DE10320056A1

DE10320056A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Ladedruckes einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10320056A1
Application number: DE10320056A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bleile; Michael Scheidt; Eduard Moser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: DE10320056B4; FR2854653B1; US20050000216A1; FR2854653A1; US6968689B2

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Ladedruckes einer Brennkraftmaschine (1) mit einem mehrflutigen Luftsystem vorgeschlagen, das einerseits eine schnelle Regelung und andererseits eine Begrenzung der Abgasgegendrücke ermöglicht. Dabei umfasst das mehrflutige Luftsystem eine mehrkanalige Luftzufuhr und eine entsprechende mehrkanalige Abgasleitung mit jeweils einem Abgasturbolader (5, 10). In Abhängigkeit von dem im jeweiligen Abgaskanal (15, 20) herrschenden Istabgasgegendruck wird jeweils eine Stellgröße für einen einzustellenden Sollladedruck ermittelt, wobei aus der Abweichung zwischen dem Sollladedruck und einem Istladedruck von einem ersten Regler (25) ein gesamter Sollabgasgegendruck ermittelt wird und wobei aus dem gesamten Sollabgasgegendruck in Abhängigkeit einer Differenz der über die Luftkanäle (30, 35) der Brennkraftmaschine (11) zugeführten Luftmassenströme jeweils ein Sollabgasgegendruck für die einzelnen Abgaskanäle (15, 20) ermittelt wird. Die jeweilige Stellgröße für den einzustellenden Sollladedruck wird von jeweils einem weiteren Regler (40, 45) aus einer Abweichung zwischen dem Sollabgasgegendruck und dem Istabgasgegendruck des jeweiligen Abgaskanals (15, 20) ermittelt.

Description

Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zur Regelung des Ladedruckes einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Es ist bereits bekannt, dass insbesondere große Dieselmotoren zunehmend mit zweiflutigen Luftsystemen ausgerüstet werden. Zwei Turbolader verdichten die beiden Frischluftmassenströme zu einem gemeinsamen Ladedruck. Die Abgasmassenströme treiben dabei die Turbinen der beiden Turbolader an.

Aus der DE 100 10 978 A1 ist bereits ein Verfahren zur Regelung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader bekannt. Dabei wird aus der Abweichung zwischen einem Sollladedruck und einem Istladedruck von einem ersten Regler ein Sollabgasgegendruck geschätzten Istabgasgegendruck wird von einem zweiten Regler die Stellgröße für eine Turbinengeometrie des Abgasturboladers hergeleitet. Auf diese Weise wird ein Kaskadenregler realisiert. Mit Hilfe des Kaskadenreglers lässt sich der Abgasgegendruck begrenzen und gleichzeitig das Regelverhalten verbessern.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung des Ladedruckes einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegen über den Vorteil, dass in Abhängigkeit von dem im jeweiligen Abgaskanal herrschenden Istabgasgegendruck jeweils eine Stellgröße zur Umsetzung eines einzustellenden Sollladedrucks ermittelt wird, wobei aus der Abweichung zwischen dem Sollladedruck und einem Istladedruck von einem ersten Regler ein gesamter Sollabgasgegendruck ermittelt wird und wobei aus dem gesamten Sollabgasgegendruck in Abhängigkeit einer Differenz der über die Luftkanäle der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenströme jeweils ein Sollabgasgegendruck für die einzelnen Abgaskanäle ermittelt wird, und dass die jeweilige Stellgröße für den einzustellenden Sollladedruck von jeweils einem weiteren Regler aus einer Abweichung zwischen dem Sollabgasgegendruck und dem Istabgasgegendruck des jeweiligen Abgaskanals ermittelt wird. Auf diese Weise wird es ermöglicht, die der Brennkraftmaschine über die einzelnen Luftkanäle zugeführten Frischluftmassenströme einander anzugleichen. Gleichzeitig bleibt die Begrenzung des Abgasgegendrucks und das verbesserte Regelverhalten des Kaskadenreglers vollständig für das mehrflutige Luftsystem erhalten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Verhältnis zwischen den jeweiligen Sollabgasgegendrücken für die einzelnen Abgaskanäle derart eingestellt wird, dass die über die Luftkanäle zugeführten Luftmassenströme etwa gleich groß sind. Auf diese Weise lässt sich für die beiden Abgasturbolader jeweils die gleiche Drehzahl realisieren.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Differenz der über die Luftkanäle zugeführten Luftmassenströme einem weiteren Regler zugeführt wird und wenn dieser weitere Regler in Abhängigkeit der Differenz der Luftmassenströme einen Wichtungswert abgibt, in Abhängigkeit dessen der gesamte Sollabgasgegendruck zur Bildung der einzelnen Abgasgegendrücke für die jeweiligen Abgaskanäle gewichtet wird. Auf diese Weise lässt sich die Angleichung der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenströme unter Verwendung dieses weiteren Reglers besonders sicher und stabil realisieren.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Differenz der über die Luftkanäle zugeführen Luftmassenströme tiefpassgefiltert wird. Auf diese Weise kann Rauschen von Sensoren zur Ermittlung der Luftmassenströme herausgefiltert werden. Die Messwerte für die über die Luftkanäle der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenströme sind auf diese Weise weitgehend rauscharm und daher wenig fehlerbehaftet.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die Differenz der über die Luftkanäle zugeführten Luftmassenströme auf eine Motordrehzahl der Brennkraftmaschine normiert wird. Auf diese Weise kann die Gleichstellung der der Brennkraftmaschine über die Luftkanäle zugeführten Luftmassenströme unabhängig von der Motordrehzahl mit konstanter Zeitkonstante realisiert werden.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit mehrflutigem Luftsystem, 2 ein Funktionsdiagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäße Vorrichtung, 3 ein Funktionsdiagramm für die Bildung der Sollabgasgegendrücke der einzelnen Abgaskanäle zur Realisierung der Gleichstellung der der Brennkraftmaschine über die einzelnen Luftkanäle zugeführten Luftmassenströme und 4 ein Funktionsdiagramm für die Bildung einer tiefpassgefilterten und auf die Motordrehzahl normierten Differenz der der Brennkraftmaschine über die einzelnen Luftkanäle zugeführten Luftmassenströme.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 kennzeichnet 1 eine Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst eine erste Motorbank 75 und eine zweite Motorbank 80. Die erste Motorbank 7S und die zweite Motorbank 80 können jeweils als Dieselmotor oder als Ottomotor ausgebildet sein. Den beiden Motorbänken 75, 80 ist über einen ersten Luftkanal 30 und über einen zweiten Luftkanal 35 Frischluft zugeführt. Ein über den ersten Luftkanal 30 zugeführter erster Luftmassen- oder Frischluftmassenstrom dm1/dt wird von einem ersten Verdichter 100 eines ersten Abgasturboladers 5 verdichtet. Ein über den zweiten Luftkanal 35 zugeführter zweiter Luftmassen- oder Frischluftmassenstrom dm2/dt wird von einem zweiten Verdichter 105 eines zweiten Abgasturboladers 10 verdichtet. Die beiden Frischluftmassenströme dm1/dt und dm2/dt vereinigen sich in einer gemeinsamen Luftkammer 120, in der der Ladedruck pb herrscht. Von der gemeinsamen Luftkammer 120 wird die Frischluft den beiden Motorbänken 75, 80 zugeführt. Die beiden Motorbänke 75, 80 umfassen im Beispiel nach 1 jeweils vier nicht näher gekennzeichnete Zylinder. Die Frischluft wird dabei aus der gemeinsamen Luftkammer 120 in die Brennräume der einzelnen Zylinder verteilt. Weiterhin wird den Brennräumen der einzelnen Zylinder entweder über die gemeinsame Luftkammer 120 oder direkt Kraftstoff zugeführt. Das auf diese Weise in den Brennräumen gebildete Luft-/Kraftstoffgemisch wird gezündet und treibt über die Kolben der Zylinder in dem Fachmann bekannter Weise eine Kurbelwelle 85 an. Mit Hilfe eines in l nicht dargestellten Drehzahlsensors kann die Drehzahl der Kurbelwelle 85 und damit die Motordrehzahl nmot ermittelt werden. Das bei der Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches in den Brennräumen des ersten Motorblocks 75 gebildete Abgas wird über einen ersten Abgaskanal 15 abgeleitet. Das bei der Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches in den Brennräumen des zweiten Motorblocks 80 gebildete Abgas wird über einen zweiten Abgaskanal 20 abgeleitet. Im ersten Abgaskanal 15 herrscht ein erster Abgasgegendruck pe_1. Im zweiten Abgaskanal 20 herrscht ein zweiter Abgasgegendruck pe_2. Im ersten Abgaskanal 15 ist eine erste Turbine 90 des ersten Abgasturboladers 5 angeordnet, die über eine erste Welle 110 den ersten Verdichter 100 antreibt. Im zweiten Abgaskanal 20 ist eine zweite Turbine 95 des zweiten Abgasturboladers 10 angeordnet, die über eine zweite Welle 115 den zweiten Verdichter 105 antreibt.
Das Luftsystem der Brennkraftmaschine 1 mit den beiden Luftkanälen 30, 35 und den beiden Abgaskanälen 15,20 ist zweiflutig. Der erste Frischluftmassenstrom dm1/dt und der zweite Frischluftmassenstrom dm2/dt können jeweils von einem in 1 nicht dargestellten Luftmassenmesser im ersten Lufkanal 30 bzw. im zweiten Luftkanal 35 gemessen oder in dein Fachmann bekannter Weise modelliert werden. Ferner kann ein erster Istabgasgegendruck pe_1_ist im ersten Abgaskanal 15 und ein zweiter Istabgasgegendruck pe_2_ist im zweiten Abgaskanal 20 jeweils von einem in 1 nicht dargestellten Drucksensor im ersten Abgaskanal 15 beziehungsweise im zweiten Abgaskanal 20 gemessen oder in dem Fachmann bekannter Weise modelliert werden. Entsprechend kann ein Istladedruck pb_ist in der gemeinsamen Luftkammer 120 von einem in 1 nicht dargestellten Drucksensor gemessen oder in dein Fachmann bekannter Weise modelliert werden.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung 55 gemäß 2 vorgesehen, die eine Ladedruckregelung darstellt und dazu dient, den Ladedruck pb in der gemeinsamen Luftkammer 120, die auch als Drucksammler bezeichnet wird, auf einen vorgegebenen Sollladedruck pb_soll einzuregeln. Die Ladedruckregelung 55 stellt dabei die erforderliche Aufladung der zugeführten Frischluftmassenströme mittels der beiden Abgasturbolader 5, 10 ein. Dazu wird ein Wastegate oder eine variable Turbinengeometrie des jeweiligen Abgasturboladers 5, 10 durch jeweils eine geeignete Stellgröße angesteuert.
Im Funktionsdiagramm nach 2 wird der Sollladedruck pb_soll einem ersten Subtraktionsglied 125 zugeführt. Im ersten Subtraktionsglied 125 wird vom Sollladedruck pb_soll der Istladedruck pb_ist abgezogen. Die gebildete Differenz wird einem ersten Regler 25 zugeführt, der beispielsweise als PID-Regler ausgebildet sein kann. Am Ausgang des ersten Reglers 25 ergibt sich wie auch in der DE 100 10 978 A1 beschrieben ein gesamter Sollabgasgegendruck pe_soll. Dieser gesamte Sollabgas gegendruck pe_soll wird einer dritten Ermittlungseinheit 70 zugeführt. Der dritten Ermittlungseinheit 70 ist außerdem ein gemessener oder modellierter Wert für den ersten Luftmassenstrom dm1/dt und für den zweiten Luftmassenstrom dm2/dt zugeführt. Die dritte Ermittlungseinheit 70 ermittelt aus dem gesamten Sollabgasgegendruck pe_soll in Abhängigkeit einer Differenz des ersten Luftmassenstroms dm1/dt und des zweiten Luftmassenstroms dm2/dt einen ersten Sollabgasgegendruck pe_1_soll für den ersten Abgaskanal 15 und einen zweiten Sollabgasgegendruck pe_2_soll für den zweiten Abgaskanal 20. Dabei wird von der dritten Ermittlungseinheit 70 ein Verhältnis zwischen den beiden Sollabgasgegendrücken pe_1_soll, pe_2_soll für die beiden Abgaskanäle 15, 20 derart eingestellt, dass die über die beiden Luftkanäle 30, 35 zugeführten beiden Luftmassenströme dm1/dt, dm2/dt etwa gleich groß sind. Vom ersten Sollabgasgegendruck pe_1_soll wird in einem zweiten Subtraktionsglied 130 der erste Istabgasgegendruck pe_1_ist abgezogen. Die gebildete Differenz wird einer ersten Ermittlungseinheit 60 zugeführt. Die erste Ermittlungseinheit 60 umfasst einen dritten Regler 40, der beispielsweise ebenfalls als PID-Regler ausgebildet sein kann. Am Ausgang des dritten Reglers 40 wird in Abhängigkeit der Differenz zwischen dein ersten Sollabgasgegendruck pe_1_soll und dein ersten Istabgasgegendruck pe_1_ist eine erste vorläufige Stellgröße S1' gebildet, die einem ersten Begrenzungsglied 150 zugeführt ist und nach unten auf einen Minimalwert MN und nach oben auf einen Maximalwert MX begrenzt wird. Am Ausgang des ersten Begrenzungsgliedes 150 liegt dann die ggf. begrenzte erste Stellgröße S1 an. Diese steuert wie beschrieben den Öffnungsgrad eines Wastegates oder eine variable Turbinengeometrie des ersten Abgasturboladers 5 im Sinne einer Minimierung der Differenz zwischen dem Sollladedruck pb_soll und dem Istladedruck pb_ist an. Vom zweiten Sollabgasgegendruck pe_2_soll wird in einem dritten Subtraktionsglied 135 der zweite Istabgasgegendruck pe_2_ist abgezogen. Die gebildete Differenz wird einer zweiten Ermittlungseinheit 65 zugeführt. Die zweite Ermittlungseinheit 65 umfasst einen vierten Regler 45, der beispielsweise ebenfalls als PID-Regler ausgebildet sein kann. Am Ausgang des vierten Reglers 45 wird in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem zweiten Sollabgasgegendruck pe_2_soll und dem zweiten Istabgasgegendruck pe_2_ist eine zweite vorläufige Stellgröße S2' gebildet, die einem zweiten Begrenzungsglied 155 zugeführt ist und nach unten auf den Minimalwert MN und nach oben auf den Maximalwert MX begrenzt wird.
Am Ausgang des zweiten Begrenzungsgliedes 155 liegt dann die ggf. begrenzte zweite Stellgröße S2 an. Diese steuert wie beschrieben den Öffnungsgrad eines Wastegates oder eine variable Turbinengeometrie des zweiten Abgasturboladers 10 im Sinne einer Minimierung der Differenz zwischen dem Sollladedruck pb_soll und dem Istladedruck pb_ist an.
In 3 ist ein Funktionsdiagramm der dritten Ermittlungseinheit 70 dargestellt. Dort wird einem zweiten Regler 50, der beispielsweise ebenfalls als PID-Regler ausgebildet sein kann, die auf die Mo tordrehzahl nmot normierte und ggf. tiefpassgefilterte Differenz (dm1 – dm2)/(dt·nmot) der beiden Luftmassenströme dm1/dt, dm2/dt zugeführt. Über eine Parameteradaption 175 werden die Parameter des zweiten Reglers 50 an den aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 in dem Fachmann bekannter Weise angepasst. Eine solche Anpassung an den aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 kann in entsprechender Weise auch für den ersten Regler 25, den dritten Regler 40 und den vierten Regler 45 erfolgen. Eine Anpassung an den aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Am Ausgang des zweiten Reglers 50 wird in Abhängigkeit der zugeführten Differenz (dm1 – dm2)/(dt·nmot) ein vorläufiger Wichtungswert W' gebildet, in Abhängigkeit dessen der gesamte Sollabgasgegendruck pe_soll zur Bildung der beiden Sollabgasgegendrücke pe_1_soll, pe_2_soll für die beiden Abgaskanäle 15, 20 gewichtet wird. Dabei wird der vorläufige Wichtungswert W' zunächst einen dritten Begrenzungsglied 160 zugeführt und dort nach unten auf einen ersten betriebspunktabhängigen Wert g > –1 und nach oben auf einen zweiten betriebspunktabhängigen Wert f < 1 begrenzt. Diese betriebspunktabhängige Begrenzung wird durch ein Begrenzungsvorgabeglied 180 realisiert. Am Ausgang des dritten Begrenzungsgliedes 160 liegt dann der ggf. begrenzte Wichtungswert W an. Vom Wert 1 wird in einem vierten Subtraktionsglied 140 der Wichtungswert W abgezogen. Die Differenz wird in einem ersten Multiplikationsglied 190 mit dein gesamten Sollabgasgegendruck pe_soll multipliziert. Die im Beispiel vorgeschlagene multiplikative Korrektur kann auch funktional pe_1_soll = f₁(pe_soll, W), pe_2_soll = f₂(pe_soll, W) als Kennfeld oder additiv erfolgen. Das sich bildende Produkt wird einem vierten Begrenzungsglied 165 zugeführt und dort nach unten auf einen vorgegebenen minimalen Sollabgasgegendruck pe_min und nach oben auf einen vorgegebenen maximalen Sollabgasgegendruck pe_max begrenzt. Am Ausgang des vierten Begrenzungsgliedes 165 liegt dann der ggf. begrenzte erste Sollabgasgegendruck pe_1_soll an. Zum Wert 1 wird in einem Additionsglied 185 der Wichtungswert W addiert. Die Summe wird in einem zweiten Multiplikationsglied 195 mit dem gesamten Sollabgasgegendruck pe_soll multipliziert. Die im Beispiel vorgeschlagene multiplikative Korrektur kann auch funktional pe_1_soll = f₁(pe_soll, W), pe_2_soll = f₂(pe_soll, W) als Kennfeld oder additiv erfolgen. Das sich bildende Produkt wird einem fünften Begrenzungsglied 170 zugeführt und dort nach unten auf den minimalen Sollabgasgegendruck pe_min und nach oben auf den maximalen Sollabgasgegendruck pe_max begrenzt. Am Ausgang des fünften Begrenzungsgliedes 170 liegt dann der ggf. begrenzte zweite Sollabgasgegendruck pe_2_soll an. Somit wird die Differenz (dm1 – dm2)/(dt·nmot) der beiden Frischluftmassenströme dm1/dt, dm2/dt durch den zweiten Regler 50 zu Null korrigiert, indem das Verhältnis der beiden Sollabgasgegendrücke pe_1_soll, pe_2_soll entsprechend mit Hilfe des Wichtungswertes W gestellt wird. Die betriebspunktabhängige Parameteradaption 175 und die betriebspunktabhängige Einstellung der Begrenzung durch das Begrenzungsvorgabeglied 180 kann in Abhängigkeit der Motordrehzahl nmot und der ein gespritzten Kraftstoffmasse realisiert werden, die den aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 charakterisieren.
In 4 ist ein Funktionsdiagramm zur Ermittlung der dein zweiten Regler 50 zugeführten Differenz (dm1 – dm2)/(dt·nmot) der beiden Luftmassenströme dm1/dt, dm2/dt dargestellt. Dabei wird vom ersten Luftmassenstrom dm1/dt in einem fünften Subtraktionsglied 145 der zweite Luftmassenstrom dm2/dt abgezogen. Die Differenz wird einem Divisionsglied 200 zugeführt und dort durch die Motordrehzahl nmot dividiert. Diese Normierung auf die Motordrehzahl nmot wird durchgeführt, weil die beiden Luftmassenströme dm1/dt, dm2/dt nahezu proportional zur Motordrehzahl nmot sind. Wenn die Luftmassengleichstellung unabhängig von der Motordrehzahl nmot mit konstanter Zeitkonstante arbeiten soll, ist diese Normierung erforderlich. Der sich bildende Quotient wird einem Tiefpassfilter 205 zugeführt und dort tiefpassgefiltert. Dadurch soll das Rauschen auf den ggf. verwendeten Sensoren zur Messung der Luftmassenströme dm1/dt, dm2/dt ausgeglichen werden. Am Ausgang ergibt sich dann die tiefpassgefilterte Differenz (dm1 – dm2)/(dt·nmot) der beiden Luftmassenströme dm1/dt, dm2/dt.
Durch das Funktionsdiagramm nach 2 wird die aus der DE 100 10 978 A1 bekannte Kaskadenregelung auf ein zweiflutiges Luftsystem angewandt. Ein solcher Kaskadenregler ist eine besondere Ausführung der Ladedruckregelung und wurde eingeführt, um den Abgasgegendruck zu begrenzen und gleichzeitig das Regelverhalten zu verbessern. Besonders bei Verwendung von pneumatischen Stellern für das Stellen des Wastegates bzw. der variablen Turbinengeometrie ergibt sich so ein deutlich besseres Regelverhalten, weil Störungen am entsprechenden Steller schneller ausgeregelt werden. Gleiches gilt bei Verwendung von Partikelfiltern in den beiden Abgaskanälen 15, 20. Auch hier können Störungen aufgrund von Partikelfilterbeladungen schneller ausgeregelt werden. Die Abweichung des Istladedruckes pb_ist vom Sollladedruck pb_soll wird durch Stellen des gesamten Sollabgasgegendruckes pe_soll durch den überlagerten ersten Regler 25, den so genannten Ladedruckregler, ausgeglichen. Die Regeldifferenz zwischen dem Istabgasgegendruck pe_1_ist, pe_2_ist und dein Sollabgasgegendruck pe_1_soll, pe_2_soll des jeweiligen Abgaskanals 15, 20 wird durch Stellen des jeweiligen Abgasturboladers 5, 10 mittels der ersten Stellgröße S1 bzw. der zweiten Stellgröße S2 mit dem jeweiligen unterlagerten dritten Regler 40 bzw. vierten Regler 45, den so genannten Abgasgegendruck-Reglern, ausgeglichen.
Im zweiflutigen Luftsystem gemäß 1 werden in den beiden Luftkanälen 30, 35 die beiden Luftmassenströme dm1/dt, dm2/dt eingebracht, die bei gleicher Ansteuerung der beiden Abgasturbolader 5, 10 unterschiedlich sein können. Folgende Gründe sind für die ungleichen Luftmassenströme dm1/dt, dm2/dt zu nennen:

1. die beiden Abgasturbolader 5, 10 haben einen unterschiedlichen Wirkungsgrad der Turbine 90, 95 und des Verdichters 100, 105.
2. der Abgasgegendruck in den beiden Abgaskanälen 15, 20 ist aufgrund beispielsweise unterschiedlicher Partikelfilterbeladung unterschiedlich.
3. die beiden Luftkanäle 30, 35 und die beiden Abgaskanäle 15, 20 sind in der Regel ungleich angeordnet.

Das Ziel einer optimalen Ladung im zweiflutigen Luftsystem kann nur erreicht werden, wenn die Drehzahlen der beiden Abgasturbolader 5, 10 gleichgestellt werden. Gleiche Drehzahlen der beiden Abgasturbolader 5, 10 führen zu einem maximalen Frischluftdurchsatz, da beide Abgasturbolader 5, 10 bis zu ihrer maximalen Drehzahl betrieben werden können, die durch die so genannte Stopfgrenze und den Mechanikschutz gegeben ist. Gleiche Drehzahlen der beiden Abgasturbolader 5, 10 führen zu einem maximalen Wirkungsgrad und damit geringstmöglichem Kraftstoffverbrauch bei hohem Luftmassendurchsatz. Durch die Gleichstellung der Drehzahlen der beiden Abgasturbolader 5, 10 lässt sich auch eine Drehzahlbegrenzung für die beiden Abgasturbolader 5, 10 zur Vermeidung von Laderpumpen einfacher realisieren. Da die Drehzahlen der beiden Abgasturbolader 5, 10 nicht direkt zur Verfügung stehen, werden stattdessen die gemessenen oder modellierten Frischluftmassenströme dm1/dt, dm2/dt gleichgestellt, um auf diese Weise eine Gleichstellung der Drehzahlen der beiden Abgasturbolader 5, 10 zu erreichen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung wird für ein mehrflutige, insbesondere ein zweiflutiges Luftsystem eine Frischluftmassengleichstellung realisiert, die unter Beibehaltung aller Vorteile der Kaskadenregelung eine optimale Ladung der Brennkraftmaschine 1 ermöglicht. Dabei wird gemäß 2 die Luftmassengleichstellung im Kaskadenregler integriert. Die Gleichstellung der beiden Frischluftmassenströme dm1/dt, dm2/dt erfolgt in beschriebener Weise durch Variation des durch den überlagerten Ladedruckregler 25 ermittelten gesamten Sollabgasgegendruckes pe_soll. Dabei ergeben sich durch die Luftmassengleichstellung in der dritten Ermittlungseinheit 70 in der beschriebenen Weise die nach oben und nach unten begrenzten Sollabgasgegendrücke pe_1_soll, pe_2_soll für die beiden Abgaskanäle 15, 20. Auf diese Weise wird dann mit Hilfe der beiden unterlagerten Regler 40, 45 und der beschriebenen Bildung der beiden Stellgrößen S1, S2 die Luftmassengleichstellung, als die Gleichstellung der beiden Frischluftmassenströme dm1/dt, dm2/dt erreicht. Die beiden Frischluftmassenströme dm1/dt, dm2/dt werden durch Stellen des Verhältnisses der beiden Sollabgasgegendrücke pe_1_soll, pe_2_soll mit Hilfe des Wichtungswertes W zueinander ausgeglichen. Durch die Integration der Luftmassengleichstellung in den bewährten Kaskadenregler bleibt die Begrenzung der Abgasgegendrücke in beiden Abgaskanälen 15, 20 voll wirksam. Gleichzeitig bleibt das verbesserte Regelverhalten des einfachen Kaskadenreglers vollständig in beiden Luftkanälen 30, 35 und in beiden Abgaskanälen 15, 20 erhalten.
Erreicht einer der beiden Sollabgasgegendrücke pe_1_soll, pe_2_soll den vorgegebenen maximalen Sollabgasgegendruck pe_max, wobei dies mittels eines in den Figuren nicht dargestellten Vergleichmittels festgestellt werden kann, so kann von diesem Vergleichsmittel ein Informationssignal gebildet und an den ersten Regler 25 weitergeleitet werden. Der erste Regler 25 kann darauf hin ein aufziehen seines Integralanteils verhindern, vorausgesetzt, dass der erste Regler 25 einen Integralanteil aufweist.
Anstelle der oben beschriebenen PID-Regler können auch andere dem Fachmann bekannte Reglerstrukturen verwendet werden.

Claims

Verfahren zur Regelung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine (1) mit einem mehrflutigen Luftsystem, das eine mehrkanalige Luftzufuhr und eine entsprechend mehrkanalige Abgasableitung mit jeweils einem Abgasturbolader (5, 10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem im jeweiligen Abgaskanal (15, 20) herrschenden Istabgasgegendruck jeweils eine Stellgröße zur Umsetzung eines einzustellenden Sollladedrucks ermittelt wird, wobei aus der Abweichung zwischen dem Sollladedruck und einem Istladedruck von einem ersten Regler (25) ein gesamter Sollabgasgegendruck ermittelt wird und wobei aus dem gesamten Sollabgasgegendruck in Abhängigkeit einer Differenz der über die Luftkanäle (30, 35) der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Luftmassenströme jeweils ein Sollabgasgegendruck für die einzelnen Abgaskanäle (15, 20) ermittelt wird, und dass die jeweilige Stellgröße für den einzustellenden Sollladedruck von jeweils einem weiteren Regler (40, 45) aus einer Abweichung zwischen dein Sollabgasgegendruck und dem Istabgasgegendruck des jeweiligen Abgaskanals (15, 20) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen den jeweiligen Sollabgasgegendrücken für die einzelnen Abgaskanäle (15, 20) derart eingestellt wird, dass die über die Luftkanäle (30, 35) zugeführten Luftmassenströme etwa gleich groß sind.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der über die Lufkanäle (30, 35) zugeführten Luftmassenströme einem weiteren Regler (50) zugeführt wird und dass dieser weitere Regler (50) in Abhängigkeit der Differenz der Luftmassenströme einen Wichtungswert abgibt, in Abhängigkeit dessen der gesamte Sollabgasgegendruck zur Bildung der einzelnen Abgasgegendrücke für die jeweiligen Abgaskanäle (15, 20) gewichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der über die Luftkanäle (30, 35) zugeführten Luftmassenströme tiefpassgefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der über die Luftkanäle (30, 35) zugeführten Luftmassenströme auf eine Motordrehzahl der Brennkraftmaschine (1) normiert wird.
Vorrichtung (55) zur Regelung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine (1) mit einem mehrflutigen Luftsystem, das eine mehrkanalige Luftzufuhr und eine entsprechend mehrkanalige Abgasableitung mit jeweils einem Abgasturbolader (5, 10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass erste Ermittlungsmittel (60, 65) vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von dem im jeweiligen Abgaskanal (15, 20) herrschenden Istabgasgegendruck jeweils eine Stellgröße für einen einzustellenden Sollladedruck ermitteln, wobei ein erster Regler (25) vorgesehen ist, der aus der Abweichung zwischen dem Sollladedruck und einem Istladedruck einen gesamten Sollabgasgegendruck ermittelt, und wobei zweite Ermittlungsmittel (70) vorgesehen sind, die aus dem gesamten Sollabgasgegendruck in Abhängigkeit einer Differenz der über die Luftkanäle (30, 35) der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Luftmassenströme jeweils einen Sollabgasgegendruck für die einzelnen Abgaskanäle (15, 20) ermitteln, und dass weitere Regler (40, 45) vorgesehen sind, die die jeweilige Stellgröße für den einzustellenden Sollladedruck aus einer Abweichung zwischen dein Sollabgasgegendruck und dem Istabgasgegendruck des jeweiligen Abgaskanals (15, 20) ermitteln.