Bestimmung einer zweiten Stellgröße SG2, eine Minimalwertauswahl 19, eine Berechnungseinheit 20, ein Schalter SR und die Regelstrecke 21. Die Ausgangsgrößen der Regelstrecke 21 stellen die Regelgrößen dar, hier: die Rohwerte der Ladelufttemperatur TLL und die Rohwerte der (Hochtemperaturkreis-)Kühlmitteltemperatur TKM. In der Berechnungseinheit 17 sind die Bestimmung der Soll-Ladelufttemperatur, die Bestimmung der Ladelufttemperatur-Regelabweichung, der Ladeluft-Temperaturregler und eine Begrenzung zusammengefasst. Die Berechnungseinheit 17 ist als Blockschaltbild in der 3 dargestellt und wird in Verbindung mit dieser erläutert. In der Berechnungseinheit 18 sind die Bestimmung der Soll-Kühlmitteltemperatur, die Bestimmung der Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung, der Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler und eine Begrenzung zusammengefasst. Die Berechnungseinheit 18 ist als Blockschaltbild in der 4 dargestellt und wird in Verbindung mit dieser erläutert. In der Berechnungseinheit 20 ist die Umsetzung einer resultierenden Stellgröße SGR in ein Ansteuersignal PWM zusammengefasst. Mit dem Ansteuersignal PWM wird das Kennfeld-Thermostatventil 5 innerhalb der Regelstrecke 21 beaufschlagt. Die Berechnungseinheit 20 ist als Blockschaltbild in der 5 dargestellt und wird in Verbindung mit dieser erläutert. Über den Schalter SR wird entweder das Ansteuersignal PWM (durchgezogene Linie) oder der konstante Wert 0% (gestrichelte Linie) bei Motorstillstand auf die Regelstrecke 21 geführt. In der Regelstrecke 21 ist das Kennfeld-Thermostatventil 5, der Rückkühler 6 mit Bypassleitung und der Ladeluftkühler 10 zusammengefasst. Die Rohwerte der Ladelufttemperatur TLL werden über ein optionales Filter 22, welches in einem ersten Rückkopplungszweig angeordnet ist, gefiltert. Die gefilterten Werte entsprechen der Ist-Ladelufttemperatur TLL(IST), welche auf die Berechnungseinheit 17 geführt wird. Die Rohwerte der Kühlmitteltemperatur TKM werden über ein optionales Filter 23, welches in einem zweiten Rückkopplungszweig angeordnet ist, gefiltert. Die gefilterten Werte entsprechen der Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST), welche auf die Berechnungseinheit 18 geführt wird. Über ein Totzeitglied 24 wird der Reglermodus RM um einen Abtastschritt als verzögerter Reglermodus RMZ auf die Berechnungseinheit 18 zurückgekoppelt. Der Reglermodus RM steht für den ersten Reglermodus RM1 oder den zweiten Reglermodus RM2.
Der dargestellte Regelkreis der Figur besitzt folgende Funktionalität:
Von der Minimalwertauswahl 19 wird derjenige Regler als dominant für das Kennfeld-Thermostatventil gesetzt, dessen Stellgröße den kleineren Wert anzeigt. Derjenige Regler, welcher stärker kühlen möchte, setzt sich daher durch. Im Normalbetrieb ist die erste Stellgröße SG1 kleiner als die zweite Stellgröße SG2, d. h. der erste Reglermodus RM1 ist gesetzt. In diesem ist der Ladeluft-Temperaturregler, welcher in der Berechnungseinheit 17 integriert ist, dominant. Von der Minimalwertauswahl 19 wird die resultierende Stellgröße SGR auf den Wert der ersten Stellgröße SG1 gesetzt. Über die Berechnungseinheit 20 wird dann aus der resultierenden Stellgröße SGR das Ansteuersignal PWM zur Beaufschlagung des Kennfeld-Thermostatventils berechnet. In Abhängigkeit der Stellung des Kennfeld-Thermostatventils werden der Rückkühler-Kühlmittelstrom, welcher durch den Rückkühler strömt, und der Bypass-Kühlmittelstrom festgelegt. Nähert sich jedoch die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) einer Soll-Kühlmitteltemperatur bis diese schließlich überschritten wird, so fällt der Wert der zweiten Stellgröße SG2 unter den Wert der ersten Stellgröße SG1. Über die Minimalwertauswahl 19 wird jetzt die resultierende Stellgröße SGR auf den Wert der zweiten Stellgröße SG2 und der zweite Reglermodus RM2 gesetzt. Der Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler, welcher in der Berechnungseinheit 18 integriert ist, übernimmt nunmehr die Kontrolle über das Kennfeld-Thermostatventil. Erst wenn die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) die Soll-Kühlmitteltemperatur in Folge stärkerer Kühlung wieder unterschritten hat, kann der Ladeluft-Temperaturregler wieder die Kontrolle über das Kennfeld-Thermostatventil übernehmen.
Für die resultierende Stellgröße, über welche letztendlich der einzustellende Bypass-Kühlmittelstrom festgelegt wird, gilt also folgende Zuordnung:
Der Wert der resultierenden Stellgröße SGR entspricht dem Wert der ersten Stellgröße SG1, wenn der Wert der ersten Stellgröße SG1 kleiner/gleich dem Wert der zweiten Stellgröße SG2 ist. Ist der Wert der zweiten Stellgröße SG2 kleiner als der Wert der ersten Stellgröße SG1, so entspricht der Wert der resultierenden Stellgröße SGR dem Wert der zweiten Stellgröße SG2.
Für den Reglermodus RM gilt:
Der erste Reglermodus RM1 ist gesetzt, wenn die resultierende Stellgröße SGR der ersten Stellgröße SG1 entspricht. Der zweite Reglermodus RM2 ist gesetzt, wenn die resultierende Stellgröße SGR der zweiten Stellgröße SG2 entspricht.
Damit der Übergang in der Dominanz vom Ladeluft-Temperaturregler zum Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler schnell und störungsfrei erfolgt, wird der I-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers im ersten Reglermodus RM1, also bei dominantem Ladeluft-Temperaturregler, auf den Wert der ersten Stellgröße SG1 gesetzt. In der Figur ist dies durch einen entsprechenden Signalpfad von der Berechnungseinheit 17 zur Berechnungseinheit 18 dargestellt.
In der 3 ist ein Blockschaltbild der Berechnungseinheit 17 zur Ladeluft-Temperaturregelung dargestellt. Die Eingangsgrößen sind die Motordrehzahl nMOT, das leistungsbestimmende Signal ve, welches einem Soll-Moment bei einer momentbasierten Motorregelung oder einer Soll-Einspritzmenge bei einer einspritzmengenbasierten Motorregelung entspricht, und die Ist-Ladelufttemperatur TLL(IST). Die Ausgangsgröße entspricht der ersten Stellgröße SG1, welche für den einzustellenden Bypass-Kühlmittelstrom steht. Aus den beiden Eingangsgrößen Motordrehzahl nMOT und leistungsbestimmendes Signal ve wird über ein Kennfeld 25 eine erste Ladelufttemperatur TLL1 berechnet. Die erste Ladelufttemperatur TLL1 wird danach über ein optionales Filter 26 gefiltert. Das Ausgangssignal entspricht der Soll-Ladelufttemperatur TLL(SL). Aus der Soll-Ladelufttemperatur TLL(SL) und der Ist-Ladelufttemperatur TLL(IST) wird an einem Punkt A eine Ladelufttemperatur-Regelabweichung dTLL berechnet. Die Ladelufttemperatur-Regelabweichung dTLL ist die Eingangsgröße des Ladeluft-Temperaturreglers 27. Der Ladeluft-Temperaturregler 27 ist vorzugsweise als PI-Regler ausgelegt, möglich wäre auch ein PID- oder PIDT1-Regler. Zur Verbesserung der Reglerdynamik kann ein Proportionalbeiwert kp zur Berechnung des P-Anteils auch in Abhängigkeit der Ladelufttemperatur-Regelabweichung dTLL berechnet werden. In diesem Fall berechnet sich dann der Proportionalbeiwert kp aus der Summe eines vorgegebenen, statischen Proportionalbeiwerts und eines dynamischen Proportionalbeiwerts kpDYN1. Berechnet wird der dynamische Proportionalbeiwert kpDYN1 über eine Berechnungseinheit 28.
Die Ausgangsgröße S1 des Ladeluft-Temperaturreglers 27 wird an einem Punkt B optional mit einem Vorsteuerwert VS addiert. Die Summe entspricht dem Signal S2. Der Vorsteuerwert VS wird über ein Vorsteuerkennfeld 29 in Abhängigkeit der Motordrehzahl nMOT und des leistungsbestimmenden Signals ve berechnet. Die Addition am Punkt B stellt eine Störgrößenaufschaltung dar und soll die Dynamik des Regelkreises verbessern. Bei applizierter Vorsteuerung wird der I-Anteil des Ladeluft-Temperaturreglers 27 nach unten auf den negativen Vorsteuerwert VS begrenzt. Ist keine Vorsteuerung vorgesehen, so wird der I-Anteil des Ladeluft-Temperaturreglers 27 nach unten auf den Wert Null begrenzt. Nach oben wird der I-Anteil des Ladeluft-Temperaturreglers 27 in Abhängigkeit der Motordrehzahl nMOT auf folgenden Wert begrenzt: WERT = (nMOT·VMAX)/nNENN (Formel 1)
Hierin bedeuten nMOT die aktuelle Motordrehzahl, nNENN eine Nenndrehzahl und VMAX einen maximalen Bypass-Kühlmittelstrom.
Über eine Begrenzung 30 wird der Wert des Signals S2 nach unten auf Null und nach oben entsprechend der Formel 1 limitiert. Der über die Begrenzung 30 festgelegte obere Grenzwert entspricht also dem Label WERT. Die Ausgangsgröße der Begrenzung 30 stellt die erste Stellgröße SG1 dar. Sie ist identisch mit dem Soll-Bypass-Kühlmittelstrom. Der untere Grenzwert des Soll-Bypass-Kühlmittelstroms ist Null. Der obere Grenzwert berechnet sich entsprechend der Formel 1, wobei WERT dem oberen Grenzwert entspricht.
In der 4 ist ein Blockschaltbild der Berechnungseinheit 18 zur Kühlmittel-Temperaturregelung dargestellt. Die Eingangsgrößen sind die Motordrehzahl nMOT, das leistungsbestimmende Signal ve, die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST), die erste Stellgröße SG1, der Grenzwert GW und der zeitverzögerte Reglermodus RMZ, welcher dem um einen Abtastschritt verzögerten ersten Reglermodus RM1 oder dem um einen Abtastschritt verzögerten zweiten Reglermodus RM2 entspricht. Die Ausgangsgröße der Berechnungseinheit 18 ist die zweite Stellgröße SG2, welche den Soll-Bypass-Kühlmittelstrom darstellt. Aus den beiden Eingangsgrößen Motordrehzahl nMOT und leistungsbestimmendes Signal ve wird über ein Kennfeld 31 eine maximale Kühlmitteltemperatur TKM1 berechnet. Im Kennfeld 31 wird die maximale Kühlmitteltemperatur abgelegt, welche nicht überschritten werden darf. Die maximale Kühlmitteltemperatur TKM1 wird anschließend noch gefiltert. Als Filter 32 kann zum Beispiel ein PT1-Filter verwendet werden. Die Filterkonstante ist in diesem Fall größer/gleich Null. Die Ausgangsgröße des Filters 32 entspricht der Soll-Kühlmitteltemperatur TKM(SL). Aus der Soll-Kühlmitteltemperatur TKM(SL) und der Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) wird an einem Punkt A eine Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung dTKM berechnet. Die Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung dTKM ist die Eingangsgröße des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers 33. Der Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler 33 ist vorzugsweise als PI-Regler ausgelegt, möglich wäre auch ein PID- oder PIDT1-Regler. Zur Verbesserung der Reglerdynamik kann auch hier ein Proportionalbeiwert kp zur Berechnung des P-Anteils in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung dTKM berechnet werden. In diesem Fall berechnet sich dann der Proportionalbeiwert kp aus der Summe eines vorgegebenen, statischen Proportionalbeiwerts und eines dynamischen Proportionalbeiwerts kpDYN2. Berechnet wird der dynamische Proportionalbeiwert kpDYN2 über eine Berechnungseinheit 34.
Damit der Übergang vom Ladeluft-Temperaturregler 27 auf den Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler 33 schnell und störungsfrei erfolgt, wird der I-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers 33 folgendermaßen berechnet:
Zunächst wird die Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung dTKM mit dem Grenzwert GW verglichen. Dieser Grenzwert GW kann vorgegeben werden, ist positiv und hat zum Beispiel den Wert 2°C. Ist die Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung dTKM größer oder gleich als dieser Grenzwert GW, so ist die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) noch mindestens 2°C von der Soll-Kühlmitteltemperatur TKM(SL), also der maximalen Kühlmitteltemperatur, entfernt. War nun der Ladeluft-Temperaturregler 27 beim vorherigen Abtastschritt (2: Totzeitglied 24) dominant (RM1 gesetzt), so wird der I-Anteil auf den Wert der ersten Stellgröße SG1, welche vom Ladeluft-Temperaturregler 27 berechnet wird, festgesetzt. Sind beide Bedingungen nicht erfüllt, so wird der I-Anteil entsprechend der Formel 1 auf den Wert des Labels WERT begrenzt. Wird also die Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung dTKM kleiner als der Grenzwert GW, d. h. kleiner als 2°C, so wird der I-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers 33 nicht mehr gesetzt, sondern nur noch begrenzt, er kann also frei laufen. Dadurch ist der Übergang vom Ladeluft-Temperaturregler 27 zum Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler 33 und umgekehrt frei von Unstetigkeiten. Je kleiner der Grenzwert GW gewählt wird, desto schneller erfolgt der Übergang vom Ladeluft-Temperaturregler 27 zum Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler 33. Solange der I-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers 33 gesetzt wird, unterscheidet sich die zweite Stellgröße SG2 des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers 33 von der ersten Stellgröße SG1 des Ladeluft-Temperaturreglers 27 nur durch den P-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers 33. Je kleiner der Grenzwert GW gewählt wird, desto kleiner ist der P-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers 33 dann, wenn sein I-Anteil wieder frei zu laufen beginnt, also begrenzt anstatt gesetzt wird. In diesem Fall übernimmt der Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler 33 bereits bei kleiner negativer Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung dTKM die Kontrolle und wird dominant für das Kennfeld-Thermostatventil. Der Übergang zum Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler 33 erfolgt also schneller, da dieser bereits bei leichtem Überschwingen der Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) über die Soll-Kühlmitteltemperatur TKM(SL) dominant wird.
Die Ausgangsgröße des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers 33 ist in der Figur mit dem Bezugszeichen S3 gekennzeichnet. Diese entspricht dem einzustellenden Soll-Bypass-Kühlmittelstrom. Über eine Begrenzung 35 wird dieser danach nach unten auf Null und nach oben entsprechend der Formel 1 limitiert. Der obere Grenzwert des Soll-Bypass-Kühlmittelstroms entspricht daher dem Label WERT.
In der 5 ist ein Blockschaltbild der Berechnungseinheit 20 dargestellt. Die Berechnungseinheit 20 umfasst einen ersten Funktionsblock 36 zur Berechnung eines Soll-Thermostatwegs sTH(SL), einen zweiten Funktionsblock 37 zur Berechnung einer Soll-Spannung U(SL) und einen dritten Funktionsblock 38 zur Umsetzung der Soll-Spannung U(SL) in das Ansteuersignal PWM. Über den ersten Funktionsblock 36 wird aus der resultierenden Stellgröße SGR in Abhängigkeit der Motordrehzahl nMOT der Soll-Thermostatweg sTH(SL) mittels einer mathematischen Funktion berechnet. In einer einfachen Ausführungsform ist als mathematische Funktion eine Geradengleichung für eine fallende Gerade hinterlegt. Ein erster Eckpunkt der Geraden bestimmt sich dadurch, dass bei maximalem Soll-Thermostatweg sTH(SL) das Kennfeld-Thermostatventil voll geöffnet ist und damit der Soll-Bypass-Kühlmittelstrom Null ist. Ein zweiter Eckpunkt der Geraden bestimmt sich dadurch, dass bei einem Soll-Thermostatweg sTH(SL) von Null das Kennfeld-Thermostatventil voll geschlossen ist und der Soll-Bypass-Kühlmittelstrom maximal ist. Der maximale Soll-Bypass-Kühlmittelstrom hängt von der Motordrehzahl nMOT ab. Berechnet wird dieser entsprechend der Formel 1, wobei WERT dem maximalen Soll-Bypass-Kühlmittelstrom entspricht.
Über den zweiten Funktionsblock 37 wird der Soll-Thermostatweg sTH(SL) in eine Soll-Spannung U(SL) umgerechnet. Das physikalische Verhalten des Kennfeld-Thermostatventils ist folgendermaßen: Wird an dieses bei einer bestimmten Kühlmitteltemperatur eine bestimmte Spannung angelegt, so ergibt sich ein bestimmter Thermostatweg. Ändert sich die Temperatur des Kühlmittels oder wird eine andere Spannung angelegt, so ergibt sich auch ein anderer Thermostatweg. Dieser Zusammenhang kann in Form eines 3D-Kennfelds in der Form sTH(SL) = f(TKM, U(SL)) beschrieben werden. Worin TKM die Kühlmitteltemperatur, U(SL) die Soll-Spannung und sTH(SL) den Soll-Thermostatweg bedeuten. Zur Regelung der Ladelufttemperatur TLL oder der Kühlmitteltemperatur TKM muss dieses Kennfeld invertiert werden. Das inverse Thermostatkennfeld kann in der Form U(SL) = f[TKM, sTH(SL)] beschrieben werden.
Bei diesem inversen Thermostatkennfeld wird die Soll-Spannung U(SL) also in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur TKM und des Soll-Thermostatwegs sTH(SL) berechnet. Der Wärmeeintrag des Heizelements in das Dehnstoffelement des Kennfeld-Thermostatventils hängt von der Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels ab. Fließt dieses schneller, so ist der Wärmeeintrag in das Dehnstoffelement möglicherweise etwas geringer. Die Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels wiederum hängt von der Motordrehzahl ab, da die Kühlmittelpumpe (1: 14) von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Das inverse Thermostatkennfeld ist mit dem Bezugszeichen 39 gekennzeichnet. Auf Grund der Motordrehzahlabhängigkeit ist dem inversen Thermostatkennfeld 39 eine motordrehzahlabhängige Korrekturkurve 40 nachgeschaltet ist. Die Ausgangsgröße des zweiten Funktionsblocks 37 ist die Soll-Spannung U(SL).
Über den dritten Funktionsblock 38 wird der Soll-Spannung U(SL) ein Ansteuersignal PWM zur Beaufschlagung des Kennfeld-Thermostatventils zugeordnet. Hierzu wird über eine Berechnungseinheit 41 die Soll-Spannung U(SL) in Abhängigkeit der Batteriespannung UB in die Einschaltdauer eines PWM-Signals umgerechnet. Die Ausgangsgröße entspricht dem Signal PWM1 und ist in der Einheit Prozent definiert. Da der Widerstand des Heizelements im Kennfeld-Thermostatventil von der Kühlmitteltemperatur abhängt und eine maximale Ausgangsleistung der Endstufe im elektronischen Motorsteuergerät nicht überschritten werden darf, wird das Signal PWM1 über eine Begrenzung 42 in Abhängigkeit der Batteriespannung UB und der Kühlmitteltemperatur TKM begrenzt. In der Begrenzung 42 ist ein entsprechendes 3D-Kennfeld hinterlegt. Das Ausgangssignal des dritten Funktionsblocks 38 ist das Ansteuersignal PWM mit dem das Kennfeld-Thermostatventil angesteuert wird.
In der 6 sind Zeitdiagramme für denselben Vorgang dargestellt. Die 6 umfasst die Teilfiguren 6A bis 6E. Über der Zeit sind dargestellt: die Ladelufttemperatur TLL (6A), die Kühlmitteltemperatur TKM (6B), die Stellgrößen (6C), der Reglermodus RM (6D) und das Ansteuersignal PWM, mit welchem das Kennfeld-Thermostatventil beaufschlagt wird (6E). In der 6A sind die Soll-Ladelufttemperatur TLL(SL) als gestrichelte Linie und die Ist-Ladelufttemperatur TLL(IST) als durchgezogene Linie dargestellt. In der 6B sind als strichpunktierte Linie die Soll-Kühlmitteltemperatur TKM(SL), als gestrichelte Linie eine um den Grenzwert GW, zum Beispiel 2°C, reduzierte Temperatur und als durchgezogene Linie die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) dargestellt. In der 6C sind als strichpunktierte Linie die erste Stellgröße SG1, als gestrichelte Linie die zweite Stellgröße SG2 und als durchgezogene Linie die resultierende Stellgröße SGR eingezeichnet. Da der Soll-Thermostatweg sTH(SL) und die Soll-Spannung U(SL) qualitativ denselben Verlauf besitzen wie das Ansteuersignal PWM, ist in der 6E lediglich das Ansteuersignal PWM dargestellt.
Zum Zeitpunkt t1 befindet sich das Gesamtsystem im stationären Betrieb bei einer Soll-Ladelufttemperatur TLL(SL) und einer Ist-Ladelufttemperatur TLL(IST) von 60°C. Die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) beträgt 85°C und liegt unter der Soll-Kühlmitteltemperatur TKM(SL) von 90°C, welche die maximal zulässige Kühlmitteltemperatur darstellt. Damit ist der Ladeluft-Temperaturregler dominant und als Reglermodus RM ist der erste Reglermodus RM1 gesetzt (6D). Der Verlauf der resultierenden Stellgröße SGR entspricht daher dem Verlauf der ersten Stellgröße SG1. Der I-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers wird auf den Wert der ersten Stellgröße SG1 gesetzt. Auf Grund der Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung ergibt sich jedoch ein höherer Wert der zweiten Stellgröße SG2 gegenüber der ersten Stellgröße SG1. Zum Zeitpunkt t2 springt die Soll-Ladelufttemperatur TLL(SL) von 60°C auf 50°C. Als Folge davon werden die erste Stellgröße SG1, die zweite Stellgröße SG2 und die resultierende Stellgröße SGR kleiner. Eine abnehmende resultierende Stellgröße SGR bewirkt einen zunehmenden Soll-Thermostatweg, eine zunehmende Soll-Spannung U(SL) und ein ebenfalls zunehmendes Ansteuersignal PWM. Ein zunehmendes Ansteuersignal PWM bewirkt, dass das Kennfeld-Thermostatventil in Richtung seiner maximalen Öffnung betätigt wird, wodurch ein größerer Rückkühler-Kühlmittelstrom durch den Rückkühler fließt. Auf Grund der jetzt niedrigeren Temperatur des Kühlmittelstroms sinkt die Ist-Ladelufttemperatur TLL(IST) und pendelt sich auf der Soll-Ladelufttemperatur TLL(SL) ein. Auch die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) fällt auf ein niedrigeres Niveau. Als Reglermodus bleibt weiterhin der erste Reglermodus RM1 gesetzt.
Zum Zeitpunkt t3 wird die Soll-Ladelufttemperatur TLL(SL) sprungförmig auf 67°C erhöht. Die erste Stellgröße SG1 und damit auch die resultierende Stellgröße SGR sowie die zweite Stellgröße SG2 steigen in der Folge an. Entsprechend wird das Ansteuersignal PWM reduziert. Die Ist-Ladelufttemperatur TLL(IST) und die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) steigen an. Zum Zeitpunkt t4 erreicht die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) einen Wert von 88°C. Da der Grenzwert GW der Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung dTKM mit 2°C vorgegeben ist, wird der I-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers nun nicht mehr auf die erste Stellgröße SG1 gesetzt. Stattdessen wird der I-Anteil jetzt, da die Brennkraftmaschine bei Nenndrehzahl betrieben wird, auf den maximalen Bypass-Kühlmittelstrom VMAX begrenzt, der bei diesem Beispiel 1350 Liter/Minute beträgt. Die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) überschreitet nun bei t5 die Soll-Kühlmitteltemperatur TKM(SL) bevor die Ist-Ladelufttemperatur TLL(IST) ihren Sollwert TLL(SL) erreicht. Dies führt zu einer Reduktion der zweiten Stellgröße SG2. Die erste Stellgröße SG1 des Ladeluft-Temperaturreglers steigt hingegen weiter an, da die Ladelufttemperatur-Regelabweichung dTLL positiv ist. Dies führt dazu, dass die zweite Stellgröße SG2 des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers schließlich kleiner als die erste Stellgröße SG1 wird, siehe den vergrößerten Ausschnitt in der 6C. Damit wird der Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler dominant. Der Reglermodus wird auf den zweiten Reglermodus RM2 gesetzt (6D). Die resultierende Stellgröße SGR und die zweite Stellgröße SG2 sind jetzt identisch und sinken so lange, bis die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) sich auf ihre Soll-Kühlmitteltemperatur TKM(SL) von 90°C eingeschwungen hat. Dies ist bei t6 der Fall. Da der Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler jetzt dominant ist, erreicht die Ist-Ladelufttemperatur TLL(IST) die Soll-Ladelufttemperatur TLL(SL) nicht mehr. Das Ansteuersignal PWM pendelt sich auf einem höheren Niveau ein, wodurch die Kühlleistung erhöht wird.
In der 7 ist ein Programm-Ablaufplan dargestellt. Bei S1 wird die Soll-Ladelufttemperatur TLL(SL) in Abhängigkeit der Motordrehzahl und des leistungsbestimmenden Signals berechnet und die Ladelufttemperatur TLL (Rohwerte) erfasst und gefiltert. Das Ergebnis entspricht der Ist-Ladelufttemperatur TLL(IST). Danach wird bei S2 die Ladelufttemperatur-Regelabweichung dTLL berechnet. Anschließend wird an Hand der Ladelufttemperatur-Regelabweichung dTLL, dem Vorsteuerwert (3: VS) und einer Begrenzung (3: 30) die erste Stellgröße SG1 berechnet. Bei S4 wird über ein Kennfeld in Abhängigkeit der Motordrehzahl und des leistungsbestimmenden Signals eine maximal zulässige Kühlmitteltemperatur berechnet, welche als Soll-Kühlmitteltemperatur TKM(SL) gesetzt wird. Im Anschluss wird bei S5 die Soll-Kühlmitteltemperatur TKM(SL) gefiltert. Bei S6 wird die Ist-Kühlmitteltemperatur TKM(IST) eingelesen und bei S7 die Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung dTKM aus der Soll-Ist-Differenz berechnet. Bei S8 wird der P-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers berechnet. Bei S9 wird die Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung dTKM mit dem Grenzwert GW, zum Beispiel 2°C, verglichen. Hat die Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung dTKM diesen Grenzwert noch nicht unterschritten und ist der erste Reglermodus RM1 gesetzt, Abfrageergebnis S9: ja, so wird bei S10 der I-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers auf den Wert der ersten Stellgröße SG1 gesetzt und der Programmablauf bei S13 fortgesetzt. Ist die Bedingung bei S9 nicht erfüllt, so wird der I-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers bei S11 berechnet, bei S12 entsprechend der oben ausgeführten Formel 1 auf das Label WERT begrenzt und der Programmablauf bei S13 fortgesetzt.
Bei S13 wird der PI-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers berechnet, indem der P- und der I-Anteil miteinander addiert werden. Danach wird bei S14 der PI-Anteil entsprechend der Formel 1 begrenzt, wobei das Label WERT den Grenzwert darstellt. Der Wert des begrenzten PI-Anteils entspricht der zweiten Stellgröße SG2, S15. Bei S16 werden der Wert der ersten Stellgröße SG1 und der Wert der zweiten Stellgröße SG2 miteinander über die Minimalwertauswahl (2: 19) verglichen. Dominant für das Kennfeld-Thermostatventil ist derjenige Regler, dessen Stellgröße den kleineren Wert darstellt. Ist die erste Stellgröße SG1 kleiner/gleich als die zweite Stellgröße SG2, Abfrageergebnis S16: ja, so wird die resultierende Stellgröße SGR bei S17 auf den Wert der ersten Stellgröße SG1 gesetzt. Danach wird bei S18 der erste Reglermodus RM1 gesetzt und der Programmablauf bei S21 fortgesetzt. Ist hingegen die erste Stellgröße SG1 größer als die zweite Stellgröße SG2, Abfrageergebnis S16: nein, so wird bei S19 die resultierende Stellgröße SGR auf den Wert der zweiten Stellgröße SG2 gesetzt, bei S20 der zweite Reglermodus RM2 gesetzt und der Programmablauf bei S21 fortgesetzt. Bei S21 wird der Soll-Thermostatweg sTH(SL) aus der resultierenden Stellgröße SGR berechnet und über die Berechnungseinheit (2: 20) die Soll-Spannung U(SL), S22, und das Ansteuersignal PWM bei S23 berechnet. Damit ist der Programmablauf beendet.
Zusammenfassend ergeben sich folgende Vorteile:

– Bei transienten Vorgängen, zum Beispiel Motorhochläufen, bleibt die Kühlmitteltemperatur unterhalb eines vorgegebenen Maximalwerts, hier: Soll-Kühlmitteltemperatur, wodurch die Brennkraftmaschine geschützt wird;
– Der Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler greift nur dann korrigierend ein, wenn die Kühlmitteltemperatur unzulässig ansteigt;
– Da immer nur ein Regler dominant ist, wird ein stabiler Regelkreis erreicht; Durch das Setzen des I-Anteils des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers auf die erste Stellgröße bei dominantem Ladeluft-Temperaturregler wird ein schneller Wechsel in der Dominanz vom Ladeluft-Temperaturregler auf den Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler ermöglicht.

1: Brennkraftmaschine
2: Hochtemperaturkreis
3: Niedertemperaturkreis
4: Kühlmittelstrom (vor Rückkühler)
5: Kennfeld-Thermostatventil
6: Rückkühler
7: Rückkühler-Kühlmittelstrom
8: Bypass-Kühlmittelstrom
9: Ladeluftkühler-Kühlmittelstrom
10: Ladeluftkühler
11: Schmieröl-Wärmetauscher
12: elektronisches Motorsteuergerät
13: Seewasserpumpe
14: Kühlmittelpumpe
15: Temperatursensor, Ladeluft
16: Temperatursensor, Kühlmittel
17: Berechnungseinheit (Bestimmung erste Stellgröße SG1)
18: Berechnungseinheit (Bestimmung zweite Stellgröße SG2)
19: Minimalwertauswahl
20: Berechnungseinheit (Bestimmung PWM-Signal)
21: Regelstrecke
22: Filter
23: Filter
24: Totzeitglied
25: Kennfeld
26: Filter
27: Ladeluft-Temperaturregler
28: Berechnungseinheit (Bestimmung des dynamischen Proportionalbeiwerts kpDYN1)
29: Vorsteuerkennfeld
30: Begrenzung
31: Kennfeld
32: Filter
33: Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler
34: Berechnungseinheit (Bestimmung des dynamischen Proportionalbeiwerts kpDYN2)
35: Begrenzung
36: erster Funktionsblock
37: zweiter Funktionsblock
38: dritter Funktionsblock
39: inverses Thermostatkennfeld
40: Korrekturkurve
41: Berechnungseinheit (Berechnung PWM1)
42: Begrenzung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 20122420 U1 [0003]
- DE 10223686 A1 [0003]
- DE 102007047089 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Zeitschrift Schiff & Hafen/Kommandobrücke, Heft 1/1990, Seiten 49 und 50 [0002]

Claims

Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine (1), bei dem in einem ersten Reglermodus (RM1) ein Ladeluft-Temperaturregler (27) als dominant für ein Kennfeld-Thermostatventil (5) gesetzt wird, in einem zweiten Reglermodus (RM2) ein Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler (33) als dominant für das Kennfeld-Thermostatventil (5) gesetzt wird, bei dem in Abhängigkeit der Stellung des Kennfeld-Thermostatventils (5) ein Kühlmittelstrom (4) vor einem Rückkühler (6) in einen Rückkühler-Kühlmittelstrom (7) sowie einen Bypass-Kühlmittelstrom (8) aufgeteilt wird und bei dem nach dem Rückkühler (6) über die zusammengeführten Anteile des Rückkühler-Kühlmittelstroms (7) sowie des Bypass-Kühlmittelstroms (8) die Temperatur des Ladeluftkühler-Kühlmittelstroms (9) zur Regelung der Ladelufttemperatur (TLL) oder zur Regelung der Kühlmitteltemperatur (TKM) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Stellgröße (SG1) über den Ladeluft-Temperaturregler (27) aus einer Ladelufttemperatur-Regelabweichung (dTLL) berechnet wird, eine zweite Stellgröße (SG2) über den Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsregler (33) aus einer Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung (dTKM) berechnet wird, derjenige Regler (27, 33) als dominant für das Kennfeld-Thermostatventil (5) gesetzt wird, dessen Stellgröße (SG1, SG2) den kleineren Wert anzeigt und eine resultierende Stellgröße (SGR) auf den Wert der Stellgröße (SG1, SG2) des dominanten Reglers (27, 33) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stellgröße (SG1) und die zweite Stellgröße (SG2) auf einen motordrehzahlabhängigen Maximalwert begrenzt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladelufttemperatur-Regelabweichung (dTLL) aus einer Soll-Ladelufttemperatur (TLL(SL)) sowie einer Ist-Ladelufttemperatur (TLL(IST)) berechnet wird und die Soll-Ladelufttemperatur (TLL(SL)) in Abhängigkeit einer Motordrehzahl (nMOT) und eines leistungsbestimmenden Signals (ve) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung (dTKM) aus einer Soll-Kühlmitteltemperatur (TKM(SL)) und einer Ist-Kühlmitteltemperatur (TKM(IST)) berechnet wird und die Soll-Kühlmitteltemperatur (TKM(SL)) in Abhängigkeit einer Motordrehzahl (nMOT) und eines leistungsbestimmenden Signals (ve) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der I-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers (33) auf den Wert der ersten Stellgröße (SG1) gesetzt wird, wenn die Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung (dTKM) größer/gleich als ein Grenzwert (GW) ist und beim vorherigen Abtastschritt der erste Reglermodus (RM1) gesetzt war.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der I-Anteil des Kühlmitteltemperatur-Begrenzungsreglers (33) in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung (dTKM) berechnet wird und in Abhängigkeit der Motordrehzahl (nMOT) begrenzt wird, wenn die Kühlmitteltemperatur-Regelabweichung (dTKM) kleiner als der Grenzwert (GW) ist oder beim vorherigen Abtastschritt der zweite Reglermodus (RM2) gesetzt war.
Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der resultierenden Stellgröße (SGR) über eine Berechnungseinheit (20) ein Ansteuersignal (PWM) zur Beaufschlagung des Kennfeld-Thermostatventils (5) bestimmt wird und über das Ansteuersignal (PWM) die Stellung des Kennfeld-Thermostatventils (5) festgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Berechnungseinheit (20) der resultierenden Stellgröße (SGR) über einen ersten Funktionsblock (36) ein Soll-Thermostatweg (sTH(SL)) zugeordnet wird, der Soll-Thermostatweg (sTH(SL)) über einen zweiten Funktionsblock (37) in eine Soll-Spannung (U(SL)) umgesetzt wird und aus der Soll-Spannung (U(SL)) über einen dritten Funktionsblock (38) das Ansteuersignal (PWM) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Spannung (U(SL)) über ein inverses Thermostatkennfeld (39) sowie eine Korrekturkurve (40) aus dem Soll-Thermostatweg (sTH(SL)) berechnet wird und das Ansteuersignal (PWM) aus der Soll-Spannung (U(SL)) über eine Berechnungseinheit (41) und eine Begrenzung (42) bestimmt wird.