DE10361114A1 - Ladedruckregelung - Google Patents
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ladedruckregelung für eine mittels eines Verdichters aufgeladene Brennkraftmaschine. Erfindungsgemäß wird als Führungsgröße für die Regelung ein Betriebspunkt des Verdichters verwendet.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Ladedruckregelung für eine mittels eines Verdichters aufgeladene Brennkraftmaschine nach dem Oberbegrifff des Patentanspruchs 1.
- Aus der
DE 100 62 350 A1 ist ein Verfahren zur Regelung einer Aufladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, bei dem als Führungsgröße ein Luftmassenstrom im Ansaugweg des Verdichters verwendet wird. Hierbei wird der Regelbereich in Abhängigkeit eines Gradienten der zu regelnden Größe und einer Differenz der zu regelnden Größe von der Führungsgröße in wenigstens vier Teilbereiche mit jeweils unterschiedlicher Regelcharakteristik unterteilt ist. - Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Ladedruckregelung für eine mittels eines Verdichters aufgeladene Brennkraftmaschine mit verbesserter Dynamik im Aufladebetrieb zu schaffen.
- Erfindungsgemäß ist hierzu eine Ladedruckregelung für eine mittels eines Verdichters aufgeladene Brennkraftmaschine vorgesehen, bei der als Führungsgröße für die Regelung ein Betriebspunkt des Verdichters verwendet wird. Dadurch wird eine maximale Dynamik im Aufladebetrieb erreicht. Gleichzeitig kann durch die höhere Regelgüte unter voller Ausnutzung des Verdichterkennfeldes sowohl bei Mono- als auch bei Bi-Turbomotoren ein verbesserter Bauteilschutz und damit eine verbesserte Betriebssicherheit gewährleistet werden.
- Durch die erfindungsgemäße dynamische Ladedruckregelung können größere Turbolader verwendet werden, ohne auf ein gutes Ansprechverhalten verzichten zu müssen. Dadurch kann die Literleistung der Brennkraftmaschinen erhöht werden. Außerdem ist eine Steigerung des Gesamtwirkungsgrades im Teillast- sowie im Volllastbereich möglich.
- Die erfindungsgemäße Betriebspunktregelung kann bei allen Turboladertypen, sowie bei allen Aufladesystemen, wie zum Beispiel Mono-, Bi-, Stufen-, Parallelsystemen, verwendet werden.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit der Zeichnung.
- Dabei zeigen:
-
1 eine Prinzipdarstellung der Struktur der erfindungsgemäßen Ladedruckregelung, -
2 die Blöcke1 bis3 aus1 im Detail, -
3 ein Beispiel für ein Betriebspunkt-Kennfeld, -
4 die Ermittlung der Sollwert Begrenzung im Detail, -
5 die Vorsteuerung mit Abgas-Temperatur-Korrektur, -
6 die Adaption der Wastegate-Ansteuerung, und -
7 die Pumperkennung bzw. die Ansteuerung des Schubumluftventils. - Die in
1 dargestellte Ladedruckregelung betrifft eine V-förmige Brennkraftmaschine mit jeweils zumindest einem Verdichter für die linke und die rechte Zylinderbank. - Ausgangspunkt für die Ladedruckregelung ist der gesamte Soll-Luftmassenstrom msdks w, welcher der Brennkraftmaschine zugeführt werden soll. Aus diesem Wert werden in Block
1 jeweils Sollwerte für dem Luftmassenstrom in der linken beziehungsweise rechten Zylinderbank ermittelt und einem zweiten Block2 ,2' zugeführt. Da die Struktur für beide Zylinderbänke identisch ist werden im folgenden nur die Blöcke für die linke Zylinderbank erläutert. - Dem zweiten Block
2 wird außerdem ein Rohwert für den Ist-Luftmassenstrom mshfmuf_wli für die linke Zylinderbank zugeführt. In dem zweiten Block2 wird aus diesen Eingangsgrößen ein begrenzter Sollwert ermittelt. In einem anschließenden dritten Block3 wird dieser begrenzte Sollwert gegebenenfalls noch reduziert. Der daraus resultierende Sollwert wird anschließend in einem vierten Block4 zugeführt, wo der Istwert mit Hilfe eines PI-Reglers mit Vorsteuerung auf diesen Sollwert eingestellt wird. An den vierten Block4 schließt sich noch ein sechster Block6 mit einer Diagnoseroutine und ein siebter Block7 mit einer Wastegate-Ansteuerung an. Parallel dazu wird in einem fünften Block5 eine Steuerung, einschließlich Vorsteuerung, für ein Schubumluftventil ermittelt und in einem achten Block8 entsprechend eingestellt. - Der Inhalt der Blöcke
1 bis3 ist in2 im Detail dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine Sollwertvorgabe mit Zylinderbankausgleich. Der gesamte Soll-Luftmassenstrom msdks_w wird in Block9 durch zwei geteilt und somit die Soll-Luftmassenströme msdks_wli für die linke Bank und msdks_wre für die rechte Bank ermittelt. Da auch die Struktur in2 für beide Zylinderbänke identisch ist werden im folgenden wiederum nur die Blöcke für die linke Zylinderbank erläutert. Der Soll-Luftmassenstrom msdks_Wli wird neben einer Luftmassen-Sollwertbegrenzung IdoLMmmaxli einem als Begrenzer ausgeführten Block10 zugeführt und daraus ein begrenzter Luftmassen-Sollwert IdmLMSoll_li für die linke Zylinderbank ermittelt. Dieser begrenzte Luftmassen-Sollwert IdmLMSoll_li wird neben einem Gewichtungsfaktor zur Berechnung einer reduzierten Luftmasse IdmM_BASEli, einem korrigierten Ansaugdruck vor dem Verdichter (mit Druckverlust) anmVDF_Linkli und einem korrigierten Ladedruck nach dem Verdichter (mit Druckverlust) IdoP_Linkli einem Berechnungsblock11 zugeführt. Aus dem Ergebnis dieser Berechnung wird anschließend in Block12 anhand eines Betriebspunkt-Kennfeldes eine gefilterte Sollregelgröße für die linke Bank ermittelt. Ein Beispiel für ein solches Betriebspunkt-Kennfeld zeigt3 . - Für den Bankausgleich ist außerdem ein Block
13 vorgesehen, in welchem eine Differenz zwischen dem Soll-Luftmassenstrom msdks_wli und dem begrenzten Luftmassen-Sollwert IdmLMSoll_li der linken Zylinderbank ermittelt wird. Ein entsprechender Block13' ist für die rechte Zylinderbank vorgesehen. Die Differenz der rechten Zylinderbank aus Block13' wird in einem Block14 ebenfalls auf einen Maximalwert begrenzt und anschließend einem Summierblock15 zugeführt. Durch diesen Bankausgleich wird eine Erhöhung der gesamten Zylinderfüllung ermöglicht, falls auf einer Zylinderbank der Luftmassenstrom begrenzt und gleichzeitig auf der anderen Zylinderbank noch zusätzliche Luftmasse zugeführt werden kann. -
3 zeigt ein Beispiel für ein Verdichterkennfeld, wobei nach rechts der korrigierte Luftmassenstrom und nach oben das Druckverhältnis P2/P1 aufgetragen sind. Gestrichelt dargestellt ist die Pumpgrenze des Verdichters, welche im Betrieb nicht überschritten werden sollte. Für jeden Punkt in diesem Kennfeld ist ein Betriebspunkt des Verdichters abgelegt. - Dieser Betriebspunkt wird als Führungsgröße für die Ladedruckregelung verwendet.
- In
4 ist die Sollwert Begrenzung näher dargestellt. Dabei werden als Eingangsgrößen der Atmosphärendruck anmADF, die Drehzahl nmot, die Ladelufttemperatur nach Ladeluftkühler anmLTF, der korrigierte Ansaugdruck vor dem Verdichter anmVDF_Link (mit Druckverlust), die Ansaugtemperatur anmAT1, der Rohwert für die Ist-Luftmasse mshfmuf_w, sowie die Betriebspunktänderung (Verdichterdelta) verwendet und daraus ein Luftmassen Sollbegrenzungswert IdoLMmmax berechnet. - Die im Block
4 durchgeführte PI-Regelung mit Vorsteuerung ist bereits in derDE 100 62 350 A1 beschrieben und wird daher an dieser Stelle nicht mehr erläutert. Die dafür verwendete Vorsteuerung mit Abgastemperatur-Korrektur ist in5 dargestellt, während6 die Adaption dieser Regelung für die Wastegate-Ansteuerung zeigt. Die Pumperkennung beziehungsweise die Ansteuerung des Schubumluftventils zeigt schließlich7 . -
- anmADF
- Atmosphärendruck
- anmAT1li
- Ansaugtemperatur linke Bank
- anmAT1re
- Ansaugtemperatur rechte Bank
- anmLMMredli
- reduzierte Ist-Luftmasse linke Bank
- anmLMMredre
- reduzierte Ist-Luftmasse rechte Bank
- anmLTF
- Ladelufttemperatur nach Ladeluftkühler
- nach Drosselklappe
- anmVDF_Linkli
- korrigierter Ansaugdruck vor Verdichter
- linke Bank (mit Druckverlust)
- anmVDF_Linkre
- korrigierter Ansaugdruck vor Verdichter
- rechte Bank (mit Druckverlust)
- Betriebspunktgradient_li
- Betriebspunktgradient linke Bank
- Betriebspunktgradient_re
- Betriebspunktgradient rechte Bank
- fgmFGAKT
- Fahrgeschwindigkeit
- Istregelgröße
- Gefilterte Betriebspunkt-Istregelgröße
- gefiltert links
- links
- Istregelgröße
- Gefilterte Betriebspunkt-Istregelgröße
- gefiltert rechts
- rechts
- ldmLMSoll_li
- Luftmasse Sollwert linke Bank
- ldmLMSoll_re
- Luftmasse Sollwert rechte Bank
- ldmM_BASE =
- (ldwP1ref/anmVDF)·⧠(anmAT1/ldwT1ref)
- (Referenzdruck / korrigierter Ansaugdruck
- vor Verdichter)·⧠(Ansaugtemperatur/
- Referenztemperatur)
- ldmM_BASEli
- Gewichtungsfaktor zur Berechnung der re
- duzierten Luftmasse linke Bank
- ldmM_BASEre
- Gewichtungsfaktor zur Berechnung der re
- duzierten Luftmasse rechte Bank
- ldmP_Llin
- Ist-Ladedruck
- ldoLMmmaxli
- Luftmasse Sollwertbegrenzung linke Bank
- ldoLMmmaxre
- Luftmasse Sollwertbegrenzung rechte Bank
- ldoP_Linkli
- korrigierter Ladedruck nach Verdichter
- linke Bank (mit Druckverlust)
- ldoP_Linkre
- korrigierter Ladedruck nach Verdichter
- rechte Bank (mit Druckverlust)
- ldoRGI_li
- I-Anteil linke Bank
- ldoRGI_re
- I-Anteil rechte Bank
- ldoSG_li
- Reglerausgang (P-/I-Anteile + Vorsteue
- rung) linke Bank
- ldoSG_re
- Reglerausgang (P-/I-Anteile + Vorsteue
- rung) rechte Bank
- ldoSGAdaption_li
- Adaptionswert für Reglerausgang linke
- Bank
- ldoSGAdaption_re
- Adaptionswert für Reglerausgang rechte
- Bank
- ldoVSkorr_li
- korrigierte Vorsteuerung linke Bank
- ldoVSkorr_re
- korrigierte Vorsteuerung rechte Bank
- ldwAPPI_On
- Regleraktivierung (Applikationsgröße I/O)
- ldwFGStand
- applizierbare Geschwindigkeitsschwelle
- msdks_w
- Soll-Luftmassenstrom gesamt
- msdks_wli
- Soll-Luftmassenstrom linke Bank
- msdks_wre
- Soll-Luftmassenstrom rechte Bank
- mshfmm_wli
- Gefilterte Ist-Luftmasse linke Bank
- mshfmm_wre
- Gefilterte Ist-Luftmasse rechte Bank
- mshfmuf_wli
- Rohwert Ist-Luftmasse linke Bank
- mshfmuf_wre
- Rohwert Ist-Luftmasse rechte Bank
- nmot
- Drehzahl
- Sollregelgröße
- Gefilterte Betriebspunkt-Sollregelgröße
- gefiltert links
- links
- Sollregelgröße
- Gefilterte Betriebspunkt-Sollregelgröße
- gefiltert rechts
- rechts
- T_Abgas_li
- Aktuelle Abgastemperatur linke Bank
- T_Abgas_re
- Aktuelle Abgastemperatur rechte Bank
- T_Abgasnorm_li
- normierte Abgastemperatur linke Bank
- T_Abgasnorm_re
- normierte Abgastemperatur re Bank
- T_Delta_li
- normierte Abgastemperatur linke Bank –
- Aktuelle Abgastemperatur linke Bank
- T_Delta_re
- normierte Abgastemperatur rechte Bank –
- Aktuelle Abgastemperatur rechte Bank
- tmot
- Motortemperatur
- Verdichterdelta_li
- Betriebspunktänderung linke Bank
- Verdichterdelta_re
- Betriebspunktänderung rechte Bank
Claims (1)
- Ladedruckregelung für eine mittels eines Verdichters aufgeladene Brennkraftmaschine dadurch gekennzeichnet, dass als Führungsgröße für die Regelung ein Betriebspunkt des Verdichters verwendet wird.
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