DE102016118096A1

DE102016118096A1 - Verfahren zur adaptiven Regelung eines Ladedrucks eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102016118096A1
Application number: DE102016118096.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dast
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2018-03-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adaptiven Regelung eines Ladedrucks eines Verbrennungsmotors, umfassend die folgenden Schritte: – Definition eines Sollwerts des Ladedrucks (S1); – Erfassung eines Istwerts des Ladedrucks (S2); – Erfassung einer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert (S3); – Regelung des Ladedrucks mit einem integrierenden Regelungsanteil mit dem Ziel, den Istwert dem Sollwert anzugleichen (S4); – Adaption der Regelung, wenn der Betrag der Differenz größer als ein Schwellwert ist und wenn der Istwert größer als der Sollwert ist (S5), wobei die Adaption der Regelung unabhängig vom integrierenden Regelungsanteil erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adaptiven Regelung eines Ladedrucks eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Regelungsverfahren für den Ladedruck bei einem Verbrennungsmotor bekannt. Häufig werden sogenannte PID-Regler verwendet. Diese haben einen proportionalen Regelungsanteil, einen integrierenden Regelungsanteil und einen differenzierenden Regelungsanteil. Es ist außerdem bekannt, adaptive Regler einzusetzen. Diese ermöglichen eine Adaption der Regelung bei zeitlich konstanten Abweichungen zwischen dem Ist- und dem Sollwert des Ladedrucks. So können beispielsweise Bauteiltoleranzen berücksichtigt werden.
Üblicherweise werden zeitlich konstante Abweichungen zunächst durch den integrierenden Regelungsanteil ausgeglichen. Nach einer gewissen Zeit wird dann eine Adaption der Regelung durchgeführt, sodass diese Abweichung nicht mehr ausgeglichen werden muss. Solche Adaptionen erfolgen relativ langsam.
Ein weiteres Problem bei der Ladedruckregelung sind sogenannte Überschwinger. Dies sind relativ kurze aber große Differenzen zwischen dem Istwert und dem Sollwert, wobei der Istwert größer als der Sollwert ist. Aus der DE 10 2006 032 835 B4 ist bekannt, bei Erkennung eines solchen Überschwingers den differenzierenden Regelungsanteil anzupassen. In der US 6 497 223 B1 wird ein Open-Loop-Kontrollregler zur Ausregelung dieser Überschwinger verwendet.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, im Falle von Ladedrucküberschwingern eine zügige Adaption der Regelung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Regelungsvorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Zunächst wird ein Sollwert des Ladedrucks definiert und ein Istwert des Ladedrucks erfasst. Anschließend wird eine Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert erfasst. Der Ladedruck wird dann mit einem integrierenden Regelungsanteil mit dem Ziel geregelt, den Istwert dem Sollwert anzugleichen. Unter einem integrierenden Regelungsanteil wird dabei insbesondere verstanden, dass die Regelung eine zeitliche Integration der Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert umfasst.
Eine Adaption der Regelung erfolgt, wenn der Betrag der Differenz größer als ein Schwellwert ist und wenn der Istwert größer als der Sollwert ist. Diese beiden Bedingungen werden als Kriterien für einen Ladedrucküberschwinger verwendet und müssen beide zeitgleich erfüllt sein, damit die Adaption erfolgt. Die Adaption erfolgt dabei unabhängig vom integrierenden Regelungsanteil. Dadurch wird eine besonders zügige Adaption erreicht. „Unabhängig vom integrierenden Regelungsanteil“ kann insbesondere bedeuten, dass der integrierende Regelungsanteil die Adaption nicht auslöst. Alternativ oder zusätzlich kann die Adaption auch ausschließlich Parameter anderer Regelungsanteile außer des integrierenden Regelungsanteils ändern.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Adaption eine Anpassung zumindest eines Parameters der Regelung um oder auf einen vor der Erfassung der Differenz festgelegten Wert umfassen. Durch die frühzeitige Festlegung des Werts wird eine zügige Adaption ermöglicht, um den Ladedrucküberschwinger möglichst schnell auszuregeln. Der bereits festgelegte Wert dient im Wesentlichen dazu, den Ladedruck zügig zu verringern, um Beschädigungen des Verbrennungsmotors zu vermeiden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann durch die unabhängig vom integrierenden Regelungsanteil durchgeführte Adaption der Regelung der Istwert zügiger verringert werden als ohne Adaption der Regelung.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Regelung einen proportionalen und einen differenzierenden Regelungsanteil aufweisen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann eine überwiegend durch den integrierenden Regelungsanteil ausgeregelte Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert eine weitere Adaption der Regelung auslösen. Die weitere Adaption ist somit nicht unabhängig vom integrierenden Regelungsanteil. Die weitere Adaption kann insbesondere zur Anpassung der Regelung an zeitlich konstante Abweichungen dienen, die zum Beispiel auf Bauteiltoleranzen zurück zu führen sind. Die weitere Adaption ändert den zumindest einen Parameter weniger stark als die vom integrierenden Regelungsanteil unabhängige Adaption.
Unter einer überwiegend durch den integrierenden Regelungsanteil ausgeregelten Abweichung wird dabei insbesondere verstanden, dass die Abweichung zu mehr als 80% durch den integrierenden Regelungsanteil ausgeregelt wurde.
Durch die beiden unterschiedlichen Adaptionsarten wird zum einen eine zügige Reaktion auf einen Ladedrucküberschwinger und zum anderen eine zuverlässige Adaption an zeitlich konstante Abweichungen erreicht.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Schwellwert so gewählt sein, dass seine Überschreitung durch die Differenz eine Beschädigung des Verbrennungsmotors zur Folge haben kann. Unter einer Beschädigung wird dabei verstanden, dass zumindest ein Bauteil des Verbrennungsmotors aufgrund des zu hohen Ladedrucks dauerhaft beschädigt oder zerstört wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Adaption nur erfolgt, wenn solch eine Beschädigung vermieden werden soll. Andernfalls ist eine langsame Adaption vorteilhafter.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann nach der Adaption der Regelung die Regelung des Ladedrucks mit dem zumindest einen angepassten Parameter erfolgen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Schwellwert konstant sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Schwellwert in Abhängigkeit vom Istwert und/oder vom Sollwert verändert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da für höhere Sollwerte beispielsweise kleinere Schwellwerte gewählt werden können. Bei höheren Sollwerten treten Beschädigungen des Verbrennungsmotors bereits bei geringeren Differenzen auf als bei niedrigeren Sollwerten.
Die Regelungsvorrichtung gemäß Anspruch 10 umfasst ein integrierendes Regelungsmittel, das zur Regelung des Ladedrucks mit dem integrierenden Regelungsanteil ausgebildet ist. Zusätzlich kann die Regelungsvorrichtung zusätzlich ein differenzierendes und ein proportionales Regelungsmittel für einen differenzierenden und einen proportionalen Regelungsanteil umfassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Abbildung.
1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der Erfindung.
In Schritt S1 wird ein Sollwert des Ladedrucks definiert. In Schritt S2 wird ein Istwert des Ladedrucks erfasst. In Schritt S3 wird dann eine Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert erfasst. In Schritt S4 erfolgt die Regelung des Ladedrucks mit einem integrierenden Regelungsanteil und dem Ziel, den Istwert dem Sollwert anzugleichen.
Während die Regelung erfolgt, wird in Schritt S5 zeitgleich bestimmt, ob der Betrag der Differenz größer als ein Schwellwert ist und ob der Istwert größer als der Sollwert ist. Wenn beide Bedingungen erfüllt sind, wird die in Schritt S4 ablaufende Regelung adaptiert. Die Adaption erfolgt dabei unabhängig vom integrierenden Regelungsanteil. Die Adaption kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Parameter der Regelung geändert wird. Der Schwellwert kann konstant oder abhängig vom Sollwert und/oder vom Istwert sein.
Damit die Adaption besonders zügig erfolgt, wird der Parameter vorzugsweise um oder auf einen bereits im Vorfeld festgelegten Wert geändert.
Die in Schritt S4 ablaufende Regelung kann neben dem integrierenden Regelungsanteil auch einen differenzierenden und einen proportionalen Regelungsanteil aufweisen. Es kann auch noch eine weitere in 1 nicht dargestellte Adaption vorgesehen sein, die durch eine vom integrierenden Regelungsanteil ausgeregelte Abweichung ausgelöst wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006032835 B4 [0004]
US 6497223 B1 [0004]

Claims

Verfahren zur adaptiven Regelung eines Ladedrucks eines Verbrennungsmotors, umfassend die folgenden Schritte: – Definition eines Sollwerts des Ladedrucks (S1); – Erfassung eines Istwerts des Ladedrucks (S2); – Erfassung einer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert (S3); – Regelung des Ladedrucks mit einem integrierenden Regelungsanteil mit dem Ziel, den Istwert dem Sollwert anzugleichen (S4); – Adaption der Regelung, wenn der Betrag der Differenz größer als ein Schwellwert ist und wenn der Istwert größer als der Sollwert ist (S5), dadurch gekennzeichnet, dass die Adaption der Regelung unabhängig vom integrierenden Regelungsanteil erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaption (S5) eine Anpassung zumindest eines Parameters der Regelung um oder auf einen vor der Erfassung der Differenz festgelegten Wert umfasst.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Adaption (S5) der Regelung der Istwert zügiger verringert wird als ohne die Adaption (S5) der Regelung.
Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung einen proportionalen und einen differenzierenden Regelungsanteil aufweist.
Verfahren nach zumindest einem der drei vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine überwiegend durch den integrierenden Regelungsanteil ausgeregelte Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert eine weitere Adaption der Regelung auslöst, wobei die weitere Adaption den zumindest einen Parameter weniger stark ändert als die vom integrierenden Regelungsanteil unabhängige Adaption (S5).
Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert so gewählt ist, dass seine Überschreitung durch die Differenz eine Beschädigung des Verbrennungsmotors zur Folge haben kann.
Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Adaption (S5) der Regelung die Regelung des Ladedrucks mit dem zumindest einen angepassten Parameter erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert konstant ist.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert in Abhängigkeit vom Istwert und/oder vom Sollwert verändert wird.
Regelungsvorrichtung zur Regelung eines Ladedrucks eines Verbrennungsmotors, umfassend ein integrierendes Regelungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.