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Stand der
Technik
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Die Efindung geht von einem Verfahren
und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit mit
einem Verbrennungsmotor nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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Bei Verbrennungsmotoren ist bereits
eine Leerlaufregelung bekannt, die beispielsweise in einem Leerlaufbetriebszustand
des Verbrennungsmotors eine Istdrehzahl des Verbrennungsmotors einer Solldrehzahl
nachführt
und zu diesem Zweck ein indiziertes Solldrehmoment vorgibt.
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Das indizierte Solldrehmoment ist
das vom Verbrennungsmotor zu erzeugende Drehmoment an der Kurbelwelle.
Das indizierte Solldrehmoment wird dabei im Falle eines Otto-Motors
mit homogener Luft-/Kraftstoff-Gemischbildung über die Luftfüllung des
Verbrennungsmotors oder im Falle eines Otto-Motors mit heterogener
Luft-/Kraftstoff-Gemischbildung
bzw. im Falle eines Dieselmotors über die Kraftstoffmenge als
Stellgröße umgesetzt.
Für die verwendete
Stellgröße wird
dabei ein dem indizierten Solldrehmoment zugeordneter Sollwert vorgegeben.
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In allen genannten Fällen stellt
das begrenzte Luftangebot für
den Verbrennungsmotor die Stellgrenze des Leerlaufreglers dar. Im
Falle eines Otto-Motors kann dazu eine Drosselklappe in der Luftzufuhr
bis zu einem maximal möglichen Öffnungsgrad
geöffnet
werden. Bei einem Dieselmotor kann die einzuspritzende Krafstoffmenge
nur bis zu einem mit der ungedrosselten Luftfüllung korrelierenden Wert erhöht werden.
Darüber
hinaus erhöht
sich zunächst
die Abgastrübung
auf unzulässiger
Werte, bei weiterer Erhöhung
der eingespritzten Kraftstoffmasse ist in Folge des nicht weiter
steigenden Gemischheizwertes kein weiterer Drehmomentgewinn erzielbar.
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Die Stabilisierung der Leerlaufdrehzahl
stellt insbesondere beim Rangieren eines Fahrzeuges ein wesentliches
Komfortmerkmal dar. Speziell bei Fahrzeugen mit sogenannten Downsizing-Konzepten, beispielsweise
unter Verwendung eines Abgasturboladers oder eines Kompressors,
ist in Folge des deutlich reduzierten Hubraumes das maximal verfügbare Drehmoment
des Leerlaufreglers eingeschränkt.
In größeren Höhen über dem
Meeresspiegel mit entsprechend reduziertem Umgebungsdruck erfahren diese
Konzepte eine zusätzliche
Einschränkung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
haben demgegenüber den
Vorteil, dass zur Einstellung der mindestens einen Stellgröße ein Verdichter
in einer Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor aktiviert wird, wenn der
Sollwert der mindestens einen Stellgröße einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Auf diese Weise kann der Stellbereich der Regelung und damit der
maximal verfügbare
Wert für
die Ausgangsgröße der Antriebseinheit
durch Aktivierung des Verdichters ohne nennenswerten Mehraufwand
ausgeweitet werden. Wird als Ausgangsgröße der Antriebseinheit ein
Drehmoment gewählt,
so ist auch bei Antriebseinheiten mit den sogenannten Downsizing-Konzepten,
beispielsweise unter Verwendung eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers
oder eines Kompressors, trotz des deutlich reduzierten Hubraumes
das maximal verfügbare
Drehmoment der Regelung nicht eingeschränkt. Auch in größeren Höhen mit
entsprechend reduziertem Umgebungsdruck erfahren solche Konzepte
keine zusätzliche
Einschränkung.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
als mindestens eine Stellgröße ein Saugrohrdruck
gewählt wird
und wenn als vorgegebener Schwellwert der Umgebungsdruck gewählt wird.
Auf diese Weise wird sicher gestellt, dass der Verdichter erst dann
aktiviert wird, wenn der Sollwert für den Saugrohrdruck über dem
Umgebungsdruck liegt, d.h. der Sollwert für den Saugrohrdruck nicht mehr
nur durch geeignete Einstellung der Drosselklappe realisiert werden
kann. Ein unnötiges
Aktivieren des Verdichters wird auf diese Weise vermieden. Dies
lässt sich
besonders einfach realisieren, wenn aus dem Sollwert der Ausgangsgröße ein Sollwert
für den
Saugrohrdruck ermittelt wird, wobei für den Fall, in dem der Sollwert
für den
Saugrohrdruck den Umgebungsdruck überschreitet, zusätzlich zu
einer vollständigen Öffnung eines
Stellgliedes, insbesondere einer Drosselklappe, im Saugrohr der
Verdichter und/oder ein Bypassventil derart angesteuert wird, dass
er einen Ladedruck im Saugrohr aufbaut, der etwa dem Sollwert für den Saugrohrdruck
entspricht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es zeigen
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1 ein
Blockschaltbild einer Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor,
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2 einen
Ablaufplan für
einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer
ersten Ausführungsform
und
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3 einen
Ablaufplan für
einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 kennzeichnet
1 eine Antriebseinheit, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs. Die
Antriebseinheit 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 5, der
beispielsweise als Otto-Motor oder als Dieselmotor ausgebildet sein
kann. Im Folgenden wird zunächst
beispielhaft angenommen, dass der Verbrennungsmotor 5 als
Otto-Motor ausgebildet ist. Dem Verbrennungsmotor 5 ist über eine
Luftzufuhr 20 Frischluft zuführbar, deren Strömungsrichtung
in 1 durch einen Pfeil
dargestellt ist. In der Luftzufuhr 20 ist ein Verdichter 15 angeordnet,
der die dem Verbrennungsmotor 5 zuzuführende Frischluft verdichten
kann. Der Verdichter 15 kann z.B. elektrisch angetrieben
sein. Der Verdichter 15 kann rein elektrisch angetrieben
sein und beispielsweise einen elektrischen Zusatzverdichter darstellen.
Der Verdichter 15 kann aber auch der Verdichter eines elektrisch
unterstützten
Abgasturboladers sein. Gemäß einer
weiteren Alternative kann der Verdichter 15 mechanisch
angetrieben werden, vorzugsweise über eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 5 über einen
Riementrieb. In diesem Fall wird der Verdichter 15 auch
als Kompressor bezeichnet. Zusätzlich
zum Verdichter 15 können
ein oder mehrere weitere Verdichter in Serie zum Verdichter 15 in
der Luftzufuhr 20 angeordnet sein. Dabei kann es sich zusätzlich zu den
genannten Verdichterarten auch um einen Verdichter eines Abgasturboladers
ohne elektrische Unterstützung
handeln.
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Der Verdichter 15 kann,
wie in 1 dargestellt,
durch einen Bypass 60 mit einem Bypassventil 65 umgangen
sein. Ist das Bypassventil 65 vollständig geschlossen, so wird die
Frischluft vollständig über den
Verdichter 15 geleitet. Ist das Bypassventil 65 völlig geöffnet, so
wird die Frischluft vollständig über den
Bypass 60 geleitet und nicht über den Verdichter 15.
Bei teilweiser Öffnung
des Bypassventils 65 wird je nach Öffnungsgrad ein unterschiedlich
großer
Anteil an Frischluft über
den Bypass 60 und der restliche Anteil der Frischluft über den
Verdichter 15 dem Verbrennungsmotor 5 zugeführt. Dem
Verdichter 15 in Strömungsrichtung
nachfolgend ist in der Luftzufuhr 20 eine Drosselklappe 25 angeordnet. Über den Öffnungsgrad
der Drosselklappe 25 kann die Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor 5 eingestellt werden.
Der der Drosselklappe 25 in Strömungsrichtung nachfolgend angeordnete
Teil der Luftzufuhr 20 wird auch als Saugrohr bezeichnet
und ist in 1 durch das
Bezugszeichen 30 gekennzeichnet. Über ein oder mehrere in 1 nicht dargestellte Einlassventile
wird die Luft vom Saugrohr 30 in einen in 1 ebenfalls nicht dargestellten Brennraum
des Verbrennungsmotors 5 geführt. Die Einspritzung von Kraftstoff
kann entweder direkt über
ein erstes Einspritzventil 75 in den Brennraum erfolgen
oder indirekt über
ein in 1 gestrichelt
dargestelltes zweites Einspritzventil 80 im Saugrohr 30.
Zur Zündung des
sich im Brennraum befindenden Luft-/Kraftstoff-Gemisches ist eine
Zündkerze 85 vorgesehen und
in 1 ebenfalls gestrichelt
dargestellt. Über ein
oder mehrere in 1 nicht
dargestellte Auslassventile wird das bei der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches
im Brennraum entstehende Abgas einem Abgasstrang 95 zugeführt und
dort in der ebenfalls durch einen Pfeil gekennzeichneten Strömungsrichtung
weggeführt,
beispielsweise zu einem Katalysator. Ferner kann es vorgesehen sein,
dass, wie in 1 dargestellt,
ein erster Drucksensor 55 in der Luftzufuhr 20 in
Strömungsrichtung
vor dem Verdichter 15 angeordnet ist. Zusätzlich kann
es optional vorgesehen sein, dass im Saugrohr 30 ein zweiter Drucksensor 70 vorgesehen
ist.
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Weiterhin ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 35 vorgesehen,
die beispielsweise hardware- und/oder softwaremäßig in einer Motorsteuerung
der Antriebseinheit 1 implementiert ist oder selbst die
Motorsteuerung bildet. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen
werden, dass die Vorrichtung 35 selbst die Motorsteuerung
bildet. In 1 sind dabei
nur die zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen
Komponenten der Motorsteuerung 35 dargestellt. Diese Komponenten können in
Form von Software- und/oder Hardwaremodulen realisiert sein.
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Die Motorsteuerung 35 umfasst
eine Regelung 10. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden,
dass es sich bei der Regelung 10 um eine Leerlaufregelung
handelt. Gemäß 1 ist am Verbrennungsmotor 5 ein
Drehzahlsensor 90 vorgesehen, der die Drehzahl des Verbrennungsmotors 5 beispielsweise
auf Grund der Kurbelwellenumdrehungen misst. Die vom Drehzahlsensor 90 gemessene
Drehzahl des Verbrennungsmotors 5 stellt dann einen Istwert
nist dieser Drehzahl dar, die im Folgenden auch als Motordrehzahl
bezeichnet wird. Der Istwert nist der Motordrehzahl wird der Leerlaufregelung 10 zugeführt. Der
Leerlaufregelung 10 wird außerdem ein Sollwert nsoll der
Motordrehzahl zugeführt.
Bei dem Sollwert nsoll für
die Motordrehzahl kann es sich um einen fest vorgegebenen Wert handeln,
der in der Motorsteuerung 35 oder, wie in 1 dargestellt, in einem der Motorsteuerung 35 zugeordneten
Speicher 105, abgelegt sein kann. Dieser Sollwert nsoll
der Motordrehzahl kann beispielsweise 1200 U/min betragen. Die Motordrehzahl
ist eine Betriebsgröße des Verbrennungsmotors 5 und
damit der Antriebseinheit 1. Die Leerlaufregelung 10 bildet nun
einen Sollwert für
eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1,
um den Istwert nist der Motordrehzahl dem Sollwert nsoll der Motordrehzahl
nachzuführen. Bei
der Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1 kann
es sich beispielsweise um ein Drehmoment oder um eine Leistung oder
um eine von einer der beiden genannten Größen abgeleitete Ausgangsgröße handeln.
Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass es sich bei
der Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1 um
ein Drehmoment handelt. Dabei soll hier angenommen werden, dass
es sich bei dem Drehmoment um ein indiziertes Drehmoment handelt,
das an der in 1 nicht
dargestellten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 5 allein
auf Grund der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches im Brennraum
gebildet wird. Dieses indizierte Drehmoment soll im Folgenden als
Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1 beispielhaft
verwendet werden. Die Leerlaufregelung 10 bildet also zur
Nachführung
des Istwertes nist der Motordrehzahl an den Sollwert nsoll der Motordrehzahl
einen Sollwert für
das indizierte Drehmoment des Verbrennungsmotors 5. Der
Sollwert für
das indizierte Drehmoment wird von der Leerlaufregelung 10 an
Vorgabemittel 45 der Motorsteuerung 35 weitergeleitet.
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Den Vorgabemitteln 45 ist
der vom ersten Drucksensor 55 gemessene Druck in der Luftzufuhr 20 in
Strömungsrichtung
vor dem Verdichter 15 zugeführt. Dieser Druck ist in der
Regel der Umgebungsdruck pu, der auch als Atmosphärendruck
bezeichnet wird. Bei Vorhandensein des zweiten Drucksensors 70 ist
den Vorgabemitteln 45 auch der Messwert des zweiten Drucksensors 70 zugeführt. Der
zweite Drucksensor 70 misst den Druck im Saugrohr 30,
der im Folgenden auch als Saugrohrdruck bezeichnet wird. Der Messwert
stellt einen Istwert psist für
den Saugrohrdruck dar und wird ebenfalls den Vorgabemitteln 45 zugeführt. Die
Vorgabemittel 45 ermitteln aus dem zugeführten Sollwert
für das
indizierte Drehmoment den zur Umsetzung dieses Sollwertes erforderlichen
Saugrohrdruck in Form eines Sollwertes pssoll für den Saugrohrdruck. Der Saugrohrdruck stellt
dabei eine erste Stellgröße zur Umsetzung
des Sollwertes für
das indizierte Drehmoment dar. Der vom ersten Drucksensor 55 gemessene
Umgebungsdruck pu stellt einen vorgegebenen Schwellwert dar. Ist
nun der von den Vorgabemitteln 45 gebildete Sollwert pssoll
für den
Saugrohrdruck kleiner oder gleich dem Umgebungsdruck pu als vorgegebenem
Stellwert, so veranlassen die Vorgabemittel 45 die Stellmittel 100 der
Motorsteuerung 35 zur Ansteuerung der Drosselklappe 25 derart,
dass der geforderte Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck im Saugrohr 30 umgesetzt
werden kann. Je größer der
geforderte Saugrohrdruck ist, umso weiter muss die Drosselklappe 25 geöffnet werden.
Entspricht der Sollwert pssoll für
den Saugrohrdruck dem Umgebungsdruck pu, so muss die Drosselklappe 25 von
den Stellmitteln 100 vollständig geöffnet werden. So lange der Sollwert
pssoll für
den Saugrohrdruck kleiner oder gleich dem Umgebungsdruck pu ist,
muss der Verdichter 15 nicht aktiviert werden und kann
das Bypassventil 65 vollständig geöffnet sein. Ist der Verdichter 15 nicht
aktiviert, so kann das Bypassventil 65 auch vollständig geschlossen
sein. Die Frischluft wird in diesem Fall vollständig über den Verdichter 15 dem Verbrennungsmotor 5 zugeführt, ohne
jedoch verdichtet zu werden. Die Ansteuerung des Verdichters 15 und des
Bypassventils 65 erfolgt durch Aktivierungsmittel 50 der
Motorsteuerung 35. Die Aktivierungsmittel 50 und
die Stellmittel 100 stellen Umsetzmittel 40 dar,
die den Sollwert pssoll für
den Saugrohrdruck umsetzen sollen. Die erfolgreiche Umsetzung wird
in den Vorgabemitteln 45 durch Auswertung des sich einstellenden
Istwertes psist des Saugrohrdruckes beispielsweise mittels einer
Regelung sicher gestellt.
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Wenn die Vorgabemittel 45 feststellen,
dass der Sollwert pssoll für
den Saugrohrdruck größer als der
Umgebungsdruck pu und damit der vorgegebene Schwellwert ist, so
lässt sich
dieser Sollwert pssoll für den
Saugrohrdruck nicht mehr allein über
die Drosselklappe 25 einstellen, da selbst bei vollständig geöffneter
Drosselklappe 25 maximal der Umgebungsdruck pu im Saugrohr 30 herrscht.
Deshalb veranlassen die Vorgabemittel 45 in diesem Fall
die Aktivierungsmittel 50 zur Aktivierung des Verdichters 15. Dazu
kann ein Elektromotor zum elektrischen Antrieb des Verdichters 15 entsprechend
angesteuert werden. Der in 1 nicht
dargestellte Elektromotor treibt den Verdichter über eine Welle an. Die Drehzahl
des Elektromotors und damit des Verdichters 15 kann dabei
von den Aktivierungsmitteln 50 so eingestellt werden, dass
der vom Verdichter 15 erzeugte Ladedruck im Saugrohr 30 dem
Sollwert pssoll für den
Saugrohrdruck entspricht. Zu diesem Zweck kann in den Aktivierungsmitteln 50 ein
Kennfeld abgelegt sein, das die Drehzahl des Verdichters 15 in Abhängigkeit
des von den Vorgabemitteln 45 vorgegebenen Sollwertes pssoll
für den
Saugrohrdruck und damit für
den Ladedruck beschreibt. Dieses Kennfeld kann beispielsweise auf
einem Prüfstand appliziert
werden. Das Bypassventil 65 ist während der Aktivierung des Verdichters 15 vorzugsweise vollständig geschlossen.
Lässt sich
der Verdichter 15 jedoch nur mit einer festen Drehzahl
betreiben, so müssen
die Aktivierungsmittel 50 den Öffnungsgrad des Bypassventils 65 geeignet
einstellen, um den gewünschten
Sollwert pssoll für
den Saugrohrdruck umsetzen zu können.
In diesem Fall ist der Öffnungsgrad
des Bypassventils 65 über
ein beispielsweise ebenfalls auf einem Prüfstand appliziertes Kennfeld aus
dem von den Vorgabemitteln 45 vorgegebenen Sollwert pssoll
für den
Saugrohrdruck abgeleitet. Alternativ kann der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck
auch sowohl durch Variation der Drehzahl des Verdichters 15,
als auch durch Variation des Öffnungsgrades
des Bypassventils 65 eingestellt werden. In diesem Fall
kann in den Aktivierungsmitteln 50 ein Kennfeld abgelegt
sein, das die Zuordnung des Sollwertes pssoll für den Saugrohrdruck zu einerseits
einer Drehzahl des Verdichters 15 und andererseits einem Öffnungsgrad
des Bypassventils 65 beschreibt. Auch dieses Kennfeld kann
beispielsweise auf einem Prüfstand
appliziert werden. Wird der Verdichter mechanisch über die
Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 5 angetrieben, so hängt seine Drehzahl
vom Istwert nist der Motordrehzahl ab. Diese kann, wie in 1 gestrichelt dargestellt,
auch den Vorgabemitteln 45 zugeführt sein. In diesem Fall kann
es beispielsweise vorgesehen sein, dass, wie beschrieben, die Vorgabemittel 45 über die
Stellmittel 100 zunächst
nur die Drosselklappe 25 ansteuern, wenn der Sollwert pssoll
des Saugrohrdruckes kleiner oder gleich dem Umgebungsdruck pu als
vorgegebenem Schwellwert ist. In diesem Fall steuern die Vorgabemittel 45 die
Aktivierungsmittel 50 derart an, dass sie das Bypassventil 65 vollständig öffnen, um die
Verdichtungswirkung des Verdichters 15 auf Grund des Istwertes
nist der Motordrehzahl vollständig
zu verhindern. Wenn dann der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck den vorgegebenen
Schwellwert überschreitet,
so steuern zum einen die Stellmittel 100 die Drosselklappe 25 derart
an, dass sie vollständig
geöffnet
ist, und zum anderen geben die Vorgabemittel 45 den Aktivierungsmitteln 50 in
Abhängigkeit
des Istwertes nist der Motordrehzahl und des umzusetzenden Sollwertes
pssoll für
den Saugrohrdruck einen Öffnungsgrad
für das
Bypassventil 65 vor, um mit Hilfe des Verdichters 15 den
erforderlichen Ladedruck zur Umsetzung des Sollwertes pssoll des
Saugrohrdruckes zu realisieren. Dabei kann in den Vorgabemitteln 45 ein
Kennfeld abgelegt sein, das in Abhängigkeit des Istwertes nist
der Motordrehzahl und des vorgegebenen Sollwertes pssoll für den Saugrohrdruck
den erforderlichen Öffnungsgrad
für das
Bypassventil 65 liefert, um den Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck
mittels des Verdichters 15 umsetzen zu können. Dieses
Kennfeld kann ebenfalls beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert
werden. Die Aktivierung des Verdichters 15 durch die Aktivierungsmittel 50 ist
in diesem Fall nicht erforderlich, da der Verdichter 15 durch
die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 5 angetrieben wird.
Die Aktivierung des Verdichters 15 zur Erzeugung eines
den vorgegebenen Schwellwert überschreitenden
Saugrohrdruckes im Sinne der Erfindung erfolgt dann durch entsprechende
Ansteuerung des Bypassventils 65 seitens der Aktivierungsmittel 50.
So lange das Bypassventil 65 vollständig geöffnet ist, ist dabei der Verdichter 15 nicht
im Sinne der Erfindung aktiviert, weil er nicht zu einer Druckerhöhung im
Saugrohr 30 beiträgt,
auch wenn er über
die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 5 angetrieben wird.
Erst mit Verringerung des Öffnungsgrades
des Bypassventils 65 wird der Verdichter 15 aktiviert
und trägt
zur Erhöhung
des Druckes im Saugrohr 30 bei.
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Das Bypassventil 65 kann
in beliebiger, dem Fachmann bekannter Weise ausgebildet sein, beispielsweise
als ein Stellglied mit veränderbarem,
ansteuerbarem Öffnungsquerschnitt,
beispielsweise in Form einer Drosselklappe. Entsprechend kann auch die
Drosselklappe 25 in beliebiger, dem Fachmann bekannter
Weise allgemein als Stellglied mit veränderlichem Öffnungsquerschnitt ausgebildet
sein.
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Für
die Umsetzung des Sollwertes für
das indiziere Drehmoment können
die Vorgabemittel 45 über
die Stellmittel 100 weitere Stellgrößen beeinflussen, wie beispielsweise
die Kraftstoffeinspritzmasse durch entsprechende Ansteuerung des
ersten Einspritzventils 75 bzw. des zweiten Einspritzventils 80 und/oder
durch Beeinflussung des Zündzeitpunktes
durch geeignete Ansteuerung der Zündkerze 85.
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Im Falle eines als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungsmotors 5 ist
im Unterschied zum Blockschaltbild nach 1 die Zündkerze 85 und die
Drosselklappe 25 nicht vorhanden. Somit ist bei nicht aktiviertem
Verdichter 15 bzw. vollständig geöffnetem Bypassventil 65 der
Istwert psist des Saugrohrdruckes gleich dem Umgebungsdruck pu und
damit gleich dem vorgegebenen Schwellwert. Die Umsetzung des vorgegebenen
Sollwertes für
das indizierte Drehmoment erfolgt daher zunächst allein durch entsprechende
Einstellung der Einspritzmasse durch die Stellmittel 100.
Lässt sich
in Folge des nicht weiter steigenden Gemischheizwertes kein weiterer
Drehmomentgewinn allein durch Erhöhung der Einspritzmenge erzielen,
und ist dennoch eine Erhöhung
des indizierten Drehmoments gefordert, so geben die Vorgabemittel 45 zusätzlich zur
Kraftstoffeinspritzmasse als Stellgröße einen Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck
vor, der den vorgegebenen Schwellwert, nämlich den Umgebungsdruck pu, überschreitet.
In diesem Fall wird dann der Verdichter 15 und/oder das
Bypassventil 65 in der zuvor für den Otto-Motor beschriebenen
Weise aktiviert, um den Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck umzusetzen.
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Allgemein kann sowohl für den Otto-Motor, als
auch für
den Diesel-Motor zusammengefasst werden, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
für den
Fall, für
den von der Leerlaufregelung 10 ein Sollwert für das indizierte
Drehmoment angefordert wird, das sich mit dem zur Verfügung stehenden
Umgebungsdruck pu nicht bereitstellen lässt, durch Ansteuerung des
Verdichters 15 und/oder des Bypassventils 65 der
Saugrohrdruck auf Werte oberhalb des Umgebungsdrucks pu erhöht werden
kann.
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Durch den vom Verdichter 15 zur
Verfügung gestellten
Ladedruck lässt
sich dann entsprechend der daraus resultierenden zusätzlichen
Füllung
der Zylinder des Verbrennungsmotors 5 ein zusätzliches Drehmoment
bereitstellen und damit das von der Leerlaufregelung 10 geforderte
indizierte Drehmoment realisieren.
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Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren
beispielhaft anhand eines ersten Ablaufplans gemäß 2 beschrieben. Nach dem Start des Programms
durch Aktivierung der Leerlaufregelung 10 vergleicht die
Leerlaufregelung 10 den Sollwert nsoll der Motordrehzahl
mit dem zugeführten
Istwert nist der Motordrehzahl und berechnet eine Regelabweichung
als Differenz aus Sollwert nsoll und Istwert nist. Dies geschieht
bei einem Programmpunkt 200. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 205 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 205 berechnet
die Leerlaufregelung 10 den Sollwert für das indizierte Drehmoment,
der erforderlich ist, um die berechnete Regelabweichung zu minimieren.
Die Berechnung des Sollwertes für
das indizierte Drehmoment erfolgt dabei über einen Regleralgorithmus
in dem Fachmann bekannter Weise. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 210 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 210 rechnen
die Vorgabemittel 45 den von der Leerlaufregelung 10 empfangenen
Sollwert für
das indizierte Drehmoment in den Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck
um. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 215 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 215 prüfen die
Vorgabemittel 45, ob der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck
größer als
der vorgegebene Schwellwert, nämlich
der Umgebungsdruck pu, ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem
Programmpunkt 225 verzweigt, andernfalls wird zu einem
Programmpunkt 220 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 220 veranlassen
die Vorgabemittel 45 die Steuermittel 100 zur
Umsetzung des Sollwertes pssoll des Saugrohrdruckes allein durch
entsprechende Ansteuerung der Drosselklappe 25. Anschließend wird
zu Programmpunkt 200 zurück verzweigt.
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Alternativ kann nach Programmpunkt 220 in der
Motorsteuerung 35 geprüft
werden, ob die Leerlaufregelung 10 noch aktiviert ist.
Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 200 verzweigt,
andernfalls wird das Programm verlassen.
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Bei Programmpunkt 225 veranlassen
die Vorgabemittel 45 die Stellmittel 100 zur vollständigen Öffnung der
Drosselklappe 25 und die Aktivierungsmittel 50 zur
Ansteuerung des Verdichters 15 und/oder des Bypassventils 65 für die Einstellung
des geforderten Sollwertes pssoll des Saugrohrdruckes in der beschriebenen
Weise. Anschließend
wird zu Programmpunkt 200 zurück verzweigt. Alternativ kann
nach Programmpunkt 225 in der Motorsteuerung 35 geprüft werden,
ob die Leerlaufregelung 10 noch aktiv ist. Ist dies der
Fall, so wird zu Programmpunkt 200 zurück verzweigt, andernfalls wird
das Programm verlassen.
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Der Ablaufplan nach 2 eignet sich in besonderer Weise für die Umsetzung
bei einem als Otto-Motor ausgebildeten Verbrennungsmotor 5,
insbesondere bei Benzindirekteinspritzung im Homogenbetrieb, bei
der es auf ein homogenes Luft-/Kraftstoff-Gemisch
im Brennraum des Verbrennungsmotors 5 ankommt.
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In 3 ist
ein zweiter Ablaufplan für
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
dargestellt. Dieser eignet sich zur Anwendung bei einem als Dieselmotor
ausgebildeten Verbrennungsmotor 5 bzw. bei einem als Otto-Motor ausgebildeten
Verbrennungsmotor 5 mit Benzindirekteinspritzung im Schichtbetrieb,
bei dem es auf ein heterogenes Luft-/Kraftstoff-Gemisch im Brennraum des
Verbrennungsmotors 5 ankommt.
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Nach dem Start des Programms durch
Aktivierung der Leerlaufregelung 10 vergleicht die Leerlaufregelung 10 bei
einem Programmpunkt 300 den Sollwert nsoll der Motordrehzahl
mit dem Istwert nist der Motordrehzahl und berechnet daraus durch
Differenzbildung die Regelabweichung. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 305 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 305 berechnet
die Leerlaufregelung 10 aus der Regelabweichung den Sollwert
für das
indizierte Drehmoment über
den Regleralgorithmus, wie auch zu Programmpunkt 205 in 2 beschrieben. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 310 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 310 ermitteln
die Vorgabemittel 45 die erforderliche einzuspritzende
Kraftstoffmasse und den erforderlichen Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck
zur Umsetzung des Sollwertes für
das indizierte Drehmoment. Dabei ermitteln die Vorgabemittel 45 im
Falle eines Dieselmotors für
den Sollwert pssoll des Saugrohrdruckes so lange den Umgebungsdruck
pu, wie der Sollwert für
das indizierte Drehmoment allein durch Einstellung der einzuspritzenden
Kraftstoffmasse umgesetzt werden kann. Kann der Sollwert für das indizierte
Drehmoment nicht mehr allein durch Einstellung der einzuspritzenden
Kraftstoffmasse umgesetzt werden, so wird der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck über den
Umgebungsdruck pu erhöht.
Im Falle des Benzinmotors, der ja über die Drosselklappe 25 im
Saugrohr 30 verfügt,
ermitteln die Vorgabemittel 45 generell einen Sollwert
für die
einzuspritzende Kraftstoffmasse und den Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck unabhängig vom
Umgebungsdruck pu. Die Umsetzung des Sollwertes für das indizierte
Drehmoment in einen Sollwert für
die einzuspritzende Kraftstoffmasse und den Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck
erfolgt in dem Fachmann bekannter Weise, beispielsweise unter Verwendung
eines geeigneten Kennfeldes in den Vorgabemitteln 45, das
beispielsweise auf einem Prüfstand
appliziert werden kann und jedem Sollwert des indizierten Drehmoments
einen Sollwert für
die einzuspritzende Kraftstoffmasse und einen Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck
zuordnet.
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Nach Programmpunkt 310 wird
zu einem Programmpunkt 315 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 315 prüfen die
Vorgabemittel 45, ob der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck
größer als
der vorgegebene Schwellwert, also der Umgebungsdruck pu ist. Ist
dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 325 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 320 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 320 veranlassen
die Vorgabemittel 45 im Falle des Dieselmotors allein die Stellmittel 100 zur
Umsetzung des Sollwertes für
die einzuspritzende Kraftstoffmasse durch entsprechende Ansteuerung
des ersten Einspritzventils 75 oder des zweiten Einspritzventils 80.
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Im Falle des Benzinmotors veranlassen
die Vorgabemittel 45 bei Programmpunkt 320 über die Stellmittel 100 die
Umsetzung des Sollwertes für
die einzuspritzende Kraftstoffmasse durch entsprechende Ansteuerung
des ersten Einspritzventils 75 oder des zweiten Einspritzventils 80 und
die Umsetzung des vorgegebenen Sollwertes pssoll für den Saugrohrdruck
durch entsprechende Ansteuerung der Drosselklappe 25.
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Nach Programmpunkt 320 wird
zu Programmpunkt 300 zurückverzweigt.
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Alternativ kann nach Programmpunkt 320 in der
Motorsteuerung 35 geprüft
werden, ob die Leerlaufregelung 10 noch aktiviert ist.
Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 300 zurückverzweigt,
andernfalls wird das Programm verlassen.
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Bei Programmpunkt 325 veranlassen
die Vorgabemittel 45 unabhängig von der Ausbildung des
Verbrennungsmotors 5 als Otto-Motor oder als Dieselmotor
die Stellmittel 100 zur Umsetzung des Sollwertes für die einzuspritzende
Kraftstoffmasse durch entsprechende Ansteuerung des ersten Einspritzventils 75 oder
des zweiten Einspritzventils 80 und die Aktivierungsmittel 50 zur
Ansteuerung des Verdichters 15 und/oder des Bypassventils 65 zur Umsetzung
des Sollwertes pssoll für
den Saugrohrdruck in der beschriebenen Weise. Anschließend wird
zu Programmpunkt 300 zurückverzweigt.
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Alterativ kann nach Programmpunkt 325 in der
Motorsteuerung 35 geprüft
werden, ob die Leerlaufregelung 10 noch aktiv ist. Ist
dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 300 zurückverzweigt,
andernfalls wird das Programm verlassen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich beispielsweise
in einem Leerlaufbetriebszustand der Antriebseinheit 1 realisieren,
aber auch in beliebigen anderen Betriebszuständen, in denen die Regelung 10,
in diesem Beispiel die Leerlaufregelung, aktiv ist. In diesem Beispiel
wurde als Betriebsgröße der Antriebseinheit 1 beispielhaft
die Motordrehzahl gewählt.
Es kann aber für
die Regelung 10 auch eine beliebige andere in dem mindestens
einen Betriebszustand zu regelnde Betriebsgröße der Antriebseinheit 1 verwendet
werden, beispielsweise auch ein Drehmoment oder eine Leistung.