DE10349628A1

DE10349628A1 - Verfahren zum Regeln des Druckes in einem Kraftstoffspeicher einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10349628A1
Application number: DE10349628A
Authority: DE
Inventors: Günter Veit
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2005-06-02
Also published as: US7040291B2; EP1526268B1; EP1526268A2; JP2005127322A; EP1526268A3; JP4621472B2; US20050087174A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Drucks in einem Kraftstoffspeicher (200) einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Common-Rail-System. Im Stand der Technik ist es bekannt, verschiedene Regelmodi zur Regelung des Drucks in dem Kraftstoffspeicher vorzusehen. Die einzelnen Regelmodi unterscheiden sich dadurch, dass bei ihnen jeweils nur einer oder mehrere unabhängige Regelkreise zur Regelung des Drucks gleichzeitig aktiv sind. Eine Umschaltung zwischen den Regelmodi erfolgt üblicherweise aufgrund verschiedener Betriebszustände der Brennkraftmaschine. Um Störungen des Drucks in dem Kraftstoffspeicher während eines Umschaltvorganges zwischen zwei Regelmodi so gering wie möglich zu halten, wird erfindungsgemäß vorgesehen, die an dem Umschaltvorgang beteiligten Regelkreise aufzutrennen und den Regeleinrichtungen dieser Regelkreise anstatt einem Eingangssignal, welches eine Regelabweichung repräsentiert, jeweils ein für den jeweiligen Umschaltvorgang geeignetes vorbestimmtes Umschalt-Eingangssignal zuzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Druckes in einem Kraftstoffspeicher einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Common-Rail-System. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Computerprogramm und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Aus dem Stand der Technik, zum Beispiel aus der DE 199 16 100 A1 sind ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung grundsätzlich bekannt. Genauer gesagt lehrt diese Druckschrift, mindestens einen ersten und einen zweiten Regelkreis zum Regeln des Druckes in einem Kraftstoffspeicher vorzusehen. In einem ersten Regelmodus wird lediglich der erste Regelkreis zur Regelung des Druckes verwendet, wobei der Druck in dem Kraftstoffspeicher durch geeignete Ansteuerung einer Hochdruckpumpe als Druckregelmittel geregelt wird. Alternativ dazu ist ein zweiter Regelmodus vorgesehen, bei dem die Druckregelung mit Hilfe des zweiten Regelkreises über ein Druckregelventil erfolgt, welches unmittelbar auf den Kraftstoffspeicher einwirkt. Abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird entweder der erste Oder der zweite Regelmodus zur Druckregelung verwendet. So findet beispielsweise ein Umschaltvorgang von dem ersten auf den zweiten Regelmodus dann statt, wenn bestimmte Werte für die Drehzahl oder die einzuspritzende Kraftstoffmenge in einem bestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine überschritten werden. Für den komplementären Umschaltvorgang von dem zweiter auf den ersten Regelmodus sind ebenfalls geeignete Kriterien definiert.

Die aus der genannten Druckschrift bekannte Vorgehensweise beim Umschalten zwischen zwei verschiedenen Regelmodi führt jedoch zu unerwünschten Störungen des Raildrucks während eines Umschaltvorganges.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein bekanntes Verfahren zum Regeln des Druckes in einem Kraftstoffspeicher einer Brennkraftmaschine sowie ein bekanntes Computerprogramm und eine bekannte Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens derart weiterzubilden, dass der Verlauf des Raildruckes während eines Umschaltvorganges zwischen zwei verschiedenen Regelmodi nicht in inakzeptabler Weise gestört wird.

Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Umschaltvorganges die an dem Umschaltvorgang beteiligten Regelkreise geöffnet werden, indem ihre Regeleinrichtungen anstelle mit dem bisherigen Eingangssignal mit für vorzugsweise jeden Umschaltvorgang individuell vorbestimmten Umschalteingangssignalen angesteuert werden, welche so ausgebildet sind, dass die Regeleinrichtungen in gewünschter Weise von einem durch den aktuellen Regelmodus definierten aktuellen Betriebszustand in einen durch den zukünftigen Regelmodus definierten zukünftigen Betriebszustand überführt werden.

Diese beanspruchte Vorgehensweise zur Durchführung eines Umschaltvorgangs von einem aktuellen Regelmodus auf einen zukünftigen Regelmodus bietet den Vorteil, dass dadurch unerwünschte Störungen des Raildrucks während des Umschaltvorganges vermieden werden. Erfindungsgemäß erfolgt dies in der Weise, dass die an dem Umschaltvorgang beteiligten Regelkreise durch das Umschalt-Eingangssignal auf stetige Weise von ihrem aktivierten oder deaktivierten Betriebszustand während des aktuellen Regelmodus in ihren neuen aktivierten oder deaktivierten Betriebszustand während des zukünftigen Regelmodus überführt werden.

Vorteile der Erfindung

Zur Realisierung dieses erfindungsgemäßen homogenen Umschaltvorganges repräsentiert das Umschalt-Eingangssignal vorteilhafterweise für jeden Umschaltvorgang individuell geeignete Steuerwerte.

Vorteilhafterweise wird insbesondere ein Regelkreis, der im Rahmen eines Umschaltvorganges von einem aktivierten in einen deaktivierten Betriebszustand oder umgekehrt wechselt, zur Durchführung des Umschaltvorganges geöffnet, das heißt die Regelschleife wird für die Dauer des Umschaltvorganges aufgetrennt. Wie bereits erwähnt wird die Regeleinrichtung des aufgetrennten Regelkreises dann nicht mehr mit dem Eingangssignal, sondern mit dem Umschalt-Eingangssignal betrieben, wobei der durch das Umschalt-Eingangssignal repräsentierte Steuerwert zumindest näherungsweise an die zuletzt der Regeleinrichtung zugeführten Regelabweichungen angepasst ist. Auf diese Weise wird ein möglichst glatter beziehungsweise homogenen Übergang von dem aktuellen Regelmodus in den Umschaltvorgang gewährleistet.

Vorteilhafterweise wird das Umschalt-Steuersignal aus den vorgegebenen Steuerwerten Und einer auf diese aufgeschalteten Raildruck-Abweichung gebildet. Diese Raildruck-Abweichung bewirkt eine Korrektur der fest vorbestimmten Steuerwerte im Hinblick auf eine aktuelle Drucksituation im Kraftstoffspeicher 200, wobei je nach Betrag und Vorzeichen dieser Druckabweichung die Geschwindigkeit, mit welcher der Druck im Kraftstoffspeicher 200 geregelt wird, im Hinblick auf die aktuelle dortige Drucksituation positiv beeinflusst wird. Die Aufschaltung der Raildruck-Regelabweichung bewirkt außerdem, dass die durch den Umschaltvorgang bewirkte Druckabweichung im Kraftstoffspeicher 200 möglichst gering gehalten wird.

Die Übergänge zwischen stationärem Regelbetrieb und Umschaltvorgang werden in beiderlei Richtung weiterhin dadurch geglättet beziehungsweise homogenisiert, dass während des Umschaltvorganges eine durch das Umschalt-Eingangssignal bedingte Verschiebung des Arbeitspunktes bei zumindest derjenigen Regeleinrichtung überwacht wird, die während des Umschaltvorganges von einem aktivierten in einen deaktivierten Betriebszustand oder umgekehrt wechselt. Es ist dann zu Homogenisierungszwecken vorteilhaft, wenn der Übergang von dem Umschaltvorgang in den zukünftigen Regelmodus erst dann tatsächlich durch Abklemmen des Umschalt-Eingangssignals und Anklemmen des üblichen Eingangssignals an die Reglereinrichtung vollzogen wird, wenn zumindest die überwachte Regeleinrichtung ihren für den zukünftigen Regelmodus vorgesehenen aktivierten oder deaktivierten Betriebszustand erreicht hat. Im Hinblick auf einen Üergang von einem ersten auf einen zweiten Regelmodus, bei denen jeweils nur ein unterschiedlicher Regelkreis aktiviert ist, ist es im Hinblick auf eine Harmonisierung des Übergangs vorteilhaft, wenn nicht sofort von dem ersten auf den zweiten Oder von dem zweiten auf den ersten Regelmodus umgeschaltet wird, sondern wenn stattdessen von dem aktuellen ersten oder zweiten Regelmodus zunächst auf den dritten Regelmodus und von dort aus auf den zweiten oder ersten Regelmodus umgeschaltet wird.

Schließlich ist es vorteilhaft, dass während des dritten Regelmodus, währenddessen beide Regelkreise zur Regelung des Drucks in dem Kraftstoffspeicher aktiviert sind, die Regeleinrichtungen der beiden Regelkreise jeweils mit einem Eingangssignal gespeist werden, welches nicht nur die dem jeweiligen Regelkreis zugeordnete Regelabweichung, sondern auch die dem jeweils anderen Regelkreis zugeordnete Regelabweichung repräsentiert.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst. Die Vorteile dieser genannten Lösungen entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zeichnungen
Der Beschreibung sind insgesamt zwei Figuren beigefügt, wobei
1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
2 den schematischen Aufbau einer Management-Regeleinrichtung als Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird nachfolgend in Form verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die 1 und 2 detailliert beschrieben.
1 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum Regeln des Druckes in einem Kraftstoffspeicher 200 einer Brennkraftmaschine (hier nicht gezeigt) gemäß der Erfindung. Bei dem Kraftstoffspeicher handelt es sich insbesondere um ein sogenanntes Common-Rail.
Die Vorrichtung umfasst einen ersten Regelkreis 110 mit einer ersten Differenzbildungseinrichtung 112 zum Bereitstellen einer Regelabweichung r1, einer ersten Regeleinrichtung 114 und einem Drosselventil 116 als Stellglied. Dieser erste Regelkreis regelt über das Drosselventil 115 die einer Hochdruckpumpe 210 zugeführte Kraftstoffmenge. Der erste Regelkreis gewährleistet, dass über das Drosselventil 116 der Hochdruckpumpe 210 genau diejenige Kraftstoffmenge zugeführt wird, welche über ein Sollmengensignal S_M-Soll der Differenzbildungseinheit 112 vorgegeben wird. Zu diesem Zweck führt die Differenzbildungseinrichtung 112 einen ständigen Vergleich zwischen der durch das Sollmengensignal S_M-Soll angeforderten Soll-Kraftstoffmenge mit der durch das Drosselventil 116 tatsächlich bereitgestellten und durch das Ist-Mengen-Signal S_M-ist repräsentierten Ist-Kraftstoffmenge durch und gibt eine eventuell festgestellte Differenz r1 zwischen der Soll- und der Ist-Menge als Mengenabweichung aus. Diese Mengenabweichung r1 wird während eines stationären Betriebs des ersten Regelkreises als Regelabweichung in Form eines Eingangssignals e1 auf die Regeleinrichtung 114 ausgegeben. Als Besonderheit bei dem ersten Regelkreis sei darauf hingewiesen, dass die durch das Drosselventil 116 tatsächlich dosierte Kraftstoffmenge gemäß 1 nicht etwa mit Hilfe eines Durchflussmessers am Ausgang des Drosselventil 116 erfasst wird, sondern dass stattdessen die Regelgröße am Ausgang der ersten Regeleinrichtung 114 als Repräsentant für die tatsächlich eingestellte Ist-Kraftstoffmenge ausgewertet wird. Aufgrund einer physikalisch eindeutigen Zuordnung zwischen dieser Regelgröße und der tatsächlich eingestellten Kraftstoffmenge ist dieser Abgriff gemäß 1 gleichermaßen zielführend wie eine direkte Erfassung der Durchflussmenge.
Wie soeben beschrieben regelt der erste Regelkreis 110 zunächst nur die der Hochdruckpumpe 210 zugeführte Kraftstoffmenge. Die Hochdruckpumpe 210 ist jedoch über eine Kraftstoffleitung 220 mit dem Kraftstoffspeicher 200 verbunden. Über die Steuerung der dem Kraftstoffspeicher 200 zugeführten Kraftstoffmenge mit Hilfe des ersten Regelkreises kann deshalb indirekt auch der Druck in dem Kraftstoffspeicher gesteuert werden.
Neben dem ersten Regelkreis umfasst die Vorrichtung 100 gemäß 1 weiterhin einen zweiten Regelkreis 120. Dieser umfasst eine zweite Differenzbildungseinrichtung 122, welche eine eventuelle Abweichung zwischen einem vorgegebenen Soll-Druck, repräsentiert durch ein Signal S_D-Soll dem von einem Drucksensor 230 gemessenen tatsächlichen Druck in dem Kraftstoffspeicher 200, repräsentiert durch ein Signal S_J-Ist erfasst. Der zweite Regelkreis 120 umfasst darüber hinaus eine zweite Regeleinrichtung 124, welche die von der zweiten Differenzbildungseinrichtung 122 erfasste Druckabweichung r2 während eines stationären Regelbetriebs in Form eines Eingangssignal e2 empfängt und nach Maßgabe durch diese Druckabweichung r2 ein Druckregelventil 126 ansteuert, welches unmittelbar auf den Druck im Kraftstoffspeicher 200 einwirkt. Im Unterschied zu dem ersten Regelkreis führt der zweite Regelkreis deshalb eine direkte Regelung des Drucks im Kraftstoffspeicher aus.
Der erste und der zweite Regelkreis 110, 120 können sowohl einzeln wie auch gleichzeitig, das heißt parallel betrieben werden. So ist in einem ersten Regelmodus nur der erste Regelkreis 110 und in einem zweiten Regelmodus nur der zweite Regelkreis 120 aktiviert, während in einem dritten Regelmodus der erste und der zweite Regelkreis 110, 120 gleichzeitig aktiviert sind. Die Entscheidung darüber, in welchem der drei genannten Regelmodi die Vorrichtung gemäß 1 betrieben wird, erfolgt im Ansprechen auf ein Regelmodussignal S_R, welches einen aktuellen oder zukünftigen Regelmodus insbesondere in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes der Brennkraftmaschine vorgibt. In 1 ist zu erkennen, dass dieses Regelmodussignal S_R einer Regelmanagementeinrichtung 130 zugeführt wird, in welcher unter anderem vorzugsweise die beiden bereits erwähnten Differenzbildungseinrichtungen 112 und 122 integriert sind.
Diese Regelmanagementeinrichtung 130 ist ausgebildet, die jeweiligen Regeleinrichtungen 114, 124 der beiden Regelkreise 110, 120 im Ansprechen auf einen jeweils gewünschten, durch das Regelmodussignal S_R repräsentierten Regelmodus anzusteuern.
2 zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau der Regelmanagementeinrichtung 130. Die Eingangssignale dieser Einrichtung 130 wurden unter Bezugnahme auf 1 erwähnt; sie sind in 2 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es ist zu erkennen, dass die Regelmanagementeinrichtung 130 neben den beiden Differenzbildungseinrichtungen 120, 122 weiterhin eine Speichereinrichtung 132 aufweist zum Speichern und Bereitstellen von vorbestimmten Steuerwerten. Diese Steuerwerte prägen wesentlich die Umschalt-Eingangssignale u1, u2 für die Regeleinrichtungen 114, 124 während eines Umschaltvorgangs. Weiterhin umfasst die Regelmanagementeinrichtung 130 eine erste und eine zweite Umschalteinrichtung 134, 136 zum Generieren des ersten und zweiten Eingangssignals e1, e2 für die erste und die zweite Regeleinrichtung 114, 124 bei stationären Regelbetrieb in einem der drei genannten Regelmodi oder zum Generieren des Umschalt-Eingangssignals u1, u2 für mindestens eine der Regeleinrichtungen 114, 124 während eines Umschaltvorganges. Schließlich umfasst die Regelmanagementeinrichtung 130 eine Steuereinrichtung 138 zum Steuern der Speichereinrichtung 132 und der Umschalteinrichtungen 134, 136 im Ansprechen auf das Regelmodus-Signal S_R über Steuersignale St1, St2 und St3.
Die Funktionsweise der in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Regelmanagementeinrichtung 130 wird nachfolgend detailliert beschrieben. Dabei wird zwischen einem stationären Regelbetrieb der Vorrichtung 100 in den drei genannten Regelmodi und zwischen den möglichen Übergangsvorgängen zwischen diesen Regelmodi unterschieden.
Zum Betrieb der Vorrichtung 100 während eines ersten Regelmodus, währenddessen der Druck in dem Kraftstoffspeicher 200 nur mit Hilfe des ersten Regelkreises 110 geregelt wird, arbeitet die Regelmanagementeinrichtung 130 wie folgt: In diesem Fall steuert die Steuereinrichtung 138 die erste Umschalteinrichtung 134 über das erste Steuersignal St1 so an, dass die Umschalteinrichtung 134 an ihrem Ausgang das Eingangssignal e1 für die erste Regeleinrichtung 114 so ausbildet, dass dieses die von der zweiten Differenzbildungseinrichtung 112 bereitgestellte Druckabweichung r2 repräsentiert. Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 138 die zweite Umschalteinrichtung 136 über das Steuersignal St2 in der Weise an, dass die Umschalteinrichtung 136 das Eingangssignal e2 für die zweite Regeleinrichtung 124 auf Basis von vorbestimmten Steuerwerten generiert. Diese Steuerwerte werden der zweiten Umschalteinrichtung 136 durch die Speichereinrichtung 132 bereitgestellt, nachdem diese durch das dritte Steuersignal St3 der Steuereinrichtung 138 darüber informiert wurde, welche Steuerwerte aus welchen Speicheradressen innerhalb der Speichereinrichtung 132 aktuell an die zweite Umschalteinrichtung 136 auszugeben sind. Die Steuerwerte sind in diesem Fall vorzugsweise so vorbestimmt, dass sie die zweite Regeleinrichtung 124 in einem unwirksamen, das heißt deaktivierten Zustand halten. Alternativ dazu können die Steuerwerte auch eine Abschaltung der zweiten Regeleinrichtung, vorzugsweise in einen Standby-Modus bewirken.
Bei einem Betrieb der Vorrichtung 100 während des zweiten Regelmodus, währenddessen der Druck in dem Kraftstoffspeicher 200 nur mit Hilfe des zweiten Regelkreises 120 geregelt wird, arbeitet die Regelmanagementeinrichtung 130 wie folgt. Mit ihrem ersten und dritten Steuersignal St1, St3 steuert sie die Speichereinrichtung 132 und die erste Umschalteinrichtung 134 in analoger Weise an, wie die zweite Umschalteinrichtung 136 während des im letzten Absatz beschriebenen Betriebs in dem ersten Regelmodus. Die erste Umschalteinrichtung 134 generiert dann ein Eingangssignal e1 für die erste Regeleinrichtung 114 auf Basis von geeigneten, durch die Speichereinrichtung 132 bereitgestellten Steuerwerten. Diese Steuerwerte sind dann so ausgebildet, dass sie die erste Regeleinrichtung deaktivieren oder abschalten. Bei Betrieb in dem zweiten Regelmodus wird die zweite Umschalteinrichtung 136 durch das zweite Steuersignal St2 der Steuereinrichtung 138 so angesteuert, dass sie das Eingangssignal e2 für die zweite Regeleinrichtung 124 aus der von der zweiten Differenzbildungseinrichtung 122 bereitgestellten Druckabweichung r2 bildet.
Für den Fall, dass die Vorrichtung 100 in dem dritten Regelmodus betrieben wird, während dessen der Druck in dem Kraftstoffspeicher 200 mit Hilfe von sowohl dem ersten wie auch dem zweiten Regelkreis 110, 120 geregelt wird, arbeitet die Regelmanagementeinrichtung 130 wie folgt. Die Steuereinrichtung 138 steuert dann über das erste Steuersignal St1 die erste Umschalteinrichtung 134 so an, dass sie das Eingangssignal e1 für die erste Regeleinrichtung 114 auf Basis der von der ersten Differenzbildungseinrichtung 112 bereitgestellten Mengenabweichung r1 bildet. Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung die zweite Umschalteinrichtung 136 über das zweite Steuersignal St2 so an, dass das Eingangssignal e2 für die zweite Regeleinrichtung 124 auf Basis der durch die zweite Differenzbildungseinrichtung 122 bereitgestellten Druckabweichung r2 gebildet wird. Vorteilhafterweise werden die Eingangssignale jedoch nicht nur auf Basis der erwähnten, sondern unter zusätzlicher Berücksichtung der jeweils anderen Abweichungen r1, r2 gebildet.
Bisher wurde das Verhalten der Regelmanagementeinrichtung 130 für einen jeweils stationären Regelbetrieb in entweder dem ersten, zweiten oder dritten Regelmodus beschrieben. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verhalten der Regelmanagementeinrichtung 130 während eines Umschaltvorganges, bei dem von einem aktuellen Regelmodus auf einen zukünftig gewünschten Regelmodus im Ansprechen auf das Regelmodus-Signal S_R umgeschaltet wird. Zur Durchführung dieses Umschaltvorganges ist die Regelmanagementeinrichtung 130 ausgebildet, die an einem Umschaltvorgang beteiligten Regelkreise zu öffnen, indem ihre Regeleinrichtung 114, 124 nicht mehr wie bisher bei stationärem Regelbetrieb mit den Eingangssignal e1 beziehungsweise e2, sondern stattdessen mit speziellen Umschalt-Eingangssignal u1, u2 angesteuert werden. Diese Umschalt-Eingangssignale sind so ausgebildet, dass die Regeleinrichtungen 114, 124 in gewünschter Weise von einem durch den aktuellen Regelmodus definierten aktuellen Betriebszustand, aktiv oder passiv, in einen durch den zukünftigen Regelmodus definierten zukünftigen Betriebszustand, aktiv oder passiv, überführt werden.
Die Umschalt-Eingangssignale u1, u2 basieren grundsätzlich auf geeignet vorbestimmten, durch die Speichereinrichtung 132 bereitgestellten Steuerwerten. Die Steuerwerte sind für jeden einzelnen möglichen Umschaltvorgang zwischen zwei verschiedenen Regelmodi individuell vorbestimmt. Bei dem in 2 dargestellten Aufbau der Regelmanagementeinrichtung 130 werden die erste und die zweite Umschalteinrichtung 134, 136 dann während eines Umschaltvorganges durch das erste und das zweite Steuersignal St1, St2 so gesteuert, dass sie die Umschaltsignale u1, u2 auf Basis von durch die Speichereinrichtung 132 bereitgestellten geeigneten Steuerwerten generieren. Die Speichereinrichtung 132 wird dazu wiederum durch das dritte Steuersignal St3 entsprechend angewiesen.
Zur Optimierung der Geschwindigkeit, mit welcher der Druck während eines Umschaltvorganges in dem Kraftstoffspeicher 200 verändert beziehungsweise geregelt werden soll, ist es vorteilhaft, wenn die Umschalt-Eingangssignale u1, u2 nicht nur aus den reinen Steuerwerten gebildet werden, sondern wenn sie stattdessen aus Steuerwerten gebildet werden, welche mit der aktuellen, durch die zweite Differenzbildungseinrichtung 122 bereitgestellten Druckabweichung r2 beaufschlagt wurden. Je nach Betrag und Vorzeichen dieser Druckabweichung weichen die Umschalt-Eingangssignale u1, u2 dann mehr oder weniger stark von den ursprünglich vorbestimmten Steuerwerten ab; auf diese Weise wird nicht nur die Regelgeschwindigkeit im Hinblick auf die aktuelle Drucksituation im Kraftstoffspeicher optimiert, sondern es wird auch die durch den Umschaltvorgang hervorgerufene Druckabweichung möglichst gering gehalten.
Die Steuereinrichtung 138 kann als Zustandsautomat ausgebildet sein, welcher eine Überwachung der Arbeitspunkte der Regeleinrichtung 114, 124 während eines Umschaltvorganges ermöglicht.
Bei einem Umschaltvorgang von dem dritten Regelmodus, bei dem beide Regelkreise aktiv sind, auf den ersten oder zweiten Regelmodus, bei dem jeweils nur ein Regelkreis aktiv ist, wird wie folgt verfahren: Zunächst werden beide Regelkreise 110, 120 geöffnet, indem diese nicht mehr mit den Eingangssignalen e1, e2, sondern stattdessen mit den Umschalt-Eingangssignal u1, u2 angesteuert werden. Es erfolgt dann eine Überwachung der durch die Umschalt-Eingangssignale u1, u2 bedingten Verschiebung der Arbeitspunkte beider Regeleinrichtung 114, 124 insbwesondere im Hinblick darauf, wann die bei diesem Umschaltvorgang zu deaktivierende Regeleinrichtung ihren bisherigen wirksamen Arbeitsbereich verlässt. Wenn dieser Zeitpunkt erreicht ist, wird bei der aktiv bleibenden Regeleinrichtung das bisher eingegebene Umschalt-Eingangssignal u1, u2 abgeschaltet. Der zugehörige Regelkreis wird dann wieder geschlossen, indem die Regeleinrichtung – statt mit dem Umschalt-Eingangssignal – mit dem für den ausgewählten zukünftigen ersten oder zweiten Regelmodus vorgegebenen Eingangssignal e1, e2, welches eine der besagten Regelabweichungen repräsentiert, angesteuert wird.
Parallel dazu wird die zu deaktivierende Regeleinrichtung so lange weiterhin mit dem Umschalt-Eingangssignal gespeist, bis diese Regeleinrichtung aufgrund der Arbeitspunktverschiebung deaktiviert worden ist. Alternativ dazu kann die zu deaktivierende Regeleinrichtung auch einfach abgeschaltet werden.
Bei einem Umschaltvorgang von einem aktuellen ersten oder zweiten Regelmodus, bei dem nur ein Regelkreis aktiv ist, auf den dritten Regelmodus, bei dem beide Regelkreise 110, 120 aktiv sind, verfährt die Regelmanagementeinrichtung 130 wie folgt:
Sie steuert über eines der Steuersignal St1, St2 zunächst nur diejenige Umschalteinrichtung 134, 136 an, die der bei dem aktuellen Regelmodus deaktivierten, aber für den zukünftigen Regelmodus zu aktivierenden Regeleinrichtung 114, 124 zugeordnet ist. Die Ansteuerung erfolgt so, dass diese Umschalteinrichtung 134 oder 136 der zu aktivierenden Regeleinrichtung ein auf geeigneten, wiederum durch die Speichereinrichtung 132 bereitgestellten Steuerwerten basierendes Umschalt-Eingangssignal u1, u2 zuführt. Es Wird dann vorzugsweise wiederum über die als Zustandsautomat ausgebildete Steuereinrichtung 138 eine Verschiebung des Arbeitspunktes bei der zu aktivierenden Regeleinrichtung überwacht, um festzustellen, wann diese Regeleinrichtung Überhaupt wieder in einen w1rksamen Arbeitsbereich eintritt. Der Zeitpunkt des Eintritts des Arbeitspunktes in den wirksamen Arbeitsbereich ist zu unterscheiden von einem anderen Zeitpunkt, wann der Arbeitspunkt der zu aktivierenden Regeleinrichtung einen durch den zukünftigen Regelmodus geprägten Betriebspunkt repräsentiert; zwischen beiden Zeitpunkten liegt üblicherweise ein zeitlicher Abstand.
Sobald festgestellt wurde, dass die zu aktivierende Regeleinrichtung in den wirksamen Arbeitsbereich eingetreten ist, wird auch diejenige Regeleinrichtung, die sowohl bei dem aktuellen wie auch bei dem zukünftig gewünschten Regelmodus aktiviert ist und bisher noch mit dem Eingangssignal e1, e2 des aktuellen Regelmodus angesteuert wird, von diesem Eingangssignal abgeschnitten und stattdessen mit demselben Umschalt-Eingangssignal u1, u2 wie die zu aktivierende Regeleinrichtung gespeist. Beide Regeleinrichtung werden dann so lange mit vorzugsweise demselben Umschalt-Eingangssignal gespeist, bis beide Regeleinrichtungen in einen solchen aktiven Betriebszustand überführt worden sind, wie er für den zukünftig gewünschten Regelmodus vorgesehen ist.
Umschaltvorgänge von dem ersten auf den zweiten Regelmodus oder umgekehrt werden vorzugsweise nicht durch eine direkte Umschaltung zwischen diesen Regelmodi realisiert. Eine derartige direkte Umschaltung hätte nachteiligerweise starke Störungen des Raildrucks während des Umschaltvorganges zur Folge. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, bei derartigen Umschaltvorgängen einen Umweg über den dritten Regelmodus zu wählen. Konkret bedeutet dies, dass bei einem Umschaltvorgang von dem ersten auf den zweiten Regelmodus zunächst ein Umschaltvorgang von dem ersten auf den dritten und nachfolgend ein Umschaltvorgang von dem dritten auf den zweiten Regelmodus erfolgen soll. Analog wird ein Umschaltvorgang von dem zweiten Regelmodus auf den ersten Regelmodus dadurch realisiert, dass zunächst von dem zweiten auf den dritten und nachfolgend von dem dritten auf den ersten Regelmodus umgeschaltet wird. Diese beschriebenen Umschaltvorgänge unter Beteiligung des dritten Regelmodus erfolgen vorzugsweise wie oben beschrieben.
Die Steuereinrichtung 138 ist so ausgebildet, dass sie für jeden der genannten Umschaltvorgänge die Speichereinrichtung 132 sowie die erste und zweite Umschalteinrichtung 134, 136 über die Steuersignale St1, St2 geeignet ansteuert, um insbesondere die Umschalt-Eingangssignale u1, u2 in geeigneter Weise zu realisieren.
Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in Form eines Computerprogramms realisiert. Das Computerprogramm kann gegebenenfalls zusammen mit weiteren Computerprogrammen auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Bei dem Datenträger kann es sich um eine Diskette, eine Compact Disc oder einen sogenannten Flash-Memory handeln. Das auf dem Datenträger abgespeicherte Computerprogramm kann dann als Produkt an einen Kunden übertragen oder verkauft werden. Das Computerprogramm kann jedoch auch ohne die Zuhilfenahme eines Datenträgers über ein elektronisches Kommunikationsnetzwerk, insbesondere das Internet, als Produkt an den Kunden übertragen werden.

Claims

Verfahren zum Regeln des Druckes in einem Kraftstoffspeicher (200) einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Common-Rail System, umfassend die Schritte: a) Stationäres Betreiben der Druckregelung gemäß einem aktuellen Regelmodus; b) Durchführen eines Umschaltvorganges zum Umschalten der Druckregelung von dem aktuellen auf einen zukünftig gewünschten Regelmodus im Ansprechen auf ein Regelmodussignal (S_R); und c) Stationäres Betreiben der Druckregelung gemäß dem zukünftigen Regelmodus; wobei in jedem Regelmodus ein oder mehrere unterschiedliche Regelkreise (110, 120) zur Regelung des Druckes aktiviert werden; und wobei bei jedem stationären Betrieb eines Regelkreises eine jedem Regelkreis individuell zugeordnete Regeleinrichtung (114, 124) mit einem Eingangssignal (e1, e2) angesteuert wird, welches eine Regelabweichung repräsentiert; dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Umschaltvorganges gemäß Schritt b) die an dem Umschaltvorgang beteiligten Regelkreise (110, 120) geöffnet werden, indem ihre Regeleinrichtungen (114, 124) anstelle mit dem bisherigen Eingangssignal (e1, e2) mit für vorzugsweise jeden Umschaltvorgang individuell vorbestimmten Umschalt-Eingangssignalen (u1, u2) angesteuert werden, welche so ausgebildet sind, dass die Regeleinrichtungen (114, 124) in gewünschter Weise von einem durch den aktuellen Regelmodus deflnierten aktuellen Betriebszustand in einen durch den zukünftigen Regelmodus definierten zukünftigen Betriebszustand überführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalt-Eingangssignale vorbestimmte, insbesondere konstante Steuerwerte repräsentiert, welche je nach gewünschtem Umschaltvorgang individuell dimensioniert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltsignale neben den Steuerwerten jeweils auch eine aktuelle Raildruckabweichung berücksichtigten.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überführung der Regeleinrichtungen (114, 124) von dem aktuellen in den zukünftigen Betriebszustand anhand einer durch die Umschalt-Eingangssignale (u1, u2) verursachten Verschiebung des Arbeitspunktes der jeweiligen Regeleinrichtung (114, 124) überwacht wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster, ein zweiter und ein dritter Regelmodus alternativ verfügbar sind, wobei bei dem ersten Regelmodus nur ein erster Regelkreis (110), bei dem zweiten Regelmodus nur ein zweiter Regelkreis (120) und bei dem dritten Regelmodus sowohl der erste wie auch der zweite Regelkreis (110, 120) zum Regeln des Druckes aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass bei einem Umschaltvorgang von dem dritten auf den ersten oder zweiten Regelmodus, das Verfahren folgende Teilschritte aufweist: b1.1) Öffnen des ersten und des zweiten Regelkreises durch Ansteuern von sowohl der im Rahmen des Umschaltvorganges zu deaktivierenden wie auch der aktiv bleibenden Regeleinrichtung (114, 124) anstatt mit den Eingangssignalen (e1, e2) aus dem aktuellen stationären Regelbetrieb mit vorzugsweise denselben, die vorbestimmten Steuerwerte repräsentierenden Umschalt-Eingangssignalen (u1, u2); b1.2) Überwachen der durch die Umschalt-Eingangssignale (u1, u2) bedingten Verschiebung der Arbeitspunkte beider Regeleinrichtungen (114, 124) und Ausführen der folgenden Schritte, wenn die zu deaktivierende Regeleinrichtung ihren bisherigen wirksamen Arbeitsbereich verlässt: b1.3) Abschalten des bisherigen, die vorgegebenen Steuerwerte repräsentierenden Umschalt-Eingangssignals (u1, u2) bei dem aktiv bleibenden Regelkreis (110, 120) und Schließen dieses Regelkreises durch Ansteuern von dessen Regeleinrichtung mit einem anderen, gemäß Verfahrensschritt c) und dem ausgewählten zukünftigen ersten oder zweiten Regelmodus vorgegebenen Eingangssignal, welches eine Regelabweichung repräsentiert; b1.4) Fortsetzen der Ansteuerung der Regeleinrichtung (114, 124) des zu deaktivierenden Regelkreises mit dem Umschalt-Eingangssignal (u1, u2) solange, bis dessen Regeleinrichtung (114, 124) aufgrund der Arbeitspunktverschiebung deaktiviert worden ist; und während des Verfahrensschrittes c): Halten des deaktivierten Regelkreises in dem dem deaktivierten Zustand entweder durch weiterhin geeignete Ansteuerung mit dem Umschalt-Eingangssignal (u1, u2) oder durch Abschalten dieses Regelkreises vorzugsweise in einen Stand-By-Modus
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschaltvorgang gemäß Verfahrensschritt b) von dem aktuellen ersten oder zweiten Regelmodus auf den dritten Regelmodus das Verfahren folgende Teilschritte aufweist: b2.1) Ansteuern der bisher bei dem aktuellen Regelmodus deaktivierten, aber für den zukünftigen Regelmodus zu aktivierenden Regeleinrichtung (114, 124) mit einem geeigneten Umschalt-Eingangssignal (u1, u2); b2.2) Überwachen der durch die Ansteuerung bedingten Verschiebung des Arbeitspunktes der Regeleinrichtung des zu aktivierenden Regelkreises, um festzustellen, wann die bisher deaktivierte Regeleinrichtung wieder in einen wirksamen Arbeitsbereich eintritt; b2.3) Fortsetzen der Ansteuerung der zu aktivierenden Regeleinrichtung (u1, u2) mit dem Umschaltsignal (u1, u2) über den Zeitpunkt der Feststellung gemäß Schritt b2.2) hinaus und gleichzeitig Öffnen des während des aktuellen und des zukünftigen Regelmodus aktivierten Regelkreises (110, 120) durch Ansteuern von dessen Regeleinrichtung (114, 124) mit vorzugsweise demselben Umschaltsignal (u1, u2), wie die zu aktivierende Regeleinrichtung, jeweils solange, bis beide Regeleinrichtungen in einen aktiven Betriebszustand, wie er für den zukünftig gewünschten dritten Regelmodus vorgesehen ist, überführt worden sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang von dem aktuellen Regelmodus 1 auf einen zukünftigen Regelmodus 2 gemäß Schritt b) folgende Teilschritte umfasst: Durchführen eines Umschaltvorganges von dem aktuellen Regelmodus 1 auf den Regelmodus 3 gemäß den Ansprüchen 1 und 7; und Durchführen eines Umschaltvorganges von dem Regelmodus 3 auf den zukünftigen Regelmodus 2 gemäß den Ansprüchen 1 und 6.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang von dem aktuellen Regelmodus 2 auf einen zukünftigen Regelmodus 1 gemäß Schritt b) folgende Teilschritte umfasst: Durchführen eines Umschaltvorganges von dem aktuellen Regelmodus 2 auf den Regelmodus 3 gemäß den Ansprüchen 1 und 7; und Durchführen eines Umschaltvorganges von dem Regelmodus 3 auf den zukünftigen Regelmodus 1 gemäß den Ansprüchen 1 und 6.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrieb gemäß dem dritten Regelmodus die Eingangssignale (e1, e2) für beide Regeleinrichtungen (114, 124) jeweils nicht nur eine dem eigenen Regelkreis zugeordnete Regelabweichung, sondern auch eine dem anderen Regelkreis zugeordnete Regelabweichung repräsentieren.
Vorrichtung (100) zum Regeln des Druckes in einem Kraftstoffspeicher (200) einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Common-Rail System, gemäß einem von mehreren verfügbaren Regelmodi, welche im Ansprechen auf ein Regelmodussignal (S_R) von einem aktuellen auf einen zukünftigen Regelmodus umschaltbar sind, umfassend: mindestens einen ersten und einen zweiten Regelkreis (110, 120) mit jeweils einer Differenzbildungseinrichtung (112, 122) zum Bereitstellen einer Regelabweichung (r1, r2) und mit jeweils einer Regeleinrichtung (114, 124) zum Regeln des Druckes in dem Kraftstoffspeicher (200) bei stationärem Regelbetrieb im Ansprechen auf ein Eingangssignal (e1, e2), welches zumindest eine der Regelabweichungen (r1, r2) repräsentiert, wobei je nach aktuell eingestelltem Regelmodus der erste und/oder der zweite Regelkreis (110, 120) aktiviert ist; gekennzeichnet durch eine Regelmanagementeinrichtung (130), welche die Differenzbildungseinrichtungen (112, 122) umfasst und weiterhin ausgebildet ist, im Ansprechen auf das Regelmodussignal (S_R) ein erstes und ein zweites Umschalt-Eingangssignal (u1, u2) aus vorbestimmen Steuerwerten zu generieren und die erste und die zweite Regeleinrichtung (114, 124) während eines durch das Regelmodussignal ausgelösten nicht-stationären Umschaltvorganges anstelle mit den Eingangssignalen (e1, e2) mit den Umschalteingangssignalen (u1, u2) so anzusteuern, dass die Regeleinrichtungen in gewünschter Weise von einem durch den aktuellen Regelmodus definierten aktuellen Betriebszustand in einen durch den zukünftigen Regelmodus definierten zukünftigen Betriebszustand überführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Regelkreis (110) neben der ersten Regeleinrichtung (114) ein Drosselventil (116) als Stellglied aufweist zum Einstellen derjenigen Kraftstoffmenge, welche einer an den Kraftstoffspeicher (200) angeschlossenen Kraftstoffpumpe (210) zum Pumpen von Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher (200) zugeführt wird; eine erste der beiden Differenzbildungseinrichtungen (112) ausgebildet ist zum Bereitstellen einer ersten Regelabweichung (r1) in Form einer Mengenabweichung zwischen der von dem Drosselventil (116) aktuell bereitgestellten Kraftstoffmenge als Istgröße und einer vorgegebenen Sollkraftstoffmenge; und die erste Regeleinrichtung (114) ausgebildet ist zum indirekten Regeln des Druckes in dem Kraftstoffspeicher (200) während eines stationären Regelbetriebs durch geeignetes Ansteuern des Drosselventils (116) im Ansprechen auf das von einer der Regelmanagementeinrichtung (130) zugeordneten erster. Umschalteinrichtung (134) generierte Eingangssignal (e1), welches zumindest die Mengenabweichung repräsentiert.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Regelkreis (120) neben der zweiten Regeleinrichtung (124) ein an den Kraftstoffspeicher angeschlossenes Druckregelventil (120) als Stellglied aufweist; die zweite der beiden Differenzbildungseinrichtungen (122) ausgebildet ist zum Bereitstellen einer Druckabweichung (r2) zwischen dem aktuellen Druck in dem Kraftstoffspeicher (200) und einem vorgegebenen Solldruck; und die zweite Regeleinrichtung (124) ausgebildet ist zum direkten Regeln des Druckes in dem Kraftstoffspeicher (200) während eines stationären Regelbetriebs über das Druckregelventil (126) im Ansprechen auf das zweite von einer der Regelmanagementeinrichtung (130) zugeordneten zweiten Umschalteinrichtung (136) generierte Eingangssignal (e2), welches zumindest die Druckabweichung repräsentiert.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass während eines ersten Regelmodus, währenddessen der Druck in dem Kraftstoffspeicher (200) nur mit Hilfe des ersten Regelkreises (110) geregelt wird, die erste Umschalteinrichtung (134) ausgebildet ist, das Eingangssignal (e1) für die erste Regeleinrichtung (114) im Ansprechen auf ein erstes Steuersignal (St1) einer der Regelmanagementeinrichtung (130) zugeordneten Steuereinrichtung (138) so auszubilden, dass es die von der zweiten Differenzbildungseinrichtung (122) bereitgestellte Druckabweichung (r2) repräsentiert, und die zweite Umschalteinrichtung (136) ausgebildet ist, das Eingangssignal (22) für die zweite Regeleinrichtung (124) im Ansprechen auf ein zweites Steuersignal (St2) der Steuereinrichtung (138) auf Basis von zumindest einem der vorbestimmten Steuerwerte so auszubilden, dass die Regeleinrichtung (124) des zweiten Regelkreises (120) deaktiviert bleibt oder abschaltet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet dass während eines zweiten Regelmodus, währenddessen der Druck in dem Kraftstoffspeicher (200) nur mit Hilfe des zweiten Regelkreises (120) geregelt wird, die erste Umschalteinrichtung (134) ausgebildet ist, das Eingangssignal (e1) für die erste Regeleinrichtung (114) im Ansprechen auf ein erstes Steuersignal (St1) einer der Regelmanagementeinrichtung (130) zugeordneten Steuereinrichtung (138) auf Basis von zumindest einem der vorbestimmten Steuerwerte so auszubilden, dass die Regeleinrichtung (114) des ersten Regelkreises (110) deaktiviert bleibt oder abschaltet wird; und die zweite Umschalteinrichtung (126) ausgebildet ist, das Eingangssignal (e1) für die zweite Regeleinrichtung (124) im Ansprechen auf ein zweites Steuersignal (St2) der Steuereinrichtung (138) so auszubilden, dass es eine aktuell von der zweiten Differenzbildungseinrichtung (122) bereitgestellte Druckabweichung (r2) repräsentiert.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet dass während eines dritten Regelmodus, währenddessen der Druck in dem Kraftstoffspeicher (200) mit Hilfe des ersten und des zweiten Regelkreises (110, 120) geregelt wird, die erste Umschalteinrichtung (134) ausgebildet ist, das Eingangssignal (e1) für die erste Regeleinrichtung (114) im Ansprechen auf ein erstes Steuersignal (St1) einer der Regelmanagementeinrichtung (130) zugeordneten Steuereinrichtung (138) so auszubilden, dass es eine Regelabweichung repräsentiert, welche die vVon der ersten Differenzbildungseinrichtung (112) bereitgestellte aktuelle Mengenabweichung (r1) und gleichzeitig auch die von der zweiten Differenzbildungseinrichtung (122) bereitgestellte aktuelle Druckabweichung (r2) widerspiegelt; und die zweite Umschalteinrichtung (136) ausgebildet ist, das Eingangssignal (e2) für die zweite Regeleinrichtung (124) im Ansprechen auf ein zweites Steuersignal (St2) der Steuereinrichtung (138) ebenfalls so auszubilden, dass es eine Regelabweichung repräsentiert, welche die aktuelle Druckabweichung (r2) und die aktuelle Mengenabweichung (r1) widerspiegelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (138) ausgebildet ist, zumindest während eines durch das Regelmodussignal (S_R) eingeleiteten Umschaltvorganges, eine durch die Ansteuerung der betroffenen Regeleinrichtungen (114, 124) mit den Umschaltsignalen (u1, u2) bedingte Verschiebung von deren Arbeitspunkt zu überwachen und die Steuersignale (St1, St2) zur Steuerung der ersten und zweiten Umschalteinrichtung (134, 136) im Ansprechen auf die detektierte gewünschte Verschiebung der Arbeitspunkte zu generieren.
Computerprogramm mit Programmcode für eine Verrichtung zum Regeln des Druckes in einem Kraftstoffspeicher (200), dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode ausgebildet ist zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 – 10.